雙曲線型冷卻塔

Hyperboloid cooling tower

火電廠、核電站的循環水自然通風冷卻塔是一種大型薄殼型構築物。建在水源不十分充足的地區的電廠，為了節約用水，需建造一個循環冷卻水系統，以使得冷卻器中排出的熱水在其中冷卻後可重複使用。大型電廠採用的冷卻構築物多為雙曲線型冷卻塔。此類冷卻塔多用於內陸缺水電站。

基本介紹

• 中文名：雙曲線型冷卻塔
• 外文名：hyperbolic cooling tower
• 用途：冷卻海水
• 出現時間：20世紀初
• 構造組成：集水池、支柱、塔身和淋水裝置

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。

冷卻塔俯拍圖

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。

冷卻塔

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。