1、中华人民共和国国家标准工业循环水冷却设计规范中华人民共和国建设部年月日中华人民共和国建设部公告第号建设部关于发布国家标准工业循环水冷却设计规范的公告现批准工业循环水冷却设计规范为国家标准编号为自年月日起实施原工业循环水冷却设计规范同时废止本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行中华人民共和国建设部二三年四月十五日前言本规范是根据国家建设部标准定额司年月发出的建标技字第号关于同意国家标准工业循环水冷却设计规范改为全面修订的函的要求由国家电力公司负责具体由国家电力公司东北电力设计院会同有关单位共同对年月由国家计划委员会以计标号文批准颁布执行的国家标准工业循环水冷却设计规范进行全面修订
2、本次修订工作中规范修订组进行了广泛的调查研究认真总结了近年我国各工业部门在工业循环水冷却设施的设计施工和运行方面的实践经验和本规范年版本颁布实施余年各单位在执行中的反馈意见吸取了国内外近年在工业循环水冷却方面的科学技术最新成果参考国外同类规范的最新版本广泛征求了国内有关单位和专家的意见经反复修改讨论最后由国家电力公司会同有关部门审查定稿本规范原条文分四章计条修订后仍为四章即总则冷却塔喷水池和水面冷却条文增至条并增加个附录修订后的规范在原有工业循环水冷却设施工艺设计内容基础上增加了冷却塔的热力计算和空气动力计算水面冷却计算中的水面蒸发系数和水面综合散热系数等方面的常用计算公式增加了冷却塔和喷水池
3、结构设计及利用海湾冷却循环水的工艺设计等方面的内容还根据近年科研和实践成果对原条文中的一些数据作了修改如冷却塔的风吹损失水率进风口面积与淋水面积之比机械通风冷却塔风筒的高度等在修订条文的同时对增加和修改的条文均相应增加和修改了条文说明有些条文虽未修改但根据近年科研和实践成果对条文说明作了修改和补充由于第节开放式冷却塔和第章喷水池各条规定比较简明易于操作对这些章节的条文未作说明修订后的本规范内容更为全面各项条文有较好的操作性各项规定技术先进经济合理利于安全生产便于施工运行及维护管理对我国工业循环水冷却设施的设计工作可以起到较好的指导作用本规范的具体解释工作由国家电力公司东北电力设计院负责该院地址
4、吉林省长春市人民大街号邮政编码电话修订主编单位国家电力公司东北电力设计院参编单位国家电力公司西北电力设计院主要起草人李志悌华钟南金喜卿总则本规范适用于新建和扩建的敞开式工业循环水冷却设施的工艺和结构设计工业循环水冷却设施的设计应符合安全生产经济合理保护环境节约能源节约用水和节约用地以及便于施工运行和维修等方面的要求工业循环水冷却设施的设计应在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上积极开发和认真采用先进技术工业循环水冷却设施的类型选择应根据生产工艺对循环水的水量水温水质和供水系统的运行方式等使用要求并结合下列因素通过技术经济比较确定当地的水文气象地形和地质等自然条件材料设备电能和补给水的供应情况
5、场地布置和施工条件工业循环水冷却设施与周围环境的相互影响工业循环水冷却设施应靠近主要用水车间并应避免修建过长的给水排水管沟和复杂的水工建筑物工业循环水冷却设施的设计除应执行本规范外尚应符合国家现行有关的强制性标准的规定冷却塔一般规定冷却塔在厂区总平面布置中的位置应符合本标准第条和下列规定在寒冷地区冷却塔应布置在厂区主要建筑物及露天配电装置的冬季主导风向的下风侧冷却塔应布置在贮煤场等粉尘污染源的全年主导风向的上风侧冷却塔应远离厂内露天热源冷却塔之间或冷却塔与其他建筑物之间的距离除应满足冷却塔的通风要求外还应满足管沟道路建筑物的防火和防爆要求以及冷却塔和其他建筑物的施工和检修场地要求冷却塔的位置不
6、应妨碍工业企业的扩建当环境对冷却塔的噪声有限制时视工程具体条件应采取下列措施降低噪声机械通风冷却塔应选用低噪声型的风机设备应改善配水和集水系统降低淋水噪声冷却塔周围宜设置消声设施冷却塔的位置应远离对噪声敏感的区域冷却塔的集中或分散布置方案的选择应根据使用循环水的车间数量分布位置及各车间的用水要求通过技术经济比较后确定冷却塔可不设备用冷却塔检修时应有不影响生产的措施冷却塔的热力计算宜采用焓差法或经验方法冷却塔的热力计算采用焓差法时宜按下列公式计算逆流式冷却塔式中淋水填料的体积进入冷却塔的循环水流量考虑蒸发水量散热的系数与冷却后水温相应的水的汽化热与含湿量差有关的淋水填料的散质系数循环水的比热进入
7、冷却塔的水温冷却后水温湿空气的比焓与水温相应的饱和空气比焓式右侧可采用辛普森近似积分法或其他方法求解当采用辛普森近似积分法求解时对水温至的积分区域宜分为不少于的等份当水温差小于时水温至的积分区域也可分为等份圆形横流式冷却塔从圆形横流式冷却塔环形淋水填料中切取中心角为的填料单元水从上面淋下空气从周向进入采用柱坐标系坐标原点为塔的中轴线与淋水填料顶面延长线的交点向下为正向外为正边界条件为式中塔半径塔进风口半径淋水密度进风口断面的平均质量风速进入冷却塔的湿空气比焓式可采用解析法或差分法求解矩形横流式冷却塔从矩形横流式冷却塔切取一填料单元水从上面淋下空气从进风口进入进风口在左边采用直角坐标系坐标原点为
8、淋水填料顶面与进风口的交点向下为正沿气流流向为正边界条件为式可采用解析法或差分法求解矩形横流式冷却塔也可利用式进行热力计算此时可设塔的内半径为一极大的数值冷却塔热力计算中的其他参数宜按下列各式计算湿空气的比焓式中干空气的比热可取水蒸汽的比热可取空气的干球温度水在时的汽化热可取空气的含湿量饱和水蒸汽压力式中饱和水蒸汽压力开尔文温度湿空气密度式中湿空气密度空气的相对湿度大气压力温度为时的饱和水蒸汽压力出塔空气干球温度式中进塔空气干球温度出塔空气干球温度进出冷却塔水温的算术平均值排出冷却塔的湿空气比焓与水温相应的饱和空气比焓出塔空气比焓式中进出冷却塔的水温差进入冷却塔的干空气和循环水的质量比又称气水
9、比淋水填料的热交换特性宜采用原型塔的实测数据当缺乏原型塔的实测数据时可采用模拟塔的试验数据并应根据模拟塔的试验条件与设计的冷却塔的运行条件之间的差异对模拟塔的试验数据进行修正冷却塔的通风阻力宜按下式计算式中冷却塔的全部或局部通风阻力计算风速当计算全塔总阻力时为淋水填料计算断面的平均风速当计算冷却塔的局部阻力时为该处的计算风速计算空气密度当计算全塔总阻力时为进出冷却塔的湿空气平均密度当计算冷却塔的局部阻力时为该处的湿空气平均密度冷却塔的总阻力系数或局部阻力系数冷却塔的通风阻力系数宜符合下列规定采用与所设计的冷却塔相同的原型塔的实测数据采用与所设计的冷却塔相似的模型塔的试验数据当缺乏上述数据时可按
10、经验方法计算逆流风筒式自然通风冷却塔的总阻力系数宜按下式计算式中总阻力系数从塔的进风口至塔喉部的阻力系数不包括雨区淋水阻力淋水时雨区阻力系数淋水时的填料除水器配水系统的阻力系数塔进风口面积按进风口上缘直径计算的进风口环向面积与进风口上缘塔面积之比淋水填料底部塔内径淋水填料计算断面的平均风速塔筒出口阻力系数冷却塔淋水面积塔筒出口面积冷却塔的最高冷却水温不应超过生产工艺允许的最高值计算冷却塔的最高冷却水温的气象条件应符合下列规定根据生产工艺的要求宜采用按湿球温度频率统计方法计算的频率为的日平均气象条件气象资料应采用近期连续不少于年每年最热时期个月一般为三个月的日平均值当产品或设备对冷却水温的要求极
11、为严格或要求不高时根据具体要求也可适当提高或降低气象条件标准计算冷却塔的各月的月平均冷却水温时应采用近期连续不少于年的相应各月的月平均气象条件气象资料应选用能代表冷却塔所在地气象特征的气象台站的资料必要时宜在冷却塔所在地设气象观测站冷却塔的水量损失应根据蒸发风吹和排污各项损失水量确定冷却塔的蒸发损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数又称蒸发损失水率宜按下列公式计算确定当不进行冷却塔的出口气态计算时蒸发损失水率按下式计算式中蒸发损失水率系数按照表的规定采用当进塔气温干球温度为中间值时可采用内插法计算表系数进塔气温对进入和排出冷却塔的空气状态进行详细的计算时蒸发损失水率按下式确定式中进入冷却塔的干空
12、气质量流量进塔空气的含湿量出塔空气的含湿量冷却塔的风吹损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数又称风吹损失水率应按冷却塔的塔型和设计选用的除水器的逸出水率以及从塔的进风口吹出的水损失率确定当缺乏除水器的逸出水率等数据时可按表采用表风吹损失水率塔型机械通风冷却塔风筒式自然通风冷却塔开放式冷却塔有除水器无除水器排污损失水量应根据对循环水水质的要求计算确定淋水填料的型式和材料的选择应根据下列因素综合考虑确定塔型循环水的水温和水质填料的热力特性和阻力性能填料的物理力学性能化学性能和稳定性耐温度变化阻燃耐火抗老化和抗腐蚀等填料的价格和供应情况施工和检修方便填料的支承方式和结构机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷
13、却塔均应装设除水器除水器应选用除水效率高通风阻力小经济耐用的型式冷却塔的配水系统应满足在同一设计淋水密度区域内配水均匀通风阻力小能量消耗低和便于维修等要求并应根据塔型循环水质等条件按下列规定选择逆流式冷却塔宜采用管式或管槽结合的型式当循环水含悬浮物和泥沙较多时宜采用槽式横流式冷却塔宜采用池式或管式小型机械通风逆流式冷却塔宜采用管式或旋转布水器管式配水系统宜符合下列要求配水干管起始断面设计流速宜采用大型冷却塔此流速可适当提高利用支管使配水干管连通成环网配水干管或压力配水槽的末端必要时应设通气管及排污措施槽式配水系统应符合下列要求主水槽的起始断面设计流速采用配水槽的起始断面设计流速采用配水槽夏季的
14、正常设计水深应大于溅水喷嘴内径的倍且不应小于配水槽的超高不应小于在可能出现的超过设计水量工况下配水槽不应溢流配水槽断面净宽不应小于主配水槽均宜水平设置水槽连接处应圆滑水流转弯角不大于配水池应符合下列要求池内水流平稳夏季正常设计水深应大于溅水喷嘴内径或配水底孔直径的倍池壁超高不宜小于在可能出现的超过设计水量工况下不应溢流池底宜水平设置池顶宜设盖板或采取防止光照下滋长菌藻的措施溅水喷头应选用结构合理流量系数适宜喷溅均匀和不易堵塞的型式配水竖井或竖管应有放空措施配水竖井内应保持水流平稳不产生旋流同一单元循环水系统中各冷却塔的竖井水位或竖管水头高程应一致逆流式冷却塔的进风口高度应结合进风口空气动力阻力
15、塔内空气流场分布冷却塔塔体的各部分尺寸及布置淋水填料的型式和空气动力阻力等因素通过技术经济比较确定冷却塔的进风口面积与淋水面积之比一般采用下列数值风筒式自然通风冷却塔宜为机械通风冷却塔一般不宜小于当进风口面积与淋水面积之比小于时应在进风口上缘装设导风板横流式冷却塔的淋水填料的高和径深应根据工艺对冷却水温的要求冷却塔的通风措施淋水填料的型式塔的投资和运行费等因素通过技术经济比较确定淋水填料高和径深的比一般采用下列数值机械通风冷却塔宜为风筒式自然通风冷却塔当淋水面积大于时宜为当淋水面积等于或小于时宜为冷却塔的集水池应符合下列要求集水池的深度一般不大于当循环水采用阻垢剂缓蚀剂处理时集水池的容积应满足
16、水处理药剂在循环水系统内允许停留时间的要求集水池应有溢流排空及排泥措施池壁的超高不小于小型机械通风冷却塔不得小于出水口应有拦污设施大中型冷却塔的出水口应设置安全防护栏栅集水池周围应设回水台其宽度为坡度为回水台外围应有防止周围地表水流入池内的措施同一单元循环水系统中各冷却塔集水池水位高程应一致敷设在集水池内的进水管应有防止当管道放空时浮管的措施冷却塔进风口处的支柱和冷却塔内空气通流部位的构件应采用气流阻力较小的断面及型式冷却塔内外与水汽接触的金属构件管道和机械设备均应采取防腐蚀措施视不同塔型和具体条件冷却塔应有下列设施通向塔内的人孔从地面通向塔内和塔顶的扶梯或爬梯配水系统顶部的人行道和栏杆塔顶的
17、避雷保护装置和指示灯运行监测的仪表寒冷和严寒地区的冷却塔根据具体条件采用下列防冻措施在冷却塔的进风口上缘沿塔内壁宜设置向塔内下方喷射热水的喷水管喷射热水的总量宜为冬季进塔总水量的淋水填料内外围宜采用分区配水冬季可加大外围配水量当同一循环冷却水系统中冷却塔的数量较多时可减少运行的塔数停止运行的塔的集水池应保持一定量的热水循环或采取其他保温措施塔的进水阀门及管道应有防冻放水管或其他保温措施机械通风冷却塔可采取减小风机叶片安装角采用变速电动机驱动风机或停止风机运行等措施减少进入冷却塔的冷空气量也可选用允许倒转的风机设备当冬季塔内填料结冰时可倒转风机融冰机械通风冷却塔的风机减速器有润滑油循环系统时应有
18、对润滑油的加热设施风筒式自然通风逆流冷却塔的进风口上缘内壁宜设挡水檐檐宽宜采用风筒式自然通风冷却塔宜在进风口设置挡风板大型风筒式自然通风冷却塔应配备摘挂挡风板的机械设备风筒式自然通风逆流冷却塔的进水干管上宜设置能通过部分或全部循环水量的旁路水管当循环水系统冬季冷态运行或热负荷较低时循环水可通过旁路直接进入塔的集水池冷却塔的运行管理宜设专人冷却塔设计应对施工运行及维护提出要求并附有冷却塔的热力特性曲线新建的冷却塔在投入正常运行前应进行调试在投入正常运行后的一年内应对冷却塔的冷却能力进行验收考核试验新设计的冷却塔应有供验收测试使用的仪器和仪表的安装位置和设施验收考核试验数据的整理应符合本规范第条和
19、第条的规定机械通风冷却塔机械通风冷却塔一般宜采用抽风式塔当循环水对风机的侵蚀性较强时可采用鼓风式塔单格的机械通风冷却塔的平面宜为圆形或正多边形多格毗连的机械通风冷却塔的平面宜采用正方形或矩形当塔格的平面为矩形时边长比不宜大于进风口宜设在矩形的长边逆流抽风式冷却塔的淋水填料顶面至风机风筒的进口之间的气流收缩段宜符合下列规定当塔顶盖板为平顶时气流收缩段的顶角不宜大于当塔顶设有导流圈时气流收缩段的顶角可采用当塔顶盖板自配水装置以上为收缩型时盖板收缩段的顶角宜采用抽风式塔的风机风筒进口应采用流线型风筒的出口应考虑减少动能损失的措施必要时宜设扩散筒扩散筒的高度宜采用为风机直径中心角宜采用机械通风横流式冷
20、却塔的淋水填料从顶部至底部应有向塔的垂直中轴线的收缩倾角点滴式淋水填料的收缩倾角宜为薄膜式淋水填料的收缩倾角宜为单侧进风塔的进风面宜面向夏季主导风向双侧进风塔的进风面宜平行于夏季主导风向当塔的格数较多时宜分成多排布置每排的长度与宽度之比不宜大于两排以上的塔排布置应符合下列要求长轴位于同一直线上的相邻塔排净距不小于长轴不在同一直线上相互平行布置的塔排净距不小于塔的进风口高的倍周围进风的机械通风冷却塔之间的净距不应小于冷却塔的进风口高的倍根据冷却塔的通风要求塔的进风口侧与其他建筑物的净距不应小于塔的进风口高的倍设计机械通风冷却塔时应考虑冷却塔排出的湿热空气回流和干扰对冷却效果的影响必要时应对设计气
21、象条件进行修正机械通风冷却塔格数较多且布置集中时冷却塔的风机宜集中控制各台风机必须有可切断电源的转换开关及就地控制风机启停的操作设施风机设备应采用效率高噪声小安全可靠材料耐腐蚀安装及维修方便符合国家标准或行业标准的产品风机的设计运行工况点应根据冷却塔的设计风量和计算的全塔总阻力确定风机在设计运行工况点应有较高的效率风机的减速器应配有油温监测和报警装置当采用稀油润滑时应配有油位指示装置大型风机应配有振动监测报警和防振保护装置机械通风冷却塔应有固定或临时起吊风机设备的设施双侧进风的逆流式机械通风冷却塔填料底部至集水池水面之间宜设挡风隔板逆流式冷却塔的进风口一般不宜设百叶窗式导风装置横流式冷却塔以及
22、在多风地区建造的逆流式冷却塔的进风口应设百叶窗式导风装置采用工厂生产的冷却塔时应根据该型产品实测的热力特性曲线进行选用选用的产品应符合国家有关产品标准风筒式自然通风冷却塔相邻的风筒式自然通风冷却塔的净距应符合下列规定逆流式冷却塔不应小于塔的进风口下缘的塔筒半径横流式冷却塔不应小于塔的进风口高的倍当相邻两塔几何尺寸不同时应按较大的塔计算根据冷却塔的通风要求塔与其他建筑物的净距不应小于塔的进风口高的倍风筒式自然通风冷却塔的抽力宜按下式计算式中塔抽力塔的有效抽风高度应采用淋水填料中部至塔顶的高差重力加速度进塔湿空气密度出塔湿空气密度冷却塔的淋水面积应采用淋水填料顶部可淋到水并充分通风的面积风筒式自然
23、通风冷却塔的塔顶应设人行道及栏杆人行道上应设检修孔检修孔平时应封盖风筒式自然通风冷却塔从地面通向塔顶的爬梯必须设护栏在大风地区建造的风筒式自然通风逆流冷却塔其填料底部至集水池水面间宜在两相互垂直的直径方向设挡风隔板开放式冷却塔当循环水量较小工艺对冷却水温要求不严格时可采用开放式冷却塔在大风多沙地区不宜采用开放式冷却塔开放式冷却塔的位置应选择在气流通畅的地方开放式冷却塔的淋水填料宜采用点滴式淋水填料安装的宽度不宜大于淋水填料的安装高度与宽度之比宜采用塔的平面宜采用矩形塔的长边宜与夏季主导风向垂直布置开放式冷却塔的填料周围宜设百叶窗开放式冷却塔与其他建筑物的净距应大于冷却塔结构设计基本要求及材料风
24、筒式自然通风冷却塔的塔筒宜采用双曲线型钢筋混凝土薄壳结构寒冷地区也可采用钢架镶板结构塔筒的几何尺寸应满足循环水的冷却要求并应结合结构施工等因素通过技术经济比较确定当采用双曲线型钢筋混凝土塔筒时塔筒壳体的几何尺寸宜采用表中的数值表双曲线型风筒壳体几何尺寸塔高与壳底直径的比喉部面积与壳底面积的比喉部高度与塔高的比塔顶扩散角壳体子午线倾角双曲线型自然通风冷却塔塔筒基础可参照下列条件通过技术经济比较确定大中型塔宜采用环板型基础中小型塔在天然地基较差的条件下宜采用倒型基础当地基为岩石时宜采用单独基础机械通风冷却塔宜采用预制或现浇的钢筋混凝土框架结构围护结构可采用钢筋混凝土墙板或其他轻质墙板自然通风和机械
25、通风冷却塔的钢筋混凝土结构强度计算与裂缝宽度验算应按现行的混凝土结构设计规范执行冷却塔塔筒筒壁框架斜支柱和池壁等构件的允许最大裂缝宽度为自然通风和机械通风冷却塔的地基基础设计应按现行的建筑地基基础设计规范执行自然通风和机械通风冷却塔的荷载除本规范已有规定外应按现行的建筑结构荷载规范执行自然通风和机械通风冷却塔的抗震设计应按现行的构筑物抗震设计规范和建筑抗震设计规范执行冷却塔应采用水工混凝土并符合下列要求水泥品种宜采用普通硅酸盐水泥其熟料中铝酸三钙含量不宜超过混凝土强度等级抗冻等级和抗渗等级可按表采用表混凝土的强度等级抗冻等级和抗渗等级结构部位混凝土强度等级抗冻等级寒冷地区冻融次数严寒地区冻融次
26、数抗渗等级塔筒及支柱框架及墙板集水池壁倒型环板型基础单独基础及水池底板淋水装置构架垫层注地区的划分严寒地区指最冷月月平均气温低于寒冷地区指最冷月月平均气温在塔筒支柱框架墙板及基础混凝土的水灰比不应大于在混凝土中可掺塑化剂加气剂及减水剂等塑性附加剂水工混凝土不得掺用氯盐冷却塔宜使用热轧变形钢筋不得使用冷拉钢筋风筒式自然通风冷却塔的荷载及内力计算风筒式自然通风冷却塔塔筒内力计算应考虑以下荷载结构自重风荷载温度作用地震作用施工荷载地基不均匀沉降影响计算自重时钢筋混凝土重度可采用作用在双曲线冷却塔表面上的等效设计风荷载应按下式计算式中作用在塔表面上的等效设计风荷载基本风压平均风压分布系数风振系数风压高
27、度变化系数基本风压以当地较为空旷平坦地貌离地面高重现期为年的平均最大风速计算一般但不得小于当冷却塔建在不同地形处其基本风压值应按建筑结构荷载规范中有关规定执行风压沿高度变化其变化规律与地貌有关根据地面粗糙类别应按建筑结构荷载规范规定执行双曲线冷却塔平均风压分布系数可按下式确定式中系数见表项数一般取表系数无肋双曲面加肋双曲面无肋双曲面加肋双曲面塔高以下的双曲线冷却塔在不同地面粗糙度类别条件下的风振系数值一般可按表采用表风振系数地面粗糙度类别风振系数当计算冬季运行工况筒壁温度应力时其筒壁内外温差应按以下要求进行计算冬季塔外计算气温按年一遇极端最低气温计算冬季塔内计算温度按进风口淋水填料及淋水填料以
28、上不同部位分别确定参见本标准附录塔筒筒壁内外表面温度差按下式计算式中筒壁外内面向空气的放热系数可取筒壁厚度混凝土的热导率可取筒壁内外表面温度差筒壁内外空气温度差传热系数当需要验算夏季日照下的温度应力时日照筒壁温差可近似按塔高为恒值计算式中筒壁温差计算点与最大壁温差处的夹角处的壁温差可采用冷却塔抗震验算及抗震构造措施应按现行构筑物抗震设计规范节执行塔筒的地震作用标准值效应应按下式确定式中塔筒地震作用标准值效应分别为第振型水平竖向地震作用的标准值效应地震效应折减系数可采用计算振型数淋水面积小于的塔筒宜取不少于个振型淋水面积为的塔筒宜取不少于个振型淋水面积大于的塔筒宜取不少于个振型冷却塔培筒可不进行
29、抗震验算范围应按构筑物抗震设计规范第条执行施工方法如悬挂或爬升脚手架起重架缆索锚固等所引起的附加荷载应由施工部门提出设计部门必须进行验算当施工荷载较大引起结构断面或材料增加过多时应采用临时措施解决不宜由塔体结构承担当遇有不均匀地基时应复核地基不均匀沉降对塔筒筒壁支柱及基础的承载能力和裂缝宽度的影响当复核风荷载产生的地基不均匀沉降时应采用地基土的弹性模量代替变形模量设计双曲线冷却塔塔筒时应对承载能力和正常使用两种极限状态分别进行荷载效应组合并分别取其最不利情况进行设计按承载能力极限状态计算时应考虑以下几种荷载组合情况当考虑基本组合时以上二项组合应满足当考虑地震作用偶然组合时地震荷载组合应满足式中
30、结构作用效应内力总设计值结构构件承载力设计值承载力抗震调整系数采用自重荷载的标准值效应计入风振系数的风荷载标准值效应计入徐变系数的温度作用标准值效应塔筒地震作用标准值效应按式计算地震作用分项系数风荷载分项系数风荷载效应组合值系数一般地区均可取对于历年最大风速出现在最冷季节月月月的地区按气象统计资料取年一遇最低气温时相应的大风荷载与年一遇最大风荷载的比值确定温度作用组合值系数一般地区均可取对于历年最大风速出现在最冷季节月月月的地区按气象统计资料取年一遇最大风荷载时相应的低气温与年一遇最低气温的比值确定按正常使用极限状态计算时塔筒设计应按荷载短期效应组合验算裂缝短期效应组合为式中荷载效应内力总标准
31、值裂缝宽度按短期最大裂缝宽度计算式中短期最大裂缝宽度考虑长期作用影响的最大裂缝宽度按混凝土结构设计规范第条式计算长期作用扩大系数塔筒上下刚性环环向验算时可考虑正常使用极限状态下裂缝对刚度影响温度效应可乘以折减系数后再进行验算允许裂缝宽度见本规范第条计算筒壁温度作用时混凝土可考虑徐变系数双曲线冷却塔塔筒内力计算宜按旋转壳体有矩理论计算塔筒的支承条件可按离散支承或连续支承考虑当按连续支承考虑时风筒下环梁应迭加按深梁计算由风筒自重及风荷载等所产生的内力双曲线冷却塔塔筒的弹性稳定验算应按下列公式计算塔筒整体稳定验算式中弹性稳定安全系数塔筒屈曲临界压力值塔顶设计风压值经验系数其值为混凝土弹性模量塔筒喉部
32、半径塔筒喉部处壁厚塔筒局部弹性稳定验算应满足式中由组合产生的环向子午向压力其中为内吸力引起的压力环向子午向的临界压力筒壁厚度混凝土泊松比几何参数查表表几何参数表注塔筒壳底半径塔筒喉部至壳底的距离冷却塔斜支柱应按本规范第条规定的两种极限状态对塔筒下传至柱上下端的内力进行组合计算并分别取其最不利情况进行设计当需要复核冬季停运状态时支柱内力可按下式计算并与塔筒自重及实际风荷载作用下传至柱上下端的内力进行组合计算式中冬季停运时实际风荷载计方入风振系数的标准值效应冬季停运时柱端产生的内力其中力矩为切力为混凝土的线膨胀系数取支柱上下端温度差支柱上端温度即停运时气温下端温度当为环板基础时即为停运时柱下端实际
33、温度当为倒型基础时取池壁内外平均温度支柱断面惯性矩塔筒底部半径支柱长度计算塔筒支柱纵向弯曲长度时支柱可考虑为一端固定一端铰支支柱纵向弯曲计算长度径向取环向取冷却塔地基承载力计算时其荷载组合应按下式计算冷却塔塔筒基础内力应按塔筒支柱基础和地基整体分析计算并考虑基础与地基的变形协调在不具备整体分析的条件下可按斜支柱下传的内力进行下列计算环板型基础的内力一般可按下列各项分别计算后迭加在风筒自重包括支柱与支承在风筒牛腿上的淋水装置荷载作用下产生的环向拉力式中荷载分项系数风载产生的环向拉力指按轴对称内力折减计算的环向拉力当需要进行地震验算时还应按本规范第条计算地震作用产生的环向拉力在自重及风载作用下环向
34、内力按连续梁计算这时地基反力的荷载组合为径向内力按塔筒支柱下端传来的子午向力弯矩切力和地基反力共同作用下计算在土和水的压力作用下池壁内力按悬臂计算倒型基础的内力除按上列条款各项计算外还应进行下列计算池壁内外温差所产生的温度应力施工闭合温度与运行最低温度之差所产生的环向拉力当采取降低施工闭合温度的措施后闭合温度差可采用注在计算本条款与本条款项时应考虑地基与基础变形协调在计算款与款时基础变位及温度作用计算中的混凝土值可乘以徐变系数在计算款项时地基变位计算中的地基剪切刚度可采用动剪切刚度在缺乏资料时建议采用倍静剪切刚度在计算款项时环向拉力可乘以结构松弛系数冷却塔塔筒基础应进行上拔力平衡验算对于环板型
35、和倒型基础验算时应按承载能力极限状态荷载组合进行基础底面出现上拔力的平面范围应控制在圆心角小于或等于内对于单独基础基础底面不允许出现上拔力且自重产生的压力与风荷载产生的拉力之比应大于或等于机械通风冷却塔的荷载及内力计算机械通风冷却塔塔体应考虑以下荷载结构和设备自重顶板活荷载和检修荷载风荷载风机和电动机振动荷载淋水装置支承于塔体结构上的荷载地震作用顶板的活荷载一般可取顶板的检修荷载可按设备检修的具体情况确定但不小于这两项荷载不同时组合计算框架时顶板的活荷载或检修荷载可乘以折减系数风机和电动机的震动荷载可按当量荷载计算参见本规范附录对于壳体结构的机械通风冷却塔温度作用可参照自然通风冷却塔计算多格的
36、机械通风冷却塔一般在纵横向可按框架计算按承载能力极限状态计算框架时应考虑下列荷载组合基本组合荷载包括结构和设备自重顶板活荷载或检修荷载风机和电动机震动荷载淋水填料支承于框架上的荷载和风荷载偶然组合荷载包括结构和设备自重顶板活荷载或检修荷载风机和电动机震动荷载淋水填料支承于框架上的荷载和地震力注地震力在地震设计烈度度及度以上时考虑荷载分项系数组合效应系数按现行建筑结构荷载规范采用按正常使用极限状态验算裂缝宽度时应按荷载基本组合下的荷载效应标准值进行塔体框架应进行振幅计算振幅一般不宜超过淋水装置构架自然通风和机械通风冷却塔的淋水装置构架宜采用钢筋混凝土结构冷却塔采用槽式和池式配水时水槽和配水池宜采
37、用钢筋混凝土结构当采用管式或管槽式配水时其管材宜采用塑料或钢管淋水装置构架设计应符合下列要求结构布置稳定构件类型较少构件尺寸及形状有利于通风阻力较小构件有足够的强度和刚度便于安装和检修填料冷却塔淋水装置构架应考虑以下荷载淋水装置自重配水槽管和配水池内的水重淋水填料表面结垢重度结垢厚度一般按考虑在特殊情况下可酌情增减淋水填料表面水膜重水膜厚度按考虑寒冷地区淋水填料下层构件的挂冰荷载可采用水平投影面积自然通风冷却塔塔筒检修时作用在主配水槽上的检修荷载可采用地震作用注荷载组合时风筒检修荷载与挂冰荷载不同时组合荷载组合时风筒检修荷载与主配水槽水重不同时组合结垢重度可按计算寒冷地区的划分参见本规范表注淋
38、水装置构架抗震验算及抗震构造措施可按构筑物抗震设计规范节执行构造要求自然通风冷却塔塔筒筒壁厚度应根据强度稳定性及施工条件确定筒壁最小厚度不宜小于表数值表筒壁最小厚度淋水面积筒壁最小厚度自然通风冷却塔塔顶刚性环处的筒壁厚度应渐变加厚风筒式自然通风冷却塔塔筒在子午向及环向均需双层配筋钢筋截面按计算确定最小配筋率在子午向及环向的内层和外层均不应小于混凝土计算截面的塔筒的双层配筋间应设置拉筋拉筋直径不应小于子午向及环向间距不大于拉筋应交错布置筒壁子午向及环向受力钢筋接头的位置应相互错开在任一搭接长度的区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积子午向应按采用环向应按采用塔筒基础塔筒支柱及环梁的钢
39、筋接头处宜采用绑扎连接或焊接受力筋直径时不宜采用绑扎接头塔筒支柱钢筋伸入环梁的长度应采用倍钢筋直径伸入基础的长度应采用倍钢筋直径塔筒及基础池壁上开孔处应设置加强钢筋在孔洞四周加设水平筋垂直筋和对角处斜钢筋每侧水平筋或垂直筋的截面应不小于开孔处被切断钢筋截面的倍受力钢筋保护层最小厚度应采用塔筒墙板机械塔塔筒支柱塔筒基础框架机械塔水池底板淋水装置构架注筒壁厚度为时钢筋保护层最小厚度可采用塔筒的水平施工缝应按现行的混凝土结构工程施工及验收规范执行冷却塔塔筒的内表面宜设防水层冷却塔的集水池底板与柱基为分离式时其底板厚度不宜小于底板上层宜设构造钢筋间距为底板与混凝土垫层间应设沥青防水层冷却塔集水池应设集
40、水坑或排水沟淋水面积在以上的自然通风冷却塔集水池中应有进池坡道风筒式自然通风冷却塔水池底板宜设伸缩缝集水池底板与塔筒基础和配水竖井等荷重差异较大的结构间应设沉降缝伸缩缝与沉降缝宜采用止水带或填柔性防水填料当采用装配式墙板的多格毗连的机械通风冷却塔长度超过时应设伸缩缝风筒式自然通风冷却塔进水管穿越基础时宜设置穿墙套管或波纹补偿器回水沟与基础之间应设沉降缝风筒式自然通风冷却塔塔筒基础在环向应设不少于个沉降观测点当地基较差时配水竖井也应设置沉降观测点机械通风冷却塔宜设置沉降观测点风筒式自然通风冷却塔环形基础长度大于时宜采用分段跳仓浇筑混凝土分段长度为分段断面宜留设在斜支柱跨度的处环形基础施工完毕应及
41、时回填寒冷地区未投入运行前如要越冬则水池应采取保温措施冬季冷却塔停止运行时水池应用热水循环或对水池及环形基础采取保温措施淋水装置预制钢筋混凝土构架的接头要尽量避免外露铁件如有外露铁件应采取可靠的防腐蚀措施冷却塔塔内外的金属爬梯及栏杆宜采用热镀锌防腐喷水池喷水池工艺设计当循环水量较小工艺对冷却水温要求不严格且场地开阔环境允许时可采用喷水池在大风多沙地区不宜采用喷水池喷水池可按经验曲线进行热力计算计算喷水池的冷却水温时选用的气象条件应符合本规范第条第条和第条的规定喷水池的损失水量应根据下列各项确定蒸发损失水量应符合本规范第条款的规定风吹损失水量占循环水量的百分数可取排污损失水量应根据对循环水质的要
42、求经计算确定喷水池的淋水密度应根据当地气象条件和工艺要求的冷却水温确定一般可采用喷水池不宜少于两格当允许间断运行时亦可为单格喷水池的喷嘴宜选用渐伸线型或型喷嘴前的水头渐伸线型应为型不应小于喷嘴布置宜高出水面以上喷水池内的设计水深宜为喷水池的超高不应小于池底应有坡向放空管的适当坡度喷水池宽不宜大于最外侧喷嘴距池边不宜小于喷水池的长边应与夏季主导风向垂直布置喷水池应有排污放空和溢流设施出水口前应设置拦污设施配水管末端应装设放水管配水管应有坡向放水管的的坡度寒冷和严寒地区的喷水池应采取下列防冻措施在进水干管上宜设旁路水管旁路水管的排水口应位于水池出水口的对面一侧干管及配水管上的闸门应装设防冻放水管或
43、采取其他保温措施喷水池结构设计喷水池的设计应以完整的工程地质和水文地质资料为依据结合土质特点进行防水层设计并应考虑放空时地下水浮力的影响喷水池建在不透水土壤上时可不另做防水层如建在透水性土壤上时则应根据当地材料供应情况和工程地质条件等可选择粘土沥青或土工膜为防水层材料用粘土做防水层时其塑性指数一般为厚度不宜小于其表面应做现浇混凝土板护面厚度不宜小于用两层混凝土板中间夹沥青层做防水层时沥青层一般用号石油沥青并掺细填料厚度一般为混凝土板厚度不宜小于喷水池底层混凝土标号应不低于面层混凝土标号应不低于抗渗性标号一般为在寒冷地区应根据气候条件提出相应的抗冻性要求喷水池水位经常变化的部分应适当提高其混凝土
44、的标号喷水池冬季施工或冬季停止使用放空时应有防止土壤冻胀导致防水层损坏的措施喷水池宜采用下挖式建造在地震区的喷水池应作边坡稳定计算喷水池边缘应有回水台回水台的宽度不宜小于回水台倾向水池的坡度宜为回水台外围应有防止周围地表水流入池内的措施水面冷却一般规定利用水面冷却循环水时宜利用已有水库湖泊河道或海湾等水体也可根据自然条件新建冷却池利用水库湖泊河道或海湾等水体冷却循环水时水体的水量水质和水温应满足工业企业取水和冷却的要求利用水库湖泊河道或海湾等水体冷却循环水时应征得水利农业渔业航运和环境保护等有关部门的同意设计水面冷却工程应考虑排水对环境的影响和冷却水体的综合利用工业企业使用综合利用水库或水利工
45、程设施冷却循环水应取得水利工程管理单位的供水协议取水排水建筑物的布置和型式应有利于冷水的吸取和热水的扩散冷却有条件时宜采用深层取水排水口应使出流平顺排水水面与受纳水体水面宜平缓衔接设计取水建筑物的进水口应注意进口流速的均匀性进水口平均流速一般可采用必要时可通过模型试验确定进水口流速有条件时宜采用冷热水通道分开的差位式取排水口布置当采用重叠的差位取排水口布置时受热水体应有足够的水深设计应考虑各种不利因素对设计最低水位和表面热水层厚度的影响水面蒸发系数和水面综合散热系数宜按下列公式计算确定式中水面蒸发系数水面综合散热系数可取水面以上处大气压水面以上处的风速水面辐射系数可取常数其值为水面以上处的气温
46、水面水温水温为时的相应水面饱和水汽压水面以上处的水汽压自然水温应根据实测资料或条件相似水体的观测资料确定当缺乏上述资料时可按热量平衡方程或经验公式计算确定当水体的冷却能力不足或需要降低排水温度时可根据综合技术经济分析选用辅助的冷却设施冷却水体中有渔业生产时取水建筑物应设拦鱼设施取水口和排水口应装设测量水温和冷却水体水位的仪表取水口和排水口应尽量避开水生物养殖场设计中应考虑温排水对水体环境的影响利用水库湖泊河道海湾或建设新的冷却池冷却循环水时视工程具体条件和设计阶段应通过物理模型试验或数学模型计算以及其他方法确定不同设计条件下水体的冷却能力取水温度水体表面和深层的水温分布温排水的扩散范围等并结合
47、技术经济分析优化取水口和排水口的布置冷却池新建冷却池应不占或少占耕地设计应采取防止池岸和堤坝冲刷及崩坍的措施还应采取措施防止因冷却池附近地下水位升高对农田和建筑物造成不良影响利用水库或湖泊冷却循环水应根据水域的水文气象条件水利计算运行方式和水工建筑物的设计标准等资料进行设计冷却池的设计最低水位应根据水体的自然条件冷却要求的水面面积和最小水深泥沙淤积和取水口的布置等条件确定冷却池在夏季最低水位时水流循环区的水深不宜小于冷却池的正常水位和洪水位应根据水量平衡和调洪计算成果循环水系统对水位的要求和池区淹没损失等条件通过技术经济分析确定新建冷却池应根据冷却取水卫生和其他方面的要求对池底进行清理新建冷却
48、池初次灌水至运行要求的最低水位所需的时间应满足工业企业投入生产的要求从冷却池取水的最高计算温度不应超过生产工艺允许的最高值计算冷却池的设计冷却能力或取水的最高温度的水文气象条件应根据生产工艺的要求确定一般宜符合下列规定深水型冷却池采用多年平均的年最热月月平均自然水温和相应的气象条件浅水型冷却池采用多年平均的年最炎热连续天平均自然水温和相应的气象条件计算冷却池的各月月平均取水水温应采用多年相应各月的月平均水文和气象条件冷却池必须有可靠的补充水源冷却池补充水源的设计标准应根据工业企业的重要性和生产工艺的要求确定一般可采用保证率为的枯水年水量冷却池的损失水量应按自然蒸发附加蒸发渗漏和排污等各项计算的
49、损失水量确定冷却池的自然蒸发率宜按下式计算式中水面自然蒸发率水的密度可近似采用与水面水温相应的水汽化热可采用自然蒸发水量的计算应符合下列规定年调节水量的冷却池当为地表径流补给时应采用与补充水源同一设计标准的枯水年人工补水时可按历年中蒸发量与降水量的差值最大年份考虑多年调节水量的冷却池可采用多年平均值蒸发量年内各月分配可采用设计枯水年的年内月分配冷却池的附加蒸发水量宜按下式计算式中附加蒸发水量循环水流量循环水的排水与取水温差附加蒸发系数冷却池的渗漏水量可根据池区的水文地质条件和水工建筑物的型式等因素确定必要时冷却池应采取防渗漏的措施冷却池的排污水量应根据对循环水水质的要求计算确定冷却池应考虑泥砂和各种污物对取排水和冷却能力的影响必要时应采取防止或控制淤积发展的措施当冷却池有地表径流补给水时宜设置向冷却池下游排放热水的旁路设施冷却池取水口和排水口方位的选择应考虑风向对取水温度和热水扩散的影响为提高冷却池的冷却能力或降低取水温度可采用导流堤潜水堰和挡热墙等工程措施地表径流补水的冷却池应有排泄洪水的建筑物人工补水的冷却池应根据需要设置溢流和放水
