CN111023860A - 利用工厂余热冷却循环水的系统及方法 - Google Patents

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张冰
王娇
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刘宇兴
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Abstract

本发明涉及一种利用工厂余热冷却循环水的系统及方法，包括对流冷却塔，所述对流冷却塔底部设置有喷淋水收集池，对流冷却塔底端周向均匀开设有若干冷空气吸入口，所述冷空气吸入口设置有入口导叶，对流冷却塔内腔从下至上依次布置有喷水区、循环水防冻换热区、循环水换热区、热流体换热区。本发明实现了利用工厂余热驱动空气流动冷却循环冷却水的目的，循环水无损失，无排污，同时节省了电能。

Description

利用工厂余热冷却循环水的系统及方法
技术领域
本发明涉及节能技术领域，尤其涉及一种利用工厂余热冷却循环水的系统及方法。
背景技术
统计显示，目前我国中型规模以上工业企业的用能量占了全社会能源消耗的70％左右。其中，用能量占全社会用能量60％以上的企业是仅占全国企业1/5 的高耗能企业。在众多企业中，余热资源普遍存在，包括高温废气余热，冷却介质余热、废气废水余热，高温产品和炉渣余热等。
目前，余热利用的途径有余热发电、余热制冷、利用低品位余热副产稍高等级的蒸汽等等。但上述任何一种余热利用的方法对于80℃以下的余热利用效率极低，基本没有利用的价值。80℃以下的热量多采用循环水进行最后冷却。这不仅消耗了大量的循环水和电能，对于余热也是巨大的浪费。
循环冷却水分为封闭式(密闭式)和敞开式两种。封闭式冷却水系统中，冷却水不暴露于空气中，水量损失很少，水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化。敞开式循环水系统中，水的再冷却是通过冷却塔进行的，因此冷却水再循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。
传统的开式循环水污水排放量大；飘零水和气雾水损失量大。传统的闭式循环水耗电量巨大、且很难降至工厂换热需要的最佳温度。
发明内容
本发明为了解决低温余热利用率不足，闭式循环水冷却耗电量大，同时开式循环水冷却系统水损失大，污水排放量大及耗电明显的问题，提供一种利用工厂余热冷却循环水的系统及方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种利用工厂余热冷却循环水的系统，包括对流冷却塔，对流冷却塔底部设置有喷淋水收集池，下部周围设置有若干冷空气吸入口，冷空气吸入口设置有入口导叶，对流冷却塔内自下往上依次布置喷水区、循环水防冻换热区、循环水换热区、热流体换热区。
所述喷水区设置有水管，水管的下部均匀地开有喷水孔，水管进入对流冷却塔有阀门控制。所述喷水区水管进入对流冷却塔阀门只在循环水换热区的循环水难以冷却下来时打开。当阀门打开时，喷淋水可以从喷水孔均匀的喷到对流冷却塔内并与从对流冷却塔底部进入的空气逆流接触并对空气进行降温。
所述喷淋水收集池和喷水区之间设置有水循环系统；喷淋水收集池设置有补水系统。
所述循环水防冻换热区设置有热流体管，热流体管进出对流冷却塔有阀门控制；所述循环水防冻换热区也可以为一组热物料管线，或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔；所述循环水防冻换热区的热流体管上的阀门只在冬季气温较低时打开。
所述循环水换热区设置有循环水管，循环水管进出对流冷却塔有阀门控制；所述循环水换热区也可以为一组热物料管线，或多组循环水管线，各循环水管线分别单独进出对流冷却塔。
所述热流体换热区设置有热流体管，热流体管进出对流冷却塔有阀门控制；所述热流体换热区也可以为一组热物料管线，或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔。
所述入口导叶采用可调式，可根据循环冷却水水量、温度及入口气温的变化调节空气进入对流冷却塔的流量。
所述水循环系统和补水系统在循环水温度难以冷却下来的时候运行。
本发明还提供一种利用工厂余热冷却循环水的方法，采用上述系统，包括如下步骤：
(1)打开冷空气入口导叶，空气在对流冷却塔高度差的作用下从入口导叶处进入对流冷却塔，并先后经过喷水区、循环水防冻换热区、循环水换热区，热流体换热区，最终从对流冷却塔顶部排出；
(2)打开热流体换热区各热物料管线进出对流冷却塔管线上的阀门，热流体加热冷空气造成冷空气温度上升，密度下降，在空气密度差的作用下，进入对流冷却塔的冷空气量大幅增加；
(3)打开循环水换热区的各循环水进出对流冷却塔的阀门，各循环水与冷空气在对流冷却塔内换热，循环水温度下降。
(4)夏季空气温度较高时，打开喷水区进入对流冷却塔水管上阀门，喷淋水从水管喷出，对空气进行冷却降温后再对循环水进行降温；冬季空气温度过低时，调节入口导叶，减少进入对流冷却塔的空气流量，也可以打开循环水防冻换热区的热流体进出对流冷却塔的阀门，对空气进行加热后再对循环水进行降温。
本发明的有益效果是：该利用工厂余热冷却循环水的系统及方法实现了利用工厂余热驱动空气流动冷却循环冷却水的目的，循环水无损失，无排污，同时节省了电能，大大降低了企业的生产成本。
附图说明
图1为本发明的利用工厂余热冷却循环水的系统的结构示意图；
图2为本发明的利用工厂余热冷却循环水的系统的水循环系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，一种利用工厂余热冷却循环水的系统，包括对流冷却塔1，所述对流冷却塔1底部设置有喷淋水收集池2，对流冷却塔1底端周向均匀开设有若干冷空气吸入口3，所述冷空气吸入口3设置有入口导叶4，对流冷却塔1内腔从下至上依次布置有喷水区5、循环水防冻换热区6、循环水换热区7、热流体换热区8。
所述喷水区5均匀排布有水管，水管进入对流冷却塔1由阀门控制。
所述循环水防冻换热区6均匀排布有热流体管，热流体管进出对流冷却塔1 由阀门控制。另外，所述循环水防冻换热区6也可采用一组或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔。
所述循环水换热区7均匀排布有循环水管，循环水管进出对流冷却塔由阀门控制。另外所述循环水换热区7也可采用一组或多组循环水管线，循环水管线分别单独进出对流冷却塔。
所述热流体换热区8均匀排布有热流体管，热流体管进出对流冷却塔由阀门控制。另外，所述热流体换热区也可采用一组或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔。
所述喷淋水收集池2内设置有补水系统10，喷淋水收集池2和喷水区5之间设置有水循环系统9。如图2所示的水循环系统9，水泵一端与喷淋水收集池 2的A处连通，另一端与喷水区5的B处连通。
使用时，进入对流冷却塔1的低温空气经过循环水换热区7和热流体换热区8后温度上升，在空气密度差和对流冷却塔高度差的双重作用下产生抽力，驱动空气通过上述换热区，实现了利用工厂余热驱动空气流动冷却循环冷却水的目的，循环水无损失，无排污，同时节省了电能。
需要说明的是，本发明具体实施例中的“一”、“一组”、“多组”等，仅用于说明附图，并不局限于这些数量，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：包括对流冷却塔，所述对流冷却塔底部设置有喷淋水收集池，对流冷却塔底端周向均匀开设有若干冷空气吸入口，所述冷空气吸入口设置有入口导叶，对流冷却塔内腔从下至上依次布置有喷水区、循环水防冻换热区、循环水换热区、热流体换热区。
2.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述喷水区均匀排布有水管，水管进入对流冷却塔由阀门控制。
3.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述循环水防冻换热区均匀排布有热流体管，热流体管进出对流冷却塔由阀门控制。
4.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述循环水防冻换热区排布有一组或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔。
5.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述循环水换热区均匀排布有循环水管，循环水管进出对流冷却塔由阀门控制。
6.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述循环水换热区排布有一组或多组循环水管线，循环水管线分别进出对流冷却塔。
7.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述热流体换热区均匀排布有热流体管，热流体管进出对流冷却塔由阀门控制。
8.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述热流体换热区排布有一组或多组热物料管线，热物料管线分别单独进出对流冷却塔。
9.根据权利要求1所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于：所述喷淋水收集池内设置有补水系统，喷淋水收集池和喷水区之间设置有水循环系统。
10.一种利用工厂余热冷却循环水的方法，采用如权利要求1-9任一项所述的利用工厂余热冷却循环水的系统，其特征在于，包括如下步骤：
（1）打开冷空气入口导叶，空气在对流冷却塔高度差的作用下从入口导叶处进入对流冷却塔，并先后经过喷水区、循环水防冻换热区、循环水换热区，热流体换热区，最终从对流冷却塔顶部排出；
（2）打开热流体换热区各热物料管线进出对流冷却塔管线上的阀门，热流体加热冷空气造成冷空气温度上升，密度下降，在空气密度差的作用下，进入对流冷却塔的冷空气量大幅增加；
（3）打开循环水换热区的各循环水进出对流冷却塔的阀门，各循环水与冷空气在对流冷却塔内换热，循环水温度下降；
（4）夏季空气温度较高时，打开喷水区进入对流冷却塔水管上阀门，喷淋水从水管喷出，对空气进行冷却降温后再对循环水进行降温；冬季空气温度过低时，调节入口导叶，减少进入对流冷却塔的空气流量，也可以打开循环水防冻换热区的热流体进出对流冷却塔的阀门，对空气进行加热后再对循环水进行降温。
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