模块化空气冷却式冷凝器装置及方法
模块化空气冷却式冷凝器装置及方法
【专利说明】模块化空气冷却式冷凝器装置及方法
[0001 ] 本申请是申请日为2013年5月23日，申请号为201310195920.9，发明名称为“模块化空气冷却式冷凝器装置及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种使用空气冷却式冷凝器模块的机械通风冷却塔。上述冷却塔借助机械通风运行，并且实现诸如通常为大气与一般为蒸汽或者某种工业过程流体的另一种流体的两种流体之间的热交换。上述冷却塔借助使用诸如风扇等的气流产生器的机械通风运行。
【背景技术】
[0003]冷却塔是广泛用于向大气释放低度热的一类热交换器，并且通常用在发电、空调设施等中。在用于上述应用的机械通风冷却塔中，经由诸如从动叶轮、从动风扇等的气流产生器来引导或者推动气流。冷却塔可以是湿式的或者是干式的。干式冷却塔能够或者是“直接干式”或者是“间接干式”类型的冷却塔，在“直接干式”类型的冷却塔中蒸汽由流经包含蒸汽的热交换介质的空气直接冷凝，在“间接干式”类型的冷却塔中蒸汽首先穿过被流体冷却的表面冷凝器，并且此经加热的流体被送至流体与空气保持隔离的与汽车散热器类似的冷却塔热交换器。干式冷却具有无蒸发水损失的优点。两种类型的干式冷却塔都通过传导和对流来散热，并且两种类型如今都在使用。湿式冷却塔向被冷却的流体提供直接的空气接触。湿式冷却塔得益于汽化潜热，汽化提供了非常有效的热传送但是以蒸发小部分循环流体为代价。
[0004]为了实现所需的直接干式冷却，冷凝器典型地需要大的表面积以消散气体或者蒸汽中的热能，并且经常可能向设计工程师提出多种挑战。因为由系统导管压力损失和速度分配所导致的蒸汽输送中的非均匀性，所以有时难以高效和有效地将蒸汽引导到冷凝器的所有内表面区域。因此，均匀的蒸汽分配在空气冷却式冷凝器中是理想的并且对最佳性能很关键。另一个挑战或者缺点是，虽然设置大的表面积是理想的，但是可能产生蒸汽侧压降而因此增加汽轮机背压并且因此降低发电厂效率。因此，希望拥有具有允许蒸汽在整个冷凝器中均匀分布的导管和冷凝器表面的策略性布置的冷凝器，其降低背压，同时允许穿过并且横跨冷凝器表面的最大冷却气流。
[0005]现有空气冷却式冷凝塔的另一个缺点是其典型地在施工现场的组装中为劳动力密集型。这样的塔的组装经常需要专用的劳动力，投入大量的时间。因此，这样的组装是需要大量时间的劳动力密集型并且因此可能造价高。因此，在将塔结构装运到安装场地前，在制造工厂或者场所组装尽可能多的塔是理想以及更加高效。
[0006]在本领域众所周知的是，提高冷却塔性能(S卩，在给定的表面中提取增加量的废热的能力)能够引起蒸汽工厂的热转换为电能的整体效率的提高和/或特定条件下功率输出的增加。并且，高成本效果的制造和组装方法还在制造和运行的成本效果上提高了冷却塔的整体效率。因此，在热交换特性和组装上都高效的冷却塔是理想的。本发明实现了这个期望。
[0007]因此，希望拥有不仅在其热交换特性上高效而且在组装所需的时间和成本上高效的经济的、使用机械通风的模块化冷却塔。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例有利地提供了用于通常为蒸汽的流体，以及用于冷凝所述蒸汽的模块化机械通风冷却塔的方法。
[0009]本发明的实施例包括一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，所述方法包括:组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中；将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件；以及将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。
[0010]本发明的另一个实施例包括一种模块化空气冷却式冷凝器，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，其包括:用于组装第一冷凝器捆束的器件，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;用于组装第二冷凝器捆束的器件，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；用于将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中的器件;用于将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点的器件;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件的器件；以及用于将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上的器件。
[0011]本发明的又一个实施例，公开了一种冷却工业流体的机械通风模块化空气冷却式冷凝器，包括:增压室，其内安置有至少一个三角形件，其中所述至少一个三角形件包括:第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；以及第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;支撑架，其支撑所述增压室；以及容纳气流产生器的护罩。
[0012]在本发明的再一个实施例中，公开了一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线延伸，所述方法包括:组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中；将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件；以及将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。
[0013]于是已经非常宽泛地概述出本发明的一些实施例，以便可以更好地理解此处的本发明的详细描述，并且以便可以更好地领会对于本领域的贡献。当然，将在下文中描述本发明的附加的实施例，并且其将形成其所附的权利要求的主题。
[0014]有鉴于此，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应理解的是，本发明在其应用上不限于在下列说明书所阐释或者附图中所图示的其构造的细节和部件的布置。本发明包括除所描述的那些实施例以及正在用各种方式实施和实现的实施例以外的实施例。还应理解的是，此处所使用的措辞和术语以及摘要，是用于描述的目的，并且不应视为限制性的。
[0015]如此，本领域技术人员将 理解的是，本公开所基于的构思可以被直接用作为用于为实现本发明的数个目的的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，只要不偏离本发明的精神和范围，权利要求都将被视为包括这样的等同构造。
【附图说明】
[0016]通过结合附图参考本公开的各种实施例的下列描述，本公开的上述特征和其他特征、本公开的优势以及实现这些的方法，将变得更加显而易见并且本公开本身将更易于理解。
[0017]图1是根据本发明的实施例的空气冷却式冷凝器模块的立体图。
[0018]图2是根据本发明的实施例的图1所描绘的空气冷却式冷凝器模块的示意性侧视图。
[0019]图3是根据本发明的实施例的图1所描绘的空气冷却式冷凝器模块的另一个示意性侧视图。
[0020]图4是根据本发明的实施例的A型冷凝器配置的立体图。
[0021]图5图示出根据本发明的实施例的在用于装运的包装装配的冷凝器捆束。
[0022]图6示意性地图示出根据本发明的实施例的空气冷却式冷凝器的组装步骤。
【具体实施方式】
[0023]在下述详细描述中参考附图，附图为描述的一部分并且通过图示出可以实施本发明的特定实施例的方式来展示。以足够的细节描述这些实施例以使本领域技术人员能够实施这些实施例，并且应理解的是，可以利用其他实施例，并且可以实现结构、逻辑、处理以及电气的改变。应领会的是，任何材料或者元件的布置的列举只是用于举例的目的，并且无论如何不意图为穷尽的。所描述的处理步骤的进行是示例性的，然而，除了必须以一定顺序发生的步骤以外，步骤的顺序不限于此处所阐释的顺序并且如本领域中所已知的可以被改变。
[0024]现在参看图1，图示出模块化空气冷却式冷凝器模块，上述模块化空气冷却式冷凝器模块一般性地标注为10。空气冷却式冷凝器模块10通常包括增压室12以及多个支撑柱或者支撑支腿16，增压室12具有置于风扇护罩或者入口钟形件14内的气流产生器或者风扇。空气冷却式冷凝器模块10进一步包括多个A型几何形状的三角形件，每个均标注为18。每个三角形件18均包括具有一系列鳍片管的两个管捆束组件28以进行热传递。下面将进一步详细讨论三角形件18。
[0025]现在参看图2和图3，描述了空气冷却式冷凝器10的示意性侧视图。如图2所特别图示的，空气冷却式冷凝器使用焊接到主蒸汽导管22的竖管20。竖管20连接到运行以保持蒸汽流速更加恒定的蒸汽歧管24。该上述配置是从工厂作为单元装运的A型冷凝器捆束28的一部分，下面将进一步对其进行详细讨论。优选地，冷凝器捆束28经由过渡连接件26焊接到竖管20以适应蒸汽歧管的几何形状。
[0026]现在参看图4，图示出三角形件18。如所描述的，各个三角形件18包括两个单独的热交换捆束组件28，每个热交换捆束组件28均具有一系列鳍片管。单独的管大约两(2)米长，而捆束长度大约为十二(12)米。如所图示的，各个捆束组件28彼此以一角度定位以形成A型配置的三角形件18。虽然捆束组件28可以以任何期望的角度定位，但是其优选地以偏离竖直方向大约二十度(20°)到大约三十度(30°)并且偏离水平方向大约六十度(60°)到大约七十度(70°)的角度来定位。更具体地说，捆束组件28以偏离竖直方向二十六度(26°)并且偏离水平方向六十四度(64°)来定位。
[0027]各个捆束组件28是在装运前组装的，其中每个捆束组件28均包括至集管过渡连接件26、蒸汽歧管24、鳍片管25以及蒸汽冷凝集管27的竖管。如从图1中能够看到的，由于捆束组件28的模块化的设计以及取向，空气冷却式冷凝器设计10具有与典型设计相比多出大约五(5)倍的管。并且，本发明的实施例不仅使用五(5)倍的管，并且使用在长度上更短的冷凝器管。由于上述设计和取向，穿过管捆束28的蒸汽速度由于与管长度减小相关联的管数量增加而降低，并且因此减小了三角形件18内的蒸汽压降，使得空气冷却式冷凝器10更加高效。
[0028]典型地，空气冷却式冷凝器等的汽轮机背压由管中的最大蒸汽速度限制(以限制冲蚀)，其中蒸汽速度随着背压的降低而增加(由于蒸汽比重)。于是，由于根据本发明添加了管，所以蒸汽仍保持在最大可允许的蒸汽速度而背压较低。现有的三角形件设计造成的另一个限制是在辅助捆束的出口处的压力不能比真空机组的容量低。这个压力通常由汽轮机背压减去导管中的压降减去管中的压降而得出。因此，由于在管中压降减小，所以由于三角形件18设计而使可允许的汽轮机背压更低。
[0029]此外，上述捆束设计还降低了单个的三角形件18内的压降。例如，经由三角形件18发生的热交换取决于热交换系数，即取决于空气与蒸汽之间的平均温度差以及交换表面。由于如前所述压降减小，所以由于现有的冷凝器配置10的设计而使在交换器中的平均压力(入口压力与出口压力之间的平均值)更高。换而言之，因为蒸汽是饱和的，所以对于相同热交换表面而言平均蒸汽温度也更高，导致热交换增加。
[0030]现在参看图5，图示出一般性地标注为30的运输集装箱。如其名称所暗示的，运输集装箱30用于将捆束28从工厂运输到施工现场。如所图示的，冷凝器捆束28在工厂制造并且组装有相应的蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27。虽然在运输集装箱中图示出定位了五(5)个捆束，但是每个集装箱可以视需要或者需求而装运更多或者更少的单独的捆束。
[0031]可替代地，本发明的上述实施例使用在装运前制造和组装的管捆束，其具有蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27，替代实施例的捆束可以在装运前不包括歧管。更具体地说，在这样的实施例中，管捆束可以不具有附接其上的蒸汽歧管24而进行装运。在所述实施例中，管捆束28可以如上所述在现场组装以形成A型配置。然而，作为使用两根蒸汽歧管的替代，该替代实施例可以使用单根蒸汽歧管，其中单根蒸汽歧管沿A配置的“顶点”延伸。
[0032]现在参看图6，图示出流程图，示意性地描述空气冷却式冷凝塔10的组装步骤。如前所述，在装运到施工现场之前组装单独的管捆束28，如附图标记40所示。每个单独的管捆束组件28均包括多个鳍片管25以及蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27。如前面联系说明书的前面的附图所述，如附图标记42标识地，在将单独的捆束组件28放置在装运集装箱30中之前在工厂预先制造了捆束组件28。接着将装运集装箱30装运到架设现场场地。
[0033]接着，如附图标记44和附图标记46所标识地，在现场组装一般由18所表示的三角形件。如前所述，虽然捆束可以以任何所期望的角度定位，但是优选地将其以偏离竖直方向大约二十度(20°)到大约三十度(30°)的角度(y)并且偏离水平方向大约六十度(60°)到大约七十度(70°)的角度(X)定位。更具体地说，捆束偏离竖直方向二十六度(26°)并且偏离水平方向六十四度(64°)定位。如附图标记46所示，单个的A型三角形件图示为18，其由两个捆束组件28形成以形成“A”型配置。在该配置中，捆束组件28彼此自我支撑。
[0034]现在参看由附图标记48所表示的空气冷却式冷凝器模块10，描绘出其使用五个三角形件18。如上所述，空气冷却式冷凝器是现有的空气冷却式冷凝器类型的改进并且其具有高“预制 ”水平，其相当于减少了安装成本以及减少了安装时间。并且，上述设计减小了压降，由此提供了更高效的热交换装置。
[0035]通过详细的说明书，本发明的许多特征和优点是显而易见的，并且于是旨在由所附的权利要求涵盖本发明落入本发明的真正精神和本发明的范围内的所有的这样的特征和优点。此外，因为本领域技术人员将直接想到许多改进和变型，所以不期望将本发明限于所图示和所描述的精确的构造和操作，例如，已经图示出强制通风空气冷却式冷凝器，但是能够改造出引导通风设计以实现同样的益处，并且因此，所有合适的改进和等同方案可以视为落入本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，所述方法包括: 组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中； 将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点；以及 使用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束来组装热交换三角形件。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第一组管的第一端和所述第二组管的第一端，其中所述蒸汽歧管向所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束提供蒸汽。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述组装所述热交换捆束的步骤包括:以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第一冷凝器捆束，并且以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第二冷凝器捆束，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束在一点处彼此接触以形成“A”型配置。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十度到大约七十度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十度到大约三十度的角度定位。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十四度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十六度的角度定位。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组管和所述第二组管中的每个均具有附接其上的鳍片。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述组管包括具有等于大约两米的长度的管。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束中的每个均具有等于大约十二米的长度。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤: 组装第三冷凝器捆束，所述第三冷凝器捆束具有:第三组管，所述第三组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述第三组管的所述第二端； 组装第四冷凝器捆束，所述第四冷凝器捆束具有:第四组管，所述第四组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；以及 将所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束放置到集装箱中。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第三组管的第一端和所述第四组管的第一端，其中所述蒸汽歧管向所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束提供蒸汽。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 通过用所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束放置来组装第二热交换三角形件；以及 将所述第二热交换三角形件定位在所述模块化塔架上。13.根据权利要求3所述的方法，其中所述模块化塔架包括: 增压室，其内安置有所述三角形件； 至少两根柱，其支撑所述增压室；以及 容纳气流产生器的护罩。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述三角形件是五个三角形件并且所述气流产生器是风扇。15.—种模块化空气冷却式冷凝器，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，其包括: 用于组装第一冷凝器捆束的器件，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 用于组装第二冷凝器捆束的器件，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 用于将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中的器件； 用于通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束来组装热交换三角形件的器件；以及 用于将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点的器件。16.根据权利要求15所述的模块化空气冷却式冷凝器，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第一组管的第一端和所述第二组管的第一端的器件，其中所述蒸汽歧管向所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束提供蒸汽。17.根据权利要求15所述的模块化空气冷却式冷凝器，进一步包括将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上的器件。18.根据权利要求17所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中用于组装所述热交换捆束的所述器件包括:用于以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第一冷凝器捆束的器件，以及用于以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第二冷凝器捆束的器件，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束在一点处彼此接触以形成“A”型配置。19.根据权利要求18所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十度到大约七十度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十度到大约三十度的角度定位。20.根据权利要求19所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十四度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十六度的角度定位。
【专利摘要】本发明提供模块化空气冷却式冷凝器装置和方法。本发明涉及一种使用空气冷却式冷凝器模块的机械通风冷却塔。上述冷却塔通过机械通风运行，并且实现在通常诸如为大气以及一般为蒸汽的另一种流体的两种流体之间的热交换。上述冷却塔利用模块化空气冷却式冷凝器构思，其中空气冷却式冷凝器利用使用管捆束的热交换三角形件，管捆束是在装运到塔场地之前制造和组装的。
【IPC分类】F28B9/00, F28B1/06, F28F1/00, B23P21/00
【公开号】CN105486102
【申请号】CN201510873299
【发明人】米歇尔·沃奇, 克里斯托菲·德莱普朗克, 法宾·福科尼耶
【申请人】Spx冷却技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2013年5月23日
【公告号】CN103424007A, EP2667133A2, EP3029405A1, US20130312932, US20150204611, US20150330709
【专利说明】模块化空气冷却式冷凝器装置及方法
[0001 ] 本申请是申请日为2013年5月23日，申请号为201310195920.9，发明名称为“模块化空气冷却式冷凝器装置及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种使用空气冷却式冷凝器模块的机械通风冷却塔。上述冷却塔借助机械通风运行，并且实现诸如通常为大气与一般为蒸汽或者某种工业过程流体的另一种流体的两种流体之间的热交换。上述冷却塔借助使用诸如风扇等的气流产生器的机械通风运行。
【背景技术】
[0003]冷却塔是广泛用于向大气释放低度热的一类热交换器，并且通常用在发电、空调设施等中。在用于上述应用的机械通风冷却塔中，经由诸如从动叶轮、从动风扇等的气流产生器来引导或者推动气流。冷却塔可以是湿式的或者是干式的。干式冷却塔能够或者是“直接干式”或者是“间接干式”类型的冷却塔，在“直接干式”类型的冷却塔中蒸汽由流经包含蒸汽的热交换介质的空气直接冷凝，在“间接干式”类型的冷却塔中蒸汽首先穿过被流体冷却的表面冷凝器，并且此经加热的流体被送至流体与空气保持隔离的与汽车散热器类似的冷却塔热交换器。干式冷却具有无蒸发水损失的优点。两种类型的干式冷却塔都通过传导和对流来散热，并且两种类型如今都在使用。湿式冷却塔向被冷却的流体提供直接的空气接触。湿式冷却塔得益于汽化潜热，汽化提供了非常有效的热传送但是以蒸发小部分循环流体为代价。
[0004]为了实现所需的直接干式冷却，冷凝器典型地需要大的表面积以消散气体或者蒸汽中的热能，并且经常可能向设计工程师提出多种挑战。因为由系统导管压力损失和速度分配所导致的蒸汽输送中的非均匀性，所以有时难以高效和有效地将蒸汽引导到冷凝器的所有内表面区域。因此，均匀的蒸汽分配在空气冷却式冷凝器中是理想的并且对最佳性能很关键。另一个挑战或者缺点是，虽然设置大的表面积是理想的，但是可能产生蒸汽侧压降而因此增加汽轮机背压并且因此降低发电厂效率。因此，希望拥有具有允许蒸汽在整个冷凝器中均匀分布的导管和冷凝器表面的策略性布置的冷凝器，其降低背压，同时允许穿过并且横跨冷凝器表面的最大冷却气流。
[0005]现有空气冷却式冷凝塔的另一个缺点是其典型地在施工现场的组装中为劳动力密集型。这样的塔的组装经常需要专用的劳动力，投入大量的时间。因此，这样的组装是需要大量时间的劳动力密集型并且因此可能造价高。因此，在将塔结构装运到安装场地前，在制造工厂或者场所组装尽可能多的塔是理想以及更加高效。
[0006]在本领域众所周知的是，提高冷却塔性能(S卩，在给定的表面中提取增加量的废热的能力)能够引起蒸汽工厂的热转换为电能的整体效率的提高和/或特定条件下功率输出的增加。并且，高成本效果的制造和组装方法还在制造和运行的成本效果上提高了冷却塔的整体效率。因此，在热交换特性和组装上都高效的冷却塔是理想的。本发明实现了这个期望。
[0007]因此，希望拥有不仅在其热交换特性上高效而且在组装所需的时间和成本上高效的经济的、使用机械通风的模块化冷却塔。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例有利地提供了用于通常为蒸汽的流体，以及用于冷凝所述蒸汽的模块化机械通风冷却塔的方法。
[0009]本发明的实施例包括一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，所述方法包括:组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中；将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件；以及将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。
[0010]本发明的另一个实施例包括一种模块化空气冷却式冷凝器，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，其包括:用于组装第一冷凝器捆束的器件，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;用于组装第二冷凝器捆束的器件，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；用于将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中的器件;用于将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点的器件;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件的器件；以及用于将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上的器件。
[0011]本发明的又一个实施例，公开了一种冷却工业流体的机械通风模块化空气冷却式冷凝器，包括:增压室，其内安置有至少一个三角形件，其中所述至少一个三角形件包括:第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；以及第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端;蒸汽歧管，其连接到所述管的所述第一端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;支撑架，其支撑所述增压室；以及容纳气流产生器的护罩。
[0012]在本发明的再一个实施例中，公开了一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线延伸，所述方法包括:组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端;将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中；将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点;通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置来组装热交换三角形件；以及将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。
[0013]于是已经非常宽泛地概述出本发明的一些实施例，以便可以更好地理解此处的本发明的详细描述，并且以便可以更好地领会对于本领域的贡献。当然，将在下文中描述本发明的附加的实施例，并且其将形成其所附的权利要求的主题。
[0014]有鉴于此，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应理解的是，本发明在其应用上不限于在下列说明书所阐释或者附图中所图示的其构造的细节和部件的布置。本发明包括除所描述的那些实施例以及正在用各种方式实施和实现的实施例以外的实施例。还应理解的是，此处所使用的措辞和术语以及摘要，是用于描述的目的，并且不应视为限制性的。
[0015]如此，本领域技术人员将 理解的是，本公开所基于的构思可以被直接用作为用于为实现本发明的数个目的的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，只要不偏离本发明的精神和范围，权利要求都将被视为包括这样的等同构造。
【附图说明】
[0016]通过结合附图参考本公开的各种实施例的下列描述，本公开的上述特征和其他特征、本公开的优势以及实现这些的方法，将变得更加显而易见并且本公开本身将更易于理解。
[0017]图1是根据本发明的实施例的空气冷却式冷凝器模块的立体图。
[0018]图2是根据本发明的实施例的图1所描绘的空气冷却式冷凝器模块的示意性侧视图。
[0019]图3是根据本发明的实施例的图1所描绘的空气冷却式冷凝器模块的另一个示意性侧视图。
[0020]图4是根据本发明的实施例的A型冷凝器配置的立体图。
[0021]图5图示出根据本发明的实施例的在用于装运的包装装配的冷凝器捆束。
[0022]图6示意性地图示出根据本发明的实施例的空气冷却式冷凝器的组装步骤。
【具体实施方式】
[0023]在下述详细描述中参考附图，附图为描述的一部分并且通过图示出可以实施本发明的特定实施例的方式来展示。以足够的细节描述这些实施例以使本领域技术人员能够实施这些实施例，并且应理解的是，可以利用其他实施例，并且可以实现结构、逻辑、处理以及电气的改变。应领会的是，任何材料或者元件的布置的列举只是用于举例的目的，并且无论如何不意图为穷尽的。所描述的处理步骤的进行是示例性的，然而，除了必须以一定顺序发生的步骤以外，步骤的顺序不限于此处所阐释的顺序并且如本领域中所已知的可以被改变。
[0024]现在参看图1，图示出模块化空气冷却式冷凝器模块，上述模块化空气冷却式冷凝器模块一般性地标注为10。空气冷却式冷凝器模块10通常包括增压室12以及多个支撑柱或者支撑支腿16，增压室12具有置于风扇护罩或者入口钟形件14内的气流产生器或者风扇。空气冷却式冷凝器模块10进一步包括多个A型几何形状的三角形件，每个均标注为18。每个三角形件18均包括具有一系列鳍片管的两个管捆束组件28以进行热传递。下面将进一步详细讨论三角形件18。
[0025]现在参看图2和图3，描述了空气冷却式冷凝器10的示意性侧视图。如图2所特别图示的，空气冷却式冷凝器使用焊接到主蒸汽导管22的竖管20。竖管20连接到运行以保持蒸汽流速更加恒定的蒸汽歧管24。该上述配置是从工厂作为单元装运的A型冷凝器捆束28的一部分，下面将进一步对其进行详细讨论。优选地，冷凝器捆束28经由过渡连接件26焊接到竖管20以适应蒸汽歧管的几何形状。
[0026]现在参看图4，图示出三角形件18。如所描述的，各个三角形件18包括两个单独的热交换捆束组件28，每个热交换捆束组件28均具有一系列鳍片管。单独的管大约两(2)米长，而捆束长度大约为十二(12)米。如所图示的，各个捆束组件28彼此以一角度定位以形成A型配置的三角形件18。虽然捆束组件28可以以任何期望的角度定位，但是其优选地以偏离竖直方向大约二十度(20°)到大约三十度(30°)并且偏离水平方向大约六十度(60°)到大约七十度(70°)的角度来定位。更具体地说，捆束组件28以偏离竖直方向二十六度(26°)并且偏离水平方向六十四度(64°)来定位。
[0027]各个捆束组件28是在装运前组装的，其中每个捆束组件28均包括至集管过渡连接件26、蒸汽歧管24、鳍片管25以及蒸汽冷凝集管27的竖管。如从图1中能够看到的，由于捆束组件28的模块化的设计以及取向，空气冷却式冷凝器设计10具有与典型设计相比多出大约五(5)倍的管。并且，本发明的实施例不仅使用五(5)倍的管，并且使用在长度上更短的冷凝器管。由于上述设计和取向，穿过管捆束28的蒸汽速度由于与管长度减小相关联的管数量增加而降低，并且因此减小了三角形件18内的蒸汽压降，使得空气冷却式冷凝器10更加高效。
[0028]典型地，空气冷却式冷凝器等的汽轮机背压由管中的最大蒸汽速度限制(以限制冲蚀)，其中蒸汽速度随着背压的降低而增加(由于蒸汽比重)。于是，由于根据本发明添加了管，所以蒸汽仍保持在最大可允许的蒸汽速度而背压较低。现有的三角形件设计造成的另一个限制是在辅助捆束的出口处的压力不能比真空机组的容量低。这个压力通常由汽轮机背压减去导管中的压降减去管中的压降而得出。因此，由于在管中压降减小，所以由于三角形件18设计而使可允许的汽轮机背压更低。
[0029]此外，上述捆束设计还降低了单个的三角形件18内的压降。例如，经由三角形件18发生的热交换取决于热交换系数，即取决于空气与蒸汽之间的平均温度差以及交换表面。由于如前所述压降减小，所以由于现有的冷凝器配置10的设计而使在交换器中的平均压力(入口压力与出口压力之间的平均值)更高。换而言之，因为蒸汽是饱和的，所以对于相同热交换表面而言平均蒸汽温度也更高，导致热交换增加。
[0030]现在参看图5，图示出一般性地标注为30的运输集装箱。如其名称所暗示的，运输集装箱30用于将捆束28从工厂运输到施工现场。如所图示的，冷凝器捆束28在工厂制造并且组装有相应的蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27。虽然在运输集装箱中图示出定位了五(5)个捆束，但是每个集装箱可以视需要或者需求而装运更多或者更少的单独的捆束。
[0031]可替代地，本发明的上述实施例使用在装运前制造和组装的管捆束，其具有蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27，替代实施例的捆束可以在装运前不包括歧管。更具体地说，在这样的实施例中，管捆束可以不具有附接其上的蒸汽歧管24而进行装运。在所述实施例中，管捆束28可以如上所述在现场组装以形成A型配置。然而，作为使用两根蒸汽歧管的替代，该替代实施例可以使用单根蒸汽歧管，其中单根蒸汽歧管沿A配置的“顶点”延伸。
[0032]现在参看图6，图示出流程图，示意性地描述空气冷却式冷凝塔10的组装步骤。如前所述，在装运到施工现场之前组装单独的管捆束28，如附图标记40所示。每个单独的管捆束组件28均包括多个鳍片管25以及蒸汽歧管24和蒸汽冷凝集管27。如前面联系说明书的前面的附图所述，如附图标记42标识地，在将单独的捆束组件28放置在装运集装箱30中之前在工厂预先制造了捆束组件28。接着将装运集装箱30装运到架设现场场地。
[0033]接着，如附图标记44和附图标记46所标识地，在现场组装一般由18所表示的三角形件。如前所述，虽然捆束可以以任何所期望的角度定位，但是优选地将其以偏离竖直方向大约二十度(20°)到大约三十度(30°)的角度(y)并且偏离水平方向大约六十度(60°)到大约七十度(70°)的角度(X)定位。更具体地说，捆束偏离竖直方向二十六度(26°)并且偏离水平方向六十四度(64°)定位。如附图标记46所示，单个的A型三角形件图示为18，其由两个捆束组件28形成以形成“A”型配置。在该配置中，捆束组件28彼此自我支撑。
[0034]现在参看由附图标记48所表示的空气冷却式冷凝器模块10，描绘出其使用五个三角形件18。如上所述，空气冷却式冷凝器是现有的空气冷却式冷凝器类型的改进并且其具有高“预制 ”水平，其相当于减少了安装成本以及减少了安装时间。并且，上述设计减小了压降，由此提供了更高效的热交换装置。
[0035]通过详细的说明书，本发明的许多特征和优点是显而易见的，并且于是旨在由所附的权利要求涵盖本发明落入本发明的真正精神和本发明的范围内的所有的这样的特征和优点。此外，因为本领域技术人员将直接想到许多改进和变型，所以不期望将本发明限于所图示和所描述的精确的构造和操作，例如，已经图示出强制通风空气冷却式冷凝器，但是能够改造出引导通风设计以实现同样的益处，并且因此，所有合适的改进和等同方案可以视为落入本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种用于组装模块化空气冷却式冷凝器的方法，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，所述方法包括: 组装第一冷凝器捆束，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 组装第二冷凝器捆束，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中； 将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点；以及 使用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束来组装热交换三角形件。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第一组管的第一端和所述第二组管的第一端，其中所述蒸汽歧管向所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束提供蒸汽。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述组装所述热交换捆束的步骤包括:以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第一冷凝器捆束，并且以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第二冷凝器捆束，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束在一点处彼此接触以形成“A”型配置。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十度到大约七十度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十度到大约三十度的角度定位。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十四度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十六度的角度定位。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组管和所述第二组管中的每个均具有附接其上的鳍片。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述组管包括具有等于大约两米的长度的管。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束中的每个均具有等于大约十二米的长度。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤: 组装第三冷凝器捆束，所述第三冷凝器捆束具有:第三组管，所述第三组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述第三组管的所述第二端； 组装第四冷凝器捆束，所述第四冷凝器捆束具有:第四组管，所述第四组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端；以及 将所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束放置到集装箱中。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第三组管的第一端和所述第四组管的第一端，其中所述蒸汽歧管向所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束提供蒸汽。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 通过用所述第三冷凝器捆束和所述第四冷凝器捆束放置来组装第二热交换三角形件；以及 将所述第二热交换三角形件定位在所述模块化塔架上。13.根据权利要求3所述的方法，其中所述模块化塔架包括: 增压室，其内安置有所述三角形件； 至少两根柱，其支撑所述增压室；以及 容纳气流产生器的护罩。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述三角形件是五个三角形件并且所述气流产生器是风扇。15.—种模块化空气冷却式冷凝器，所述模块化空气冷却式冷凝器沿竖直轴线远离水平方向延伸，其包括: 用于组装第一冷凝器捆束的器件，所述第一冷凝器捆束具有:第一组管，所述第一组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 用于组装第二冷凝器捆束的器件，所述第二冷凝器捆束具有:第二组管，所述第二组管具有第一端和第二端；以及冷凝物集管，其连接到所述管的所述第二端； 用于将所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束放置到集装箱中的器件； 用于通过用所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束来组装热交换三角形件的器件；以及 用于将所述集装箱运输到将要组装所述模块化空气冷却式冷凝器的地点的器件。16.根据权利要求15所述的模块化空气冷却式冷凝器，进一步包括在所述地点处将蒸汽歧管附接到所述第一组管的第一端和所述第二组管的第一端的器件，其中所述蒸汽歧管向所述第一冷凝器捆束和所述第二冷凝器捆束提供蒸汽。17.根据权利要求15所述的模块化空气冷却式冷凝器，进一步包括将所述热交换三角形件定位在模块化塔架上的器件。18.根据权利要求17所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中用于组装所述热交换捆束的所述器件包括:用于以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第一冷凝器捆束的器件，以及用于以相对于竖直方向和水平方向成角度来放置所述第二冷凝器捆束的器件，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束在一点处彼此接触以形成“A”型配置。19.根据权利要求18所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十度到大约七十度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十度到大约三十度的角度定位。20.根据权利要求19所述的模块化空气冷却式冷凝器，其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于水平方向等于大约六十四度的角度定位，并且其中所述第一热交换捆束和所述第二热交换捆束中的每个均以相对于竖直方向等于大约二十六度的角度定位。
【专利摘要】本发明提供模块化空气冷却式冷凝器装置和方法。本发明涉及一种使用空气冷却式冷凝器模块的机械通风冷却塔。上述冷却塔通过机械通风运行，并且实现在通常诸如为大气以及一般为蒸汽的另一种流体的两种流体之间的热交换。上述冷却塔利用模块化空气冷却式冷凝器构思，其中空气冷却式冷凝器利用使用管捆束的热交换三角形件，管捆束是在装运到塔场地之前制造和组装的。
【IPC分类】F28B9/00, F28B1/06, F28F1/00, B23P21/00
【公开号】CN105486102
【申请号】CN201510873299
【发明人】米歇尔·沃奇, 克里斯托菲·德莱普朗克, 法宾·福科尼耶
【申请人】Spx冷却技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2013年5月23日
【公告号】CN103424007A, EP2667133A2, EP3029405A1, US20130312932, US20150204611, US20150330709
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