技術領域

本實用新型屬于火/核電站間接空冷領域，特別涉及一種間冷塔用可氣側自均流的分柱防凍式冷卻單元。

背景技術

隨著我國水資源管理制度的日趨嚴格，間接空冷塔作為火/核電站的一種冷卻方式，逐漸應用于我國西北、華北等干旱缺水地區。通常間接空冷塔內的循環水通過冷卻三角型散熱器以對流換熱的方式，將熱量傳遞給環境空氣。因此其冷卻極限為環境空氣干球溫度，冷卻能力相對較低，特別是夏季炎熱工況，極易造成間接空冷電站出力不足的現象。同時由于間冷塔運行在我國冬季比較寒冷的西北和華北地區，冬季冷卻柱散熱管束的局部過冷是影響間冷塔安全運行的主要問題。

根據現有的研究表明，間冷塔冷卻特性受進風空氣流場結構及其進風量影響較大，而環境自然風的存在則會直接改變進塔空氣流場結構及其進風量的大小，并最終影響間冷塔的整體冷卻性能及其水溫分布。

如圖1所示，為現有的間接空冷電站用自然通風間接空冷塔，三角型冷卻單元1在進風口外側豎直布置。如圖2所示，為現有間冷塔三角型冷卻單元的縱向投影。由圖2可知，三角型冷卻單元豎直布置在間冷塔塔殼2下方的間冷塔支柱3和封板4的外側，由散熱冷卻柱5和進氣百葉窗6組成，其中進氣百葉窗6為板片結構，水平布置在三角型冷卻單元外側；循環水自冷卻柱下方水管7進入冷卻柱上水側管束后經下水側管束流出，而環境空氣8則橫掠散熱管束以對管內循環水進行冷卻。如圖3所示，為現有間冷塔一個三角型冷卻單元的橫截面結構示意圖。由圖2、圖3可知，現有三角型冷卻單元的進氣百葉窗6，水平橫接在兩冷卻柱外端。由圖3可知，兩個結構相同的冷卻柱和一個進氣百葉窗6組成一個三角型冷卻單元，因其呈三角形狀，又稱之為冷卻三角。由于現有間冷塔用三角型冷卻單元即冷卻三角內并無任何均流措施，在環境風條件下，冷卻三角進氣百葉窗處空氣速度出現偏離時，必然造成兩冷卻柱通風量及冷卻性能的差異。如圖4所示，為現有冷卻三角的一側冷卻柱的橫截面結構示意圖，冷卻柱采用的翅片管束式散熱器，通常為4排管或6排管。

如圖5所示，為現有間冷塔冷卻三角布置方式的半塔橫截面示意圖。由圖5可知，沿間冷塔半塔周向，冷卻三角可組成五個冷卻扇段，沿整塔周向則可組成十個冷卻扇段。為研究環境自然風14的影響，將迎風側最頭端的冷卻三角的周向角度θ定義0°，將背風側最后一個三角型冷卻單元的周向角度定義為180°。基于該預定義，間冷塔半塔五個扇段的周向角度依次為：第一扇段15，涵蓋的扇角范圍為0°～36°；第二扇段16，涵蓋的扇角范圍為36°～72°；第三扇段17，涵蓋的扇角范圍為72°～108°；第四扇段18，涵蓋的扇角范圍為108°～144°；第五扇段19，涵蓋的扇角范圍為144°～180°。如圖5所示，各冷卻三角沿間冷塔周向均勻布置，冷卻三角中心線20的一側延長線過間冷塔中心21。

為方便說明環境自然風14對間冷塔各冷卻三角的冷卻性能的影響，現將一個冷卻三角的兩個冷卻柱分別預定義為θ_-1冷卻柱9和θ₊₂冷卻柱13，其中θ_-1冷卻柱9位于周向角度θ較小一側，θ₊₂冷卻柱13位于周向角度θ較大一側。無環境自然風影響時，環境空氣幾乎全部能夠沿間冷塔徑向自然流動進入冷卻三角，并依次流經θ_-1冷卻柱9和θ₊₂冷卻柱13，完成換熱。此時，進氣百葉窗和冷卻柱所圍成的冷卻三角內置空腔內的空氣流場結構關于冷卻三角中間對稱面12對稱，其θ_-1冷卻柱9和θ₊₂冷卻柱13冷卻性能完全相同。