CN111664726A - 消雾冷却塔及其消雾填料 - Google Patents

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厉勇
李晨光
纪轩
姜之宇
徐佳斌
王敬泽
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/16Arrangements for preventing condensation, precipitation or mist formation, outside the cooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F25/00Component parts of trickle coolers
    • F28F25/02Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
    • F28F25/08Splashing boards or grids, e.g. for converting liquid sprays into liquid films; Elements or beds for increasing the area of the contact surface

Abstract

本发明公开了一种消雾填料,其由多个换热片排列组成,多个换热片之间形成间隔设置、互不连通的第一通道和第二通道。每一个换热片包括:多个折流面;导流凹槽,其由上下相邻的两个折流面的交汇处向外延伸,导流凹槽的下部形成导流面,该导流面相对于其下方的折流面向下偏折;以及集液槽,其由导流凹槽的上部与其上方的折流面围成,集液槽与其上方的导流凹槽形成半封闭的导流空间。本发明还公开了一种消雾冷却塔。本发明的消雾冷却塔及其消雾填料通过导流凹槽、导流面和集液槽的配合能够更有效地捕集湿热空气中的水雾,提高了除雾节水效果。

Description

消雾冷却塔及其消雾填料
技术领域
本发明涉及冷却塔技术领域,特别涉及一种消雾冷却塔及其消雾填料。
背景技术
在石油、化工等行业中,广泛建有循环水冷却系统。绝大多数循环水冷却系统采用开式冷却塔作为主要冷却设备。传统的开式冷却塔利用填料冷却循环水,来自工艺装置的循环热水进入冷却塔喷淋系统,自上而下进入填料,填料一般采用PVC薄片制成,水进入填料沿着PVC片形成水膜,外界干冷空气自下而上进入填料,与水膜进行热交换,水膜蒸发降温,空气被加热加湿后形成湿热空气,冷却塔顶部安装有风机将湿热空气排出塔外,循环热水得到冷却变成循环冷水。由于排出塔外的湿热空气湿度大、温度高,在环境温度较低时,湿热空气排出塔外与冷空气混合,由于冷却和凝缩形成含有许多微小液粒群的雾团。因机械通风冷却塔高度较低,雾团飘散影响了周边居民区及交通道路的可见度,破坏了城市的景观,造成下风地区的湿度上升。随着人们对环境保护的日益重视,机械通风冷却塔除雾也显得越来越重要。
为解决上述问题,中国专利CN201410005579.0公开了一种深度凝水除雾环保装置,该除雾环保装置包括塔体,所述塔体内从下到上依次设有填料、喷水装置、收水器、换热装置,所述塔体的顶部设有出风口,在出风口内安装有风机,所述塔体内位于换热装置与出风口之间的位置设置有过渡段气室。工作时,由喷水装置喷出的热循环冷却水在填料中经冷却塔下部进风口进入的冷空气冷却,循环冷却水温度降低;在填料中的冷空气温度升高,含湿量增加,形成基本处于饱和状态的湿热空气;湿热空气经收水器后进入热风通道中,之后进入换热装置,与通过冷风通道进入换热装置中的干冷空气进行换热;经换热装置后,湿热空气和干冷空气在过渡段气室中混合,由风机排出大气。
上述现有技术的主要问题为:1、该除雾环保装置内的换热装置为主要消雾设施,该换热装置大量挤占原湿热空气通道。造成夏季运行压阻偏高。2、该除雾环保装置内的换热装置长周期运行后,干冷空气通道内易产生灰尘覆盖,降低传热效率。3、该除雾环保装置内的换热装置中,湿热空气通道内由于湿热空气的不断凝结,液膜覆盖在换热装置的换热片表面,造成较大的传热热阻。4、该除雾装置内的换热装置中,湿热空气仅仅在换热片表面凝结,大量液体雾滴悬浮在湿热空气中,经湿热空气通道排至大气,除雾节水效果不佳。
因此,亟需一种消雾冷却塔,从而有效捕集、回收凝结水,提高除雾节水效果。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种消雾冷却塔及其消雾填料,从而改善现有消雾冷却塔对凝结水捕集不利、除雾节水效果不佳的缺点。
本发明的另一目的在于提供一种消雾冷却塔及其消雾填料,从而提高夏季冷却效能。
为实现上述目的,根据本发明的第一方面,本发明提供了一种消雾填料,其由多个换热片排列组成,多个换热片之间形成间隔设置、互不连通的第一通道和第二通道。每一个换热片包括:多个折流面;导流凹槽,其由上下相邻的两个折流面的交汇处向外延伸,导流凹槽的下部形成导流面,该导流面相对于其下方的折流面向下偏折;以及集液槽,其由导流凹槽的上部与其上方的折流面围成,集液槽与其上方的导流凹槽形成半封闭的导流空间。
进一步,上述技术方案中,换热片为菱形,第一通道沿菱形的一组对边延伸,第二通道沿菱形的另一组对边延伸。
进一步,上述技术方案中,换热片的截面为W型。
进一步,上述技术方案中,换热片由导热塑料制成。
根据本发明的第二方面,本发明提供了一种消雾冷却塔,其包括:塔体,其为筒状结构,该塔体下部设有进风口,上端设有出风口;集水池,其设置在塔体的底部;循环热水喷淋单元,其设置在集水池的上方;以及上述技术方案中任意一项的消雾填料,其设置在循环热水喷淋单元与出风口之间,第一通道与外界干冷空气相连通,第二通道与循环热水喷淋单元相连通。
进一步,上述技术方案中,消雾填料的上方设有第二喷淋器,该第二喷淋器能够向消雾填料喷淋循环热水。
进一步,上述技术方案中,塔体上部侧壁上设有百叶窗,第一通道通过该百叶窗与外界干冷空气相连通。
进一步,上述技术方案中,消雾填料的下部设有隔板,该隔板分隔形成第一空气入口和第二空气入口,第一空气入口与循环热水喷淋单元之间设有旋转挡板,由百叶窗进入的干冷空气能够经过第一空气入口进入第一通道。其中,当旋转挡板打开时,由循环热水喷淋单元向上排出的湿热空气由第一空气入口进入第一通道,同时由第二空气入口进入第二通道;当旋转挡板关闭时,由循环热水喷淋单元向上排出的湿热空气由第二空气入口进入第二通道。
进一步,上述技术方案中,消雾冷却塔包括多组并排排列的消雾填料。
进一步,上述技术方案中,出风口处设有风机,该风机外部设有风筒。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1. 本发明的消雾填料通过导流凹槽、导流面和集液槽的配合能够更有效地捕集湿热空气中的水雾,提高了除雾节水效果。
2. 本发明的消雾填料通过菱形倾斜设置,集液槽收集的液体能够及时导出,避免液膜影响换热效果。
3. 本发明通过设置第二喷淋器(循环热水喷淋单元中包括第一喷淋器),能够向消雾填料喷淋循环热水,在夏季能够提高冷却能力,节能降耗;在春秋季和冬季能够对消雾填料进行自清洗,确保长周期运行。
4. 本发明通过隔板和旋转挡板的设计,能够在夏季无需消雾时增大湿热空气通道,降低夏季运行压阻。
上述说明仅为本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施,同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂,以下列举一个或多个优选实施例,并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的消雾冷却塔的结构示意图,其中旋转挡板处于关闭位置。
图2是根据本发明的一实施方式的消雾填料的局部立体示意图。
图3是根据本发明的一实施方式的消雾填料的剖面示意图。
图4是根据本发明的一实施方式的消雾冷却塔的结构示意图,其中旋转挡板处于打开位置。
主要附图标记说明:
1-塔体,11-集水池,12-淋水填料,13-第一喷淋器,14-消雾填料,140-换热片,140a-折流面,141-第一通道,141a-第一空气入口,142-第二通道,142a-第二空气入口,143-导流凹槽,143a-集液槽,143b-导流面,144-隔板,145-旋转挡板,15-第二喷淋器,16-百叶窗,2-出风口,21-风机,22-风筒。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中,为了描述的方便,可以使用空间相对术语,诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等,来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是,空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如,如果在图中的物件被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此,示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中,术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位,并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之,在一些实施例中,术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示,根据本发明具体实施方式的消雾冷却塔,其具有筒状的塔体1,塔体1的底端设置有集水池11,塔体1的下部设有进风口(图中未示出),上端设有出风口2。示例性地,出风口2处设有风机21,风机21外部设有用于导风的风筒22。集水池11的上方设有循环热水喷淋单元,循环热水喷淋单元包括淋水填料12和第一喷淋器13。循环热水喷淋单元上方设有消雾单元,消雾单元包括消雾填料14和第二喷淋器15。空气由塔体1的进风口进入,依次向上经过循环热水喷淋单元、消雾单元,再通过出风口2排出。
参考图1和图2所示,根据本发明一个或多个具体实施方式中,消雾填料14由换热片140组成。换热片140之间形成间隔设置、互不连通的第一通道141和第二通道142。示例性地,换热片140可以由导热塑料制成。消雾填料14下部设有隔板144,隔板144分隔形成与第一通道141连通的第一空气入口141a和与第二通道142连通的第二空气入口142a。第一空气入口141a与循环热水喷淋单元之间设有旋转挡板145。当旋转挡板145位于关闭位置时,由循环热水喷淋单元排出的湿热空气无法向上进入第一通道141,只能进入第二通道142。当旋转挡板145位于打开位置时(参考图4所述),由循环热水喷淋单元排出的湿热空气能够同时向上进入第一通道141和第二通道142。塔体1的侧壁上设有百叶窗16,外界空气能够通过百叶窗16由第一空气入口141a进入第一通道141。需要说明的是,在本发明的一个或多个实施方式中,旋转挡板145的关闭位置可以为水平位置(如图1所示),打开位置可以为竖直位置(如图4所示),本发明并不以此为限。示例性而非限制性地,换热片140为菱形,其布置为第一通道141沿菱形的一组对边延伸,第二通道142沿菱形的另一组对边延伸,多组消雾填料14并排布置。
结合图3所示,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,换热片140为多个折流面140a构成的波纹板。示例性地,换热片140的波纹为W型。换热片140的上下相邻的两个折流面140a交汇处压制有导流凹槽143,导流凹槽143上部与其上方的折流面140a形成集液槽143a,导流凹槽143下部形成导流面143b,该导流面143b相对于其下方的折流面140a略微向下偏折。每一个折流面140a两端的导流凹槽143和集液槽143a形成一个半封闭的导流空间。
实施例1
根据本发明的一个或多个实施方式,参照图1~图3所示,本发明的消雾冷却塔具体工作过程如下(春秋季和冬季),其中旋转挡板145处于关闭(水平)位置,百叶窗16打开。
循环热水经第一喷淋器13均匀的喷淋在淋水填料12上,外界干冷空气在风机21的带动下,由塔体1下部的进风口(图中未示出)进入,经淋水填料12向上流动。外界干冷空气与淋水填料12上方的第一喷淋器13喷淋下来的循环热水逆流接触,在淋水填料12的表面传质传热,循环热水被冷却,进入淋水填料12下方的集水池11。经过淋水填料12的外界干冷空气被加热,变成饱和的湿热空气离开淋水填料12,向上由第二空气入口142a进入消雾填料14的第二通道142。在风机21的抽吸作用下,外界干冷空气经打开的百叶窗16进入第一空气入口141a,然后进入消雾填料14的第一通道141。在消雾填料14内,第一通道141和第二通道142间隔排列,干冷空气和湿热空气经换热片140发生间壁传热,第二通道142中的湿热空气被冷却,第一通道141中的干冷空气被升温。
被冷却后的湿热空气内部形成许多液态小水滴,在消雾填料14第二通道142中流动,不断被折流面140a改变方向,击打在折流面140a表面,雾滴被捕捉,被折流面140a改变方向的湿热空气经导流面143b,进入导流凹槽143和集液槽143a形成的半封闭导流空间,湿热空气在导流凹槽143中发生旋流(参见附图3中的曲线箭头),方向迅速改变,在离心力的作用下,更多的小液滴被捕捉。由于液滴不断被捕捉,第二通道142的换热片140表面上形成液膜,液膜在重力作用下向下流动,被集液槽143a收集。由于换热片140为菱形布置,集液槽143a是倾斜的,集液槽143a内的液体能够及时导出,以避免液膜过厚影响换热。热后干冷空气和冷后湿热空气向上离开消雾填料14后被混合在一起,温度下降,湿度减小,经出风口2排出冷却塔。
春秋季和冬季长周期运行后,消雾填料14的换热片140表面易集聚污垢,影响第一通道141和第二通道142间壁换热。此时需开启第二喷淋器15,循环热水经第二喷淋器15喷淋在消雾填料14上,在第一通道141和第二通道142内的换热片140表面形成冲洗液膜,换热片140表面污垢被冲洗干净。之后,关闭第二喷淋器15完成消雾填料14的清洗。
实施例2
一般情况下,消雾冷却塔在春秋季和冬季需要开启消雾功能,夏季时不需要消雾。根据本发明的一个或多个实施方式,参照图2~图4所示,本发明的消雾冷却塔在夏季时的具体工作过程如下。其中旋转挡板145处于打开位置,百叶窗16关闭。
循环热水经第一喷淋器13均匀的喷淋在淋水填料12上,外界干冷空气在风机21的带动下,由塔体1下部的进风口(图中未示出)进入,经淋水填料12向上流动。外界干冷空气与淋水填料12上方的第一喷淋器13喷淋下来的循环热水逆流接触,在淋水填料12的表面传质传热,循环热水被冷却,进入淋水填料12下方的集水池11。经过淋水填料12的外界干冷空气被加热,变成饱和的湿热空气离开淋水填料12,向上同时由第一空气入口141和第二空气入口142a进入消雾填料14的第一通道141和第二通道142。在这样的工作状态下,消雾填料14的第一通道141和第二通道142均通过湿热空气。
在消雾填料14的第二通道142中,湿热空气不断被折流面140a改变方向,击打在折流面140a表面,雾滴被捕捉,被折流面140a改变方向的湿热空气经导流面143b,进入导流凹槽143和集液槽143a形成的半封闭导流空间,湿热空气在导流凹槽143中发生旋流(参见附图3中的曲线箭头),方向迅速改变,在离心力的作用下,更多的小液滴被捕捉。由于液滴不断被捕捉,换热片140表面上形成液膜,液膜在重力作用下向下流动,被集液槽143a收集。由于换热片140为菱形布置,集液槽143a是倾斜的,集液槽143a内的液体能够及时导出。湿热空气离开消雾填料14,经出风口2排出冷却塔。
在夏季,冷却塔的换热负荷高,开启第二喷淋器15,循环热水经第二喷淋器15喷淋在消雾填料14上方,在第一通道141和第二通道142内的换热片140表面形成液膜,与来自淋水填料12的湿热空气进一步发生传热作用,湿热空气温度进一步被升高排出,循环热水被冷却后在重力作用下落入淋水填料12进一步冷却,冷却塔的冷却能力可大幅提高。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰,都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种消雾填料,其由多个换热片排列组成,其特征在于,所述多个换热片之间形成间隔设置、互不连通的第一通道和第二通道,每一个换热片包括:
多个折流面;
导流凹槽,其由上下相邻的两个折流面的交汇处向外延伸,所述导流凹槽的下部形成导流面,该导流面相对于其下方的折流面向下偏折;以及
集液槽,其由所述导流凹槽的上部与其上方的折流面围成,所述集液槽与其上方的所述导流凹槽形成半封闭的导流空间。
2.根据权利要求1所述的消雾填料,其特征在于,所述换热片为菱形,所述第一通道沿所述菱形的一组对边延伸,所述第二通道沿所述菱形的另一组对边延伸。
3.根据权利要求1所述的消雾填料,其特征在于,所述换热片的截面为W型。
4.根据权利要求1所述的消雾填料,其特征在于,所述换热片由导热塑料制成。
5.一种消雾冷却塔,其特征在于,包括:
塔体,其为筒状结构,该塔体下部设有进风口,上端设有出风口;
集水池,其设置在所述塔体的底部;
循环热水喷淋单元,其设置在所述集水池的上方;以及
上述权利要求1~4任意一项所述的消雾填料,其设置在所述循环热水喷淋单元与所述出风口之间,所述第一通道与外界干冷空气相连通,所述第二通道与所述循环热水喷淋单元相连通。
6.根据权利要求5所述的消雾冷却塔,其特征在于,所述消雾填料的上方设有第二喷淋器,该第二喷淋器能够向所述消雾填料喷淋循环热水。
7. 根据权利要求6所述的消雾冷却塔,其特征在于,所述塔体上部侧壁上设有百叶窗,所述第一通道通过该百叶窗与外界干冷空气相连通。
8.根据权利要求7所述的消雾冷却塔,其特征在于,所述消雾填料的下部设有隔板,该隔板分隔形成第一空气入口和第二空气入口,由所述百叶窗进入的干冷空气能够经过所述第一空气入口进入所述第一通道,所述第一空气入口与所述循环热水喷淋单元之间设有旋转挡板,其中
当所述旋转挡板打开时,由所述循环热水喷淋单元向上排出的湿热空气由所述第一空气入口进入所述第一通道,同时由所述第二空气入口进入所述第二通道;当所述旋转挡板关闭时,由所述循环热水喷淋单元向上排出的湿热空气由所述第二空气入口进入所述第二通道。
9.根据权利要求5所述的消雾冷却塔,其特征在于,包括多组并排排列的所述消雾填料。
10.根据权利要求5所述的消雾冷却塔,其特征在于,所述出风口处设有风机,该风机外部设有风筒。
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