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涨姿势 | 电厂标志性建筑之冷却塔那些事!!

国际能源网能源资讯频道  来源:国际能源网  作者:姜戎  日期:2017-11-22

你一定见过这样的建筑,但是你知道这些是干什么的么?

很多人一直以为这是烟囱,以为底下是烧煤的,但其实不是。这是电厂里面的冷却塔,冷却水塔里面的水是循环冷却水,是火力发电厂,用来把发电装置汽轮机里面出来的蒸汽,在凝汽器里面冷却成水的一种装置。一般建的很高,几十上百米,远远看去像是烟囱。

其实在冷却塔下面有一个蓄水池,并且有通道联通道工厂

鉴于冷却塔的高度,一部分水蒸气会在上升的途中变回水回到循环系统,另一部分会变成云和雾北风吹散。这就是为什么在冬天,空气中虽然没有湿气,这些高塔周围仍会有雾和冰的存在

冷却塔并不能把水温降至冰点,工厂里面出来的水温大概在40-50摄氏度,经过降温,能达到20-30摄氏度(还行吧)

一、冷却塔的种类和型式

最早的冷却塔是有各种形状,如直筒和八边形筒

在1915年第一次发明了双曲面型塔后, 这种构型在热电站中迅速流行,那么为什么会有这种转变呢?答案是规模,随着大型火\核电站的出现而有了这种自然通风式双曲面冷却塔。

这是一个关系链:1 电站装机增大——2 需要建更大规模的冷却塔——3 冷却能力受面积和高度的直接影响,因此冷却塔要更高更大——4 高大的圆筒状结构很不稳定,即使建造出来成本也很高——5 需要用经济的手段建造大型冷却塔——6 双曲面塔最经济

1和2不用解释,过程3中需要一个公式,即冷却的能力(单位面积抽力)只和冷却塔的高度和内外气体密度差有关,因此冷却塔造得越来越高,现如今通常都在100米以上,而新造塔都超过了160米甚至出现很多超过200米的塔。

这就造成了4中的问题,不管用混凝土还是钢结构,200米高的直墙都是很不稳定的,要让它承受风阻和变形就得加厚或者加大量钢筋,最终一个塔会像摩天大楼一样,成本无法接受。

因此,在5中,我们得找一种经济的手段让冷却塔成本降低,那就是壳状曲面结构,也就是说曲率能够产生强度。

而双曲面的结构是最经济的。

冷却塔的单叶双曲面是一种直纹曲面,这一点可以形象化地简单的理解为把一根直线绕着与它异面的一个轴旋转,这个直线划过的曲面就是一个单叶双曲面。一个建筑如果采用单叶双曲面的造型,那么它的主体可以只由直的钢梁来建造。而生产直的大型钢梁成本远低于生产玩去的大型钢梁,同时安装和运输也更方便。这样既可以减少风的阻力,又可以用最少的材料来维持结构的完整性。

所有的薄壳曲面结构都具有高强度和节省材料的特点,也有其他形状和材料的冷却塔,对于结构的探索是永无止境的。

华电的土默特右旗火电厂,其银光闪闪的钢结构冷却塔非常显眼

目前典型的大型冷却塔大约高 150m , 底部直径大约是 150m , 就是说, 它的底部可以容纳一个足球场. 然而它的厚度却很薄,最薄处只有 20cm. 如果将冷却塔成比例地缩小到鸡蛋壳直径 大小, 则它比鸡蛋壳还要薄, 仅及鸡蛋壳厚度的1/5。

二、冷却塔的结构


双曲冷却塔结构示意图



蓄水池

图:热水喷淋头。下面是填料,水吸收汽轮机热恋以后变成热水从喷淋头喷出,然后扩散成水滴,增大与空气的接触面积,从而增强换热效果。

 
图:中央竖井。水从里面涌出来,换热

冷却塔中心的水回收洞

散热的原理很简单,就是水蒸气的液化和与水与空气的热交换~这样大量的热会回到环境中去


图:水回收系统


广角拍摄


烟雾缭绕


烟雾缭绕


水帘洞


从上往下看


一对正在建造


冬天,塔口会结冰


蒸汽

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