CN103759549B - 一种冷却塔及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却塔及其控制方法，该冷却塔包括塔体、风机和布水管路，所述塔体具有进风口和出风口，所述布水管路安装于所述塔体内并位于所述进风口和所述出风口之间，所述风机安装于所述塔体内并位于所述出风口处，还包括加热装置，所述加热装置安装于所述塔体内并位于所述风机和所述布水管路之间。与现有技术相比，本发明通过在冷却塔内特定位置增设加热装置，冷却塔工作过程中，与布水管路喷淋后的热水发生热交换形成的高温空气上升，再经加热装置加热后，其相对湿度降低变为不饱和湿空气，从而有效的减少了白烟的产生。

Description

一种冷却塔及其控制方法

技术领域

本发明涉及水循环冷却设备技术领域，特别涉及一种冷却塔及其控制方法。

背景技术

冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置。

冷却塔包括塔体、具有多个喷淋头的布水管路、冷却塔填料和风机，其中，塔体顶部开设有出风口、其底部具有积水槽、其侧壁具有进风口。风机安装于塔体内并位于出风口处，塔体外冷却空气在风机作用下进入塔体内并经由出风口排出，布水管路和冷却塔填料沿气流流动方向依次安装于塔体内，布水管路的进水口与外接待冷却系统的高温出水口连通。

该冷却塔的工作原理为，待冷却系统内高温水经由布水管路喷洒至冷却塔填料表面，与通过冷却塔填料的低温空气相接触，此际，高温水与低温空气之间产生热交换作用，高温水降温为冷却水落入积水槽内，低温空气升温后变成高温空气，该高温空气在风机作用下由出风口排出至塔体外，同时积水槽内冷却水在水泵作用下泵入待冷却系统内，再予吸收热量。

然而，经热交换后的高温高湿空气由出风口排出后，遭遇塔体外低温空气冷凝产生很多水珠，产生了大量的白雾，一般称之为白烟现象。冷却塔工作产生的白烟现象严重影响了城市景观，影响周围地区的交通及可见度，造成下风地区的湿度上升，并可能造成细菌随雾气的传播扩散。特别是应用于电厂的冷却塔，白烟现象会使电厂的高压输电设备产生电火花放电现象，危害更加严重。随着城市密集度的加深及对环境保护的重视，各国对冷却塔的白烟控制也开始重视起来。

有鉴于此，对现有冷却塔进行结构改进，以有效减小乃至消除冷却塔的白烟现象，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种冷却塔及其控制方法，以有效减小或消除冷却塔白烟现象。

为解决上述技术问题，本发明所提供的冷却塔，包括塔体、风机和布水管路，所述塔体具有进风口和出风口，所述布水管路安装于所述塔体内并位于所述进风口和所述出风口之间，所述风机安装于所述塔体内并位于所述出风口处，还包括加热装置，所述加热装置安装于所述塔体内并位于所述风机和所述布水管路之间。

与现有技术相比，本发明通过在冷却塔内特定位置增设加热装置，冷却塔工作过程中，与布水管路喷淋后的热水发生热交换形成的高温空气上升，再经加热装置加热后，其相对湿度降低变为不饱和湿空气，从而有效的减少了白烟的产生。

优选地，所述布水管路包括一个干路和多个支路，每个所述支路的首端与所述干路连通，所述加热装置包括换热器，还包括：

第一方向控制阀，设置于所述干路与所述换热器的进水口和多个所述支路中一者的首端之间，以控制所述干路与所述进水口或者所述首端连通；

第二方向控制阀，设置于所述换热器的出水口和相应所述支路的尾端之间，以控制所述出水口和所述尾端的导通或断开；

当所述塔体外环境参数的实际值小于等于设定值时，所述第一方向控制阀控制所述干路和所述进水口连通，所述第二方向控制阀控制所述出水口和所述尾端连通；当所述实际值大于设定值时，所述第一方向控制阀控制所述干路和所述首端连通，所述第二方向控制阀控制所述出水口和所述尾端断开；所述环境参数包括温度和相对湿度。

优选地，所述温度的设定值具体为20℃，所述相对湿度的设定值具体为90％。

优选地，还包括多个流量控制阀，多个所述流量控制阀分别设置于所述干路与多个所述支路的首端之间，以控制各个所述支路内水流流量保持恒定。

优选地，所述第一方向控制阀包括第一截止阀和第二截止阀，所述第一截止阀设置于所述换热器的进水口和所述干路之间，所述第二截止阀设置于所述干路和相应所述支路的首段之间；

当所述实际温度不超过所述设定温度，所述第一截止阀位于开启状态，所述第二截止阀位于关闭状态；当所述实际温度超过所述设定温度，所述第一截止阀位于关闭状态，所述第二截止阀位于开启状态。

优选地，还包括控制器，所述控制器包括：

数据采集单元，用于获取所述塔体外环境参数的实际值和／或各个所述支路内水流流量的实际值；

数据处理单元，判断所述实际值与设定值的关系；

信号输出单元，根据判断结果向所述第一方向控制阀、所述第二控制阀和所述流量控制阀发送相应动作指令。

优选地，所述换热器为不锈钢管铝翅片换热器、铜管铝翅片换热器或者铝管铝翅片换热器。

本发明还提供一种上述冷却塔的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

S00)获取塔体外环境参数的实际值，所述环境参数包括温度和相对湿度；

S10)判断实际值和设定值的关系：若实际值小于设定值，进入步骤S20；否则，进入步骤S30；

S20)控制加热装置处于工作状态。

S30)控制加热装置处于非工作状态。

优选地，所述布水管路包括一个干路和多个支路，每个所述支路的首端与所述干路连通，所述加热装置包括换热器；

步骤S20中控制多个所述支路中一者的首端与所述干路断开、其尾端与所述换热器的出水口连通，所述换热器的进水口与所述干路连通；

步骤S30中控制多个所述支路中一者的首端与所述干路连通、其尾端与所述换热器的出水口断开，所述换热器的进水口与所述干路断开。

优选地，所述步骤S20或S30后还包括如下步骤：

S40)获取每个所述支路内水流流量的的实际值￠r；

S50)判断实际值￠r和设定值￠s的关系：若￠r≠￠s，进入步骤S60；否则，进入步骤S00；

S60)调整每个所述支路中流量，以使每个所述支路中￠r≠￠s。

附图说明

图1示出了本发明所提供的冷却塔具体实施方式的结构示意图；

图2示出了图1中所示冷却塔的布水管路和加热装置连接关系第一实施例的结构示意图；

图3示出了图1中所示冷却塔的控制原理的控制流程示意图；

图4示出了图1中所示冷却塔的布水管路和加热装置连接关系第二实施例的结构示意图；

图5示出了图4中所示冷却塔的控制原理的控制流程示意图；

图6示出了图1中所示冷却塔的控制器的结构示意图。

图1至6中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

1塔体、11出风口、2风机、3布水管路、31干路、32第一支路、33第二支路、34第三支路、4加热装置、41换热器、42第一截止阀、43第二截止阀、44第三截止阀、51第一流量控制阀、52第二流量控制阀、6控制器、61数据采集单元、62数据处理单元、63信号输出单元。

具体实施方式

本发明的核心在于，提供一种冷却塔及其控制方法，该冷却塔通过在塔体内增设加热装置，使换热后形成的饱和空气经加热装置加热后，相对湿度下降形成不饱和蒸汽后再由出风口排出，从而有效地减少乃至消除冷却塔在低温情况下运行时产生白雾的现象。

现结合说明书附图，来说明本发明所提供冷却塔的具体结构及其控制原理。

如图1所示，该图示出了本发明所提供的冷却塔具体实施例的结构示意图。该冷却塔包括塔体1、风机2和布水管路3，塔体1具有进风口和出风口11，布水管路3安装于塔体1内并位于进风口(图中未示出)和出风口11之间，风机2安装于塔体1内并位于出风口11处。此外，该冷却塔还包括加热装置4，加热装置4安装于塔体1内并位于风机2和布水管路3之间。

与现有技术相比，本发明通过在冷却塔塔体1内特定位置增设加热装置4，冷却塔工作过程中，与布水管路3喷淋后的热水发生热交换形成的高温空气上升，再经加热装置4加热后，其相对湿度降低变为不饱和湿空气，从而有效的减少了白烟的产生。

具体地，如图2所示，该图示出了图1中所示冷却塔中布水管路3与加热装置4连接关系第一具体实施例的结构示意图。该实施例中的布水管路3包括一个干路31、第一支路32、第二支路33和第三支路34，3个支路的首端均与干路31连通。加热装置4包括换热器41、第一方向控制阀和第二方向控制阀，其中，第一方向控制阀设置于干路31与换热器41的进水口和第二支路33的首端之间，以控制干路31与换热器41的进水口或者第二支路33的首端连通；第二方向控制阀设置于换热器41的出水口和第二支路33的尾端之间，以控制换热器41的出水口和第二支路33的尾端的导通或断开。

具体地，如图2所示，第一方向控制阀包括第一截止阀42和第二截止阀43；其中，第一截止阀42设置于换热器41的进水口和干路31之间，第二截止阀43设置于干路31与第二支路33的首端之间，第二方向控制阀具体为第三截止阀44。

现结合图3来说明上述实施例中冷却塔的具体控制方法，该控制方法包括如下步骤：

S00)获取冷却塔的塔体1外环境参数的实际值，环境参数包括温度T和相对湿度ξ；

S10)分别判断实际值Tr、ξr与设定值Ts、ξs的关系；若Tr≤Ts，且ξr≤ξs进入步骤S20，否则，进入步骤S30；

S20)控制第一截止阀42和第三截止阀44开启、第二截止阀43关闭，即干路31内高温热水分流成三路，其中，第一路和第三路分别由第一支路32和第三支路34喷淋，第二路流经换热器41遇冷后再由尾端流入第二支路33喷淋。

S30)控制第一截止阀42和第三截止阀44关闭，第二截止阀43开启，即干路31内高温热水分流成三路，三路水流分别直接流入第一支路32、第二支路33和第三支路34。

需要说明的是，上述实施例中采用换热器41作为加热装置4，利用冷却塔内布水管路3的结构特点，巧妙借助布水管路3内高温水作为换热器41的循环介质，使干路31内部分高温热水经由换热器41预冷后，再流入布水管路3的支路内进行喷淋，显然无需在另行配置加热装置4的动力部件，从而降低了冷却塔的整体改造成本。

可以理解，在满足装配工艺要求的基础上，该加热装置4也可采用电加热器等装置。此外，需要说明的是，上述换热器41具体可为不锈钢管铝翅片换热器41、铜管铝翅片换热器41或者铝管铝翅片换热器41。

此外，本具体实施例通过限定布水管路3的具体结构以及换热器41与该管路的连接关系，再配以温度、相对湿度检测装置以及方向控制阀，根据检测并判断冷却塔外部环境参数的实际值与设定值的关系，来控制干路31内高温热水是否需要流入换热器41进行预冷，从而可根据塔体1外部环境温度来控制水流流向。

需要说明的是，经多次试验统计表明，上述方案中，温度的设定值为20℃，相对湿度的设定值为90％。

当然，在满足减少或消除白烟现象功能的基础上，本领域技术人员依据冷却塔工作的地域特点，来确定环境参数的设定值的具体数值。

此外，需要说明的是，在满足控制换热器41在工作状态和非工作状态切换功能的基础上，本方案中第一方向控制阀和第二方向控制阀亦可采用本领域技术人员常用的控制阀。

进一步，如图4所示，该图示出了图1中所示冷却塔的布水管路和加热装置连接关系第二具体实施例的结构示意图，该实施例中，冷却塔还包括第一流量控制阀51和第二流量控制阀52，其中，第一流量控制阀51设置于干路31与第一支路32的首端之间，第二流量控制阀52设置于干路31与第三支路34的首段之间，并且结合第一截止阀42或第二截止阀43，以控制布水管路3内各个支路的水流流量保持恒定。为了更好地理解上述冷却塔的具体控制原理，请一并参见图5，该图示出了图4中所示冷却塔的控制方法的控制流程示意图。

如图5所示，上述具体实施例中冷却塔的控制方法在步骤S20或S30后还包括如下步骤：

S40)获取各个支路内水流流量的实际值￠r；

S50)判断实际值￠r和设定值￠s的关系：若￠r≠￠s，进入步骤S60；否则，进入步骤S00；

S60)调整各个支路中流量，以使每个支路中￠r≠￠s。

进一步，需要说明的是，前述两个方案中冷却塔的控制过程可采用人工控制方式，也可采用智能控制方式。采用后者时该冷却塔包括控制器6，为了便于理解控制器6的具体结构，请一并参见图6，该图示出了图1中所示冷却塔的控制器的结构示意图，该控制器包括：

数据采集单元61，用于获取塔体外环境参数的实际值和／或各个支路内水流流量的实际值；

数据处理单元62，判断实际值与设定值的关系；

信号输出单元63，根据判断结果向第一方向控制阀、第二控制阀和流量控制阀发送相应动作指令。

除上述冷却塔之外，本发明还提供一种上述冷却塔的控制方法，该控制方法包括如下步骤：

S00)获取塔体1外环境参数的实际值，所述环境参数包括温度和相对湿度；

S10)判断实际值和设定值的关系：若实际值小于设定值，进入步骤S20；否则，进入步骤S30；

S20)控制加热装置4处于工作状态。

S30)控制加热装置4处于非工作状态。

上述控制方法中其他的优选方案在说明冷却塔的工作原理时已作阐述，故而再次不在赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷却塔，包括塔体(1)、风机(2)和布水管路(3)，所述塔体具有进风口和出风口(11)，所述布水管路(3)安装于所述塔体(1)内并位于所述进风口和所述出风口(11)之间，所述风机(2)安装于所述塔体(1)内并位于所述出风口(11)处，其特征在于，还包括加热装置(4)，所述加热装置(4)安装于所述塔体(1)内并位于所述风机(2)和所述布水管路(3)之间；

所述布水管路(3)包括一个干路(31)和多个支路，每个所述支路的首端与所述干路连通，所述加热装置包括换热器(41)，还包括：

第一方向控制阀，设置于所述干路与所述换热器(41)的进水口和多个所述支路中一者的首端之间，以控制所述干路与所述进水口或者所述首端连通；

第二方向控制阀，设置于所述换热器的出水口和相应所述支路的尾端之间，以控制所述出水口和所述尾端的导通或断开；

当所述塔体外环境参数的实际值小于等于设定值时，所述第一方向控制阀控制所述干路和所述进水口连通，所述第二方向控制阀控制所述出水口和所述尾端连通；当所述实际值大于设定值时，所述第一方向控制阀控制所述干路和所述首端连通，所述第二方向控制阀控制所述出水口和所述尾端断开；所述环境参数包括温度和相对湿度。

2.如权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述温度的设定值为20℃，所述相对湿度的设定值为90％。

3.如权利要求1或2中任一项所述的冷却塔，其特征在于，还包括多个流量控制阀，多个所述流量控制阀分别设置于所述干路与多个所述支路的首端之间，以控制各个所述支路内水流流量保持恒定。

4.如权利要求3所述的冷却塔，其特征在于，所述第一方向控制阀包括第一截止阀(42)和第二截止阀(43)，所述第一截止阀(42)设置于所述换热器(41)的进水口和所述干路(31)之间，所述第二截止阀(43)设置于所述干路(31)和相应所述支路的首端之间；

当所述塔体外环境的实际温度不超过设定温度，所述第一截止阀(42)位于开启状态，所述第二截止阀(43)位于关闭状态；当所述塔体外环境的实际温度超过设定温度，所述第一截止阀(42)位于关闭状态，所述第二截止阀(43)位于开启状态。

5.如权利要求3所述冷却塔，其特征在于，还包括控制器(6)，所述控制器(6)包括：

数据采集单元(61)，用于获取所述塔体外环境参数的实际值和/或各个所述支路内水流流量的实际值；

数据处理单元(62)，判断所述实际值与设定值的关系；

信号输出单元(63)，根据判断结果向所述第一方向控制阀、所述第二方向控制阀和所述流量控制阀发送相应动作指令。

6.如权利要求1或2中任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述换热器(41)为不锈钢管铝翅片换热器、铜管铝翅片换热器或者铝管铝翅片换热器。

7.如权利要求1至6中任一项所述的冷却塔的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

S00)获取塔体外环境参数的实际值，所述环境参数包括温度和相对湿度；

S10)判断实际值和设定值的关系：若实际值小于等于设定值，进入步骤S20；否则，进入步骤S30；

S20)控制加热装置(4)处于工作状态；

S30)控制加热装置(4)处于非工作状态；

所述加热装置(4)具体为换热器(41)，所述布水管路(3)包括一个干路和多个支路，每个所述支路的首端与所述干路连通；

步骤S20中控制多个所述支路中一者的首端与所述干路断开、其尾端与所述换热器(41)的出水口连通，所述换热器(41)的进水口与所述干路连通；

步骤S30中控制多个所述支路中一者的首端与所述干路连通、其尾端与所述换热器(41)的出水口断开，所述换热器(41)的进水口与所述干路断开。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S20或S30后还包括如下步骤：

S40)获取每个所述支路内水流流量的的实际值￠r；

S50)判断实际值￠r和设定值￠s的关系：若￠r≠￠s，进入步骤S60；否则，进入步骤S00；

S60)调整每个所述支路中流量，以使每个所述支路中￠r≠￠s。