CN113405373A - 一种新型防冻冷却塔及其除冰方法 - Google Patents

Abstract

发明属于冷却塔技术领域，特别涉及一种新型防冻冷却塔及其除冰方法。包括冷却塔，冷却塔内设有储存有液体水的水槽，水槽上方设有导风板，还包括补水管道，若干个回水管道和位于所述冷却塔下方的生产水池，所述水槽一侧设有补水口，所述补水管道一端连通所述生产水池，另一端连接提供水动力的水泵，所述水泵通过第一管道连接所述补水口并与所述水槽连通，所述若干个回水管道两端分别连通所述水槽和所述生产水池，不同的回水管道的进水口位于所述水槽内不同位置；还包括喷淋管道位于所述导风板上方的喷头，所述水泵通过喷淋管道连接喷头。其优点是：能够使水槽内的水保持一直流动的状态，还能够利用水对导风板进行喷淋化冰，防冻效果好。

Description

一种新型防冻冷却塔及其除冰方法

技术领域

发明属于冷却塔技术领域，更具体地说，特别涉及一种新型防冻冷却塔及其除冰方法。

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；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。

根据不同的工艺特点，冷却塔有的冬季全天运行，有的部分时间段运行，有的几乎不用，但都需要考虑防冻问题。目前，冷却塔的运行防冻问题日益突出，尤其是在北方地区。北方地区冬季气温通常在零度以下，如果解决的不好，会产生冰冻现象，冰冻对塔的结构起着破坏作用，可能冻坏换热管或冷却塔其他部件，所以解决寒冷地区的防冻问题极其重要。

发明内容

发明的目的是针对现有技术的不足提供一种新型防冻冷却塔及其除冰方法，能够使得冷却塔水槽内的水保持一直流动的状态，能够有效避免冷却塔内的水冻住，还能够利用水对导风板进行喷淋，实现已经对已结冰的导风板进行化冰，防冻效果好，尤其适用于严寒地区。

为解决上述问题，发明采用如下技术方案：

一种新型防冻冷却塔，包括冷却塔，所述冷却塔内设有储存有液体水的水槽，所述冷却塔还包括位于所述水槽上方的导风板，还包括补水管道，若干个回水管道和位于所述冷却塔下方的生产水池，所述水槽一侧设有补水口，所述补水管道一端连通所述生产水池，另一端连接提供水动力的水泵，所述水泵通过第一管道连接所述补水口并与所述水槽连通，所述若干个回水管道两端分别连通所述水槽和所述生产水池，不同的回水管道的进水口位于所述水槽内不同位置；还包括喷淋管道位于所述导风板上方的喷头，所述水泵通过喷淋管道连接喷头，所述喷淋管道设置有第三阀门。

一方面，发明的生产水池位于所述水槽下方，很好地利用重力势能和水泵提供的动力，使得冷却塔中的水处于一个不断循环的状态，达到防冻的效果。具体表现为生产水池中的水通过水泵提供的能量从生产水池之中不断的抽出进入冷却塔的水槽内，为冷却塔进行补水，水槽内的水通过重力又可以回落生产水池，从而保证冷水机冷却水处于循环状态，大大降低低温下冻住的可能性。

另一方面，发明很好地利用了水与导风板之间的温度差来进行喷淋化冰，由于导风板位于所述水槽上方，通过重力势能和水泵提供的动力，使得生产水池中的水通过水泵提供的能量从生产水池之中不断的抽出通过喷头为导风板进行喷淋，通过水与导风板之间的温度差进行热交换，化冰效果好，还能有效防止导风板结冰，位于导风板后方的填料能正常工作，然后降温后的水通过重力又可以回落冷却塔的水槽内，对水槽内的水进行降温。在起到防冻作用的同时还能够节约电能，高效节能。

在上述技术方案的基础上，发明还可以作如下改进：

进一步的，所述回水管道至少为两个，距离所述补水口越远的回水管道的进水口越低。不同的回水管道的进水口位于所述水槽内不同位置，能够保证水槽的多处位置的水都能进入循环，防止局部冰冻。同时，由于水槽内不同高度的水压不同，通过设置进水口高度不同的回水管道，使得水槽内部的水也能在水槽内部形成流动，增加了液体的流动性，从而进一步降低冰冻的可能性。

由于距离补水口位置的水流动性好，为了很好的利用高度带来得水压差，使得水槽内部的水在水槽内部的流动性更好，其中，距离所述补水口越远的回水管道的进水口越低，利用水压高的原理保证此处的水也能很好地回落生产水池，同时也能保证水槽内部的水由于水压不同而带来得流动能力。

进一步的，所述回水管道为两个，分别为第一回水管道和第二回水管道，所述第一回管道到位于所述水槽内靠近所述补水口的一侧，所述第二回水管道位于所述水槽内远离所述补水口的一侧，所述第二回水管道的进水口低于所述第一回水管道的进水口。使得发明整体结构更加简单，实用高效，制作成本低。

进一步的，还包括总回水管道，所述中回水管道一端分别连接若干个所述回水管道，另一端连接生产水池。使得发明整体结构更加简单，实用高效，制作成本低。

进一步的，还包括第二管道，所述第二管道分别连通所述水泵和距离所述补水口最近的一个回水管道，所述水泵与所述第一管道之间设有第一阀门，所述水泵与所述第二管道之间设有第二阀门。由于一个水泵需要为多个冷却塔提供水源，当其中一个冷却塔需要检修时，需要保证内部无水状态，为了保证其他冷却塔的正常运行，检修时通过关闭第一阀门，打开第二阀门，让水不进入冷却塔水槽内部，直接通过回水管道回到生产水池内部。实现检修时其他冷却塔的正常运行。

进一步的，还包括回流管，所述回流管两端分别连通所述第一管道和所述补水管道，所述回流管设有回流阀。当水泵发生故障时，通过打开回流阀，能够让水通过回流管顺利排出，回到生产水池，避免冻住。

进一步的，所述回水管道的进水口位于所述水槽内部后方，所述进水口与所述喷淋管道相互错开。避免进水口直接与喷淋水发生接触发生冻结。

进一步的，所述喷头延长度方向等间隔设有多个喷嘴，所述喷头为长条形且长度大于所述导风板。水能够实现对导风板多点喷淋，通过均匀分布，可以保证水流下流均匀，化冰均匀，长度大于所述导风板，保证喷淋水能够覆盖到整个导风板，有利于全面化冰，进一步增加导风板化冰效果，有效防止导风板结冰。

进一步的，还包括位于所述喷头和所述导风板之间的导流板，所述导流板为平面形状，所述导流板与水平方向呈45-60度角。通过设置导流板，使得点喷淋的水先喷到所述导流板上，汇集形成一个水面然后对导风板进行喷淋，有点喷淋变为类似瀑布一样的面喷淋，使得导风板各处全面覆盖，没有遗漏，能够实现全面化冰。通过多次试验，将导流板与水平方向的角度设置为45-60度角，既能够避免水滴后强烈反弹，又能很好地提供一个支点将点喷淋的水化为面均匀的流到所述导风板上，从而实现其化冰和防冻的效果。

进一步的，还包括排水口，所述排水口连接排水管道流向市政污水。用于检修时排出水槽内的水。

发明还提供一种新型防冻冷却塔的除冰方法冷却水下塔温度设定是9-12度，水槽温度设定在8-10度；

当室外最低温度小于-25℃，每24小时反转高风机和低风机除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，反转除冰时间为15-25分钟；

当室外最低温度大于等于-25℃时，每12小时反转除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，反转除冰时间为15-25分钟。

进一步的，冷却水下塔温度设定是10-11度，水槽温度设定在8.5-9度；

当室外最低温度小于-25℃，每24小时反转高风机和低风机除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟；

当室外最低温度大于等于-25℃时，每12小时反转除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟。

根据多次试验表明水槽温度在除冰的初期由于导风板的冰溶化，除冰至10分钟时，水槽温度会降低2度。待除冰至20分钟后，水槽温度会降低1度。这时可以切为正转运行时，可以会切换至自动运行选项中最低风机频率及所选高、低速风机。

本发明的方法配合喷淋管道喷淋使用能够加强除冰效果，保证良好除冰化冰。

本发明还可以采用自动控制，自动控制变为手动控制时，保持原自动运行时的风机频率。冷却塔下塔温度的设置，可根据室外温度自动设置最佳的温度。在自动运行时，可选择参与反转的冷却塔，可以选择自动反转除冰。可以灵活选择需反转的风机、反转的时间、每次反转间隔时间。在冷季运行，达到无需人为干预的条件。

与现有技术相比发明的有益效果为：

1、本发明的生产水池位于所述水槽下方，很好地利用重力势能和水泵提供的动力，使得冷却塔水槽中的水处于一个不断循环的状态，达到防冻的效果。具体表现为生产水池中的水通过水泵提供的能量从生产水池之中不断的抽出进入冷却塔的水槽内，为冷却塔进行补水，水槽内的水通过重力又可以回落生产水池，从而保证水泵补水和冷却塔水槽中的水处于循环状态，大大降低低温下冻住的可能性。

2、本发明设置了进水口高度不同的第一回水管道和第二回水管道，其中，靠近补水口的第一回管的进水口高于远离补水口的第二回水管道。通过在水槽内两端设置有两个回水管道，能够有效保证水槽内不同位置的水都能进入循环，防止局部冰冻。而通过设置不同高度的补水口，很好地利用高度带来得水压差，使得水槽内部的水在水槽内部的流动性更好，有效防止局部冰冻，进一步大大降低低温下冻住的可能性。

3、本发明很好地利用了水与导风板之间的温度差来进行喷淋化冰，由于导风板位于所述水槽上方，通过重力势能和水泵提供的动力，使得生产水池中的水通过水泵提供的能量从生产水池之中不断的抽出通过喷头为导风板进行喷淋，通过水与导风板之间的温度差进行热交换，化冰效果好，还能有效防止导风板结冰，位于导风板后方的填料能正常工作，然后降温后的水通过重力又可以回落冷却塔的水槽内，对水槽内的水进行降温。在起到防冻作用的同时还能够节约电能，节能高效。

4、本发明通过所述喷头和所述导风板之间设置导流板，使得点喷淋的水先喷到所述导流板上，汇集形成一个水面然后对导风板进行喷淋，有点喷淋变为类似瀑布一样的面喷淋，使得导风板各处全面覆盖，没有遗漏，能够实现全面化冰。并且发明将导流板与水平方向的角度设置为45-60度角，既能够避免水滴后强烈反弹，又能很好地提供一个支点将点喷淋的水化为面均匀的流到所述导风板上，从而实现其化冰和防冻的效果。

5、本发明整体结构简单，实用高效，在实现严寒地区具有极佳的化冰和防冻效果，而且制作成本低，节能高效，大大降低了人力物力，节约了成本。

6、本发明采用独特的反转方法，经过多次试验得到反转除冰的最佳数据，配合喷淋能够在冬季起到极佳的除冰化冰效果。

附图说明

图1为发明实施例所述的新型防冻冷却塔的结构示意图；

其中，1-冷却塔，2-水槽，3-生产水池，4-补水口，5-补水管道，6-水泵，7-第二回水管道，8-第一回水管道，9-总回水管道，10-进水口，11-第二管道，12-回流管，13-第一阀门，14-回流阀，15-第二阀门，16-第一管道，17-喷淋管道，18-喷头，19-喷嘴，20-导流板， 21-导风板，22-第三阀门。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对发明作进一步详细说明。根据权利要求书和下面的说明，发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明发明实施例的目的。

实施例

一种新型防冻冷却塔，如图1所示，包括冷却塔1，所述冷却塔1内设有储存有液体水的水槽2，所述冷却塔1还包括位于所述水槽2上方的导风板21，还包括补水管道5，若干个回水管道和位于所述冷却塔1下方的生产水池3，所述水槽2一侧设有补水口4，所述补水管道5一端连通所述生产水池3，另一端连接提供水动力的水泵6，所述水泵6 通过第一管道16连接所述补水口4并与所述水槽2连通，所述若干个回水管道两端分别连通所述水槽2和所述生产水池3，不同的回水管道的进水口10位于所述水槽2内不同位置；还包括喷淋管道17位于所述导风板21上方的喷头18，所述水泵6通过喷淋管道17 连接喷头18，所述喷淋管道17设置有第三阀门22。

其中，所述回水管道为两个，分别为第一回水管道8和第二回水管道7，所述第一回管道到位于所述水槽2内靠近所述补水口4的一侧，所述第二回水管道7位于所述水槽2 内远离所述补水口4的一侧，所述第二回水管道7的进水口10低于所述第一回水管道8 的进水口10。

在上述技术方案的基础上，发明还可以作如下改进：

在一优选方案中，还包括总回水管道9，所述中回水管道一端分别连接若干个所述回水管道，另一端连接生产水池3。

在一优选方案中，还包括第二管道11，所述第二管道11分别连通所述水泵6和距离所述补水口4最近的一个回水管道，所述水泵6与所述第一管道16之间设有第一阀门13，所述水泵6与所述第二管道11之间设有第二阀门15。

在一优选方案中，还包括回流管12，所述回流管12两端分别连通所述第一管道16和所述补水管道5，所述回流管12设有回流阀14。当水泵6发生故障时，通过打开回流阀 14，能够让水通过回流管12顺利排出，回到生产水池3，避免冻住。

其中，所述回水管道的进水口10位于所述水槽2内部后方，所述进水口10与所述喷淋管道17相互错开。避免进水口10直接与喷淋水发生接触发生冻结。

在一优选方案中，所述喷头18延长度方向等间隔设有多个喷嘴19，所述喷头18为长条形且长度大于所述导风板21。

在一优选方案中，还包括位于所述喷头18和所述导风板21之间的导流板20，所述导流板20为平面形状，所述导流板20与水平方向呈45-60度角。通过设置导流板20，使得点喷淋的水先喷到所述导流板20上，汇集形成一个水面然后对导风板21进行喷淋，有点喷淋变为类似瀑布一样的面喷淋，使得导风板21各处全面覆盖，没有遗漏，能够实现全面化冰。通过多次试验，将导流板20与水平方向的角度设置为45-60度角，既能够避免水滴后强烈反弹，又能很好地提供一个支点将点喷淋的水化为面均匀的流到所述导风板21 上，从而实现其化冰和防冻的效果。

在一优选方案中，还包括排水口，所述排水口连接排水管道流向市政污水。用于检修时排出水槽2内的水。

发明还提供一种新型防冻冷却塔的除冰方法：

冷却水下塔温度设定是10-11度，水槽2温度设定在8.5-9度；

当室外最低温度小于-25℃，每24小时反转高风机和低风机除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟；

当室外最低温度大于等于-25℃时，每12小时反转除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟。

根据多次试验表明水槽2温度在除冰的初期由于导风板的冰溶化，除冰至10分钟时，水槽2温度会降低2度。待除冰至20分钟后，水槽2温度会降低1度。这时可以切为正转运行时，可以会切换至自动运行选项中最低风机频率及所选高、低速风机。

发明的使用过程是：

一方面，发明的生产水池3位于所述水槽2下方，很好地利用重力势能和水泵6提供的动力，使得冷却塔1中的水处于一个不断循环的状态，达到防冻的效果。具体表现为生产水池3中的水通过水泵6提供的能量从生产水池3之中不断的抽出进入冷却塔1的水槽 2内，为冷却塔1进行补水，水槽2内的水通过重力又可以回落生产水池3，从而保证冷水机冷却水处于循环状态，大大降低低温下冻住的可能性。

另一方面，发明很好地利用了水与导风板21之间的温度差来进行喷淋化冰，由于导风板21位于所述水槽2上方，通过重力势能和水泵6提供的动力，使得生产水池3中的水通过水泵6提供的能量从生产水池3之中不断的抽出通过喷头18为导风板21进行喷淋通过水与导风板21之间的温度差进行热交换，化冰效果好，还能有效防止导风板21结冰，位于导风板21后方的填料能正常工作，然后降温后的水通过重力又可以回落冷却塔1的水槽2内，对水槽2内的水进行降温。在起到防冻作用的同时还能够节约电能，高效节能。

当其中一个冷却塔1需要检修时，需要保证内部无水状态，但由于一个水泵6需要为多个冷却塔1提供水源，为了保证其他冷却塔1的正常运行，检修时，通过所述排水口排出水槽2内的水，并关闭第一阀门13，打开第二阀门15，让水不进入冷却塔1水槽2内部，直接通过回水管道回到生产水池3内部。实现检修时其他冷却塔1的正常运行。

本发明很好地利用重力势能和水泵6提供的动力，使得冷却塔1中的水处于一个不断循环的状态，达到防冻的效果。发明还很好地利用高度不同带来得水压差，使得冷却塔1内部的水在水槽2内部的流动性好，有效防止局部冰冻，进一步大大降低低温下冻住的可能性。还能够利用水对导风板21进行喷淋，实现已经冻住的导风板21进行化冰，防冻效果好。

发明整体结构简单，实用高效，在实现严寒地区具有极佳的化冰和防冻效果，而且制作成本低，节能高效，大大降低了人力物力，节约了成本。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离发明的精神和范围。这样，倘若发明的这些修改和变型属于发明权利要求及其等同技术的范围之内，则发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种新型防冻冷却塔，包括冷却塔，所述冷却塔内设有储存有液体水的水槽，所述冷却塔还包括位于所述水槽上方的导风板，其特征在于，还包括补水管道，若干个回水管道和位于所述冷却塔下方的生产水池，所述水槽一侧设有补水口，所述补水管道一端连通所述生产水池，另一端连接提供水动力的水泵，所述水泵通过第一管道连接所述补水口并与所述水槽连通，所述若干个回水管道两端分别连通所述水槽和所述生产水池，不同的回水管道的进水口位于所述水槽内不同位置；还包括喷淋管道位于所述导风板上方的喷头，所述水泵通过喷淋管道连接喷头，所述喷淋管道设置有第三阀门。

2.根据权利要求1所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，所述回水管道至少为两个，距离所述补水口越远的回水管道的进水口越低。

3.根据权利要求1所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，所述回水管道为两个，分别为第一回水管道和第二回水管道，所述第一回管道到位于所述水槽内靠近所述补水口的一侧，所述第二回水管道位于所述水槽内远离所述补水口的一侧，所述第二回水管道的进水口低于所述第一回水管道的进水口。

4.根据权利要求2或3所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，还包括总回水管道，所述总回水管道一端分别连接若干个所述回水管道，另一端连接生产水池。

5.根据权利要求1或4所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，还包括第二管道，所述第二管道分别连通所述水泵和距离所述补水口最近的一个回水管道，所述水泵与所述第一管道之间设有第一阀门，所述水泵与所述第二管道之间设有第二阀门。

6.根据权利要求1所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，还包括回流管，所述回流管两端分别连通所述第一管道和所述补水管道，所述回流管设有回流阀。

7.根据权利要求1所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，所述回水管道的进水口位于所述水槽内部后方，所述进水口与所述喷淋管道相互错开。

8.根据权利要求1所述的新型防冻冷却塔，其特征在于，所述喷头延长度方向等间隔设有多个喷嘴，所述喷头为长条形且长度大于所述导风板，还包括位于所述喷头和所述导风板之间的导流板，所述导流板为平面形状，所述导流板与水平方向呈45-60度角。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的新型防冻冷却塔的除冰方法，其特征在于，冷却水下塔温度设定是9-12度，水槽温度设定在8-10度；

当室外最低温度小于-25℃，每24小时反转高风机和低风机除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，反转除冰时间为15-25分钟；

当室外最低温度大于等于-25℃时，每12小时反转除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速18-22HZ，反转除冰时间为15-25分钟。

10.根据权利要求9所述的新型防冻冷却塔的除冰方法，其特征在于，冷却水下塔温度设定是10-11度，水槽温度设定在8.5-9度；

当室外最低温度小于-25℃，每24小时反转高风机和低风机除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟；

当室外最低温度大于等于-25℃时，每12小时反转除冰一次，高风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，低风机反转除冰的风机频率为高速20HZ，反转除冰时间为20分钟。

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