CN108759506B - 一种冷却塔的能量调配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却塔能量利用装置，包括冷却塔本体、进风口、导风叶片、阀门Ⅰ‑Ⅳ、温度传感器Ⅰ‑Ⅱ、热水管、喷水管、进水管、喷头、储热装置、旋转风机叶片、阀门Ⅴ、冷却塔顶盖、温度传感器Ⅲ、环绕热源管；通过在储热装置内设置螺旋贮热板、贮热腔、螺旋槽、导热管、隔板腔体对换热后的热气所携带的热量进行存储和释放，回收这一部分被浪费的热量，用于解决进出口位置在环境温度低，以及停运等情况下出现的结冰的问题，并不需要额外的热源或额外引入混合气体，节约了资源，合理利用能源，减少浪费。

Description

一种冷却塔的能量调配装置

技术领域

本发明涉及工业冷却塔领域，具体为一种冷却塔的能量调配装置。

背景技术

冷却塔是一种常规的工业换热装置，空气由进风口进入塔体，与喷淋装置喷下的水形成逆流换热，液态水蒸发吸收热量，带走热源热量，变成高温的蒸汽，继续上升，在经过收水器后，凝结一部分液滴，剩下的气体继续由排风口向上排出，而在冬季或停运、夜间环境温度较低的时候，在冷却塔的进出风口处，常会出现结冰的现象，同时由于在出气口位置，水汽较大，而环境温度低，存在温度差，而起到收水作用的收水器常采用波纹板，蜂窝板等，收水装置收水的路径短，空间限制较大，收水的效果很有限，冷却塔排出口常出现水雾的情况常得不到有效的改善，进一步加剧了能源的浪费以及结冰的问题，换热后的水汽排出到环境中，存在浪费资源，环境的影响。现有技术中对冷却塔除冰的问题，采取的技术手段，一般是通过调节进出口处气体的混合温度而实现，如设置流量调节装置，并在该处位置设置混合的装置，将热气体和冷空气进行预混合。由此提高温度，解决结冰的问题，同样，对于出口水雾的防治，也会采用预混合气体以调整湿度和温度，降低影响。然而这些方法仍然需要另外引入调节流体，存在除雾效果有限，资源浪费，结构复杂，不够环保的问题。

发明内容

针对现有技术的冷却塔收水器空间限制，排出气体温度高，含湿量大，收水效果不好，排气口处的水雾严重,常规的蓄热装置效率低下，不能充分利用蒸汽的热量，在停运或温度低的时候出现的结冰的问题，本发明提供了一种冷却塔的能量调配装置。

一种冷却塔能量利用装置，包括冷却塔本体、进风口、导风叶片、阀门Ⅰ-Ⅳ、温度传感器Ⅰ-Ⅱ、热水管、喷水管、进水管、喷头、储热装置、旋转风机叶片、阀门Ⅴ、冷却塔顶盖、温度传感器Ⅲ、环绕热源管；进风口设置在冷却塔本体的下端左右两侧，导风叶片缠绕安装在进风口上，冷风通过进风口，在导风叶片的引导下进入冷却塔，风机通过支架设置在冷却塔的顶部，顶盖的下端，冷风在冷却塔内垂直上升，储热装置、喷水管、热水管均设置在冷却塔内，且依次设置在旋转风机叶片的下端，喷水管的下端设置有若干个喷头，冷却塔的顶端设置有顶盖，顶盖上设置有出风口，热源管环绕设置在冷却塔顶盖出口和进风口外端，储热装置包括空心圆柱体、螺旋贮热板，贮热腔、螺旋槽、导热管，螺旋贮热板和贮热腔设置在空心圆柱体内，螺旋贮热板缠绕设置在贮热腔的外壁上，螺旋槽设置在贮热腔上，螺旋贮热板为中空状，螺旋贮热板，贮热腔、导热管内设置蓄热体，贮热腔为空心状圆柱体，其内设置有导热管。

进一步，相邻的螺旋贮热板上间隔交错设置有隔板腔，隔板腔与螺旋板连通，内设置有蓄热体，隔板腔上下两端连接相邻螺旋贮热板，隔板腔整体沿径向辐射状设置，形成S形气体流道。

进一步，两侧进风口上设置有温度传感器Ⅰ-Ⅱ，两侧进风口的环绕热源管上设置有阀门Ⅰ-Ⅳ，顶盖的侧边上设置有温度传感器Ⅲ，顶盖两侧的环绕热源管上设置有阀门Ⅴ。

进一步，隔板腔、螺旋贮热板、贮热腔、空心圆柱体表面都设置有突起。

进一步，隔板腔外表面，螺旋贮热板，贮热腔，空心圆柱体表面为高导热率材料制成。

进一步，隔板腔外表面，螺旋贮热板，贮热腔，空心圆柱体表面为憎水涂层。

进一步，蓄热材料为蓄热球，蓄热块，或其他蓄热材料

进一步，蓄热装置多个串联或并联设置。

进一步地，温度传感器对顶盖的出风口和底端的进风口处进行温度检测，将检测到的温度数据传递至储存装置进行分析储存，当发现温度低于零度时，启动化冰模式，控制装置控制进风口和出风口处的环绕热源管的阀门打开，加热周围出风口和进风口周围空气，当温度高于一个阈值时，在控制阀门关闭，依次循环，化冰模式关闭，开启正常蓄热模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过对冷却塔的排出的蒸发水蒸汽所携带的热量进行存储和释放，回收这一部分被浪费的热量，用于解决进出口位置在环境温度低，以及停运等情况下出现的结冰的问题，并不需要额外的热源或额外引入混合气体，节约了资源，合理利用能源，减少浪费。

2.由于采用了贮热的装置，在贮热装置内设置一定的蓄热材料，可以将热量进行暂时的存储，在需要的时候通过控制装置控制阀门，将热量经流体释放出来，可以实现更自如调整热量。

3.贮热装置兼具收水器的作用，采用螺旋的结构，在气流上升的过程中，由于螺旋的结构，以及设置在其上部的突起，延长了与贮热装置的接触路径和时间，增大了接触的面积，充分接触，并通过换热方式进行收水，将一部分气体冷凝为液体，充分换热，降低水蒸气的温度，达到充分收水效果，克服了常规收水器通过波纹板收水路径短，受到冷却塔高度方向空间限制，非换热式收水含湿量大，排出气体温度高，收水不充分，效果不好的问题。

4.冷凝后的水可以通过螺旋结构，以及中心圆柱体上的螺旋槽的导流和重力作用下，自由弧度下落，避免了直接滴下对喷淋装置，以及对换热管道的影响。在螺旋结构上设置有与之连通的隔板状贮热装置，隔板交错布置，形成S形弯道，在气体螺旋上升的同时，在平面方向上，还可以实现S形流动，延长流动的路径，增强换热效果。

5.隔板腔、螺旋贮热板、贮热腔外表面，空心圆柱体内表面为憎水涂层，利于冷凝水的排出。设置控制系统，以及传感系统，对整个热量调节装置进行控制，实时监控进出口的温度，以及蓄热腔内的介质的温度，反馈给控制器，通过对信息的存储和比对，合理控制热量的传输，避免介质过热或除冰解冻不及时的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明蓄热装置结构示意图；

图3为本发明螺旋贮热板结构示意图；

图4为本发明分隔贮热板结构示意图；

图5为本发明控制系统结构示意图。

图中：1-冷却塔本体、2-导风叶片、3-阀门Ⅰ-Ⅳ、4温度传感器Ⅰ-Ⅱ、5-热水管、6-喷水管、7储热装置、8-旋转风机叶片、9-顶盖、10-温度传感器Ⅲ、11-阀门Ⅴ、12-环绕热源管、13-喷头、14-进水管、15-空心圆柱体、16-螺旋贮热板、17-贮热腔、18-螺旋槽、19-导热管，20-隔板腔体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，进风口设置在冷却塔本体1的下端左右两侧，导风叶片2缠绕安装在进风口上，冷风通过进风口，在导风叶片2的引导下进入冷却塔1，旋转风机叶片8通过支架设置在冷却塔1的顶部，顶盖的下端，通过旋转风机叶片8的旋转，产生抽风效果，使冷风在冷却塔内1垂直上升，储热装置7、喷水管6、热水管5均设置在冷却塔内，且依次设置在旋转风机叶片8的下端，热水管5在冷却塔本体1内螺旋上升，进水管14与喷水管6连接，喷水管6的下端设置有若干个喷头13，喷头13向热水管5喷出冷水，和上升的冷风在热水管5相遇，同时完成换热过程，换热后冷水气化变成热气，冷气得到热量同样变成热气，两种热气混合继续上升通过储热装置7进行进一步换热和储能，冷却塔1的顶端设置有顶盖9，顶盖9上设置有出风口，环绕热源管12环绕设置在冷却塔的外端并通过顶盖9的出风口和冷却塔1底端的进风口，两侧进风口上设置有温度传感器4（Ⅰ-Ⅱ），两侧进风口的环绕换热管上设置有阀门3（Ⅰ-Ⅳ），顶盖的侧边上设置有温度传感器10（Ⅲ），顶盖两侧的环绕热源管上设置有阀门11（Ⅴ）。设置在储热装置7蓄热腔体内的管道延伸出来，并沿着冷却塔的内壁延伸到上侧的出风口以及下侧的进风口，并盘绕在风口处。

如图2-4所示，储热装置包括空心圆柱体15、螺旋贮热板16、贮热腔17、螺旋槽18、导热管19，隔板腔体20，螺旋贮热板16和贮热腔17设置在空心圆柱体内，螺旋贮热板16缠绕设置在贮热腔17的外壁上，螺旋槽18设置在贮热腔17上，螺旋贮热板16为中空状，其内设置蓄热体，螺旋贮热板16和贮热腔17外壁上均设置有憎水涂层，贮热腔17为空心状圆柱体，其内设置有导热管19，贮热腔设置有蓄热颗粒，蒸发后的热风上升过程中通过储热装置7，沿着螺旋贮热板16螺旋上升，相邻的螺旋贮热板16上间隔交错设置有隔板腔20，隔板腔20与螺旋贮热板16连通，隔板腔体20交错间隔布置，在上升过程中由于其阻挡和分隔的作用使得气流同时在水平方向上的S形流动，延长了流动的路径和时间，增强换热，同时将热量传递到隔板腔内的蓄热体内，同时将热量传递到贮热板16以及贮热腔17，换热后的热气液化形成液体沿着螺旋型贮热板16以及贮热腔17外壁上的螺旋槽18向下流出，而热气液化后释放出的热量被螺旋贮热板16和贮热腔17吸收储存，完成储存热量的过程，而后被降温的气体继续上升，通过顶盖的出风口排出，吸热后的蓄热体将热量传递给设置在腔体内的管道的流体，从而提高介质的温度，当需要化冰时，将介质通过泵和阀门控制，流动到进出风口的盘绕管，从而加热周围空气。

如图5，温度传感器对顶盖的出风口和底端的进风口处进行温度检测，将检测到的温度数据传递至储存装置进行分析储存，当发现温度低于零度时，可启动化冰模式，控制装置控制进风口和出风口处的环绕换热管的阀门以及系统的泵打开，加热周围出风口和进风口周围空气，当温度高于一个阈值时，在控制阀门和泵关闭，依次循环，化冰模式关闭，开启正常蓄热模式。

具体工作过程：冷却塔工作时，旋转风机叶片8旋转向上抽气，冷却塔本体1底端的进风口的冷风进入，通过进风口的导风叶片8的引导在冷却塔1内垂直上升，同时热水管7上端的进水管14向喷水管6内供水，喷头13向热水管喷出冷水，冷风和冷水在热水管5处同时进行换热，换热后冷水气化形成上升的热气，冷气得到热量成为热风继续上升，热风到达储热装置7时，隔板腔体20交错间隔布置，在上升过程中由于其阻挡和分隔的作用使得气流同时在水平方向上的S形流动，延长了流动的路径和时间，增强换热，同时将热量传递到隔板腔20内的蓄热体内，同时将热量传递到贮热板16以及贮热腔17，换热后的热气液化形成液体沿着螺旋型贮热板16以及贮热腔17外壁上的螺旋槽18向下流出，而热气液化后释放出的热量被螺旋贮热板16和贮热腔17吸收储存，完成储存热量的过程，而后被降温的气体继续上升，通过顶盖的出风口排出，同时，温度传感器对顶盖的出风口和底端的进风口处进行温度检测，将检测到的温度数据传递至储存装置进行分析储存，当发现温度低于零度时，可启动化冰模式，控制装置控制进风口和出风口处的环绕热源管的阀门打开，加热周围出风口和进风口周围空气，当温度高于一个阈值时，在控制阀门关闭，依次循环，化冰模式关闭，开启正常蓄热模式。

Claims (9)

1.一种冷却塔能量利用装置，包括冷却塔本体、进风口、导风叶片、阀门Ⅰ-Ⅳ、温度传感器Ⅰ-Ⅱ、热水管、喷水管、进水管、喷头、储热装置、旋转风机叶片、阀门Ⅴ、冷却塔顶盖、温度传感器Ⅲ、环绕热源管；进风口设置在冷却塔本体的下端左右两侧，导风叶片缠绕安装在进风口上，冷风通过进风口，在导风叶片的引导下进入冷却塔，风机通过支架设置在冷却塔的顶部，顶盖的下端，冷风在冷却塔内垂直上升，储热装置、喷水管、热水管均设置在冷却塔内，且依次设置在旋转风机叶片的下端，喷水管的下端设置有若干个喷头，冷却塔的顶端设置有顶盖，顶盖上设置有出风口，热源管环绕设置在冷却塔顶盖出口和进风口外端，储热装置包括空心圆柱体、螺旋贮热板，贮热腔、螺旋槽、导热管，螺旋贮热板和贮热腔设置在空心圆柱体内，螺旋贮热板缠绕设置在贮热腔的外壁上，螺旋槽设置在贮热腔上，螺旋贮热板为中空状，贮热腔为空心状圆柱体，其内设置有导热管，螺旋贮热板、贮热腔、导热管内设置蓄热体。

2.根据权利要求1所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：相邻的螺旋贮热板上间隔交错设置有隔板腔，隔板腔与螺旋板连通，内设置有蓄热体，隔板腔上下两端连接相邻螺旋贮热板，隔板腔整体沿径向辐射状设置，形成S形气体流道。

3.根据权利要求1所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：两侧进风口上设置有温度传感器Ⅰ-Ⅱ，两侧进风口的环绕热源管上设置有阀门Ⅰ-Ⅳ，顶盖的侧边上设置有温度传感器Ⅲ，顶盖两侧的环绕热源管上设置有阀门Ⅴ。

4.根据权利要求2所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：隔板腔、螺旋贮热板、贮热腔、空心圆柱体中至少一种外表面为憎水涂层。

5.根据权利要求2所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：隔板腔、螺旋贮热板、贮热腔、空心圆柱体表面中至少一种设置有突起。

6.根据权利要求2所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：隔板腔外表面，螺旋贮热板，贮热腔，空心圆柱体表面为高导热率材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：蓄热装置多个串联或并联设置。

8.根据权利要求1所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：蓄热材料为蓄热球，蓄热块，或两种组合。

9.根据权利要求1所述的一种冷却塔能量利用装置，其特征在于：温度传感器对顶盖的出风口和底端的进风口处进行温度检测，将检测到的温度数据传递至储存装置进行分析储存，当发现温度低于零度时，启动化冰模式，控制装置控制进风口和出风口处的环绕热源管的阀门打开，加热周围出风口和进风口周围空气，当温度高于一个阈值时，在控制阀门关闭，依次循环，化冰模式关闭，开启正常蓄热模式。