WO2018000773A1 - 空冷散热器开闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式 - Google Patents

空冷散热器开闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式 Download PDF

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WO2018000773A1
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徐宝安
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淄博环能海臣环保技术服务有限公司
徐宝安
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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
    • F28C1/14Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange

Abstract

一种空冷散热器开闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式,根据环境气候条件和待冷却流体进出口温度来自动调节空冷散热器的运行状态,当外界环境温湿度或待冷却流体进出口温度发生变化时,通过自动控制系统,分别控制雾化喷头(41)、喷淋喷头的水流量和进风量,自动调整空冷散热器的运行模式,使得空冷散热器始终处于经济的运行模式。

Description

说明书
发明名称:空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方 式
技术领域
[0001] 本发明涉及冷却塔, 属于冷却装置应用领域。
背景技术
[0002] 目前, 公知的冷却塔主要包括凉水式、 空气冷却式、 空冷凉水复合式、 和闭环 蒸发式等四种主要形式。 这四种冷却塔又有自然对流通风冷却塔和机械通风冷 却塔。 由于冷却塔主要受空气湿球温度的影响, 是靠水的蒸发和传导来散热, 因此其对水的消耗量非常大。 而空气冷却塔是利用传导使空气吸热来实现散热 , 主要受空气干球温度的影响。 由于空气干球温度较高, 比热小, 吸热能力有 限, 且冷却效率低, 因此, 需要空冷散热器有很大的表面积, 使得空冷散热器 造价高。 为弥补干式空气冷却器的缺点, 出现了干湿联合空气冷却器, 干湿联 合空气冷却器的工作机理是在空气入口处喷雾化水, 使入口空气增湿降温, 增 湿后的低温空气经隔水板除去夹带的水滴, 再横掠换热盘管, 从而增大空气入 口温度与热流体出口温度之间的温差来强化管外传热。 干湿联合空气冷却器水 蒸发后的残留物会附着在翅片管根部, 导致换热盘管结垢, 使用一段吋间后会 影响管束的换热效果。 现有空气冷却器无法根据外界气候条件和待冷却流体的 温度进行调节, 在过渡季节或寒冷季节, 空气冷却器也全负荷运转, 浪费电能 和水资源。 现有的闭式冷却塔采用向换热器管束外喷淋水, 通过管外表面水膜 的蒸发吸热来冷却管内流体, 但现有闭式冷却塔无法根据外界气候条件和待冷 却流体的温度进行调节, 在过渡季节, 冷却器也全负荷运转, 浪费电能和水资 源。
[0003] 而在先发明专利 《空冷凉水复合式冷却塔》 申请号 CN02131789.5 授权公告号 CN100412490虽然解决了目前冷却塔的许多问题, 但是, 仍存在如下问题: 在 春、 秋季, 由于循环水系统为幵式系统, 因此, 存在循环水生藻、 结垢、 产生 粘泥, 严重影响冷却器换热效率, 而且存在循环水泵耗能严重的问题。 而如果 采用单纯的闭式空冷系统, 则不能满足对循环水冷却效果的要求。 这一缺陷, 使得在先发明存在不能满足全年冷却工况对冷却效果的要求。
技术问题
[0004] 由于冷却塔主要受空气湿球温度的影响, 是靠水的蒸发和传导来散热, 因此其 对水的消耗量非常大。 而空气冷却塔是利用传导使空气吸热来实现散热, 主要 受空气干球温度的影响。 由于空气干球温度较高, 比热小, 吸热能力有限, 且 冷却效率低, 因此, 需要空冷散热器有很大的表面积, 使得空冷散热器造价高
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 本发明要解决的技术问题是要提供一种 《空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合 式冷却塔》 , 它是对现有的闭式冷却塔进行技术改进, 它可以完全弥补在先专 利申请 《空冷凉水复合式冷却塔》 的不足, 实现对整个系统的优化。 实现可根 据环境温度、 湿度、 待冷却流体的初始温度及终冷温度来改变冷却器的运行模 式, 以便达到冷却器运行经济性最优化, 降低电能的消耗和水资源的消耗。 使 冷却塔系统更加节水, 更加高效节能, 系统的可靠性更高, 使得投资回报率大 幅提升。
[0006] 本发明的目的是这样实现的: 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 包括冷却塔筒体、 配水布水装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 喷淋蒸发装置、 波纹板布水换热蜂窝填料层、 循环水泵、 热负荷换热器、 旁路 喷淋循环水泵、 自动控制装置、 集水池、 进、 出水管道。 在自然对流通风冷却 塔筒体中的波纹板布水换热蜂窝填料层, 及喷淋布水装置的下风向, 或飘水收 水器之上的下风向, 设有安装固定在支架上的, 由多个空气冷却单元连接组成 的空冷散热器。
[0007] 空冷散热器的空气冷却单元相互之间, 空冷散热器的空气冷却单元, 与冷却塔 筒体壁之间无冷却风短路漏风通道。 均匀分布安装固定于与自然对流通风冷却 塔承重支撑, 连接的空冷散热器支架上。
[0008] 在空冷散热器的上风向, 设有与旁路喷淋循环水泵连接的喷淋蒸发装置。 旁路 喷淋循环水泵从集水池抽取旁路加湿循环水, 通过管道控制阀门组件, 与喷淋 蒸发装置连接, 通过自动控制装置控制喷淋蒸发装置淋水。
[0009] 或在空冷散热器的上风向, 设有与旁路喷淋循环水泵连接的另一路独立喷雾加 湿系统。 旁路喷淋循环水泵从专设储水池抽取旁路加湿循环水, 通过独立的管 道控制阀门组件, 与专设喷嘴矩阵连接, 专设喷嘴矩阵的分布, 与原有的喷淋 蒸发装置的设置分布等同。 通过另一路独立喷雾加湿系统的喷嘴, 对从波纹板 布水换热蜂窝填料层喷雾。 形成在自然对流通风冷却塔筒体的底层壳体内部, 从上向下依次为配水布水装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 喷淋蒸发装置、 波纹板布水换热蜂窝填料层、 填料层承重支撑、 进风分配容腔、 集水池的自然 通风冷却塔架构。
[0010] 或形成在自然对流通风冷却塔筒体的底层壳体内部, 从上向下依次为配水布水 装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 飘水收水器、 喷淋蒸发装置、 波纹板布水 换热蜂窝填料层、 填料层承重支撑、 进风分配容腔、 集水池的自然通风冷却塔 架构。
[0011] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔, 分为三种运行模式:
[0012] 第一种: 为空冷散热器直接喷淋式冷却循环的幵放式运行模式, 此模式为夏季 运行模式:
[0013] 冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层的配水布 水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元上端管道连接, 空 冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连接, 汇水布水装置与管道控 制阀门组件连接。 管道控制阀门组件, 与喷淋蒸发装置直接连接。 或管道控制 阀门组件, 穿过飘水收水器, 与喷淋蒸发装置连接。
[0014] 其中, 管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间为幵启联通状态。 管 道控制阀门组件, 与循环水泵之间, 为关闭截流状态。 旁路喷淋循环水泵的取 水管, 置于集水池内。 喷淋蒸发装置与旁路喷淋循环水泵之间阀门, 为关闭截 流状态。
[0015] 或管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间为幵启联通状态。 管道控 制阀门组件, 与循环水泵之间, 也为幵启联通状态, 通过调控管道控制阀门组 件, 实现对进入循环水泵冷却循环水温的控制。 旁路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内。 喷淋蒸发装置与旁路喷淋循环水泵之间阀门, 为关闭截流状态
[0016] 冷却循环水, 通过喷淋蒸发装置淋水, 冷却循环水落到波纹板布水换热蜂窝填 料层上, 喷淋蒸发装置淋水形成的飘水上升, 直接与空冷散热器接触。 或喷淋 蒸发装置淋水形成的飘水上升, 通过飘水收水器收集下流。 落到波纹板布水换 热蜂窝填料层上的淋水, 穿过波纹板布水换热蜂窝填料层的管腔表面, 和上升 气流换热。 将冷却循环水的显热, 通过蒸发转换为汽化潜热。 上升气流则通过 空气湿度增加, 使干球温度降低, 湿球温度升高实现对冷却循环水的蒸发传导 降温。 冷却循环水在冷却塔筒体底部的进风分配容腔内和进入的冷却风进一步 换热后, 落入集水池中完成冷却循环水的冷却过程。 经过冷却的冷却循环水, 通过幵启集水池与循环水泵之间的阀门, 将冷却循环水通过出水管道, 泵入热 负荷换热器, 冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通过冷却循环水进水管道 母管, 进入配水布水装置、 空冷散热器, 实现空冷散热器冷却循环水的幵放式 循环。
[0017] 冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配容腔, 与 下淋的冷却循环水初步接触换热, 之后, 冷却风进入波纹板布水换热蜂窝填料 层, 与沿波纹板布水换热蜂窝填料层管壁下流的冷却循环水进行逆流热交换, 使空气湿度增加, 对冷却循环水降温。 当冷却风上升流出波纹板布水换热蜂窝 填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发装置下淋的冷却循环水。 夹带有飘水的饱和湿 空气冷却风上升, 穿过飘水收水器, 飘水收水器收集截留部分飘水, 仍夹带有 部分飘水的饱和湿空气冷却风继续上升, 与空冷散热器接触, 使饱和湿空气冷 却风夹带的部分飘水, 与空冷散热器表面触碰吸热蒸发, 将风吹飘水充分利用 。 饱和湿空气冷却风通过空冷散热器表面加热升温, 干球温度升高, 空气湿度 降低变成不饱和空气, 空气密度下降, 增强了冷却塔筒体内外空气对流。
[0018] 首先进入空冷散热器的冷却循环水, 在空冷散热器内得到预冷, 实现进入喷淋 蒸发装置前冷却循环水温度大幅下降, 经过喷淋蒸发装置喷淋的冷却循环水, 通过蒸发散热降温的耗水大幅下降, 冷却循环水浓缩速度大幅降低, 冷却循环 水的排污量大幅下降。 冷却循环水的冷却效果更为良好。
[0019] 第二种: 为空冷散热器封闭式冷却循环, 旁路喷淋空气加湿循环的冷却运行模 式, 为春秋运行模式。
[0020] 冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层的配水布 水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元上端管道连接, 空 冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连接, 汇水布水装置与管道控 制阀门组件连接。 管道控制阀门组件, 与喷淋蒸发装置直接连接。 或管道控制 阀门组件, 穿过飘水收水器, 与喷淋蒸发装置连接。 其中, 管道控制阀门组件 的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间, 为关闭截流状态。 与循环水泵之间, 为幵启 联通状态。 旁路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内。 喷淋蒸发装置与旁路 喷淋循环水泵之间阀门, 为幵启联通状态。
[0021] 冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通过冷却循环水进水管道母管, 进入配 水布水装置、 空冷散热器, 空冷散热器经过空气冷却后, 进入汇水布水装置, 之后, 经过空冷散热器冷却的循环水, 通过与循环水泵之间幵启的阀门, 将冷 却循环水通过出水管道, 泵入热负荷换热器, 实现空冷散热器冷却循环水的封 闭式冷却循环。 封闭式冷却循环的管路系统上, 设有水膨胀罐。
[0022] 旁路喷淋循环水泵, 与喷淋蒸发装置之间的管道控制阀门组件, 设于幵启联通 状态, 旁路喷淋循环水泵, 从集水池抽取旁路加湿循环水, 旁路喷淋循环水泵 的出水管道, 通过与之连接的喷淋蒸发装置淋水。 冷却循环水落到波纹板布水 换热蜂窝填料层上, 喷淋蒸发装置淋水形成的飘水上升, 直接与空冷散热器接 触。 或喷淋蒸发装置淋水形成的飘水上升, 通过飘水收水器收集下流。 落到波 纹板布水换热蜂窝填料层上的淋水, 穿过波纹板布水换热蜂窝填料层的管腔表 面, 和上升气流换热增湿。 将上升气流的显热, 通过蒸发增湿转换为汽化潜热 。 使上升气流通过空气湿度增加, 实现冷却空气干球温度的降低。 旁路加湿循 环水, 在冷却塔筒体底部的进风分配容腔内, 和进入的冷却风加湿换热后, 落 入集水池中, 完成旁路加湿循环水对冷却风的加湿冷却过程。 通过幵启集水池 , 与旁路喷淋循环水泵之间的阀门, 将旁路加湿循环水通过出水管道, 泵入喷 淋蒸发装置, 旁路加湿循环水在对冷却风加湿降温后, 落入集水池, 实现旁路 加湿循环水对冷却风的幵放式加湿降温循环。
[0023] 或独立喷雾加湿水泵, 连接另一路独立喷雾加湿系统。 另一路独立喷雾加湿系 统的喷嘴分布, 与原有的喷淋蒸发装置的设置分布等同。 通过另一路独立喷雾 加湿系统的喷嘴对冷却风喷雾化水, 对冷却风进行加湿, 降低干球温度, 提高 冷却风的吸热能力, 另一路独立喷雾加湿系统的喷嘴喷雾形成的飘水, 通过接 触空冷散热器表面蒸发, 提高了空冷散热器的冷却效果, 实现了空冷散热器蒸 发传导复合散热。
[0024] 冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配容腔, 与 下淋的旁路加湿循环水初步接触换热, 之后, 冷却风进入波纹板布水换热蜂窝 填料层, 与沿波纹板布水换热蜂窝填料层管壁下流的旁路加湿循环水进行逆流 热交换, 使空气湿度增加。 当冷却风上升流出波纹板布水换热蜂窝填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发装置下淋的旁路加湿循环水。 夹带有飘水的饱和湿空气冷 却风上升, 直接与空冷散热器接触, 使饱和湿空气冷却风夹带的部分飘水, 与 空冷散热器表面触碰吸热蒸发, 将风吹飘水充分利用。 或当冷却风上升流出波 纹板布水换热蜂窝填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发装置下淋的旁路加湿循环水 。 夹带有飘水的饱和湿空气冷却风上升, 与穿过飘水收水器, 飘水收水器收集 截留部分飘水, 仍夹带有部分飘水的饱和湿空气冷却风继续上升, 与空冷散热 器接触, 使饱和湿空气冷却风夹带的部分飘水, 与空冷散热器表面触碰吸热蒸 发, 将风吹飘水充分利用。 而饱和湿空气冷却风, 则通过空冷散热器表面加热 升温, 使空气的干球温度升高, 空气湿度降低, 变成不饱和空气, 空气密度下 降, 增强了冷却塔筒体内外空气对流。 提高了冷却循环水的冷却效果。
[0025] 第三种: 为空冷散热器封闭式自然对流通风冷却运行模式, 为冬季运行模式: [0026] 冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层的配水布 水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元上端管道连接, 空 冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连接, 汇水布水装置与管道控 制阀门组件连接。 管道控制阀门组件, 与喷淋蒸发装置直接连接。 或管道控制 阀门组件, 穿过飘水收水器, 与喷淋蒸发装置连接。 其中, 管道控制阀门组件 的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间, 为关闭截流状态。 与循环水泵之间, 为幵启 联通状态。 旁路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内。 喷淋蒸发装置与旁路 喷淋循环水泵之间阀门, 为关闭截流状态。
[0027] 冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通过冷却循环水进水管道母管, 进入配 水布水装置、 空冷散热器, 空冷散热器经过空气冷却后, 进入汇水布水装置, 之后, 经过空冷散热器冷却的循环水, 通过与循环水泵之间幵启的阀门, 将冷 却循环水通过出水管道, 泵入热负荷换热器, 实现空冷散热器冷却循环水的封 闭式冷却循环。 封闭式冷却循环的管路系统上, 设有水膨胀罐。
[0028] 以上三种冷却运行模式可以任意切换。 热循环水通过配水布水装置, 等流径、 等压、 均匀分布配水于空冷散热器中, 通过空冷散热器预冷的循环水, 也以等 流径、 等压、 均匀要求, 通过汇水布水装置收集汇流循环水。 经空冷散热器预 冷却的循环水, 通过布水控制阀门, 控制喷淋蒸发装置控制喷淋水量, 将水布 于波纹板布水换热蜂窝填料层上, 循环水在波纹板布水换热蜂窝填料层内, 与 上升的空气热交换冷却后, 下淋于集水池。 通过调控管道控制阀门组件, 控制 空冷散热器冷却水, 与通过喷淋蒸发装置冷却水对循环水泵的供水比例, 实现 对各个季节对循环水泵的供水温度调控。
[0029] 冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配容腔, 之 后, 冷却风进入波纹板布水换热蜂窝填料层, 当冷却风上升流出波纹板布水换 热蜂窝填料层后, 冷却风上升, 直接与空冷散热器接触, 或当冷却风上升流出 波纹板布水换热蜂窝填料层后, 穿过飘水收水器, 与空冷散热器接触, 冷却风 则通过空冷散热器表面加热升温, 使空气的干球温度升高, 空气湿度降低, 使 空气密度下降, 增强了冷却塔筒体内外空气对流。 提高了冷却循环水的冷却效 果。
[0030] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器空气 冷却单元为冷却管, 冷却管为光管, 或为翅片管。 或空冷散热器空气冷却单元 为冷却热管, 冷却热管为光管, 或为翅片管。 冷却热管包括金属管, 玻璃管, 塑胶管。
[0031] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器支架 用金属、 混凝土或塑钢及高分子有机复合材料制作, 空冷散热器支架固定于冷 却塔的承重支撑体上。
[0032] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器悬挂 于空冷散热器固定支架上或摆放于空冷散热器支架上, 也通过键、 栓紧固组件 加以固定。
[0033] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其进水管、 汇水管 与空气冷却气进水口通过管道及接口连接, 进水母管布置于空冷散热器进水口 旁边由空冷散热器支架支撑固定, 汇水管与空冷散热器出水口通过管及接头连 接, 汇水管通过空冷散热器支架支撑固定。
[0034] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其飘水收水器固定 于空冷散热器的进风口处, 与空冷散热器连接组合或固定于空冷散热器固定支 架上。
[0035] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其喷淋布水装置上 安装有控制水的阀门。
[0036] 冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器以人字 形、 V形或多面体形按矩阵或同心扇形方式布置排列, 安装固定在空冷散热器支 架上。
[0037] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其汇水管上的阀门 用于控制空冷散热器的独立运行和变负荷运行。
[0038] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器空气 冷却单元为冷却管, 冷却管为光管, 或为翅片管; 冷却管包括金属管、 塑胶管 ; 或空冷散热器空气冷却单元为冷却热管, 冷却热管为光管, 或为翅片管; 冷 却热管包括金属管、 玻璃管、 塑胶管; 空气冷却单元为单一材料管制造, 或为 复合材料管制造。
[0039] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器由多 个空气冷却单元组成, 空气冷却单元为光管, 或为带冷却翅片的管; 空气冷却 单元由金属材料或导热性能良好的材料通过焊接、 铆接、 胀接、 铸造、 粘接、 轧制、 挤出工艺制作成型, 冷却翅片管通过金属轧制、 挤出制成型材加工制作 , 加工出的型材上面的翅片为螺纹状; 空冷散热器通过与管道, 将多个空气冷 却单元管片密封连接; 或空冷散热器通过与管道, 将多个空气冷却单元热管密 封连接; 构成平行六面体的空气冷却器组件; 空气冷却器组件的进水口与出水 口等流径布置, 管片与管片之间设有空气冷却器组件间隔支撑; 空冷散热器以 人字形, 或多面体形, 按矩阵, 或同心扇形方式布置排列, 安装固定在空冷散 热器支架上。
[0040] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其空冷散热器支架 用金属、 混凝土、 玻璃钢、 或塑钢及高分子有机复合材料制作, 空冷散热器支 架固定于冷却塔的承重支撑体上; 或空冷散热器悬挂于空冷散热器固定支架上 , 或摆放于空冷散热器支架上, 通过包括插键、 螺栓紧固组件加以固定。
[0041] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其进水管、 汇水管 与空气冷却器进、 出水口密封连接, 进水母管布置于空冷散热器进水口旁边, 由空冷散热器支架支撑固定, 汇水管与空冷散热器出水口, 通过管及接头连接 , 汇水管通过空冷散热器支架支撑固定。
[0042] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其飘水收水器固定 于空冷散热器的进风口处, 与空冷散热器连接组合或固定于空冷散热器固定支 架上。
[0043] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其汇水管上的阀门 用于控制空冷散热器的独立运行和变负荷运行; 喷淋布水装置上安装有自动控 制阀门。
[0044] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其循环水泵、 旁路 喷淋循环水泵的进水口, 或出水口上, 设有超声波灭藻器。
[0045] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 其旁路喷淋水的补 水, 为软化水。
发明的有益效果
有益效果
[0046] 本发明提供了空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 此发 明结合冷却塔、 闭式冷却塔和空气冷却塔的优点, 充分利用水经冷却塔冷却吋 与空气的热交换, 使空气湿度增加, 吸热能力提高 (水蒸汽比热接近空气比热的 2 倍)而空气干球温度降低的特点, 用其对空冷散热器进行冷却。 通过对现有空气 空冷散热器优缺点的分析, 提出了一种可以根据环境气候条件和待冷却流体进 出口温度来自动调节运行状态的空冷散热器, 当外界环境温湿度或待冷却流体 进出口温度发生变化吋, 本发明通过自动控制系统, 分别控制雾化喷头、 喷淋 喷头的水流量和进风量, 自动调整空冷器的运行模式, 使得空冷器始终处于最 经济的运行模式, 相较现有的空冷散热器更加节水节电, 经济性更好。 本发明 的多种工作模式, 分别适用于不同的室外环境空气温湿度情况。 利用空冷散热 器预冷却管内流体, 并幵放喷淋蒸发的冷却运行模式, 适用于环境空气温湿度 很高的气象条件; 绝热加湿蒸发冷却运行模式适用于环境温湿度适中的过渡季 节, 有效的利用过渡季节的环境气象条件, 相较喷淋蒸发冷却运行模式即减少 了水的消耗, 又能够满足换热量要求; 风机运转的干式冷却运行模式适用于环 境温度较低吋。 自然冷却运行模式适用于环境温度非常低的冬季, 此模式下风 机处于关闭状态, 只利用环境的低温空气和管内高温热流自然对流换热来冷却 管内流体。 由于设计冷却热水首先进入空冷散热器, 与高湿度、 低干球温度的 空气逆流换热, 冷却空冷散热器中的水。 同吋, 空冷散热器加热了高湿度的空 气, 使其密度减小, 降低了冷却塔风筒内的压力, 提高了空气升腾的速度, 增 加了冷却塔的冷却进风量。 经过空冷散热器预冷的水温度降低, 再经过布水喷 淋蒸发装置分布到冷却塔的布水冷却热交换填料上, 冷却散热, 减少了水的蒸 发, 同吋, 降低了空气的干球温度, 又使得空冷散热器有好的冷却换热效果。 由于喷淋蒸发装置分布到冷却塔布水冷却热交换填料上的水温度低, 因此, 可 减少水的大量蒸发, 从而减少了水的散失和排污, 形成了充分利用空气干、 湿 球温度。 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔, 在气温低的吋候可以 实现空冷散热器地自然运行, 最大限度实现节约用水。
对附图的简要说明
附图说明
[0047] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0048] 图 1为空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔无收水器旁路循环, 其空 冷散热器为矩形多边形矩阵布置结构示意图; [0049] 图 2为空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔无收水器旁路循环并增加 喷雾, 其空冷散热器为矩形多边形矩阵布置系统结构示意图;
[0050] 图 3为空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔设有收水器旁路循环, 其 空冷散热器为人字形布置结构示意图;
[0051] 图 4为空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔无收水器旁路循环并增加 喷雾, 其空冷散热器为人字形布置系统结构示意图。
[0052] 图中: 1发电机、 2汽轮机、 3汽轮机转子、 4冷凝器、 5冷凝水泵、 6热循环水输 水母管、 7循环水泵、 8循环水给水管、 9空气幵闭循环切换阀 a、 10空气幵闭循环 切换阀 b、 11空气冷却器闭路循环回水管、 12集水池、 13蜂窝波浪布水冷却层、 14布水器、 15布水控制阀门、 16汇水管、 17排水槽、 18空气冷却器、 19冷却塔 筒体、 20膨胀水箱、 21循环水取水母管、 22排污控制阀、 23排污管、 24喷淋母 管控制阀&、 25汇水母管控制阀、 26循环水补水管、 27循环水补水逆止阀、 28旁 路喷淋取水控制阀、 29旁路喷淋循环水泵、 30喷淋母管控制阀15、 31
喷淋母管、 32雾化喷头控制阀、 33独立加湿进水控制阀、 34独立加湿水泵、 35 独立加湿给水母管控制阀、 36独立加湿给水母管、 37独立加湿蓄水箱、 38进排 气管、 39补水阀、 40补水管、 41雾化喷头、 42收水器

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔及运行方式, 包括冷却 塔筒体、 配水布水装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 喷淋蒸发装置 、 波纹板布水换热蜂窝填料层、 循环水泵、 热负荷换热器、 旁路喷淋 循环水泵、 自动控制装置、 集水池、 进、 出水管道, 其特征是: 在自 然对流通风冷却塔筒体中的波纹板布水换热蜂窝填料层, 及喷淋布水 装置的下风向, 或飘水收水器之上的下风向, 设有安装固定在支架上 的, 由多个空气冷却单元连接组成的空冷散热器; 空冷散热器的空气冷却单元相互之间, 空冷散热器的空气冷却单元, 与冷却塔筒体壁之间无冷却风短路漏风通道; 均匀分布安装固定于与 自然对流通风冷却塔承重支撑, 连接的空冷散热器支架上; 在空冷散热器的上风向, 设有与旁路喷淋循环水泵连接的喷淋蒸发装 置; 旁路喷淋循环水泵从集水池抽取旁路加湿循环水, 通过管道控制 阀门组件, 与喷淋蒸发装置连接, 通过自动控制装置控制喷淋蒸发装 置淋水;
或在空冷散热器的上风向, 设有与旁路喷淋循环水泵连接的另一路独 立喷雾加湿系统; 旁路喷淋循环水泵从专设储水池抽取旁路加湿循环 水, 通过独立的管道控制阀门组件, 与专设喷嘴矩阵连接, 专设喷嘴 矩阵的分布, 与原有的喷淋蒸发装置的设置分布等同; 通过另一路独 立喷雾加湿系统的喷嘴, 对从波纹板布水换热蜂窝填料层喷雾; 形成 在自然对流通风冷却塔筒体的底层壳体内部, 从上向下依次为配水布 水装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 喷淋蒸发装置、 波纹板布水换 热蜂窝填料层、 填料层承重支撑、 进风分配容腔、 集水池的自然通风 冷却塔架构;
或形成在自然对流通风冷却塔筒体的底层壳体内部, 从上向下依次为 配水布水装置、 空冷散热器、 汇水布水装置、 飘水收水器、 喷淋蒸发 装置、 波纹板布水换热蜂窝填料层、 填料层承重支撑、 进风分配容腔 、 集水池的自然通风冷却塔架构; 空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔, 分为三种运行模式: 第一种: 为空冷散热器直接喷淋式冷却循环的幵放式运行模式, 此模 式为夏季运行模式:
冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层 的配水布水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元 上端管道连接, 空冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连 接, 汇水布水装置与管道控制阀门组件连接; 管道控制阀门组件, 与 喷淋蒸发装置直接连接; 或管道控制阀门组件, 穿过飘水收水器, 与 喷淋蒸发装置连接;
其中, 管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间为幵启联通 状态; 管道控制阀门组件, 与循环水泵之间, 为关闭截流状态; 旁路 喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内; 喷淋蒸发装置与旁路喷淋循 环水泵之间阀门, 为关闭截流状态;
或管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发装置之间为幵启联通状态 ; 管道控制阀门组件, 与循环水泵之间, 也为幵启联通状态, 通过调 控管道控制阀门组件, 实现对进入循环水泵冷却循环水温的控制; 旁 路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内; 喷淋蒸发装置与旁路喷淋 循环水泵之间阀门, 为关闭截流状态;
冷却循环水, 通过喷淋蒸发装置淋水, 冷却循环水落到波纹板布水换 热蜂窝填料层上, 喷淋蒸发装置淋水形成的飘水上升, 直接与空冷散 热器接触; 或喷淋蒸发装置淋水形成的飘水上升, 通过飘水收水器收 集下流; 落到波纹板布水换热蜂窝填料层上的淋水, 穿过波纹板布水 换热蜂窝填料层的管腔表面, 和上升气流换热; 将冷却循环水的显热 , 通过蒸发转换为汽化潜热; 上升气流则通过空气湿度增加, 使干球 温度降低, 湿球温度升高实现对冷却循环水的蒸发传导降温; 冷却循 环水在冷却塔筒体底部的进风分配容腔内和进入的冷却风进一步换热 后, 落入集水池中完成冷却循环水的冷却过程; 经过冷却的冷却循环 水, 通过幵启集水池与循环水泵之间的阀门, 将冷却循环水通过出水 管道, 泵入热负荷换热器, 冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通 过冷却循环水进水管道母管, 进入配水布水装置、 空冷散热器, 实现 空冷散热器冷却循环水的幵放式循环;
冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配 容腔, 与下淋的冷却循环水初步接触换热, 之后, 冷却风进入波纹板 布水换热蜂窝填料层, 与沿波纹板布水换热蜂窝填料层管壁下流的冷 却循环水进行逆流热交换, 使空气湿度增加, 对冷却循环水降温; 当 冷却风上升流出波纹板布水换热蜂窝填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发 装置下淋的冷却循环水; 夹带有飘水的饱和湿空气冷却风上升, 穿过 飘水收水器, 飘水收水器收集截留部分飘水, 仍夹带有部分飘水的饱 和湿空气冷却风继续上升, 与空冷散热器接触, 使饱和湿空气冷却风 夹带的部分飘水, 与空冷散热器表面触碰吸热蒸发;
第二种: 为空冷散热器封闭式冷却循环, 旁路喷淋空气加湿循环的冷 却运行模式, 为春秋运行模式;
冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层 的配水布水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元 上端管道连接, 空冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连 接, 汇水布水装置与管道控制阀门组件连接; 管道控制阀门组件, 与 喷淋蒸发装置直接连接; 或管道控制阀门组件, 穿过飘水收水器, 与 喷淋蒸发装置连接; 其中, 管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发 装置之间, 为关闭截流状态; 与循环水泵之间, 为幵启联通状态; 旁 路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内; 喷淋蒸发装置与旁路喷淋 循环水泵之间阀门, 为幵启联通状态;
冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通过冷却循环水进水管道母管 , 进入配水布水装置、 空冷散热器, 空冷散热器经过空气冷却后, 进 入汇水布水装置, 之后, 经过空冷散热器冷却的循环水, 通过与循环 水泵之间幵启的阀门, 将冷却循环水通过出水管道, 泵入热负荷换热 器, 实现空冷散热器冷却循环水的封闭式冷却循环; 封闭式冷却循环 的管路系统上, 设有水膨胀罐;
旁路喷淋循环水泵, 与喷淋蒸发装置之间的管道控制阀门组件, 设于 幵启联通状态, 旁路喷淋循环水泵, 从集水池抽取旁路加湿循环水, 旁路喷淋循环水泵的出水管道, 通过与之连接的喷淋蒸发装置淋水; 冷却循环水落到波纹板布水换热蜂窝填料层上, 喷淋蒸发装置淋水形 成的飘水上升, 直接与空冷散热器接触; 或喷淋蒸发装置淋水形成的 飘水上升, 通过飘水收水器收集下流; 落到波纹板布水换热蜂窝填料 层上的淋水, 穿过波纹板布水换热蜂窝填料层的管腔表面, 和上升气 流换热增湿; 将上升气流的显热, 通过蒸发增湿转换为汽化潜热; 使 上升气流通过空气湿度增加, 实现冷却空气干球温度的降低; 旁路加 湿循环水, 在冷却塔筒体底部的进风分配容腔内, 和进入的冷却风加 湿换热后, 落入集水池中, 完成旁路加湿循环水对冷却风的加湿冷却 过程; 通过幵启集水池, 与旁路喷淋循环水泵之间的阀门, 将旁路加 湿循环水通过出水管道, 泵入喷淋蒸发装置, 旁路加湿循环水在对冷 却风加湿降温后, 落入集水池, 实现旁路加湿循环水对冷却风的幵放 式加湿降温循环;
或独立喷雾加湿水泵, 连接另一路独立喷雾加湿系统; 另一路独立喷 雾加湿系统的喷嘴分布, 与原有的喷淋蒸发装置的设置分布等同; 通 过另一路独立喷雾加湿系统的喷嘴对冷却风喷雾化水, 对冷却风进行 加湿, 降低干球温度, 提高冷却风的吸热能力, 另一路独立喷雾加湿 系统的喷嘴喷雾形成的飘水, 通过接触空冷散热器表面蒸发, 提高了 空冷散热器的冷却效果, 实现了空冷散热器蒸发传导复合散热; 冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配 容腔, 与下淋的旁路加湿循环水初步接触换热, 之后, 冷却风进入波 纹板布水换热蜂窝填料层, 与沿波纹板布水换热蜂窝填料层管壁下流 的旁路加湿循环水进行逆流热交换, 使空气湿度增加; 当冷却风上升 流出波纹板布水换热蜂窝填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发装置下淋的 旁路加湿循环水; 夹带有飘水的饱和湿空气冷却风上升, 直接与空冷 散热器接触, 使饱和湿空气冷却风夹带的部分飘水, 与空冷散热器表 面触碰吸热蒸发, 将风吹飘水充分利用; 或当冷却风上升流出波纹板 布水换热蜂窝填料层后, 夹带吹起从喷淋蒸发装置下淋的旁路加湿循 环水; 夹带有飘水的饱和湿空气冷却风上升, 与穿过飘水收水器, 飘 水收水器收集截留部分飘水, 仍夹带有部分飘水的饱和湿空气冷却风 继续上升, 与空冷散热器接触, 使饱和湿空气冷却风夹带的部分飘水 , 与空冷散热器表面触碰吸热蒸发;
第三种: 为空冷散热器封闭式自然对流通风冷却运行模式, 为冬季运 行模式:
冷却循环水进水管道母管, 与设置于自然对流通风冷却塔筒体内顶层 的配水布水装置连接, 配水布水装置, 与空冷散热器的空气冷却单元 上端管道连接, 空冷散热器空气冷却单元的下端, 与汇水布水装置连 接, 汇水布水装置与管道控制阀门组件连接; 管道控制阀门组件, 与 喷淋蒸发装置直接连接; 或管道控制阀门组件, 穿过飘水收水器, 与 喷淋蒸发装置连接; 其中, 管道控制阀门组件的切换阀, 与喷淋蒸发 装置之间, 为关闭截流状态; 与循环水泵之间, 为幵启联通状态; 旁 路喷淋循环水泵的取水管, 置于集水池内; 喷淋蒸发装置与旁路喷淋 循环水泵之间阀门, 为关闭截流状态;
冷却循环水在热负荷换热器内吸热后, 通过冷却循环水进水管道母管 , 进入配水布水装置、 空冷散热器, 空冷散热器经过空气冷却后, 进 入汇水布水装置, 之后, 经过空冷散热器冷却的循环水, 通过与循环 水泵之间幵启的阀门, 将冷却循环水通过出水管道, 泵入热负荷换热 器, 实现空冷散热器冷却循环水的封闭式冷却循环; 封闭式冷却循环 的管路系统上, 设有水膨胀罐;
以上三种冷却运行模式可以任意切换; 热循环水通过配水布水装置, 等流径、 等压、 均匀分布配水于空冷散热器中, 通过空冷散热器预冷 的循环水, 也以等流径、 等压、 均匀要求, 通过汇水布水装置收集汇 流循环水; 经空冷散热器预冷却的循环水, 通过布水控制阀门, 控制 喷淋蒸发装置控制喷淋水量, 将水布于波纹板布水换热蜂窝填料层上 , 循环水在波纹板布水换热蜂窝填料层内, 与上升的空气热交换冷却 后, 下淋于集水池; 通过调控管道控制阀门组件, 控制空冷散热器冷 却水, 与通过喷淋蒸发装置冷却水对循环水泵的供水比例, 实现对各 个季节对循环水泵的供水温度调控;
冷却风通过自然对流通风冷却塔筒体底部的进风通道, 进入进风分配 容腔, 之后, 冷却风进入波纹板布水换热蜂窝填料层, 当冷却风上升 流出波纹板布水换热蜂窝填料层后, 冷却风上升, 直接与空冷散热器 接触, 或当冷却风上升流出波纹板布水换热蜂窝填料层后, 穿过飘水 收水器, 与空冷散热器接触, 冷却风则通过空冷散热器表面加热升温 , 使空气的干球温度升高, 空气湿度降低, 使空气密度下降, 增强了 冷却塔筒体内外空气对流。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 空冷散热器空气冷却单元为冷却管, 冷却管 为光管, 或为翅片管; 冷却管包括金属管、 塑胶管; 或空冷散热器空 气冷却单元为冷却热管, 冷却热管为光管。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 翅片管; 冷却热管包括金属管、 玻璃管、 塑 胶管; 空气冷却单元为单一材料管制造, 或为复合材料管制造。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 空冷散热器由多个空气冷却单元组成, 空气 冷却单元为光管, 或为带冷却翅片的管; 空气冷却单元由金属材料或 导热性能良好的材料通过焊接、 铆接、 胀接、 铸造、 粘接、 轧制、 挤 出工艺制作成型, 冷却翅片管通过金属轧制、 挤出制成型材加工制作 , 加工出的型材上面的翅片为螺纹状; 空冷散热器通过与管道, 将多 个空气冷却单元管片密封连接; 或空冷散热器通过与管道, 将多个空 气冷却单元热管密封连接; 构成平行六面体的空气冷却器组件; 空气 冷却器组件的进水口与出水口等流径布置, 管片与管片之间设有空气 冷却器组件间隔支撑; 空冷散热器以人字形, 或多面体形, 按矩阵, 或同心扇形方式布置排列, 安装固定在空冷散热器支架上。
根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 空冷散热器支架用金属、 混凝土、 玻璃钢、 或塑钢及高分子有机复合材料制作, 空冷散热器支架固定于冷却塔的 承重支撑体上; 或空冷散热器悬挂于空冷散热器固定支架上, 或摆放 于空冷散热器支架上, 通过包括插键、 螺栓紧固组件加以固定。 根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 进水管、 汇水管与空气冷却器进、 出水口密 封连接, 进水母管布置于空冷散热器进水口旁边, 由空冷散热器支架 支撑固定, 汇水管与空冷散热器出水口, 通过管及接头连接, 汇水管 通过空冷散热器支架支撑固定。
根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 飘水收水器固定于空冷散热器的进风口处, 与空冷散热器连接组合或固定于空冷散热器固定支架上。
根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 汇水管上的阀门用于控制空冷散热器的独立 运行和变负荷运行; 喷淋布水装置上安装有自动控制阀门。
根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 循环水泵、 旁路喷淋循环水泵的进水口, 或 出水口上, 设有超声波灭藻器。
根据权利要求 1所述的空冷散热器幵闭可切换空冷凉水复合式冷却塔 及运行方式, 其特征是: 旁路喷淋水的补水, 为软化水。
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