一种节水型切换式自然通风冷却塔制造技术

本发明专利技术公开了一种节水型切换式自然通风冷却塔，塔内设有储水池、进气口、换热填料、布水器、除沫器、排气口，塔外设有循环水泵；其中换热填料包括填料膜片、换热管、入水口和出水口。本发明专利技术利用换热填料穿管间接换热及直接喷淋直接换热两种方式的切换，满足不同季节及工况的循环水冷却要求，并在此基础上尽可能提高间接换热方式的热水循环量。采用本发明专利技术可大幅降低自然通风冷却塔的耗水量，提高系统的运行稳定性、降低运行维护成本，还可消除自然通风冷却塔排气口白烟现象。

A Water-saving Switching Natural Ventilation Cooling Tower

【技术实现步骤摘要】
一种节水型切换式自然通风冷却塔
本专利技术涉及资源与环境领域，尤其涉及一种节水型切换式自然通风冷却塔。
技术介绍
冷却塔是在塔内将热水喷洒到淋水填料上形成水滴或水膜，自上而下地与从下向上流动的具有吸热能力的冷空气进行对流传热，并利用水的蒸发扩散作用带走水中热量的冷却设备。这种冷却设备主要为湿式冷却塔，湿式冷却塔又以抽风式逆流冷却塔型式为主。自然通风逆流湿式冷却塔作为有效的一种冷却装备，在工业生产中，特别是电站热力系统循环水的冷却被广泛采用。火电厂、核电站的循环水自然通风冷却塔是一种大型薄壳型构筑物。建在水源不十分充足的地区的电厂，为了节约用水，需建造一个循环冷却水系统，以使得冷却器中排出的热水在其中冷却后可重复使用。大型电厂采用的冷却构筑物多为双曲线型冷却塔。此类冷却塔多用于内陆缺水电站。自然通风逆流湿式双曲线型冷却塔其作用是将排出生产工艺流程的废热，通过使循环冷却水在塔内进行传热传质过程，将循环冷却水的温度降低。循环水在冷却塔中以传热和蒸发两种方式与空气进行热交换，传热即直接将循环水的热量传递给空气使其的温度升高；而蒸发是通过循环水向空气中的蒸发使空气湿度增大，称为潜热传递方式。由于空气在冷却塔中的温度升高，且蒸发饱和压力随其温度增高而增大，而冷却塔出口的空气即为饱和湿空气，因此潜热占总热量传递的份额相当大，这种换热方式导致了大量的蒸发水量损失。自然通风逆流式冷却塔的设计是根据水的蒸发原理进行的，是以蒸发扩散带出热量为前提。蒸发损失是为完成水的冷却而必须蒸发的水量。因此，根据冷却塔理论，为达到一定的冷却效果，应尽可能增大蒸发量。自然通风逆流式冷却塔的耗水量是相当惊人的，冷却塔蒸发水损耗是按照冷却塔理论设计的蒸发损失率占总循环水量的百分数计算，文献一般介绍为1.5％，但实际上含飘逸的损失要占到总循环水量5％。若以耗水量计算，冷却塔蒸发损失水量整个机组总耗水量的百分比高达57％。大量的循环水蒸发损失这不仅会给火电站造成巨大的经济损失，同时由塔顶排出的白烟也会污染周围环境，尤其在冬季低温环境下，大量白烟不仅造成严重视觉污染，还会引起冷却塔附近环境空气湿度过高，促进环境空气中的气体污染物反应生成二次细颗粒物，加剧冬季雾霾现象。同时，现有自然通风逆流式冷却塔在运行过程中，为了保证循环水的冷却效果，通常采用夏天运行模式进行设计，冷却塔设计体积较为庞大，而在冬季低温时，环境空气温度低、密度大，冷却塔尾气自拔力大，大量低温空气与填料接触过程中，因换热水温过低大面积结冰，极易造成填料冻结堵塞。因此，开发冬季节水型无白烟冷却塔具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种节水型切换式自然通风冷却塔，采用本专利技术的自然通风冷却塔可大幅降低耗水量，提高系统的运行稳定性、降低运行维护成本，还可消除自然通风冷却塔排气口白烟现象。具体技术方案如下：一种节水型切换式自然通风冷却塔，塔底设有储水池，储水池上方设有进气口，塔顶设有排气口；进气口上方的塔内由下至上依次设有换热填料、布水器、除沫器，塔外设有循环水泵；所述进气口、换热填料、布水器、除沫器和排气口依次贯通，进气口、排气口与大气环境连通；所述换热填料内部具有上下贯通的孔道以及贯穿换热填料的换热管；所述布水器入水口与布水器进水管路连通、换热管入水口与换热填料进水管路连通，布水器进水管路与换热填料进水管路分别与进水总管连通；所述储水池通过管路与循环水泵入口连通。所述布水器进水管路、换热填料进水管路上设有电动阀门，用于控制布水器进水管路、换热填料进水管路的循环流量大小及开关。本专利技术的节水型切换式自然通风冷却塔可以在三种工作模式间切换运行：一是：开启布水器进水管路上的电动阀门、关闭换热填料进水管路上的电动阀门，高温循环水通过布水器均匀分布到换热填料上，在换热填料内部孔道形成液膜并向下流动，而低温空气由换热填料内部孔道自下而上流动，高温循环水与低温空气在孔道内逆向接触换热，此时自然通风冷却塔为直接换热模式运行，以蒸发潜热散热为主。在夏季或气温较高时，需要的换热空气量大，适用于直接换热模式。二是：关闭布水器进水管路上的电动阀门、开启换热填料进水管路上的电动阀门，高温循环水通过换热填料进水管路进入换热管内，在换热管内向下流动并将热量传递至换热填料，而低温空气由换热填料内部孔道自下而上流动，低温空气与换热管及换热填料快速换热，此时自然通风冷却塔为间接换热模式运行。在冬季或气温较低时，环境空气温度较低，需要的换热空气量小，适用于间接换热模式。三是：其它季节时，根据高温循环水量和换热要求变化，可分别调节布水器进水管路及换热填料进水管路上的电动阀门，调整直接换热和间接换热的流量分配比，此时自然通风冷却塔为直接换热与间接换热模式混合运行。所述的高温和低温时相对而言的。所述换热填料由若干水平排列安装的换热填料模块组成；每个换热填料模块由若干竖直安装的填料膜片以及若干等间距分层垂直横穿填料膜片的换热管组成。每个换热填料模块为正方体结构，其边长为0.6m～1.5m。所述填料膜片上具有间隔设置的S形凹槽和凸槽，一填料膜片的凸槽顶部与另一填料膜片的凹槽底部连接，两相邻填料膜片之间扣合形成S形孔道。S形孔道的形状可以有效增强孔道内气流和液流的扰动效果，在增加气液换热面积的同时大幅提高气流、液流与填料之间的传热效率。所述凹槽或凸槽的横截面为半圆形或梯形。同一竖直方向的上下相邻的换热管首尾通过弯管相连，形成一列竖直向螺旋换热管，该螺旋换热管的上方开口为入水口，下方开口为出水口。每列螺旋换热管的进水口与换热填料模块的入水口连通，螺旋换热管的出水口与换热填料模块的出水口连通；每个换热模块的入水口与换热填料进水管路连通。所述换热填料模块中，换热管与填料膜片之间采用胀接或焊接。换热管管径为10mm～35mm，相邻换热管水平间距为50mm～300mm，相邻换热管竖直向间距为100mm～300mm。所述布水器由布水管路和布水喷嘴组成，优选的，布水器布水密度为5m3/m2·h～20m3/m2·h，布水器与换热填料顶部距离为0.3m～3.0m。本专利技术通过在冷却塔内设置带有多层换热管的S形孔道换热填料和布水器，将工业高温循环水分两路分别向换热填料和布水器供水，分别进行间接换热和直接换热；通过电动阀门根据环境条件及工艺要求调节进入换热填料及布水器的流量，从而实现布水方式及换热方式的切换。采用本专利技术的节水型切换式自然通风冷却塔可大幅降低自然通风冷却的耗水量，提高系统的运行稳定性、降低运行维护成本，还可消除自然通风冷却塔排气口白烟现象。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术提供了一种降低自然通风冷却塔耗水量的解决方案：采用直接换热和间接换热相结合，在满足循环水换热效果的前提下，尽量提高间接换热的循环水量，大幅降低直接换热过程造成的蒸发水损失，降低自然通风冷却塔运行耗水量，尤其在冬季低温环境下，完全采用间接换热，可实现零水耗运行；(2)本专利技术提供了一种提高自然通风冷却塔换热填料运行寿命及稳定性解决方案：在冬季低温环境下，自然通风冷却塔切换为间接换热模式，利用带有换热管的换热填料对高温循环水进行间接换热，低温环境空气只与换热填料表面接触，有效避免循环水在填料表面冷却过度而出现冰冻，进而导致填料冻裂现象，大幅提高换热填料的运行寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节水型切换式自然通风冷却塔，塔底设有储水池，储水池上方设有进气口，塔顶设有排气口；其特征在于，进气口上方的塔内由下至上依次设有换热填料、布水器、除沫器，塔外设有循环水泵；所述进气口、换热填料、布水器、除沫器和排气口依次贯通，进气口、排气口与大气环境连通；所述换热填料内部具有上下贯通的孔道以及贯穿换热填料的换热管；所述布水器入水口与布水器进水管路连通、换热管入水口与换热填料进水管路连通，布水器进水管路与换热填料进水管路分别与进水总管连通；所述储水池通过管路与循环水泵入口连通。

【技术特征摘要】
1.一种节水型切换式自然通风冷却塔，塔底设有储水池，储水池上方设有进气口，塔顶设有排气口；其特征在于，进气口上方的塔内由下至上依次设有换热填料、布水器、除沫器，塔外设有循环水泵；所述进气口、换热填料、布水器、除沫器和排气口依次贯通，进气口、排气口与大气环境连通；所述换热填料内部具有上下贯通的孔道以及贯穿换热填料的换热管；所述布水器入水口与布水器进水管路连通、换热管入水口与换热填料进水管路连通，布水器进水管路与换热填料进水管路分别与进水总管连通；所述储水池通过管路与循环水泵入口连通。2.根据权利要求1所述的节水型切换式自然通风冷却塔，其特征在于，所述布水器进水管路、换热填料进水管路上设有电动阀门，用于控制布水器进水管路、换热填料进水管路的循环流量大小及开关。3.根据权利要求1所述的节水型切换式自然通风冷却塔，其特征在于，所述换热填料由若干水平排列安装的换热填料模块组成；每个换热模块由若干竖直安装的填料膜片以及若干等间距分层垂直横穿填料膜片的换热管组成。4.根据权利要求3所述的节水型切换式自然通风冷却塔，其特征在于，每个换热填料模块为正方体结构，其边长为0.6m～1.5m。5.根据权利要求3所述的节水型切换式自然通风冷却塔，其特征在于，所述换热填料模块中，换热管与填料膜片之间采用胀接或焊接；换热管管径为10mm～35mm，相邻换热管水平间距为50mm～300mm，相邻换热管竖直向间距为100mm～300mm。6.根据权利要求3所述的节水型切换式自然通风...

【专利技术属性】
技术研发人员：程常杰，张银海，钱乐飞，关向军，朱晓燕，
申请(专利权)人：杭州蕴泽环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33