一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统

摘要

本发明涉及一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，属于给水排水技术领域。主要特征是：在气流组织与分配上采用将强风力下移、抑强扶弱的可控进风口；在水流组织与分配上采用均匀广布去水幕的新喷头，在强风力区重点布水，采用去水幕匀布水出口的多种新填料。本发明应用风力场与气流特性，同时在气流与水流两个既相对独立又相互影响、互为依存面上采取了一整套措施，最大限度地改善和扩大水气流配置的换热环境与空间，从而大幅度提高了冷却塔的热效率。

权利要求

1.一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，适用于机械通风和自然通风冷却塔，所述冷却塔的形状为方型塔或圆形塔，气水配置形式为逆流塔或横流塔，材料为钢构塔、混凝土塔或玻璃钢塔，其特征是：在气流组织与分配上采用将强风力下移、抑强扶弱的可控进风口；在圆型塔、方型逆流塔和方型横流点滴填料塔的进风口上安装横流塔用去水幕匀布水出口的填料，这种填料在进风口上从上而下呈倒三角分布，且除圆型塔而外的上述方形逆、横流塔的两进风口下面左右两边对应的弱风力区，又各自去掉一个三角体填料，使进风口下部呈斗形；方型横流薄膜填料塔的进风口是在每面填料内侧或外侧的2/3高处从上往下各切除一个上窄下宽的三角体填料而成，针对每个进风面两侧弱风力区，在其每侧下部两端各去除一个三角体填料；在圆形塔的进风面上从上至下采用一条条上窄下宽且逐渐增大的条形进风口；

在水流组织与分配上采用均匀广布去水幕的喷头；在强风力区重点布水；采用去水幕匀布水出口的填料；采用去水幕匀布水的填料支承架；采用底部去水幕匀布水的填料支承梁。

2.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：在逆流塔的强风力区重点布水是将其增效水量或全塔设计水量的大部分用去水幕匀布水的喷头或增设原喷水量而经去水幕改进的喷头匀布在这一区域。

3.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述逆流塔、圆型塔的重点布水区用去水幕匀布水出口的短片距填料。

4.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述的去水幕匀布水的填料支承架主要由其支承架连接板和支承管组成；将填料支承架一端的连接板换成有外接头的镀锌钢管与其支承管连通后，在其底部按需要钻布水汽孔成为熔冰填料支承架。

5.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述的去水幕匀布水的填料支承梁是在混凝土梁底部安装斗形的玻璃钢点滴填料，其填料底与混凝土梁底同宽，用膨胀螺栓将填料固定在混凝土梁底。

6.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述的去水幕匀布水的填料是方型横流薄膜填料塔进风区填料支承分层上，用小横波点滴玻璃钢填料片将其分层集中的水流匀布在下层填料上部。

7.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述的去水幕匀布水的填料是在圆形支承梁上采用去水幕匀布水的填料支承架中支承管上的去水幕匀布水塑料套管相同的粘结分水填料。

8.根据权利要求１所述的大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，其特征是：所述的均匀广布去水幕的喷头是对三碟叠式喷头的每一个碟上都增设了去水幕的棱和中间增加布水的孔。

9.根据权利要求1所述的大幅提高冷却塔效率的新水气配置系统，其特征是：所述方型横流薄膜填料冷却塔1/3上部的60%高处增设片间距30mm，片宽250mm，片弯成90°，且新收水器与原收水器接触线两端面成90°的玻璃钢多波片新收水器;其下部其余处则安装片间距25mm，片宽100mm，片弯成135°，且新收水器与原收水器接触线两端面成90°的玻璃钢多波片新收水器。

说明书

一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，属于给水排水技术领域。

背景技术

[0002] 冷却塔在国计民生中被广泛应用于制备大量的循环冷却水，由多台冷却塔组成的循环冷却水站往往成为使用者的耗能大户，因而冷却塔效率的高低，就成为使用者节能减排和经济效益的重要一环，以至成为决定产品及服务质量的重要因素。

[0003] 当前循环冷却水塔的效率状况、技术状况究竟如何，有无潜力可挖呢？为什么不少冷却塔在气温上升的关键时刻水温却降不下来呢？

[0004] 冷却塔以其动力可分为机械通风冷却塔和自然通风冷却塔，以其形状又可分为圆型塔和方型塔，以其水气配置形式还可分为逆流塔和横流塔，以材料和结构还可分为钢构塔、混凝土塔、玻璃钢塔等，以及由上述各种单分组合而成的各种复合塔等。而它们的共同特点是均匀式布水，均匀式布填料，敞口式或均匀百叶导流式布风等，如附图1中所示。这就是当今传统的水气流配置技术，其效率究竟如何呢？

[0005] 要回答这个问题，首先必须对冷却塔的风力场进行分析与划分。

[0006] 由冷却塔风机叶片所产生的风力，从叶片跟部到叶片尖端的风力是逐渐由弱增强的，而叶片尖至塔边却是逐渐由强变弱的。这就可以划分成一个强风力场，图1右边图中虚线圆CDD’C’C与虚线圆BEE’B’B之间的区域，和两个弱风力场，图1右边图中虚线圆CDD’C’C内区域及虚线圆BEE’B’B之外与塔周边区域。而自然通风冷却塔一般为圆形塔，风力场分类与此类似。

[0007] 另外一个很重要的就是气流特性，那就是风走捷径——空气只往对其阻力小的地方流动。

[0008] 上述二者结合，在其图1的立面图的进风面上1/3处，对应主进风口下边沿交于GH。为此便自然出现了强风力面，如图1的平面图中ABCDEFA及A’B’C’D’E’F’A’所示，与强风力区的问题，如图1的平、立面图中AFHGAABCDEFA及A’F’H’G’A’A’B’C’D’E’F’A’所示。

[0009] 为了深入认识冷却塔强风力的作用及效率问题，这里有必要引入面积比率——塔的强风力平面积与塔的总平面积之比，以及容积比率——塔中强风力区域容积与塔的总有效容积之比。这两个概念正好可以充分体现两流体间接触面愈多愈充分，接触体积愈大时间愈长其热交换率就愈高的实际。

[0010] 现以BFNS-4500方型逆流冷却塔为例，其塔的边长18m，进风口高6m，填料层至喷4 3
头高3m，风机直径9.14m，电机功率200KW,风量292×10m/h,设计温差10℃，其面积比率为0.285，其容积比率为0.318，比值是较小的。那么，这容积比率是否就是整个塔的效率呢？当然不全是，但它却是它的主效率。为简便起见，不妨以其主效率的1.3～1.5来为其概算，全塔效率则为0.413～0.477，则说明此塔仍有0.587～0.523的巨大潜力可挖。那
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么，这个原4500 m/h的塔就可提升为7000 m/h的新塔了。以某企业原装此塔12台，经改造提升后8台塔就够了，年节电近700万度，以单价0.84元计，年可节资584万元，效益十分显著。

[0011] 全塔效率计算的GH在进风口1/3处，对容积比率1.3-1.5的修正有根据吗？这是按照杨子石化公司仿马利塔填料层温度的测试结果来确定的，其塔回水33℃，总温降8.25℃，第一层底27.3℃，温降5.7℃，占总温降的69%，第二层底25.4℃，温降1.9℃，占总温降的23%，第三层底24.75℃，温降0.65℃，占总温降的8%。第一层温降69%，大于总温降的2/3，这是怎么来的呢？这是气流作用的结果，69%的气流从1/3的进风口短路走了。以其30～50%的补偿计算当然也是适当的，充裕的。

[0012] 以此为据，圆型塔仍有30%左右的潜力，方型逆流塔仍有50%左右的潜力，方型横流塔比逆流塔高大，特别是方型横流点滴填料塔具有50%～100%的潜力。

[0013] 这样做实际就是大大提高塔的冷却水量，其塔的风机能力够吗？

[0014] 现以30℃时，空气比容为1.293㎏/ m3,水的汽化潜热为534大卡/㎏，仍以上塔6 3
为例，温差10℃，经计算，风机风量的可交换能为9.05×10 大卡/h，而4500m/h温差10℃
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冷却水需交换能45×10 大卡/h，二者相比风机能力小了四倍。那么，这交换能量从何而来呢？这就是冷却塔的奥妙之所在——它巧妙地利用了水的汽化潜热。以其设计蒸发水量
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（补充水的主要消耗）3%计算，4500m/h塔为72.09×10 大卡/h，就此一项也远比其冷却水
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量所需冷量为大，就是7000m/h塔需交换70×10 大卡/h也够用，加上风机的仍富裕很多，
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何况7000m/h塔3%的蒸发量所具有的能力，那就更加富裕了。这时人们可能会提出一个更新的问题，那就是平时低温常温时能满足，高温期也能满足吗？回答当然能。因为高温时虽然风的可交换能降低了，可水温提高了，更易于汽化，水的汽化量大了，可释放的汽化潜能迅速增加，甚至成为冷却塔效率最高的时期。大家都知道夏天补水量最大，水到哪里去了呢？汽化掉了，这就是明证。这就解决了在原塔基础上实现其效率提升的可能性。

发明内容

[0015] 本发明的目的在于提供一种大幅提高冷却塔效率的新水气流配置系统，从而可以建成各种高效的冷却塔。

[0016] 本发明的目的是通过改善冷却塔内热交换的实际状况来实现的。冷却塔内的热交换主要发生在喷布水区、填料区和进风区三大空间中，提高冷却塔效率也应该同时在这三个方面下手。有针对性的开发出全新的冷却塔水气流配置系统的技术，而掌控和应用好风力场及气流特性则是其成败的关键。

[0017] 本发明的技术方案是：

[0018] 一、 在气流组织与分配上采用将强风力下移、抑强扶弱的新形可控进风口。

[0019] 现行冷却塔的进风口，大型方型塔、圆型塔基本采用敞口，而小型圆型塔则采用均匀固定百叶式导风口，可说是对冷却塔进风未加控制。由于风走捷径，加之，在强风力作用下，绝大部分进风量在其进风口1/3上部左右蜂涌而入，抢道而过，结果造成喷布水区域、填料区域、进气区域中的大部分区域无气流光顾，成为涡流区域，无甚水气流热交换发生的重大损失。对于均匀固定百叶式导风口的设置，没有控制进气气流分布的作用，却增大了进风口的阻力，克服这个阻力也就降低了这部分风机的效率，尤其是进风口下部距风机远，下部百叶再增加阻力，势必发生气流更加向上收缩之势，从而更会造成降低冷却塔效率。 [0020] 本发明在方型逆流冷却塔和方型横流点滴填料冷却塔两边进风口上以及在圆型塔进风口上，从上至下全部安装横流塔用去水幕匀布水新出口的填料，呈倒三角体分布，从上风口至下风口边沿，其倒三角体上边长度应按具体塔型而定。同时在除圆型塔外的上述两方型塔的填料下边沿的两边，从强弱分界交点向上各去除一块直三角体填料，使进风口下部成斗形( 型见图2)，这个靠塔边沿的直角三角体高度按其具体塔型而定。这个横流塔常用填料的水流从上往下，而气流则可以从下往上流，也可从进风口向横向的塔内流动。为此，还要利用气流的另外一个特性——气走润滑线，不走直角路线。 [0021] 在塔两边进气口从上至下安装倒三角体填料，使进风口的进风阻力也从上至下由大变小，将主进气量逐渐从上往下移，由于气走润滑线，从最上面进入的气流就往上进入最外沿的填料，随着气流下移，就逐渐向靠内的填料进入，而最下面的气流则贴着塔池水面最深入地进入到其内层弱风力填料区。当然，由于风走润滑线，这时也会在塔中隔墙下部小区域留下一定的涡流区。由于下移主气流跟上部区域流程增长，阻力增大，气流也相对变弱，这就对水流的分布均匀性、细度、去水幕及水流的阻力等都提出了更高的要求，只有其具有更好地配合才能达到预期的效果。在塔两边进气口从上至下安装倒三角体填料底部的两侧成 型分布，见图2立面图中，1234561及平面图中9 10 8 7 9所示，这两侧靠塔边沿的进风部位各去除了一个三角体的填料，见立面图中⊿237与⊿548及平面图中11 12 3 711 与13 14 4 8 13所示，也就是减少了其阻力，相应就增大其进风量，起到抑强扶弱的功效。塔后进风面亦然。

[0022] 这是认识、掌控和应用风力场、气流往阻力小处走及走润滑线等特性的结果，在下面还有在强风力区重点布水、采用小片间距新填料等进一步强化抑强扶弱措施的结果。 [0023] 这些填料主支承架用镀锌角钢做成，再依次安装新填料支承架及新填料。 [0024] 除此而外，遵从圆型塔常用均匀百叶导风的习惯，本发明在圆型塔进风口上采用上窄下宽且逐渐增大的条形进风口，若在方型塔上要采用它，则还需在下进风面左右两边各去掉一个三角百叶成 型分布，见图2立面图中，1234561及平面图中9 10 8 7 9所示，这两侧靠塔边沿的进风部位各去除了一个三角体的填料，见立面图中⊿237与⊿548及平面图中11 12 3 7 11 与13 14 4 8 13所示，也就是减少了其阻力，相应就增大其进风量，起到抑强扶弱的功效。塔后进风面亦然。

[0025] 这是认识、掌控和应用风力场、气流往阻力小处走及走润滑线等特性的结果，在下面还有在强风力区重点布水、采用小片间距新填料等进一步强化抑强扶弱措施的结果。 [0026] 这些填料主支承架用镀锌角钢做成，再依次安装新填料支承架及新填料。 [0027] 除此而外，遵从园型塔常用均匀百叶导风的习惯，本发明在园型塔进风口上采用上窄下宽的条形进风口，若在方型塔上要采用它，则还需在下进风面左右两边各去掉一个三角百叶成 形，这就形成了两种新型固定百叶可控进风口。此进风口固定百叶总面积及每条百叶平均宽度、每条百叶间的条形进风口宽度依塔型计算而定。固定百叶可控进风口的作用与填料可控进风口相同，主要用于园型塔。

[0028] 用填料控制进风口的冷却塔便成为新逆横流混合型冷却塔。

[0029] 而在方型横流薄膜填料冷却塔上实现这种新型可控进风口则是在填料上直接完成的，由于这种塔的填料是由上到下满装的，且由上往下向内倾斜的，紧靠填料内面就是收水器，所以这种新型可控进风口就可直接在填料上下功夫，在其每面填料内侧或外侧其2/3高处由上往下去除一个三角体填料。这个三角体下宽度依塔型而定。针对每个进风两侧弱风力区，在其每侧下部两端部各去除一个三角体填料，也跟上述逆流塔做法是一样的。这样一来，不但不用进风口填料，而且还减少塔自身用填料，是最节省的一种实施方式了。这里要特别指出的一是这种在填料上部喷布水区域是不能装填料的，同填料区比较，它就是没啥阻力的，且又处在强风力区的最上部，应在其相应的并稍扩大的收水器面上加大阻力，以防止过大的风力从这里损失掉了。为此，在其进风口1/3上部的60%高度上，增设片间距30mm，片宽250mm，片弯成90°，且新收水器与原收水器接触线两端面成90°的玻璃钢多波片新收水器；其下部剩余处则按照片间距25mm，片宽100mm，片弯成135°，且新收水器与原收水器接触线两端面成90°的玻璃钢多波片新收水器来解决。二是进风口上有一个上是一个面下收一条线的布水小区，为减少其对下部进风的阻力，亦应在其填料分段的梁下用小横波点滴填料向塔内伸均匀布水来解决。

[0030] 二、在水流组织与分配上采用均匀广布去水幕的新喷头，在强风力区重点布水，采用去水幕匀布水出口的新填料及严把填料出水关等与气流组织与分配相匹配的措施。 [0031] 1、采用均匀广布去水幕的新喷头

[0032] 现在广泛运用的三碟（叠）式喷头由上中下三个碟子喷溅式布水，水成三个圈式分布，一是不够均匀，二是呈三个水幕状，风阻大，也影响换热效果。本发明也是对其进行改进，发扬其布水广还有三个层次匀度的优点，共同进行两项改进措施，第一项，原则都是在其三碟平滑的外沿上对应各出水槽各增加一个相适宜的分水棱，除上中碟外，下碟的下椎体原是平滑的，现在两个半园椎上各增加五个相适宜的棱。用此去除水幕，减少进风阻力，便于气流穿插进行热交换。第二项，都在各碟中部增加中间分水孔，再增三个分水层次，将原三层次改变为六个层次的分布水，使其更加均匀，使水流与气流接触更充分，热效率更高。其具体做法：在上碟的每条棱的中间开一个直径4㎜向下斜的孔，在中碟中部间棱开一个直径3㎜向下斜孔，在下碟中间实心锥顶开一个直径3㎜的布水孔。且在每个孔深1/3的出口段扩成喇叭口，最外沿半径上加1.2㎜。同时在每个90°上增设一条高1㎜的分水棱。

[0033] 2、在方型逆流塔和圆型塔中强风力区重点布水，将其增效水量或全塔设计水量的大部分用去水幕均布水的大喷头或者增设原喷水量而经去水幕匀布水改进的新喷头，均匀布洒在这一区域，这些水量布洒在这一区域上，对填料又提出了新的要求，为使其与原填料水膜厚度相近，对填料又提出了小片距的新要求。并采用去水幕匀布水的填料出口。由于横流塔比较宽大，布水及填料均不直接在风力场之下，用从上至下的收水器来将其分隔，因此风力场形态发生的变化，所以布水就不能分重点了。

[0034] 3、采用去水幕匀布水的新填料

[0035] 为适应提高冷却塔效率的需要，应对各种填料做下述两项改进：

[0036] ① 将原各种冷却塔填料出口改进成为去水幕匀布水的新出口。

[0037] 在原逆流塔S波填料成 型的出口腔壁下边沿部位采取增加其折波措施来达到去水幕匀布水的目的，具体做法，在填料出口腔2 3面的中间一段为粘结凹凸点 ，在此点下部2/3高处，将其平面改成两个折波，将12、34两个面上与23新折波同高处，由原来4个折波改成8个折波，其新折波的波深与原折波相同。这个填料新出口使分水面增大了，折波的分水棱倍增，使水分布的更均匀了，又去除了水幕，不但为气流进入填料减少阻力，同时这样的水流进入塔中进风区之后，对气流的阻力减小，水气流接触面增大了，为更一步提高热效率创造了条件。

[0038] 横流塔薄膜填料出口，圆型塔的缠绕填料出口也应采用上述去水幕匀布水同一方法改进，从而开发出多种新的填料，以满足横流塔、逆流塔、圆型塔等本身及其新形可控进风口倒三角体填料出口的需要。

[0039] ② 增加一种包含填料新出口的短片距新填料。

[0040] 为适应强风力区增大的水量，使其填料内水膜厚度基本与弱风力区相当，这就必须增加填料片数，在同样空间要增加填料片数，则只能缩小填料片间距，因此这里就得增加一种包含上述填料新出口的短片距填料。这种新短片距填料必然增加了其安装区域的进气阻力，相应减少一些进风量，这也为抑强扶弱加了码。

[0041] 由此可知，这种新填料不但是能去除水幕的填料，而且为适应塔型应有多种小片间距的填料。

[0042] 对于圆型塔常用的缠绕式填料也可按此填料原理进行改进，或就采用此新填料。 [0043] 为了使用安装的方便，这种去水幕匀布水出口在填料的进出口上同时都应采用。 [0044] 4、严把填料出水关，采用去水幕匀布水的新填料出口、填料支承架和底面均匀布水的填料支承梁三项措施从而开发出适用于各种冷却塔的多种新填料。

[0045] ① 去水幕匀布水新填料出口的新填料，在上已述。

[0046] ② 采用去水幕匀布水的新填料支承架及其新连接板、新支承管套管。 [0047] 填料支承架主要由连接板与支承管等组成，由于其数量布满塔内填料底层，不比填料支承梁所占面积小，过去对其去水幕匀布水的影响未予引起重视。本发明要高效不对其动手就不行了。在连接板的两边每10㎜设置一个折波分水，如连接板是采用凹槽的话，在这个槽的上下错位设置，如连接板采用平板，则在折波的1/3下部错位设置一个凸起，起到再次分溅水作用。在支承管上装的塑料套管上用设计成去水幕匀布水塑料套管，这是在原套管基础上每10㎜设置一个深3㎜园形折波分水，且每隔90°上设置一个隔板，相邻折波的隔板错开45°设置，装在支承管上用以均匀分水。这折波是波面比较平，波谷与波峰（棱）比较分明，有利于形成水膜且又撕成小片。

[0048] 在有冰冻的北方，对冷却塔的可控进风口须采取相应的应对熔冰措施，进行熔冰设计。流过冷却塔进风口的水流，都是在喷布水区、填料区冷却过的水，温度已经较热的回水初期为低，尤其在寒冷的冬季就更低，当遇到寒冷的进气时，就很容易结冰，严重时会将水气流通道全部堵死。解决这个问题有两个办法，一是在进入冬季时将其进风口由下至上的2/3填料拆除，待春季再装上，这时会出现保管的麻烦，可能还有损耗，但仍比较节省，仍可享用原先风机倒转将热气下吹来熔冰。二是采取新的熔冰措施，最好的办法是将其可控进风口分层填料的分水支承架再变成兼具熔冰的新支承架。具体做法是将其一端支承连接板改成有外接点的镀锌钢管与支承管连接成互通整体，并在其下部按需要钻布水（汽）孔，再与回水管及蒸汽管接通，需要时用循环回水喷布熔冰，此举不灵时再换蒸汽熔冰，缺点是用蒸汽熔冰是有成本的。

[0049] ③采用顶部收水底部去水幕匀布水的新点滴填料支承梁及其新点滴填料。 [0050] 填料支承梁要承担填料、填料支承架及所过水流的全部重量，因此它的数量多且所占空间大，就如上述BFNS-4500钢混塔为例，其宽0.3m，高0.7m，长18m钢筋混凝土主梁3条，宽0.1m，高0.7m，长9m的次梁32条，其汇水总面积达47㎡，占其塔布水总面积的14.5%。这个汇集总水量大，其下流的水幕层次就更多，更厚实了，对风流所形成的阻力是很大的，重重叠叠的，对水气流热交换也是十分不利的。因此，改变这种状态也是很必要的。 [0051] 解决这个问题最好是在支承梁底部安装去水幕匀布水的新填料，在混凝土梁底部安装斗形的 玻璃钢点滴填料，其厚度随梁宽而定，一般为2～3㎜, 2 3为填料底宽，且同梁宽，填料两边1 2 、3 4以60°角斜伸出梁外25㎜为接溅水面，并在其表面以15㎜间隔错位钻直径6㎜分水孔，在23底面每间隔15㎜错位钻直径10㎜分水孔，每片长2m，在每条梁底30㎜处拼接，用膨胀螺栓固定而成，而在园型梁上则粘结类似填料支承架上分水塑料套管的新填料。

[0052] 而对于采用薄膜填料的方型模流塔向塔内斜装填料，以填料支承分层，将每层进风口处集中的水流采用点滴玻璃钢填料片，其宽度比每层收水面稍宽，将此层集中水流分洒在下层薄膜填料上，以切割且分布水流，减少进气阻力。

[0053] 上述措施上去之后，上塔总回水管、塔内配水管等均应按增效后的总水量重新设计。

[0054] 上述由水流、气流多项技术措施配置而成的新水气流配置系统，是一项新的重要发明，从而将冷却塔理论技术提高到一个新的高度，对国计民生节能减排都将产生重大的影响。

[0055] 新水气流配置系统既是一个整体，即整体使用可以得到很好的效果，又是一项项独立的发明，即也可以其某项单独使用而立竿见影，如新形可控进风口等，还可由其中的某几项组合应用，效果也不错，如新形可控进风口与梁底面去水幕匀布水的填料支承梁、新喷头等可在冷却塔不换填料的情况下先实施，也能取得很好的效果。

附图说明

[0056] 图1为方型钢混结构逆流式玻璃钢冷却塔效率分析图；

[0057] 图中：左边图为外观图，右边图为去掉填料层围护板的外观图；

[0058] 在右图的俯视图中最内虚线园为风机根部弱风力区，其两个虚线园内为强风力区，第二个大虚线园与塔内边沿区域为风机叶片尖外弱风力区，ABCDEFA为塔前强风力面，A’B’C’D’E’F’A’则为塔后强风力面。在塔的主视图上GHKJ为强进风口，那么AGHFA与ABCDEFA组成塔前半部热交换容积体，塔后半部与此对应。

[0059] 图2为方型钢混结构逆流式玻璃钢冷却塔效率提升图；

[0060] 图中：左边图为原塔外观，右边图主要表示的是主风力下移，抑强扶弱的可控新形进风口，主视图1 2 3 4 5 6 1与俯视图 7 8 10 9 7表示为新进风口，主视图中⊿273与⊿584与俯视图中3 7 11 12 3与4 8 13 14 4 就是对应弱风力区去掉两个三角体的填料，而俯视图中9 10 这条线就是表示倒三角体填料最上边线。

具体实施方式

[0061] 鉴于本发明理顺了冷却塔中风力场、气流特性与布水、喷头、填料、填料支承架、支承梁与进风口等的结构性矛盾的关系并按照水气流系统功能最大化及系统结构件相互适应配合最佳化的一系列重大变革，从而使原冷却塔热交换效率大幅提高而得到新生。 [0062] 下面，结合本人在工作中的实践，以仿马利塔的改造为例对本发明作进一步的说明。

[0063] 当时鹰山石化厂循环冷却水站有大型冷却塔7台，其中除7#塔为HBLG3500m3/h方3
型横流薄膜填料玻璃钢机械通风冷却塔外，其余1#-6#塔为2500m/h仿马利塔——方型横流点滴填料钢筋混凝土机械通风冷却塔，其设计进塔水温40℃，出塔33℃，温差7℃，仿马利塔填料分5层，每层高2.4m，风机Φ8532mm，功率160kw。

[0064] 1#-6#塔改造前不但进行了调查研究，借鉴了本行业中成功的经验和失败的教训，同时本人也进行了深入地研究，找到了每一个问题发生的原因及解决之道，而且还首先在1#塔上先进行试改，经测试验证成功再完善后实施的。比如将0.4mm厚的PVCM板点滴填料换成1±0.05mm厚的玻璃钢BM板，且还采取了确保其抗破损的强度措施，针对耙式单支点又散水面小的喷头弱点，吸取三蝶式喷头滑得远又双支点等优点，重新设计了新的喷头，为防喷头损坏成水柱冲击M板又在喷头下增设了布水条，BM板扣接由塑料改为不锈钢丝等。 [0065] 而收水器改造则是此次的又一个重点工作之一，在保留才使用2年多的原玻璃钢收水器基础上，从上到下的5-3层7.2m范围内增改宽100mm多波纹片，片间距50mm，片与○ ○
片成45 夹角组装成框架式，并与原收水器成90 角安装，使气流在新旧收水器间要转过2○
个90 的流程，使水滴在其中碰撞或转弯中离心力碰壁与气流剥离，从而达到很好的收水效果，改变了原水滴有风吹到一百多米远的地方，现在连塔边也无水滴散落现象，同时也大大增大了上三层的气流阻力，起到下移气流的作用。

[0066] 该塔收水器从上往下共设三组，其形式各不相同，其阻力也是上大下小的，第一、二组各高3.6m，片间距均为30mm，第三组高4.8m，片间距44.5mm，新增收水器同第一、二组同高，占了塔中收水器高度的60%，下部气流较弱，除水效果当然不成问题。 [0067] 同时对收水漏水，收水器外侧底部水不能流进水池而被气流再次带走等问题都进行了细致的解决。

[0068] 在上述措施基础上，再结合夏天曾出现塔水温度到33℃设计上限，有时还有超温的情况 ，结合改造提高其效率也是应当考虑的问题。

[0069] 在考虑这个问题时，应弄明白冷却塔内水气流运行的基本情况，横流塔与逆流塔有很大不同，逆流塔的水从喷头出来后从上往下流，经填料和进气区域，而气流则由下往上逆水流而上，经进气区域，填料层，再经喷水区，最后过收水器而排出塔外，气流在塔内流程长，与水流接触时间也多，热交换较充分，它比横流塔塔体小，投资相对 也省些，而横流塔的水也是从上往下流，但气流则从进风口横向进入塔内填料，接着经收水器而排出水气交换区外，就由风机抽走了，其在塔内有效流程短，与水接触进行热交换的时间极少，但水流与气流接触的可都是温度较低的新鲜空气，这也是其进行水气热交换较为有利的地方。对于上部气流大，下部无甚气流的横流塔来说，这是极为不利的，当时认为这是气流组织不当造成的，要改变这种状况于是就在气流组织上下功夫，将气流下移均布是关键。而本塔点滴填料分布稀疏，阻力很小，便于气流流动，而且点滴填料是通过上面许多小孔溅布的，比较均匀，经过上下多层点滴填料多次重新分布，也很利于水气热交换。同时新增收水器又在上部原收水器阻力较大的基础上又加大了上部阻力，是否就可以将气流下压均布呢？认为这还是不够的，于是在塔的两进风面的上部5-4层4.8m高度上，将原M板填料的1m进深内改成为0.5±0.05mm，片间距25mm的横流塔用PVC薄膜填料，下部3至1层7.2m高则改为0.8m减短的该填料，与原第三组4.8m未新增收水器且片间距为44.5mm的小阻力相配合，将会把气流压下来，并按此阻力重新分配气流。

[0070] 经对已改造的1#塔与未改造的2#塔对比测试，其结果为：回水温度都为38.2℃，3 3
1#塔上塔水量为2298m/h，风量244.6万m/h，平均水温29.4℃，温降8.8℃。2#塔上塔水
3 3
量2290m/h，风量239万8m/h，平均水温33.5℃，温降4.7℃，两塔温降差4.1℃，已改塔比未改塔温降提高87%。

[0071] 那么，改造后的实际运行状况又怎样呢？六台塔改造完成时恰巧碰到武汉地区50多年不遇的“秋老虎”天气，更为严酷的是又出现了机械电气故障，想尽办法只有三台能开，正好一顶二。以其最热的一天为例，室外气温40℃，冷却塔回水最高达48℃，时均45.46℃，其供水最高32.2℃，最低29.6℃，时均31.29℃，时均温降14.17℃，最高温降17.8℃，分别是设计温降的2.02和2.54倍，再按其一塔顶两塔则分别为设计的4.04和5.08倍，满足了厂里全负荷生产的需要。