CN205825752U - 一种无蒸发冷却塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无蒸发冷却塔，无蒸发冷却塔包括设有风机和进风口的围护结构，围护结构内部设有若干个循环水冷却装置，循环水冷却装置包括竖向布置的循环水管道，循环水管道的侧壁上倾斜向上插装有若干个内部装有传热介质的热管，还包括辅助喷淋系统。同时所设置的辅助喷淋系统还可以加大冷却效果，在外界空气温度较高、循环水出水温度高于设计温度时使用冷却效果明显。本实用新型的冷却塔结构简单紧凑，利用热管高效导热的特点,循环水在冷却塔中得到冷却且没有水的蒸发损失。

Description

一种无蒸发冷却塔

技术领域

本实用新型涉及一种无蒸发冷却塔，具体涉及一种闭式循环无蒸发冷却塔。

背景技术

煤化工企业为用水大户，我国北方内蒙古、宁夏、新疆、青海为主要产煤区，新建大型煤化工企业大都位于上述地区。上述地区均为寒冷、缺水地区，大型煤化工企业是用水大户，这些企业用水与农业用水抢水、与居民用水抢水的现象是不争的事实。我国工业冷却用水(俗称循环水)占总工业用水量的80％左右，工业冷却一般采用喷淋式冷却塔，循环水在冷却塔由上向下喷淋过程中与由下而上的空气逆流换热，水的蒸发使空气成为饱和湿空气从冷却塔顶部排出，部分水的蒸发过程携带大量的气化潜热是循环水冷却的主要因素。一般蒸发量为循环水总量的1.25％左右，以20000t/h循环水装置为例，每小时因蒸发损失的水量在250吨左右，以每年8000小时工作时间计算，每年因蒸发损失的水量达到200万吨。一套大型煤化工装置需要100000t/h循环水，水蒸发损失量每年达到1000万吨。中国北方多为少雨干旱地区，空气相对湿度较低，水蒸发量实际超过循环水总量的1.25％。另外，因蒸发而损失的水会在冷却塔塔顶形成“白烟”，对周围环境造成一定程度的污染；目前，如何减少冷却塔运行过程中的水蒸发消耗量成为困扰循环水冷却塔行业的一大问题，也是困扰大型煤化工企业发展的一大难题。

发明内容

本实用新型的目的和所要解决的技术问题是：为克服现有技术存在的问题和缺陷，而提供一种闭式循环无蒸发冷却塔。本发明不需要排水、不需要向循环水连续加药，有效地解决了冷却塔大量蒸发耗水的问题。同时，由于不需要排水、可以采用无离子或少离子水作为循环水用水和少量补水，可以彻底解决循环水设备腐蚀和结垢问题。由于没有蒸发在中国北方地区可节约90％的循环水蒸发损失量，每年可节约900万吨循环水补充用水。

为达到上述目的，本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种无蒸发冷却塔，包括顶部设有引风式风机下部设有进风口的围护结构，所述围护结构内部设有若干个循环水冷却装置，所述循环水冷却装置包括竖向布置的循环水管道，所述循环水管道的上端通过横向布置的顶部进水管与循环水回水进口管相连接，所述循环水管道的下端通过横向布置的底部出水管与循环水回水出口管相连接，所述循环水管道的侧壁上倾斜向上插装有若干个内部装有传热介质的热管，所述热管具有伸入所述循环水管道内部的蒸发端和伸出所述循环水管道外部的冷凝端，所述热管的冷凝端设置有散热翅片，还包括辅助喷淋系统，所述辅助喷淋系统包括设置于所述冷却塔上部和/或中部的喷淋管、喷淋头和设置于所述冷却塔底部的喷淋水收集池，所述喷淋管的进口通过设置有辅助喷淋泵的管路与用于蓄水的喷淋水池连接，所述循环水回水出口管上设置有用于检测循环水回水温度的温度传感器，所述辅助喷淋泵受所述温度传感器控制。

进一步，所述热管与所述循环水管道之间的夹角为15°～75°。

进一步，所述循环水冷却装置与循环水冷却装置之间成若干正三角形竖向排列。

进一步，所述热管的冷凝端与散热翅片之间采用焊接或涨接连接方式固定连接。

进一步，若干个所述热管采用螺旋上升排列方式设置在所述循环水管道的管壁上。

进一步，所述围护结构采用钢筋混凝土框架或者玻璃钢构架，形状为方形或者圆形。

进一步，所述热管与所述循环水管道之间采用焊接、法兰连接或者螺纹连接方式固定连接。

进一步，所述喷淋回水管路上还设置有过滤器，可以对辅助冷却水回水进行过滤。

进一步，所述循环冷却水装置的数量一般为1至100根，每个所述循环水管道上的所述热管数量为10至500根，所述热管插入所述循环水管道的深度为10至5000毫米，所述热管冷凝端的所述散热翅片数量通常为5至300片。

本实用新型的一种无蒸发冷却塔的控制方法，所述辅助喷淋泵关闭温度和开启温度可以由使用者通过控制系统自行设定，具体步骤是：

当所述温度传感器检测到的循环水回水温度≤30℃时，则控制所述辅助喷淋泵关闭，使所述辅助喷淋系统关闭；从循环冷却水用户来的循环水回水从所述循环水回水进口进入冷却塔，经过所述顶部进水管进入多组所述循环水冷却装置的管道，由上而下流动，在此过程中，所述热管内的传热介质在蒸发端吸收循环水回水的热量而汽化，上升到所述热管的冷凝端与空气换热后冷凝液化，然后顺着所述热管的内壁流回所述蒸发端，如此不断循环，所述循环水管道内的循环水回水得到冷却；顶部设置的引风式风机由塔内向塔外送风，空气由位于所述围护结构底部进风口进入，自下而上流动，与所述循环水管道内的循环水回水流向相反，可以实现循环回水与空气逆向换热，热空气最终由所述引风机排出，提高了换热效果。同时，所述热管的所述冷凝端设置有所述散热翅片，可以增大与空气的热交换面积，所述热管斜向上布置，并采用螺旋上升排列方式，可以增加空气扰动，提高换热系数。冷却后的循环水回水经过所述底部出水管进入所述循环水回水出口管，最终回到循环冷却水调节池，所述循环水回水出口位于循环冷却水调节池的液面以下。

整个过程中，冷却塔的循环水回水冷却管路为全封闭式循环，过程中循环水在冷却塔中完全不存在蒸发损失，节水率100％。同时可以采用无离子或少离子水作为循环水用水，系统循环水设备没有腐蚀和结垢问题。

当所述温度传感器检测到的循环水回水温度≥32℃时，则控制所述辅助喷淋泵开启，使所述辅助喷淋系统开启，并且所述辅助喷淋泵的流量与所述温度传感器检测到的循环水回水温度成正比，循环水回水温度越高，所述温度传感器控制所述辅助喷淋泵的流量越大。所述温度传感器控制所述辅助喷淋泵的流量范围控制在所述冷却塔循环水水量的3％到6％。

此时，在所述辅助喷淋泵的作用下喷淋水由所述喷淋水池流入所述喷淋管，然后被喷淋到所述热管以及所述翅片上，部分喷淋水在与空气接触时汽化，汽化潜热使空气和水的温度降低，通过翅片热管换热强度加大，循环水温度降低速度加快，循环水温度达到设计要求。同时空气变成相对湿度较高或饱和湿空气从冷却塔顶部排入大气。

同样整个过程中，循环水在冷却塔中完全不存在蒸发损失，节水率100％。同时可以采用无离子或少离子水作为循环水用水，系统循环水设备没有腐蚀和结垢问题。但所述辅助喷淋系统中喷淋水有蒸发损失，所述辅助喷淋系统11开启时间可以认为是不节水时间，由于北方多为寒冷地区，辅助喷淋系统11年开启时间＜800小时，小于年运行时间8000小时的10％，因此本发明年节水率90％以上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

本实用新型提供的冷却塔结构简单紧凑，利用热管高效导热的特点，依靠高效的传热介质进行换热，与空气不发生直接接触的情况下即可实现换热，过程中不存在水的蒸发损失；利用风机和散热翅片强化换热效果，散热翅片可以有效扩大空气侧的换热面积，风机以及热管布置方式可以加强空气扰动，进一步强化换热。循环水在冷却塔中没有蒸发损失，只有冷却水调节池水面与空气有接触，因此水的蒸发量可以忽略不计，循环水总量保持不变，因此不需要补充新鲜水，同样循环水阻垢剂含量也保持不变，不需要连续补充药剂，只需要间断的不定期的补充少量的杀菌杀藻剂，节省了大量药剂费用。由于循环水总量保持不变，不需要补充新鲜水，因此可以采用无离子或少离子水作为循环水用水，这样使用循环水的设备没有腐蚀和结垢问题。另外还增加辅助喷淋系统，在环境空气温度较高、循环水温度不达标时开启，以提高冷却效果，保证循环水温度达标。

本实用新型主要用于我国北方，除节省药剂费用外，年节水率可达90％以上。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理示意图；

图2是本实用新型实施例的循环冷却水装置结构示意图；

图中：1.风机、2.进风口、3.围护结构、4.循环水冷却装置、5.循环水管道、6.顶部进水管、7.循环水回水进口管、8.底部出水管、9.循环水回水出口管、10.热管、11.辅助喷淋系统、12.喷淋管喷淋头、13.喷淋水收集池、14.辅助喷淋泵、15.喷淋水池、16.喷淋回水管路、17.温度传感器、18.散热翅片。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步的详细说明。

如图1和图2所示：为本实用新型的一种无蒸发冷却塔,包括顶部设有引风式风机1、下部设有进风口2的围护结构3，所述围护结构3内部设有若干个循环冷却水装置4，所述循环冷却水装置4包括竖向布置的循环水管道5，所述循环水管道5的上端通过横向布置的顶部进水管6与循环水回水进口管7相连接，所述循环水管道5的下端通过横向布置的底部出水管8与循环水回水出口管9相连接，所述循环水管道5的侧壁上倾斜向上插装有若干个内部装有传热介质的热管10，所述热管10具有伸入所述循环水管道5内部的蒸发端和伸出所述循环水管道5外部的冷凝端，所述热管10的冷凝端设置有散热翅片18，还包括辅助喷淋系统11，所述辅助喷淋系统11包括设置于所述冷却塔上部的喷淋管喷淋头12和设置于所述冷却塔底部的喷淋水收集池13，所述喷淋管喷淋头12的进口通过设置有辅助喷淋泵14的管路与用于蓄水的喷淋水池15连接，所述循环水回水出口管9处设置有用于检测循环水回水温度的温度传感器17，所述辅助喷淋泵14受所述温度传感器17控制。

其中，所述散热翅片18与热管10的冷凝端采用焊接或涨接方式固定连接。

所述若干个所述热管10采用螺旋上升排列方式设置在所述循环水管道5上。

所述围护结构3采用钢筋混凝土框架，形状为圆形。

所述热管10与所述循环水管道5之间采用焊接、螺纹连接和法兰连接方式固定连接。

所述喷淋回水管路16上还设置有过滤器。

本实用新型的控制方法与工作原理：

当所述温度传感器17检测到的循环水回水温度≤30℃时，则控制所述辅助喷淋泵14关闭，使所述辅助喷淋系统11关闭；从循环冷却水用户来的循环水回水从所述循环水回水进口7进入冷却塔，经过所述顶部进水管6进入多组所述循环水冷却装置4的循环水管道5，由上而下流动，在此过程中，所述热管10内的传热介质在蒸发端吸收循环水回水的热量而汽化，上升到所述热管10的冷凝端与空气换热后冷凝液化，然后顺着所述热管10的内壁流回所述蒸发端，如此不断循环，所述循环水管道5内的循环水回水得到冷却；由于顶部设置的所述风机1为引风式风机由塔内向塔外送风，空气由位于所述围护结构3底部进风口2进入，自下而上流动，与所述循环水管道5内的循环水回水流向相反，可以实现循环回水与空气逆向换热，最终由所述风机1排入大气，提高了换热效果。同时，所述热管10的所述冷凝端设置所述散热翅片18可以增大与空气的热交换面积，所述热管10斜向上布置，并采用螺旋上升排列方式，可以增加空气扰动，提高换热系数。冷却后的循环水回水经过所述底部出水管8进入所述循环水回水出口总管9，最终回到冷却水调节池，所述循环水回水出口9一般位于冷却水调节池的中的液面以下。

整个过程中，冷却塔的循环水回水冷却管路为全封闭式循环，过程中循环水在冷却塔中完全不存在蒸发损失，节水率100％。同时可以采用无离子或少离子水作为循环水用水，使用循环水的设备没有腐蚀和结垢问题。

当所述温度传感器17检测到的循环水回水温度≥32℃时，则控制所述辅助喷淋泵14开启，使所述辅助喷淋系统11开启，并且所述辅助喷淋泵14的流量与所述温度传感器17检测到的循环水回水温度成正比，循环水回水温度越高，所述温度传感器17控制所述辅助喷淋泵14的流量越大。所述温度传感器17控制所述辅助喷淋泵14的流量控制范围在所述冷却塔循环水量的3％到6％。

此时，在所述辅助喷淋泵14的作用下喷淋水由所述喷淋水池15流入所述喷淋管12，然后被喷淋到所述热管10以及所述翅片18上，部分喷淋水在与空气接触时汽化，汽化潜热使空气和水的温度降低，通过翅片热管换热强度加大，循环水温度降低速度加快，循环水温度达到设计要求。同时空气变成相对湿度较高或饱和湿空气从冷却塔顶部排入大气。

同样整个过程中，循环水在冷却塔中完全不存在蒸发损失，节水率100％。但所述辅助喷淋系统11中喷淋水水有蒸发损失，所述辅助喷淋系统11开启时间可以认为是不节水时间，由于北方多为干旱寒冷地区，辅助喷淋系统11年开启时间＜800小时，小于年运行时间8000小时的10％，因此本发明年节水率90％以上。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种无蒸发冷却塔,包括顶部设有引风式风机(1)、下部设有进风口(2)的围护结构(3)，其特征在于：所述围护结构(3)内部设有若干个循环水冷却装置(4)，所述循环冷却水装置(4)包括竖向布置的循环水管道(5)，所述循环水管道(5)的上端通过横向布置的顶部进水管(6)与循环水回水进口管(7)相连接，所述循环水管道(5)的下端通过横向布置的底部出水管(8)与循环水回水出口管(9)相连接，所述循环水管道(5)的管壁上倾斜向上插装有若干个内部装有传热介质的热管(10)，所述热管(10)具有伸入所述循环水管道(5)内部的蒸发端和伸出所述循环水管道(5)外部的冷凝端，所述热管(10)的冷凝端设置有散热翅片(18)，还包括辅助喷淋系统(11)，所述辅助喷淋系统(11)包括设置于所述冷却塔上部和/或中部的喷淋管喷淋头(12)和设置于所述冷却塔底部的喷淋水收集池(13)，所述喷淋管喷淋头(12)的进口通过设置有辅助喷淋泵(14)的管路与用于蓄水的喷淋水池(15)连接，所述喷淋水收集池(13)通过喷淋回水管路(16)与所述喷淋水池(15)连接，所述循环水回水出口(9)处设置有用于检测循环水回水温度的温度传感器(17)，所述辅助喷淋泵(14)受所述温度传感器(17)控制。

2.根据权利要求1所述一种无蒸发冷却塔，其特征在于：所述热管(10)与所述散热翅片(18)的连接采用焊接或涨接方式固定连接。

3.根据权利要求1所述一种无蒸发冷却塔，其特征在于：所述热管(10)采用螺旋上升排列方式设置在所述循环水管道(5)管壁上。

4.根据权利要求1所述一种无蒸发冷却塔，其特征在于：所述围护结构(3)采用钢筋混凝土框架或者玻璃钢构架，形状为方形或者圆形。

5.根据权利要求1所述一种无蒸发冷却塔，其特征在于：所述热管(10)与所述循环水管道(5)的连接为焊接、法兰连接或螺纹连接方式固定连接。

6.根据权利要求1、3或5所述一种无蒸发冷却塔，其特征在于：所述热管(10)与所述循环水管道(5)之间的夹角为15°～75°。