CN102650254A

CN102650254A - 工业循环水冷却系统余压智能回收方法和装置

Info

Publication number: CN102650254A
Application number: CN2011100475172A
Authority: CN
Inventors: 张云翰; 陈德泉; 林永池; 张�浩; 张新凤; 童弘; 寿满光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-29

Abstract

本发明涉及一种工业循环水系统余压智能回收方法和装置，主要由涡轮机组、水轮机、电气控制柜组等组成，其中：循环水系统回水总管与布水器之间增设一个或多个涡轮机组，涡轮机组和水轮机各自形成一个单独的管路系统，两管路系统并联布置，涡轮机组与水轮机并联或串联；电气控制系统对涡轮机组、水轮机及需要监控的配套件，根据需要进行调节分配循环水量的比例；电气控制柜组监控涡轮机组和水轮机及其它配套件。本发明常年回收循环水系统余压，涡轮机利用循环水回水的富余压力回收能量发电，完全或部分替代塔顶风机的驱动电机的用电，也可部分替代循环水泵或其他用电设备，既可用于新建设节能型循环水冷却装置，也可用于原有循环水冷却装置节能改造。

Description

工业循环水冷却系统余压智能回收方法和装置

技术领域

本发明涉及工业循环水系统余压的智能回收的方法和装置，属流体机械中的透平设备技术领域。

背景技术

在工业循环水系统，由于多方面因素，管路中循环水流回至冷却塔时还具有较大的余压，根据流体力学伯努利方程，有压力的流体是具有能量的，而以往大部分企业的循环水系统中这部分余压一般都没得到回收利用而白白浪费掉。

目前实际应用中已经有相关技术开始对此余压进行回收，方法为：将回水总管的循环水引至水轮机，由水轮机带动风机运转，回收了流体中富余的压力能，因为取消了风机电机的电力消耗，从而达到节能的功效。在现有方法中，为保持水轮机的安全运转以及保证冷却塔的正常气水比，需安装旁通管路进行部分分流或部分直接进入冷却塔布水器经填料流至塔底水池；另外，当冷却塔水温低于某数值（不需降温时），循环水就不需要进入水轮机而直接进入冷却塔布水器经填料流至塔底水池。因此，通过旁路或直接进入塔底水池的循环水的余压无法进行回收利用。

发明内容

本发明的目的是避免上述不足提供一种能够最大程度回收工业循环水系统余压的智能回收方法和装置，通过本发明可以解决现有技术无法常年完全回收循环水系统余压的难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种工业循环水系统余压智能回收装置，主要由涡轮机组、水轮机、电气控制柜（组）、仪器仪表及其它配套件等组成，其中：在循环水系统回水总管与布水器之间，增设涡轮机组，涡轮机组与水轮机并联或串联布置。在风机需要运转时，涡轮机可以回收水轮机无法回收的部分余压；当风机不需要运行时，涡轮机回收所有的余压。涡轮机组和水轮机各自形成一个单独的小管路系统，且两小管路系统并联布置。

涡轮机组由涡轮机和发电机或成套泵组（如循环水泵组）及相关配套件组成。涡轮机组和水轮机由电气控制柜（组）控制，根据各自需要回收的余压电气控制柜（组）进行调节分配循环水量的比例；电气控制柜（组）分别监控涡轮机组和水轮机及其它需要监控的配套件的运行情况，发现问题及时报警或调节。

为方便涡轮机或水轮机的检修，可以另设旁路小管路系统，旁路小管路系统与涡轮机组并联布置。

在个别情况下，本发明所述的装置可以只留有涡轮机组小管路系统，而不设置水轮机小管路系统。

一种工业循环水系统余压智能回收方法，循环水从总管分别流经涡轮机组小管路系统和水轮机系统小管路系统，两个小管路系统的流量由电气控制柜（组）根据需求智能分配，工业循环水系统余压智能回收装置工作时，旁路阀关闭。在水轮机系统小管路系统中，循环水驱动水轮机做功，带动风机正常运转，实现能量回收；在涡轮机组小管路系统中，循环水驱动涡轮机做功，带动发电机发电或协助成套泵组（如循环泵组）运行，实现能量回收。当循环水回水压力较大以致不仅能驱动水轮机做功以带动风机正常运转同时还有富余压力驱动涡轮机组做功时，就开启管路并同时关闭前半段管路，阀门前移至管路连接之前的位置处，以使水流直接从涡轮机组做功后再进入水轮机做功从而形成一个串联回路，充分回收循环水回水的全部富余压力的能量。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：

1、采用本发明的方法和装置可以常年完全回收循环水系统余压。

2、采用本发明的涡轮机利用循环水回水的富余压力回收能量发电，可以完全或部分替代塔顶风机的驱动电机的用电，也可以部分替代循环水泵或其他用电设备，其用途既可以用于新设计建设的节能型循环水冷却装置，也可以用于原有循环水冷却装置的节能改造。

附图说明

图1为工业循环水系统余压智能回收装置安装于冷却塔旁的示意图。

图2为由涡轮机和发电机组成的涡轮机组示意图。

图3为由涡轮机和成套泵组（如循环泵组）组成的涡轮机组示意图。

具体实施方式

参见附图1：工业循环水系统余压智能回收装置安装于冷却塔旁的示意图。如图所示，本发明工业循环水系统余压智能回收方法和装置主要组成部分包括：涡轮机组103、水轮机203及电气控制柜（组）、仪器仪表及其它配套件等。其中涡轮机组和水轮机各自形成一个单独的小管路系统，且两小管路系统并联布置。为保证在涡轮机出现故障时循环水系统仍能正常工作以及方便涡轮机或水轮机的检修，另设有旁路小管路系统保持循环水系统的常规运行。旁路小管路系统与涡轮机组并联布置。一种工业循环水系统余压智能回收装置，主要由涡轮机组、水轮机、电气控制柜（组）、仪器仪表及其它配套件等组成，其中：在循环水系统回水总管与布水器之间，增设涡轮机组，涡轮机组与水轮机并联或串联布置。在风机需要运转时，涡轮机可以回收水轮机无法回收的部分余压；当风机不需要运行时，涡轮机回收所有的余压。涡轮机组和水轮机各自形成一个单独的小管路系统，且两小管路系统并联布置。

涡轮机组和水轮机由电气控制柜（组）控制，根据各自需要回收的余压电气控制柜（组）进行调节分配循环水量的比例；电气控制柜（组）分别监控涡轮机组和水轮机及其它需要监控的配套件的运行情况，发现问题及时报警或调节。

涡轮机组小管路系统主要组成部分：涡轮机进水管101、涡轮机进水阀102、涡轮机组103、涡轮机出水阀104、涡轮机出水管105等。

水轮机小管路系统主要组成部分：水轮机进水管201、水轮机进水阀202、水轮机203、水轮机出水分布器204等。

旁路小管路系统主要组成部分：旁路阀301、旁路管道302。

旁路小管路系统与涡轮机组并联布置，由涡轮机进水管101引出，并入涡轮机出水管105,另从涡轮机出水管105或旁路管道302与涡轮机出水管105合并后的管路上引出水管106，向上与水轮机进水管201联通，106管路上设有一个阀门107。

如图2所示，涡轮机组主要包括：涡轮机10301、发电机10302和机组底座10303。设置这种涡轮机组形式的目的是涡轮机利用循环水回水的富余压力回收能量用于发电，可以完全或部分替代塔顶风机的驱动电机的用电，也可以部分替代循环水泵或其他用电设备，其用途既可以用于新设计建设的节能型循环水冷却装置，也可以用于原有循环水冷却装置的节能改造。

如图3所示，涡轮机组主要包括：涡轮机10301、离合器10304、电机10305、联轴器10306、泵10307和机组底座10303。其中泵10307可为冷却水循环泵。涡轮机10301、循环泵10307、循环泵驱动电机10305三者之间的连接与布置方式是：电机中置，涡轮机和循环泵分列两边，也可以是循环泵中置，涡轮机和电机分列两边，也可以是涡轮机中置，循环泵和电机分列两边。

工业循环水系统余压智能回收装置工作时，循环水从总管分别流经涡轮机组小管路系统和水轮机系统小管路系统，两个小管路系统的流量由电气控制柜（组）根据需求智能分配，工业循环水系统余压智能回收装置工作时，旁路阀301是关闭的。在水轮机系统小管路系统中，循环水驱动水轮机做功，带动风机正常运转，实现能量回收；在涡轮机组小管路系统中，循环水驱动涡轮机做功，带动发电机发电或协助成套泵组（如循环泵组）运行，实现能量回收。当循环水回水压力较大以致不仅能驱动水轮机做功以带动风机正常运转同时还有富余压力驱动涡轮机组做功时，就开启106管路并同时关闭201的前半段（106接口之前）管路（阀门202前移至管路201与管路106连接之前的位置处），以使水流直接从涡轮机组做功后再进入水轮机做功从而形成一个串联回路，这可以充分回收循环水回水的全部富余压力的能量。

当循环水回水富余压力充裕时，水轮机和涡轮机组可以同时工作，当循环水回水富余压力不太充裕时，可以水轮机工作而涡轮机不工作或部分工作，而当不需要风机工作时，不管循环水回水富余压力是否充裕涡轮机都可以单独工作；当夏季环境温度较高时，风机电机和涡轮机组同时工作，当冬季环境温度较低不需要风机及其电机工作时，可以涡轮机单独工作，而在春秋季节环境温度介于两季节之间时，既可以风机电机和涡轮机组同时工作，也可以涡轮机单独工作。

做为本发明的最重要部分，涡轮机组小管路系统起着常年回收余压的作用，该部分是不可缺少的，而对其它并联或串联的小管路系统的增加或者减少，以及对所有小管路系统配件的增减、改变均应属于本发明的范围之内。

Claims

1.一种工业循环水冷却系统余压智能回收装置，主要由冷却塔风机、驱动风机的水轮机、循环泵、循环泵电机、循环水管道回路及其阀门及其它配套件组成，其特征在于：在循环水系统回水总管与布水器之间，增设一个或多个由循环水回水的剩余压力提供动力的涡轮机组，涡轮机组和水轮机各自形成一个单独的管路系统，两管路系统并联布置，涡轮机组与水轮机并联或串联布置。

2.按权利要求1所述的工业循环水冷却系统余压智能回收装置，其特征在于：还设置有电气控制系统和配套的仪器仪表，对涡轮机组、水轮机及其它需要监控的配套件，根据各自需要回收的余压电气控制柜进行调节分配循环水量的比例；电气控制柜分别监控涡轮机组和水轮机及其它需要监控的配套件的运行情况，发现问题及时报警或调节。

3.按权利要求1所述的工业循环水系统余压智能回收装置，其特征在于：涡轮机组是由涡轮机和发电机的组合，涡轮机由循环水回水的富余压力提供动力来驱动发电机进行发电。

4.按权利要求1所述的工业循环水系统余压智能回收装置，其特征在于：涡轮机组是由涡轮机和循环泵及其配套电机的组合，涡轮机由循环水回水的富余压力提供动力来驱动电机进而由电机驱动循环泵运转，也可以是涡轮机与电机分别直接驱动循环泵运转。

5.一种工业循环水系统余压智能回收方法，步骤如下：循环水从总管分别流经涡轮机组小管路系统和水轮机系统小管路系统，两个小管路系统的流量由电气控制柜根据需求智能分配，工业循环水系统余压智能回收装置工作时，旁路阀关闭；在水轮机系统小管路系统中，循环水驱动水轮机做功，带动风机正常运转，实现能量回收；在涡轮机组小管路系统中，循环水驱动涡轮机做功，带动发电机发电或协助循环泵组运行，实现能量回收；当循环水回水压力较大以致不仅能驱动水轮机做功以带动风机正常运转同时还有富余压力驱动涡轮机组做功时，就开启联通涡轮机和水轮机之间的管路阀门并同时关闭与涡轮机并联的水轮机系统小管路系统的前半段管路阀门，以使水流直接从涡轮机组做功后再进入水轮机做功从而形成一个串联回路，充分回收循环水回水的全部富余压力的能量。

6.根据权利要求5所述的工业循环水系统余压智能回收方法，其特征在于：当循环水回水富余压力充裕时，水轮机和涡轮机组可以同时工作，当循环水回水富余压力不太充裕时，可以水轮机工作而涡轮机不工作或部分工作，而当不需要风机工作时，不管循环水回水富余压力是否充裕涡轮机都可以单独工作；当夏季环境温度较高时，风机电机和涡轮机组同时工作，当冬季环境温度较低不需要风机及其电机工作时，可以涡轮机单独工作，而在春秋季节环境温度介于两季节之间时，既可以风机电机和涡轮机组同时工作，也可以涡轮机单独工作。

7.一种工业循环水冷却系统余压能量回收的装置，包括冷却塔风机、风机配套的电机、循环泵、循环泵电机、循环水管道回路及其阀门，其特征在于：同时还包括一个或多个由循环水回水的剩余压力提供的驱动力的涡轮机组。

8. 按权利要求7所述的工业循环水冷却系统余压能量回收的装置，其特征在于：其涡轮机组是由涡轮机和发电机的组合，涡轮机由循环水回水的剩余压力提供动力来驱动发电机进行发电，所发的电力可以用于风机的驱动电机，也可以用于循环水泵的驱动电机，也可以用于其它用电设备。

9.按权利要求7所述的工业循环水冷却系统余压能量回收的装置，其特征在于：其涡轮机组是由涡轮机和循环泵及其电机的组合，涡轮机由循环水回水的剩余压力提供动力来驱动电机进而带动循环泵运转，也可以是涡轮机组和电机分别直接驱动循环泵运转。

10.一种工业循环水冷却系统余压智能回收方法，步骤如下：循环水回水从总管流经涡轮机组管路系统，再进入冷却塔上部布水器，循环水回水余压驱动涡轮机做功，带动发电机发电或协助循环泵组运行，实现能量回收；当夏季环境温度较高时，风机电机和涡轮机组同时工作，当冬季环境温度较低不需要风机及其电机工作时，可以涡轮机单独工作，而在春秋季节环境温度介于两季节之间时，既可以风机电机和涡轮机组同时工作，也可以涡轮机组单独工作。