CN108692581A - 一种带有除雾器的凉水塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有除雾器的凉水塔，由上至下依次为冷水池、散热填料、配水系统、除雾器及风机；冷水池上方设有进风口，配水系统与热水管线连接，凉水塔顶部为气体出口。除雾器由塔板及若干个除雾组件组成，每个除雾组件均包括升气管和外筒，外筒设置在升气管的外侧，并与升气管在同一轴线上；升气管固定在塔盘上，升气管的顶部设置封盖板，在升气管的圆周上设置有整流通道。本发明的凉水塔通过除雾器将对流接触换热过程中被气流夹带而走的大量液态雾滴进行捕集，避免了水资源的严重浪费，减小了对周边环境的污染，结构简单，压降小，安装方便，可以有效实现凉水塔外排水雾的回收处理。

Description

一种带有除雾器的凉水塔

技术领域

本发明涉及一种带有除雾器的凉水塔，属于节能环保技术领域。

背景技术

凉水塔是用来凉水用的建筑物，一般广泛应用于电厂、化工厂、水泥厂等需要大量控制水温的工厂。凉水塔的工作原理是利用凉水塔下部吹进来的风与由上向下喷淋的水形成对流，一部分水在对流中蒸发，并带走了相应的蒸发潜热，从而降低水的温度，对流传热后的气体在凉水塔顶部风机作用下排入大气，冷却后的液体则循环使用，但不足之处在于，在对流接触换热过程中，大量的水分被蒸发消耗，较小的液态雾滴被气流夹带而走，造成了水资源的严重浪费以及周边环境的污染。凉水塔中常用风机压头一般为400~550Pa，且常用收水器来收集漂浮的液滴，目前使用比较普遍的为波形收水器，波形收水器对于一些较大粒径雾滴的回收效果较好，但对于粒径较小的雾滴则难以回收，因此需要在凉水塔中设置一种对大小雾滴均可以有效回收且结构简单、压降较小的除雾层。

CN105300162A公开了一种水汽捕集装置及凉水塔，其中水汽捕集装置包括多个水汽捕集单元，水汽捕集单元包括管板和设置在管板上的多个旋流分离器，其中在各个所述水汽捕集单元中，相对靠近中心区域的水汽捕集单元中的旋流分离器之间的间距小于远离中心区域的水汽捕集单元中的旋流分离器之间的间距。这种布置方法更符合凉水塔排气的从中心到边缘气流量逐渐变小的特点，因此可以更充分高效地利用资源，降低生产成本，同时保持压降低、回收率高的优点。但由于常规的旋流分离器压力降往往高达1000Pa~1500Pa，因此必须对气体进行增压才能实现旋流分离器的气液分离作用，既复杂又不经济。

CN203396259U公开了一种节水型凉水塔，凉水塔中安装喷头和抽风机，喷头通过管道连接旁路阀和空冷器，空冷器的另一端连接循环水泵，循环水泵的另一端通过管道连接循环水池，旁路阀的另一端通过管道连接循环水池，通过设置空冷器可以降低热循环水进入凉水塔的温度，从而减少蒸发损失，但该系统比较复杂，成本费用较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种带有除雾器的凉水塔，通过在传统凉水塔顶部安装的除雾器，通过流体在流经除雾器过程中的整流、加速及刮面效应实现液滴与气体的分离，将对流接触换热过程中被气流夹带而走的大量液态雾滴进行捕集，避免了水资源的严重浪费，并减小了对周边环境的污染。本发明的带有除雾器的凉水塔结构简单，压降小，安装方便，可以有效实现凉水塔外排水雾的回收处理。

本发明的带有除雾器的凉水塔，由上至下依次为冷水池、散热填料、配水系统、除雾器及风机；冷水池上方设有进风口，配水系统与热水管线连接，凉水塔顶部为气体出口；

所述的除雾器包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管和外筒，外筒设置在升气管的外侧，优选与升气管在同一轴线上；升气管固定在塔盘上，升气管的顶部设置封盖板；升气管的圆周上均匀设置若干整流通道，整流通道沿升气管外壁的切线方向水平嵌入，整流通道靠近外筒一侧的侧壁I与升气管管壁相切，另一侧壁II与升气管管壁相交，各整流通道旋转方向相同；整流通道顶部与封盖板齐平，底部与升气管管壁相交。

所述的除雾器中的塔盘与凉水塔内壁固定连接，塔盘上开有若干圆孔，升气管外壁与塔盘在圆孔处配合并固定连接。

所述的除雾器中，整流通道一般设置1~12个，优选4-8个。整流通道的壁厚优选与升气管的壁厚相同。

所述的除雾器中，整流通道的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍，优选为3~4倍；整流通道的截面形状为矩形、椭圆形、圆形、梯形或半圆形等中的一种或几种组合，优选为矩形、椭圆形或圆形中的一种或几种组合。整流通道的尺寸根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定，如所述整流通道的高度h一般为20～600mm，优选为100～300mm；整流通道的宽度w一般为10～200mm，优选为20～100mm。整流通道的总截面积为升气管横截面积的0.2~0.9倍，优选为升气管横截面积的0.3~0.6倍。

所述的除雾器中，所述的整流通道的侧壁II末端可以与升气管内壁齐平或伸入到升气管内部一定距离m，m为长度l的0.1~0.9倍，优选为0.3~0.6倍。当整流通道的侧壁II末端与升气管内壁齐平时，整流通道底部末端也与升气管内壁齐平；当整流通道的侧壁II伸入到升气管内部一定距离m时，整流通道底部末端与侧壁末端齐平。

所述的除雾器中，整流通道底部距离塔盘有一定距离A，距离A为20～200mm，优选为40～80mm。

所述的除雾器中，升气管下端与塔盘平齐或低于塔盘一段距离，二者密闭连接；升气管的直径及塔盘的开孔率可以根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定。

所述的除雾器中，整流通道、封盖板与升气管可以焊接在一起或整体成型。

所述的除雾器中，外筒优选为圆筒，外筒直径D为升气管直径d的1.5-6倍，优选为2-3倍。外筒的上沿高出升气管的上沿一定距离P，距离P为整流通道高度h的1～8倍，优选为2～5倍。外筒的下沿距离塔盘有一定距离B，且低于整流通道的下沿，外筒下沿距塔盘的距离B为5～100mm，优选为20～50mm。外筒的总高度H为整流通道高度的2.5～10倍，优选为3～5倍。外筒的形状还可以为锥筒、倒锥筒或变径圆筒等中的一种或几种组合。

所述的除雾器中，外筒的内表面设置凹槽或凸起。凸起或凹槽与外筒的轴线平行，或者可以与轴线成一定夹角。所述的凹槽或凸起的截面还可以为矩形、三角形或圆形等适宜形状。

所述的除雾器中，外筒的内表面优选设置如图5所示的截面形状的凹槽，该凹槽的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°，优选为10°~40°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°，优选为45°~90°。凹槽的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒内表面圆周上的最短距离为外筒壁厚的0.1~0.7倍，优选为0.3~0.5倍；圆弧与外筒内表面圆周的交点和直线段与外筒内表面圆周的交点间的弧长为外筒内表面圆周的1/80~1/6。

所述的除雾器中，外筒的下端开口还可以设置成锯齿形或波浪形结构，从而更加有利于分离出的液体从外筒的内壁成连续流滴落。

所述的除雾器各组件的连接处保证密封，不产生漏气现象。

本发明的带有除雾器的凉水塔，工作时，热水自热水进口进入后，经排水系统自上而下喷淋，空气通过空气进口进入凉水塔，气体由下至上运动，与热水逆流接触换热，凉水塔内设有填料层，填料层具有较大的比表面积，增加了空气与热水的接触面积。凉水塔顶部设有风机，促进凉水塔内空气向上运动，避免气体流经除雾器造成的一定压力损失对凉水塔内空气流动造成影响。在气体与热水接触换热过程中，大量水分被蒸发消耗，大量液态雾滴被气流夹带而走，夹带液滴的气体流经除雾器时，气体自塔盘下部空间进入升气管，气相夹带液相上升，遇到封盖板后气相流动方向发生改变，即由上升方向改为水平或近似水平方向，而部分小液滴由于惯性作用与封盖板发生碰撞，并附着在封盖板上，附着的液滴逐渐变大，当液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从封盖板表面上被分离下来，完成了第一次气液分离；夹带液滴的气体沿水平或近似水平方向进入整流通道，由于整流通道有一定的长度，且整流通道总截面积小于升气管横截面积，原本速度方向比较分散的夹带液滴的气体，在进入整流通道后，速度方向改为沿着整流通道的方向，速度方向比较规则和集中，且由于流通面积减小，使夹带液滴的气体进入整流通道后速度增加。夹带液滴的气体的速度方向改变时，部分液滴与整流通道内壁发生碰撞，并附着在整流通道内壁上，进而被不断流经整流通道的气体吹出整流通道并下落，完成第二次气液分离。同时，在整流通道内，由于夹带液滴的气体速度方向改变，部分小液滴在惯性力作用下发生相互碰撞，小液滴聚集成为大液滴，且夹带液滴的气体流经整流通道时速度增加，加剧了液滴的运动，提高了小液滴相互碰撞的几率，使小液滴更容易聚集成为大液滴，并随气体一起以较大的速度流出整流通道。从整流通道流出的夹带液滴的气体具有较大的速度，速度方向比较集中，且夹带的液滴比较大，继续与外筒内壁发生碰撞，再次改变气体的流动方向，即夹带液滴的气体由沿着整流通道方向改为沿着外筒内壁的圆周方向流动。由于夹带液滴的气体速度较大，且沿着开设有凹槽的外筒内壁旋转向上流动，因此会产生比较明显的刮面效应。所述的刮面效应，是指夹带液滴的高速气体沿外筒内壁旋转向上流动时，液滴在惯性力的作用下不断被甩向外沿，液滴进入凹槽并沿凹槽内的圆弧段运动，由于夹角α为5°~70°，能够使液滴继续沿着凹槽的圆弧面做平滑地运动，液滴间接触聚集变大，直至遇到直线段受到阻碍，聚集变大的液滴与直线段壁面强烈撞击，并附着在外筒内壁凹槽的直线段上，液滴继续聚集并变大，进而沿外筒内壁顺流而下；而气体则继续保持高速沿外筒内壁旋转向上流动，第三次实现了气液分离，而且降低了雾沫夹带。通过上述整流、加速及刮面效应，使流体在流动过程中实现液滴与气体的分离。除雾后的气体从凉水塔气体出口排放至大气中，避免了水资源的严重浪费，并减小了对周边环境的污染。

与现有技术相比，本发明的带有除雾器的凉水塔具有以下优点：

1、凉水塔内增加除雾器，除雾器内的除雾组件通过整流、加速及刮面效应，使流体在流动过程中实现液滴与气体的分离，将对流接触换热过程中被气流夹带而走的大量液态雾滴进行捕集，避免了水资源的严重浪费，并减小了对周边环境的污染，可以有效地实现凉水塔外排水雾的回收处理。

2、结构简单，制作安装方便，不易堵塞和结垢，气体流动均匀，流动阻力小。

3、节水效果好，从夹带液滴的气体中脱除的水分可以回收再利用，降低了耗水量。

附图说明

图1为本发明的带有除雾器的凉水塔的结构示意图。

图2为本发明的除雾器的结构示意图。

图3为本发明的单个除雾组件中一种整流通道及带凹槽外筒的截面示意图。

图4为本发明的单个除雾组件中另一种整流通道及带凹槽外筒的截面示意图。

图5为截面为圆弧和直线段构成的凹槽示意图。

图中各标记为：1-热水进口；2-进风口；3-散热填料；4-配水系统；5-除雾器；6-气体出口；7-冷水池；8-风机；

其中除雾器中：51-塔盘；52-升气管；53-整流通道；54-外筒；55-封盖板；56-凹槽或凸起。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的带有除雾器的凉水塔做进一步的详细说明。

本发明的带有除雾器的凉水塔，由上至下依次为冷水池7、散热填料3、配水系统4、除雾器5及风机8；冷水池上方设有进风口2，配水系统4与热水管线连接，设置热水进口1，凉水塔顶部为气体出口6；

所述的散热填料3，具有较大的比表面积；所述的除雾器5包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管52和外筒54，外筒54设置在升气管52的外侧，优选与升气管52在同一轴线上；升气管52固定在塔盘51上，升气管52的顶部设置封盖板55；升气管52的圆周上均匀设置若干整流通道53，整流通道53沿升气管52外壁的切线方向水平嵌入，整流通道53靠近外筒54一侧的侧壁I与升气管52管壁相切，另一侧壁II与升气管52管壁相交，各整流通道53旋转方向相同；整流通道53顶部与封盖板55齐平，底部与升气管52管壁相交。

所述的除雾器5中的塔盘51与凉水塔内壁固定连接，塔盘51上开有若干圆孔，升气管52外壁与塔盘51在圆孔处配合并固定连接。

所述的除雾器5中，整流通道53一般设置1~12个，优选4-8个。整流通道53的壁厚优选与升气管52的壁厚相同。

所述的除雾器5中，整流通道53的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道53两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道53顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍，优选为3~4倍；整流通道53的截面形状为矩形、椭圆形、圆形、梯形或半圆形等中的一种或几种组合，优选为矩形、椭圆形或圆形中的一种或几种组合。整流通道53的尺寸根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定，如所述整流通道53的高度h一般为20～600mm，优选为100～300mm；整流通道53的宽度w一般为10～200mm，优选为20～100mm。整流通道53的总截面积为升气管52横截面积的0.2~0.9倍，优选为升气管52横截面积的0.3~0.6倍。

所述的除雾器5中，所述的整流通道53的侧壁II末端可以与升气管52内壁齐平或伸入到升气管52内部一定距离m，m为长度l的0.1~0.9倍，优选为0.3~0.6倍。当整流通道53的侧壁II末端与升气管52内壁齐平时，整流通道53底部末端也与升气管52内壁齐平；当整流通道53的侧壁II伸入到升气管52内部一定距离m时，整流通道53底部末端与侧壁末端齐平。

所述的除雾器5中，整流通道53底部距离塔盘51有一定距离A，距离A为20～200mm，优选为40～80mm。

所述的除雾器5中，升气管52下端与塔盘51平齐或低于塔盘51一段距离，二者密闭连接；升气管52的直径及塔盘51的开孔率可以根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定。

所述的除雾器5中，整流通道53、封盖板55与升气管52可以焊接在一起或整体成型。

所述的除雾器5中，外筒54优选为圆筒，外筒54直径D为升气管52直径d的1.5-6倍，优选为2-3倍。外筒54的上沿高出升气管52的上沿一定距离P，距离P为整流通道53高度h的1～8倍，优选为2～5倍。外筒54的下沿距离塔盘51有一定距离B，且低于整流通道53的下沿，外筒54下沿距塔盘51的距离B为5～100mm，优选为20～50mm。外筒54的总高度H为整流通道53高度的2.5～10倍，优选为3～5倍。外筒54的形状还可以为锥筒、倒锥筒或变径圆筒等中的一种或几种组合。

所述的除雾器5中，外筒54的内表面设置凹槽或凸起56。凸起或凹槽与外筒54的轴线平行，或者可以与轴线成一定夹角。所述的凹槽或凸起56的截面还可以为矩形、三角形或圆形等适宜形状。

所述的除雾器5中，外筒54的内表面优选设置如图5所示的截面形状的凹槽56，该凹槽56的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒54内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°，优选为10°~40°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°，优选为45°~90°。凹槽56的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒54内表面圆周上的最短距离为外筒54壁厚的0.1~0.7倍，优选为0.3~0.5倍；圆弧与外筒54内表面圆周的交点和直线段与外筒54内表面圆周的交点间的弧长为外筒54内表面圆周的1/80~1/6。

本发明的带有除雾器的凉水塔的工作过程为：循环水经过冷冻压缩机或者工艺换热器吸收热量后，热水经泵的作用输送至凉水塔热水进口1，后经配水系统4作用后在散热填料3表面均匀分布，与从凉水塔底部进风口2进入的空气逆向流动并接触，逆流接触过程中利用蒸发作用将热水中的部分液体汽化，释放出部分蒸发潜热从而使热水发生冷却，汽化后的小液滴随空气继续向上运动，流经除雾器5时，通过除雾器5的整流、加速及刮面效应，使夹带液滴的气体在流动过程中实现液滴与气体的分离，除雾后的气体在凉水塔顶部风机8的作用下从气体出口6流出，冷却后的凉水及除雾器收集的液滴进入冷水池7备用。

实施例1

本发明带有除雾器的凉水塔使用后，气体出口的白烟明显消除，气体出口的显水浓度低于0.5g/Nm³，而普通凉水塔的气体出口显水浓度为10～15g/Nm³，除雾效率≥95%。

Claims (10)

1.一种带有除雾器的凉水塔，其特征在于：由上至下依次为冷水池、散热填料、配水系统、除雾器及风机；冷水池上方设有进风口，配水系统与热水管线连接，凉水塔顶部为气体出口；所述的除雾器包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管和外筒，外筒设置在升气管的外侧，升气管固定在塔盘上，升气管的顶部设置封盖板，升气管的圆周上均匀设置若干整流通道；整流通道沿升气管外壁的切线方向水平嵌入，整流通道靠近外筒一侧的侧壁I与升气管管壁相切，另一侧壁II与升气管管壁相交整流通道顶部与封盖板齐平，底部与升气管管壁相交；各整流通道旋转方向相同。

2.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：所述的整流通道设置1~12个。

3.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：整流通道的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍；整流通道的截面形状为矩形、椭圆形、圆形、梯形或半圆形中的一种或几种组合。

4.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：整流通道的总截面积为升气管横截面积的0.2~0.9倍。

5.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：所述的整流通道的侧壁II末端与升气管内壁齐平或伸入到升气管内部一定距离m，m为长度l的0.1~0.9倍。

6.按照权利要求5所述的凉水塔，其特征在于：当整流通道的侧壁II末端与升气管内壁齐平时，整流通道底部末端也与升气管内壁齐平；当整流通道的侧壁II伸入到升气管内部一定距离m时，整流通道底部末端与侧壁末端齐平。

7.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：所述的外筒为圆筒，外筒直径D为升气管直径d的1.5-6倍；外筒的上沿高出升气管的上沿一定距离P，距离P为整流通道高度h的1～8倍；外筒下沿距离塔盘有一定距离B，且低于整流通道的下沿；外筒的总高度H为整流通道高度的2.5～10倍。

8.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：所述的外筒的内表面设置凹槽和/或凸起；凸起或凹槽与外筒的轴线平行，或者与轴线成一定夹角；所述的凹槽或凸起的截面为矩形、三角形或圆形中一种或几种。

9.按照权利要求1所述的凉水塔，其特征在于：所述的除雾器中，外筒的内表面凹槽的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°；凹槽的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒内表面圆周上的最短距离为外筒壁厚的0.1~0.7倍；圆弧与外筒内表面圆周的交点和直线段与外筒内表面圆周的交点间的弧长为外筒内表面圆周的1/80~1/6。

10.一种权利要求1~9任一权利要求所述的凉水塔的工作过程，其特征在于：循环水经过冷冻压缩机或者工艺换热器吸收热量后，热水经泵的作用输送至凉水塔热水进口，后经配水系统作用后在散热填料表面均匀分布，与从凉水塔底部进风口进入的空气逆向流动并接触，热水中的部分液体汽化，释放出部分蒸发潜热使热水冷却，汽化后的小液滴随空气继续向上运动，经除雾器除雾后，在凉水塔顶部风机的作用下从气体出口流出，冷却后的凉水及除雾器收集的液滴进入冷水池备用。