簡介
最近在中國的浙江省寧海國華電廠推出了海水冷卻塔,使電廠的餘熱不排入大海而對海洋生態產生影響。有些電廠採用強制通風的空氣冷卻凝汽器就不需要再採用該建築了。
歷史
19世紀中葉,人們在煤礦開發過程中首次提出冷卻塔的概念。
20世紀初,世界上最早的鋼筋混凝土冷卻塔由時任荷蘭國家礦產部的學者Frederik Van Iterson提出。
1918年,經過Iterson的不懈努力,其提出的雙曲線旋轉薄殼冷卻塔終於成為了現實。
英國最早使用這種冷卻塔。20世紀30年代以來在各國廣泛套用,40年代在中國東北撫順電廠、阜新電廠先後建成雙曲線型冷卻塔群。
結構
集水池多為在地面下約2米深的圓形水池。塔身為有利於自然通風的雙曲線形無肋無樑柱的薄壁空間結構,多用鋼筋混凝土製造。冷卻塔通風筒包括下環梁、筒壁、塔頂剛性環3部分。下環梁位於通風筒殼體的下端,風筒的自重及所承受的其他荷載都通過下環梁傳遞給斜支柱,再傳到基礎。筒壁是冷卻塔通風筒的主體部分,它是承受以風荷載為主的高聳薄殼結構,對風十分敏感。其殼體的形狀、壁厚,必須經過殼體最佳化計算和曲屈穩定來驗算,是最佳化計算的重要內容。塔頂剛性環位於殼體頂端,是筒殼在頂部的加強箍,它加強了殼體頂部的剛度和穩定性。
斜支柱為通風筒的支撐結構,主要承受自重、風荷載和溫度應力。斜支柱在空間是雙向傾斜的,按其幾何形狀有“人”字形、“V”字形和“X”字形柱,截面通常有圓形、矩形、八邊形等。一般按雙拋物線設計,基礎主要承受斜支柱傳來的全部荷載,按其結構形式分有環形基礎(包括倒“T”型基礎)和單獨基礎。基礎的沉降對殼體應力的分布影響較大、敏感性強。故斜支柱和基礎在冷卻塔最佳化計算和設計中亦顯得十分重要。
冷卻塔高度一般為75~150米,底邊直徑65~120米。塔內上部為風筒,筒壁第一節(下環梁)以下為配水槽和淋水裝置,統制為淋水構架,多用PE或PVC材料製成。塔底有一個蓄水池,但需根據蒸發量連續補水。淋水裝置是使水蒸發散熱的主要設備。運行時,水從配水槽向下流淋滴濺,空氣從塔底側面進入,與水充分接觸後帶著熱量向上排出。冷卻過程以蒸發散熱為主,一小部分為對流散熱。雙曲線型冷卻塔比水池式冷卻構築物占地面積小,布置緊湊,水量損失小,且冷卻效果不受風力影響;它又比機力通風冷卻塔維護簡便,節約電能;但體形高大,施工複雜,造價較高,多用電動滑模。