湿式冷却塔的制作方法

[0001]
本发明涉及冷却塔领域，具体涉及一种湿式冷却塔。


背景技术：

[0002]
冷却塔是将高温液体中的热量传递给空气并散入大气的装置，广泛应用于多种行业。是否能够将高温液体中的热量及时释放到大气当中是冷却塔的关键性能之一。
[0003]
例如，冷却塔可以用于冷却凝汽式发电厂的凝汽器循环水。该循环水是用于冷却凝汽器的冷却水，在凝汽器中实施冷却后本身变为高温水，需要在冷却塔中重新降温以循环使用。因此，冷却塔能否将循环水从凝汽器内吸收的热量及时释放到大气当中是保证凝汽器的排汽温度(排汽压力)稳定的重要环节。因此，降低冷却塔循环水出口水温(即凝汽器循环水进口水温)可有效减少凝汽式发电厂的供电标煤耗。作为火电机组的重要组成部分，实现冷端系统优化，降低冷源损失，对提高机组运行经济性具有十分重要的意义。
[0004]
目前，电力行业中应用较多的是自然通风逆流湿式冷却塔。理想情况下，冷却塔冷却水的冷却极限温度为当地环境空气对应的湿球温度。但由于从经济角度出发，在冷却中使用的空气量并不是无限的，因此冷却后的水温将比环境空气湿球温度略高。该温度差称为冷却幅高。在逆流塔设计中，冷却幅高取3-5℃。同时，在实际运行中，由于设计、制造、运行等原因造成的喷头溅水效果差、填料淋水不均匀、填料泥垢堵塞、气流流速分布不均匀等不良状况均会导致冷却塔冷却效率降低。因此，冷却塔的实际出口水温通常比设计水温还要高1至2℃。总体而言，传统的自然通风逆流湿式冷却塔冷却效率较差。
[0005]
cn201811480384.6提出了一种湿式冷却塔，包括填料层和在填料层下方的换热组件，换热组件包括间隔设置的换热管和相邻的换热管壁之间的通风管道，使得空气可以在通风管道内预冷却后再进入换热管，并上升到达填料层，以提高冷却效率。
[0006]
不过，对于湿式冷却塔，还有进一步改进的需要。


技术实现要素：

[0007]
本发明提供了一种湿式冷却塔，所述湿式冷却塔包括塔体，所述塔体围成塔内空间，其中，
[0008]
所述塔体包括塔筒部和在所述塔筒部下方的支撑部，所述塔筒部具有出风口，所述支撑部支撑所述塔筒部并具有进风口，
[0009]
在所述塔内空间中，由上至下布置有第一喷淋部、填料层和预冷换热组件，
[0010]
所述预冷换热组件包括管板和在所述管板下方的多条向所述湿式冷却塔的底面延伸的换热管，所述多条换热管的上端接通至所述管板的孔，所述管板具有中央开口且外缘与所述塔筒部的内壁连接。
[0011]
优选地，在所述多条换热管与所述进风口之间的环形挡板，所述环形挡板的上端高于所述换热管的下端且低于所述管板的下表面，且所述环形挡板的下端低于所述换热管的下端。
[0012]
优选地，在所述塔内空间中，所述多条换热管的下端由外向内逐渐提高。
[0013]
优选地，所述逐渐提高的多条换热管的下端的斜率范围为0.2至0.5。
[0014]
优选地，所述中央开口为圆形，且所述中央开口与所述管板的外径比为1∶3至2∶3。
[0015]
优选地，所述预冷换热组件由多个包括多孔板和换热管束的预制件组装而成。
[0016]
优选地，所述湿式冷却塔还包括位于所述填料层和所述管板之间的第二喷淋部。
[0017]
优选地，所述管板的中央开口边缘具有挡条。
附图说明
[0018]
图1示出了一种现有技术中的湿式冷却塔的示意图。
[0019]
图2示出了一种湿式冷却塔的塔体外观照片。
[0020]
图3示出了本发明的湿式冷却塔的原理示意图。
[0021]
图4示出了本发明的湿式冷却塔的一个实施方案的示意图。
[0022]
图5示出了图4中的实施方案的俯视分区。
[0023]
图6示出了由外向内下端逐渐提高的多条换热管布置的示意图。
[0024]
图7(a)-(b)示出了一个实施例中的预制件和由预制件组装成的预冷换热组件的俯视图。
[0025]
图8示出了一个包含第二喷淋部的实施方案的示意图。
[0026]
图9示出了一种对角式立柱型支撑部的示意图。
[0027]
图10示出了管板板体的一个示意性实施方案的局部结构。
具体实施方式
[0028]
现有技术中，已经提出了利用冷却塔内循环水蒸发对换热管外空气预冷来优化冷却温度的方案。本发明在此基础上进一步改进了结构，改变冷却塔中的布风形式即空气流动方式，从而进一步提高冷却塔冷却效率。
[0029]
图1示出了一种现有技术中的湿式冷却塔的示意图。这种湿式冷却塔记载于cn201811480384.6。该冷却塔包括塔腔体100，其中布置有热水管1、填料层2、换热组件3、喷淋盘4、水池5和环形挡板6。换热组件包括封闭的第一管板31、有缝隙的第二管板32，和它们之间的多条换热管33。环形单板6下端位于水池中，由立柱8支撑，上端与第二管板32连接，围成风腔。空气从进风口7进入，由于封闭的第一管板31的存在无法向上流动，只能经过换热管33之间的空隙，随后从第二管板32的缝隙进入风腔，然后从换热管33的下端进入换热管33，向上流动，与从热水管1经过填料层2、喷淋盘4和第一管板31的孔进入换热管33向下流动的循环水相遇，帮助循环水蒸发散热，同时使得换热管外流过的空气得到预冷却。
[0030]
这种湿式冷却塔设计中，封闭的第一管板31封隔了整个塔腔体的横截面，以迫使来自进气口的空气只能从换热管33的下端经换热管上升。这可以通过预冷却提高循环水的冷却效率。
[0031]
然而，发明人经研究发现，对于自然通风逆流湿式冷却塔而言，这种设计存在空气向截面中央流动的阻力大、空气流动不通畅的问题，甚至为维持足够的空气流量，还需额外添加辅助通风设备，增加了能耗。特别是，空气将特别倾向于从靠近外侧的换热管上升，因为其距离进气口较近。而空气到达塔腔体中央的换热管的下端相对困难，因此塔腔体中央
获得的空气量少，上升空气流量小，进而导致对塔腔体中央的热水的冷却效果不足。
[0032]
针对这一问题，本发明提出了一种湿式冷却塔，所述湿式冷却塔包括塔体，所述塔体围成塔内空间，其中，
[0033]
所述塔体包括塔筒部和在所述塔筒部下方的支撑部，所述塔筒部具有出风口，所述支撑部支撑所述塔筒部并具有进风口，
[0034]
在所述塔内空间中，由上至下布置有第一喷淋部、填料层和预冷换热组件，
[0035]
所述预冷换热组件包括管板和在所述管板下方的多条向所述湿式冷却塔的底面延伸的换热管，所述多条换热管的上端接通至所述管板的孔，所述管板具有中央开口且外缘与所述塔筒部的内壁连接。
[0036]
本发明的湿式冷却塔可以为自然通风逆流湿式冷却塔。通过本发明的设计，可以在不必增加辅助通风设备的情况下，改善塔内空气流动，提高冷却效果，并使塔中央的热水更好地降温。当然，当需要时，本发明的湿式冷却塔也可以增加辅助通风设备，以进一步降低冷却温度。
[0037]
本发明的湿式冷却塔在管板的中央设置了中央开口。换言之，在塔内空间的中央区保留了允许气体直接穿过管板的通道。与现有技术类似，本发明的湿式冷却塔也利用管板与其下方的换热管形成空气预冷区。但是本发明仅将空气预冷区设置在中央区周围，从而既可以在空气预冷区获得预冷空气，又减小了中央区的空气流动阻力。经过预冷的部分空气向下绕流进入换热管再与热水进行换热，另一部分部分空气到达中央区后直接上升到填料层与热水进行换热。由此，本发明的结构实现了改进的布气方式，在保持实现对空气预冷的同时，可降低空气阻力，中央区的热水可获得充分降温，而且还可减少管板和换热管的用量和成本。
[0038]
本发明的湿式冷却塔可以用于对液体降温，典型地用于对水降温。本发明的湿式冷却塔特别适合用于对凝汽式发电厂的凝汽器循环水降温，可以为凝汽器提供温度更低的循环水，从而有效减少凝汽式发电厂的发电标煤耗，提高经济性。
[0039]
本发明的湿式冷却塔包括塔体，所述塔体围成塔内空间。换言之，也可以将塔体视为基本上限定塔内空间的外壁。
[0040]
塔体是开放的，即塔内空间与外部空间是连通的。塔体包括塔筒部和在所述塔筒部下方的支撑部。塔筒部具有出风口。典型地，出风口位于塔筒部的顶部，用于将塔内空间中的吸收了热水热量而升温的热空气排出。塔筒部的侧壁则基本上是完全封闭的，从而气体在塔筒部可以持续上升，最后从出风口排出。塔筒部下方的支撑部用于支撑塔筒部，并且具有进风口。进风口典型地用于从环境大气获得空气。本发明典型地是自然通风逆流式湿式冷却塔，空气能够从下方的进风口进入塔内空间并在吸热后上升，最终从上方的出风口排出。进风口典型地设置在支撑部的侧面。
[0041]
支撑部可以由支撑柱组成并且支撑柱之间的间隙自然形成进风口。优选地，支撑部由分布在塔筒部底边周缘的支撑柱形成，同时形成环绕塔体分布的进风口，从而可以从多个方向同时进风。支撑柱和进风口优选环绕塔体均匀分布。
[0042]
可以使用任何合适的湿式冷却塔塔体外形，只要与本发明的精神不冲突即可。简单地，塔体可以基本上为柱状，横截面可以为圆形。优选地，使用横截面为圆形，上下面积大、腰部面积小的塔体。这种塔体形状有利于顶部排气和底部进气和蓄水，已广泛运用于湿
式冷却塔中。
[0043]
图2示出了一种湿式冷却塔的塔体的外观照片，其塔体包括底部的支撑柱21和上方的塔筒部22。支撑柱之间的间隙23可以进风，塔顶部24是开放的，可以出风。这种塔体可以适用于本发明的湿式冷却塔。
[0044]
在本发明的塔内空间中，由上至下布置第一喷淋部、填料层和预冷换热组件。
[0045]
第一喷淋部的功能是将待冷却的热水喷淋到塔内空间中。热水例如可以是来自凝汽器的循环水，并且可以由与塔外部连接的管道引入塔内。喷淋部可以是例如多条带有喷头的热水管。第一喷淋部布置为使得热水可以充分利用塔内空间进行换热。例如，可以在塔内空间的一个横截面内阵列式布置多个喷头，使得喷淋的热水遍布落入其下方的整个空间。第一喷淋部并不阻断空气流动，即允许其下方的气体通过并继续上升。例如，气体可以通过第一喷淋部的管道之间充足的空隙上升。
[0046]
在第一喷淋部下方设置有填料层。填料层包含用于延长热水在塔体中的停留时间或增加换热面积的填料，以提高换热效率，增加换热量。传统的湿式冷却塔即是仅通过在填料层中向下流动的水与向上流动的空气接触来完成冷却的。本发明的填料层可以使用适用于湿式冷却塔中的任何填料层结构和材料，只要其与本发明的精神不冲突即可。
[0047]
在填料层下方，本发明设置了预冷换热组件。此处的“预冷”是指对空气的预冷。塔内空间中的空气在此预冷换热组件处受到预冷，温度降低之后再与热水发生接触，从而可以提高冷却效率。
[0048]
本发明的预冷换热组件包括管板和在所述管板下方的多条向所述湿式冷却塔的底面延伸的换热管。管板是具有可以连接到管道的孔的板状构件，包括板体和多个穿透板体的用于连接管道的孔。换热管典型地为竖直向下延伸的直管，或者是基本上竖直向下延伸的波折管。所述换热管的上端接通至所述管板的孔。管板基本上水平设置。因此，从管板上方落下的水可以汇聚到管板的孔处，并从管板的孔进入换热管向下流动。换热管的下端是开放的，距离塔底有充足的高度，因此其中的水可以继续下落直至塔内空间的底部。换热管的截面形状可以为任意形状，例如圆形或多边形。本发明对换热管的材料没有特别的限定，只要其具有足够的热传导能力即可。
[0049]
管板具有中央开口，而外缘与塔筒部内壁连接，形成封隔。中央开口与管板上的用于连接换热管的孔不同，其不用于连接换热管。中央开口的尺寸远大于用于管板上的连接各换热管的孔。
[0050]
管板的外缘与塔筒部内壁连接。即，管板的外缘与塔筒部之间密封连接，或紧邻从而基本上不留有间隙，使得气体不能或基本上不能沿塔筒部内壁越过管板。因此，连接在塔筒部内壁的管板在塔内空间中造成了对空气流动的阻隔。空气无法顺利地从管板与塔筒部内壁之间向上流动，也无法越过管板的板体向上流动。因此，空气只能从中央开口或者经由换热管通过管板的孔向上流动。
[0051]
典型地，管板可以水平设置，横截塔内空间的外围部分。不过，管板也可以一定程度地倾斜设置。管板可以是平板，也可以不是平板。管板的上表面，即与换热管相反的一面，可以是凹凸起伏的，例如在每个孔周围是略微凹陷的，以利于热水向孔中汇聚。管板的中央开口边缘即内缘还可以具有挡条。挡条向上凸起，高于管板上表面，可以阻挡管板上的热水从内缘流淌到中央开口中。
[0052]
这样，在塔内空间中，四周的热水离开填料层后将落在管板上，并且随后穿过管板和其下方的换热管流动，而中央的热水离开填料层后直接通过中央开口落下，不经过预冷换热组件。
[0053]
相应地，管板下的塔内空间可以包括中央区和包围所述中央区的预冷区。空气在预冷区中受到管板板体的阻隔，无法向上流动，只能横向或向下流动，并在此过程中与换热管接触得到预冷。当空气流动至中央区后，由于不存在管板，其将不会再受限制，从而向上流动。
[0054]
中央开口用于形成使空气不受阻碍地上升的通道。例如，其可以是与塔体同心的圆形，但也可以是其他形状如正方形、多边形等。本发明对此不作特别的限定。
[0055]
预冷换热组件的工作过程如下。当在换热管(也可称为“湿通道”)中向下流动的热水与向上流动的空气接触时，热水蒸发的蒸汽可以被空气带走，从而促进热水蒸发。蒸发过程将从周围环境吸收大量的热量，并导致从换热管外表面流过的空气降温。这样，可以使流过换热管外的空气得到“预冷”。预冷过的空气随后再与热水接触，便可以提高湿式冷却塔的冷却效率。
[0056]
与现有的预冷设计不同的是，本发明的预冷换热组件仅在塔内空间的周围部分设置，而利用中央开口保持中央区空气通道畅通。这样，既可以在空气预冷区获得预冷空气，又减小了中央区的空气流动阻力。经过预冷的部分空气向下绕流进入换热管再与热水进行换热，另一部分空气到达中央区后直接上升到填料层与热水进行换热。由此，本发明的结构实现了改进的布气方式，在保持实现对空气预冷的同时，可降低空气沿程阻力，中央区的热水可获得充分降温，而且可减少管板和换热管的用量和成本。
[0057]
图3示出了本发明的原理示意图。湿式冷却塔包括塔体a，所述塔体围成塔内空间b，其特征在于，
[0058]
所述塔体包括塔筒部a1和在所述塔筒部下方的支撑部a2，所述塔筒部具有出风口e，所述支撑部支撑所述塔筒部并具有进风口m，
[0059]
在所述塔内空间中，由上至下布置有第一喷淋部s、填料层f和预冷换热组件c，
[0060]
所述预冷换热组件c包括管板c1和在所述管板下方的多条向所述湿式冷却塔的底面延伸的换热管c2，所述多条换热管的上端接通至所述管板的孔，所述管板具有中央开口l且外缘与所述塔筒部a1内壁连接。
[0061]
从图3中可见，当第一喷淋部s喷淋待冷却的热水时，热水落到填料层f上，在填料层减速下落并与来自填料层下方的空气热交换。随后，其从填料层落下，塔内空间周围部分的热水落在管板c1上，汇聚到管板的孔中并经由换热管c2向下流动，而在中央开口l处则由于没有管板阻挡而直接落下。周围和中央的水最终都落入底部水池p，累积为冷水层w。另一方面，从进风口m进入塔内空间b的空气在自然通风的情况下向出风口e流动，将经过中央开口l或换热管c2管腔。在此过程中，其先与换热管c2的外壁充分接触并被预冷。预冷的气体可以更充分地冷却其随后接触的水。
[0062]
图3是本发明的原理示意图，意在简明地表明本发明的具有中央开口的管板结构。对于实际的冷却塔的塔体，纵截面的侧边通常为曲线，换热管数量相当多，进风口也可以是其他形式。
[0063]
预冷需要空气流过换热管外壁之间的间隙，或者说“干通道”。空气与换热管外壁
接触充分时，或者说所有换热管外壁对空气预冷都有贡献时，预冷效果好。当进风口下边缘位置较低时，例如与换热管下端高度近似时，空气可能未充分接触换热管外壁便进入换热管下端，未得到充分预冷。
[0064]
在此情况下，为了使空气充分流过干通道，在所述多条换热管与所述进风口之间设置环形挡板。在管板下方，塔体的半径可以比最外侧换热管距圆心处更大，因此塔内空间还可以包括包围预冷区的外围区。环形挡板可以设置于该外围区中。环形挡板的上端高于换热管的下端且低于所述管板的下表面，且环形挡板的下端低于换热管的下端。
[0065]
环形挡板的上端高于换热管的下端且低于所述管板的下表面，阻挡了其外侧的空气基本上水平地直接通向换热管下端。其可迫使空气先从环形挡板的上端越过环形挡板进入预冷区，并且为了到达换热管下端必须沿换热管外壁向下流动，在此过程中得到充分预冷。
[0066]
环形挡板的下端低于所述换热管的下端。显然，应避免其外侧的空气从环形挡板下端的下方未经预冷地基本上水平直接通到换热管下端。为此，换热管下端可以直接连接在塔底，形成密封，从而避免空气从环形挡板与塔底之间进入。典型地，在湿式冷却塔底部是容纳和暂存经过冷却的水的水池。在湿式冷却塔中，水池的直径通常较大，并且池壁可能位于环形挡板之外。在此情况下，只需环形挡板的下端低于水池的工作水面高度，即可借助积聚的冷水水封避免空气从环形挡板与塔底之间进入。此时，环形挡板的下端可以低于水池的工作水面高度但不直接连接在塔底(即水池底)，以使挡板内外水池中的水可以自由流动。或者，环形挡板直接连接在塔底，但在预定工作水面高度以下的部分具有过水孔使挡板内外水池中的水可以自由流动，同时并不妨碍环形挡板阻止空气不经预冷直接流向换热管下端。
[0067]
环形挡板还同时起到阻止预冷区的空气向外扩散的作用，使得进入预冷区的空气要么向内流动到中央区，要么向下流动到换热管的开放下端。无论如何，空气在此过程中都与换热管外壁充分接触并得到预冷。
[0068]
图4示出了本发明的一个更具体的实施方案。湿式冷却塔包括塔体a和在塔内空间b内由上至下布置的第一喷淋部1、填料层2和预冷换热组件3。塔体a为腰部细，两端粗的圆形截面塔体，包括塔筒部a1和支撑部a2，支撑部可以为支撑柱并且空气可以从其间的进风口5进入塔内。预冷换热组件包括管板31和在所述管板下方的多条向下延伸的换热管32，所述换热管的上端接通至所述管板的孔33。应当注意，尽管图中显示第一喷淋部、填料层等的布置位置在塔体腰部以下，但它们也可以在塔体腰部以上。
[0069]
塔内空间可以划分为中央的中央区i、包围中央区的预冷区ii、和包围预冷区的外围区iii。三区示意性的俯视图可以见图5。
[0070]
回到图4，在外围区设置有环形挡板4，其上端高于换热管32的下端，下端低于换热管32的下端。
[0071]
图中示意性地示出了塔底的水池。支撑部可以设置在水池壁p的上缘。图中还示出了湿式冷却塔工作时水池中的水面6。由于环形挡板的下端在水面之下，因此进风口通入的空气将无法从环形挡板下端进入预冷区。从进风口进入的空气可以按箭头方向流动，经由换热管之间的气体通路到达中央区或到达换热管下端。
[0072]
图5示出了从俯视角度看一些部件位置关系的示意图。从俯视图看，塔内空间可以
分为中央区i、预冷区ii和外围区iii。预冷换热组件位于预冷区，环形挡板4位于外围区。图中示出了预冷换热组件局部，包括管板31，其上有与换热管连通的孔。管板31的中央有中央开口，对应于中央区。
[0073]
与图1的方案相比，本发明的结构实现了改进的布气方式，在保持实现对空气预冷的同时，可减少空气流动阻力，中央区的热水可获得充分降温，而且可减少管板和换热管的用量和成本。
[0074]
优选地，由外向内所述多条换热管的下端逐渐提高。也可以说，靠近中央区，从管板面到换热管下端的距离越近。典型地，越靠近中央区，换热管的长度越短。本发明的发明人发现，将多条换热管设计为由外向内下端逐渐提高，有助于改善塔体内的空气流动。
[0075]
图6示出了由外向内下端逐渐提高的多条换热管布置的示意图。图6局部视图，省略了例如填料层、第一喷淋部等。换热管32由外向内逐渐变短，下端逐渐提高。这样的涉及进一步改善了塔内空间中的布风形式。越靠近中央区i的位置，空气在竖直方向上到达换热管下端所需的路程越短。这可以有效地抵消空气在水平方向上行进距离较长导致靠近中央区的换热管获得空气不足的问题。此外，这样的逐渐提高的换热管下端的布置也总体上减小了空气到达中央区所遭遇的由于换热管阻挡导致的阻力。而且，使用逐渐变短的换热管，还减少了管道的成本。
[0076]
由外向内是从塔体向塔内空间中心的方向。在典型的圆形截面塔中，由外向内是沿半径方向由外向内。
[0077]
应当理解，图6仅是示意图。图6中，全部换热管下端持续提高。不过，它们也可以设计为逐段提高。例如，多条换热管可以是多个换热管束的组装体的形式，并且每个换热管束中包含多条长度相同的换热管。这样，将长度逐渐递减的换热管束由外向内组装，也符合本发明的精神。在本发明中，逐渐提高既包括连续提高，也包括逐级或逐段提高。
[0078]
图6中示出的多条换热管均位于塔体的同一纵截面内，即位于塔体同一条直径上。但换热管也可以不在同一直径上，只要更靠近中央区的换热管下端逐渐提高即可。
[0079]
图6中的多条换热管下端以相同的斜率提高。但换热管的下端也可以不以相同的斜率提高，而形成曲线廓线。优选地，所述逐渐提高的多条换热管的下端的斜率范围为0.2至0.5。斜率为竖直距离差与水平距离差之比。这样的斜率范围有利于塔体中的布风。对于阶梯型或曲线廓线来说，对下端进行直线拟合所得的结果的斜率在上述范围内也是较优的。
[0080]
这样，在本发明的一个实施方案中，通过中央区以及逐渐提高的换热管下端的设计，在保持对空气有效预冷的情况下，消除或减小了中央区及靠近中央区的空气流动阻碍，改善了空气向塔体中央的流动，从而在塔体中实现更加高效和均匀的冷却。
[0081]
优选地，管板的开孔率为20％至80％。开孔率过低，循环水和空气的蒸发强度不够，预冷效果不佳。开孔率过高，干通道阻力过大，通风量减少。
[0082]
可选地，换热管可以为波折管。换热管可以为直管，但也可以是曲折的波折管，以合理利用塔体空间。
[0083]
优选地，所述管板为圆环形且所述中央开口为圆形，且所述中央开口与所述管板的外径比为1∶3至2∶3。相应地，中央开口与其所在的横截面的面积比可以在1∶9至4∶9之间。
[0084]
如上所述，环形挡板的下端可以浸没在水池的水面以下，以免空气从环形挡板下
端流入而导致未得到预冷。环形挡板可以简单地将下端设置为直接位于水池底部。但由于冷却塔的水出口或者说循环水回收口常位于塔体侧面，且在环形挡板外侧，因此若环形挡板下端直接位于水池底部，其包围的水层将无法流出到达塔体侧面。因此，在挡板位于水面以下的部分中设置开孔，以使挡板两侧的水能够自由流动。另外，也可以使环形挡板的下端与塔体底部之间留有缝隙，为此可以将环形挡板设置在底部支架上。
[0085]
环形挡板的上端与管板的竖直距离可以为1至6米，从而形成进风通道。这样高度的进风通道有利于空气以适当的流量进入。
[0086]
优选地，预冷换热组件由多个包括换热管束和多孔板的预制件组装而成。使用小尺寸的预制件组装除了可以降低直接制备大型管板的成本，还可以灵活地用于不同的塔体尺寸。另外，可以使用多孔板尺寸相同但换热管束长度不同的预制件组装上述的由外向内所述多条换热管的下端逐渐提高的预冷换热组件。
[0087]
图7(a)示出了一个预制件的多孔板，图7(b)示意性地示出了一块由预制件组装而成的预冷换热组件的管板。图6(a)所示的多孔板为正方型，边长为2000mm，即为2m
×
2m的正方形。其中每个孔直径φ为50mm，与换热管内径相同。这些孔排成25
×
25的方阵，即每块多孔板上有625个孔。图7(b)则示出了组装成的预冷换热组件的管板的俯视图，其中每个小方格即为一个图7(a)中所示的多孔板。相互组装的方式可以是焊接或机械连接。
[0088]
优选地，靠外侧的预制件的换热管束长度长，靠内侧的预制件的换热管束长度短。从而形成上述换热管到下端逐渐提高的预冷换热组件。
[0089]
图7(a)-(b)仅是示意性的。在每个预制件中，换热管的单管直径可以根据冷却塔尺寸确定，优选地为20至80mm，有利于兼顾热水流动和空气预冷。上述最外侧的换热管束长度也可以根据冷却塔尺寸确定，例如为2至8米。
[0090]
优选地，湿式冷却塔还包括位于所述填料层和所述管板之间的第二喷淋部，其用于将从填料层落下的水进行缓冲并继续向下喷淋。优选地，所述第二喷淋部可以是被动式的，例如具有与所述管板的孔匹配的过水孔的承接盘。承接盘可以用于将从填料层落下的热水分别汇流至管板孔位置，有利于其经由管板进入换热管。
[0091]
图8示出了一个包含第二喷淋部8的冷却塔的示意图。图8中与图4相同的附图标记表示类似的部件。图8所示第二喷淋部8为圆环状，其中具有通孔，并与管板3的孔的位置匹配。如图所示，通孔8的内外边缘具有挡条，避免热水从边缘向下流淌。应注意，管板3的内缘也可以设置类似的挡条。
[0092]
可以借助图8说明本发明的冷却塔的工作过程。来自凝汽器的热循环水从第一喷淋部1的喷嘴n向下喷淋。喷嘴n在预冷区ii和中央区i中均有分布。喷淋的热水落在填料层2上，向下流动，并且在填料层中与来自填料层下方的空气接触换热并发生蒸发，带走部分热量，温度降低。温度降低的热水在预冷区落入承接其的第二喷淋部8的托盘，并且从通孔喷淋到预冷换热组件3的管板的孔中，在换热管中由上至下成水膜流动。在中央区，温度降低的热水离开填料层后直接落下至水池。
[0093]
塔体包括塔筒部和支撑塔筒部的支撑部。图8中的支撑部可以为支撑柱。图9示出了局部的对角形立柱的示意图。四根在地面与塔筒部a1下边缘之间倾斜设置的立柱支撑了局部塔筒部的下缘。对角式立柱结构简单，牢固且设置方便。可以看到，当支撑部为支撑柱时，支撑柱之间的空隙自然形成了进风口5。
[0094]
空气从进风口进入塔内空间，由于环形挡板4的下端在水面6之下，因此空气只能通过环形挡板上端与管板之间的通道向塔内空间中央流动。在预冷区ii，空气可以向下流动并随后从换热管下端向上流入换热管，也可流动到中央区i，随后通过管板的中央开口向上流动。在换热管中向上流动的空气与水膜接触，使其蒸发带走热量，使温度降低的热水进一步冷却并将换热管外的流动空气“预冷”。预冷的空气部分直接到达中央区，先后在空中和填料层中与循环水接触换热。
[0095]
落在水池的冷水可经由孔h穿过环形挡板，从侧面的排水口(未示出)排出，并且循环回到凝汽器。
[0096]
图10示出了管板板体的一个示意性实施方案的局部结构，其具有在中央区边缘的挡条11和在孔周围的倒角12。挡条11用于阻挡管板上的热水从内缘流淌到中央开口中。倒角12使得孔周围与管板上表面相比略微凹陷，有利于热水向孔中汇聚并流入换热管。除了倒角之外，也可以采用其他汇流手段。
[0097]
实施例1
[0098]
采用类似于图8的湿式冷却塔，按照上述方法对循环水进行冷却。
[0099]
湿式冷却塔体总高度为145m，对角式立柱型支撑部高度为10m，进风口上檐(即塔筒部下端)塔直径为100m。从塔筒部下端起，第一喷淋部配水管中心线高程13.2m，喷嘴高程12.9m，总淋水面积8231m2，喷淋的淋水密度为6.05m3/(m2·
h)，温度为38℃。在高度11m处，设置填料层，填料顶部直径90m，填料高度1m。填料层材料为pvc。在填料层，热水与经过预冷的空气接触降温。第二喷淋部和预冷换热组件布置在预冷区，围绕圆形中央区，高度分别为9.5m和9m。管板和中央开口的外径分别为100m和60m。预冷换热组件由图6(a)所示的多孔板大小为2m
×
2m的具有625条换热管的预制件组装而成。最外侧预制件换热管束长度为7m，最内层预制件换热管束长度为3m，换热管束下端呈等差阶梯形提高。环形挡板上端高于最外侧预制件换热管束低端2m，下端与水池底部接触，并且在下部具有孔。填料断面处气流速度为1.2m/s，空气温度为40℃。
[0100]
稳定运行湿式冷却塔，持续地得到温度为28℃的冷却的循环水。
[0101]
实施例2
[0102]
采用与实施例1相同尺寸的湿式冷却塔，并采用相同的热水进料量，区别在于预冷换热组件的换热管长度都与最外侧换热管束长度相同，均为7m。
[0103]
稳定运行湿式冷却塔，持续地得到温度为28.5℃的冷却的循环水。其稍差于实施例1，但仍是可以令人满意的。
[0104]
比较例1
[0105]
采用与实施例1相同尺寸的湿式冷却塔，并采用相同的热水进料量，区别在于预冷换热组件完全覆盖塔体横截面，没有中央开口，并设置辅助通风设备协助通风。持续稳定运行后，循环水出水温度为27.8℃。
[0106]
与实施例1和2相比，比较例1冷却所得的循环水温度有小幅降低，但是为了完全覆盖塔体横截面，需要安装的预冷换热组件远多于实施例1和2，约为1.56倍。同时由于比较例中安装了大量的预冷换热组件，极大的增加了空气的流动阻力，因此为了维持较低的出水温度，必须额外添加辅助通风设备，增加了功耗。因此，从建设成本和运行成本看，收益远低于实施例1和2。
[0107]
比较例2
[0108]
采用与实施例1相同尺寸的湿式冷却塔，并采用相同的热水进料量，区别在于预冷换热组件完全覆盖塔体横截面，不设置辅助通风设备协助通风。持续稳定运行后，循环水出水温度为29℃。
[0109]
与实施例1和2相比，比较例2冷却所得的循环水温度有所提升，原因在于预冷换热组件完全覆盖塔体横截面后导致阻力增大，大部分空气未流向中央换热区而直接从塔体边缘换热管底部直接向上进入塔体内部进行换热，导致中央换热区出水温度较高，进而导致整体循环水出水水温较高。
[0110]
由以上描述可知，本发明提供了一种湿式冷却塔，其包括预冷换热组件，其中预冷换热组件的管板具有中央开口。本发明的湿式冷却塔可以提供改进的布风形式，提高冷却效果。
[0111]
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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