一种电厂用大型双曲线型钢结构冷却塔

技术领域

本发明属于电厂大型冷却塔设计技术领域，涉及一种电厂用大 型双曲线型钢结构冷却塔。

背景技术

在传统的火力发电厂中，大型冷却塔基本上都是采用钢筋混凝 土薄壳双曲线型冷却塔。这一结构型式已经过多年的研究与实践，并 在大量工程中得到应用，取得了良好的效果。钢筋混凝土薄壳双曲冷 却塔的研究成果丰富，目前已可以设计直径超过150m，高度达200m 左右的超大塔。

随着技术的发展和业主的多样化，间接冷却这一冷却方式在富 煤缺水区电厂将大量采用，钢结构双曲线型冷却塔这一新型结构型式 也将成为业主的选择之一。在国际工程项目中，由于受当地材料和施 工技术的限制，混凝土材料较难获得或混凝土施工费用较高时钢结构 双曲线型冷却塔的优势更加突出。在寒冷地区，由于混凝土部分可施 工时间有限，为不影响整个建设周期以及考虑到混凝土结构在寒冷地 区性能劣化较快，钢结构双曲线型冷却塔就成为可选择方案。

在国外存在着一种圆形钢结构大塔，结构为圆形变截面钢结构 塔型，其下部圆直径约120m，经过一次或两次变截面变化，到上部 圆直径约60m，总高度约125m，主要受力构件为格构柱。格构柱构成 大型三角构架后吊装，蒙皮结构固定于三角构架上。此塔结构相对简 捷，受力也较为明确，但热工性能比双曲线型冷却塔较差。

鉴于国内外对电厂用冷却塔的研究、设计和使用现状，提出一 种双曲线型钢结构冷却塔。即不改变冷却塔的双曲线型形状，而采用 钢结构来构成冷却塔，使用铝或玻璃钢制蒙皮材料封闭。钢结构冷却 塔的骨架由斜立柱在空间交叉后构成，即直线斜立柱绕塔上圆心和下 圆心构成的铅垂线旋转阵列构成。直线斜立柱可以是圆钢管柱或方钢 管柱，也可以是由角钢或槽钢构成的四角格构柱，在下部1/5至1/3 范围可在钢管内浇灌混凝土，构成钢管混凝土柱。

根据申请人所进行的资料检索，目前针对电厂用双曲线型钢结 构冷却塔在国内乃至国外尚属空白。国外所用钢结构塔为圆形截面， 与双曲线型塔有本质的不同；国内同济大学曾提出一种钢结构塔，但 其采用的是钢骨架+钢拉索的结构形式，与此次申请的塔型结构完全 不同。

在电厂中采用双曲线型钢结构大塔，具有自重轻、施工速度快、 地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成 本低等优点。

发明内容

本发明的目的在于设计一种双曲线型钢结构冷却塔。它具有相 对较低的造价、更快的施工速度和低廉的后期维护成本。

为实现上述目的，本发明采取如下技术解决方案：

一种电厂用双曲线型钢结构冷却塔，包括直线斜立柱、相交的 节点和加劲环。所述钢结构冷却塔骨架为直线斜立柱绕塔上圆心和下 圆心构成的铅垂线旋转阵列构成，直线斜立柱相交处即为节点，沿塔 高度方向，根据需要布置三至五道加劲环。塔高度超过150m，下部 直径约150m。

所述直线斜立柱为圆钢管柱或方钢管柱，也可以是由角钢或槽 钢构成的四角格构柱。所述直线斜立柱下部1/5至1/3范围可在钢管 内浇灌混凝土，构成钢管混凝土柱。所述直线斜立柱的相交节点2可 采用直接焊接，也可以采用预先制造好节点核心而周围杆件再与之连 接的方式。所述钢结构冷却塔蒙皮结构采用铝或玻璃钢制作。

通过使用直线斜立柱可以减少构件加工难度。根据交点位置可 将直线斜立柱分段制作，整体吊装连接。所述的双曲线型钢结构冷却 塔与传统混凝土冷却塔相比可大幅度减轻结构自重，自重约为混凝土 冷却塔的10％-20％，可节约地基处理及基础造价，从而使整体造价更 低。通过采用铝或玻璃钢蒙皮材料减少了后期维护费用。

计算分析表明，本发明的双曲线型钢结构冷却塔具有自重轻、 施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、 后期维护成本低等优点。可广泛应用区富煤缺水区间冷机组冷却塔工 程。

附图说明

图1本发明双曲线型钢结构冷却塔三维视图；

图2本发明双曲线型钢结构冷却塔加劲环平面图；

图3本发明双曲线型钢结构冷却塔立柱剖面图；

图4本发明双曲线型钢结构冷却塔节点大样图；

其中：1为直线斜立柱；2为节点；3为加劲环。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、2、3和4，一种双曲线型钢结构冷却塔，包括直线斜 立柱、相交的节点和加劲环，直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的 铅垂线旋转阵列构成双曲冷却塔的骨架，直线斜立柱相交处为节点， 沿塔高度方向，根据需要布置三至五道加劲环。塔高度超过150m， 下部直径约150m。

所述直线斜立柱为圆钢管柱或方钢管柱，截面直径或边长在 500mm-1000mm之间；也可以是由角钢或槽钢构成的四角格构柱，肢 与肢之间距离约1000mm。所述直线斜立柱下部1/5至1/3范围可在 钢管内浇灌混凝土，构成钢管混凝土柱。所述直线斜立柱的相交的节 点可采用直接焊接，也可以采用预先制造好节点核心而周围杆件再与 之连接的方式。所述钢结构冷却塔蒙皮结构采用铝或玻璃钢制作。

计算分析表明，钢结构冷却塔由于自重轻，地震作用大大减小， 传递给地基基础的作用力也大幅度减小。塔的破坏主要是整体失稳破 坏或局部杆件失稳破坏，由于水平向没有太多的约束，此塔可比拟为 单层竖向布置的网壳。下部1/5-1/3范围构件内浇灌了混凝土，可有 效避免下部受力较大立柱的失稳破坏，同时将结构重心下移。由于钢 结构冷却塔应用于间冷机组，其内部干空气对钢构件腐蚀并不严重， 所以后期维护费用不高。

在实际工程设计当中，首先根据所受风荷载大小、地震设防烈 度、塔型及高度等因素选择合适的截面类型和节点类型，然后采用有 限元分析软件进行结构在静、动力荷载作用下的屈曲分析、时程分析 等，最后根据内力进行截面设计。

申请人通过计算分析及研究，认为所发明的双曲线型钢结构冷 却塔，具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、 抗震抗风性能优良、后期维护成本低等优点。可广泛应用于富煤缺水 区间冷机组冷却塔工程。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详 细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可 以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权 利要求书确定专利保护范围。