用于对冷却塔的流出物进行冷凝的气-气常压热交换器制造技术

本发明专利技术公开了一种热交换器组件（１０），其包括容纳环境气流的第一组通道（１４）和容纳含有热水的气流的第二组通道（１６）。第一组通道（１４）和第二组通道（１６）被隔开，并借助于环境气流使含有热水的气流冷却，致使水能从含有热水的气流中冷凝出来。冷却塔的结构包括所述热交换器组件，以便减少流出的烟缕，并收集部分流出物用于返回到所述冷却塔中或作为被纯化的水源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

总的来讲，本专利技术涉及从冷却塔流出物或其他散热装置中回收水。具体地说，本专利技术涉及从冷却塔流出物中回收水的方法和设备，以便提供清洁水源、减少冷却塔的耗水量，和/或减少冷却塔的烟缕(Plume)。本申请请求享有2001年10月11日提交的流水号为09/973,732、题为“用于对冷却塔的流出物进行冷凝的气-气常压热交换器(Air-To-AirAtmospheric Heat Exchanger For Condensing Cooling Tower Effluent)”的美国专利申请的优先权，该申请所公开的内容作为本申请的参考。
技术介绍
在用蒸汽驱动涡轮机的发电过程中，用锅炉将水加热，以产生驱动涡轮机的蒸汽进行发电。为了使该过程中所需要的清洁水量最少，必须通过散热将蒸汽再转换成水，从而可以在该过程中重新利用水。在大建筑物的空调系统中，强制建筑物内的空气通过装有已冷却的气态制冷剂的盘管，由此将建筑物内的热量传递给制冷剂气体。然后将加热过的制冷剂用管子输送到建筑物外，在此过程中必须从制冷剂中除去余热，使制冷剂气体能够重新被冷却，继续供冷过程。在上述两种过程以及许多需要排放余热的步骤的其他过程中，都使用了冷却塔。在湿式冷却塔中，将水泵送通过装有热蒸汽、制冷剂或其他热液体或气体的冷却器盘管，由此将热量传递给水。然后将水泵送到冷却塔的顶部，喷洒在由薄板材料或挡杆构成的冷却塔介质上。当水向下流过冷却塔介质时，强制环境空气通过热水，通过显热传递和蒸发热传递两者将水的热量传递给空气。然后强制空气离开冷却塔，散发到周围的空气中。冷却塔是散发余热效果很好而且经济高效的部件，所以被广泛用于散热。然而，冷却塔的一个缺点是在某些大气情况中，由来自热水源的湿气汽化后成为从冷却塔顶部排出的气流可能形成烟缕。在冷却塔很大的场合，例如在发电厂的情况下，烟缕可能在冷却塔附近引起低位雾(low lyingfog)。烟缕也可能导致冷却塔附近的道路结冰，在那些地方较低的温度使烟缕中的湿气结冰。因此，人们曾致力于限制或减少由冷却塔引起的烟缕。从下面的美国专利中可以得知这类研究的例子授权于Vouche的美国专利6247682号描述了一种减少烟缕的冷却塔，在该冷却塔中，除了将环境空气引到冷却塔的底部以及在热水向下喷洒到填料组件(fill pack)上时强制环境空气向上通过该填料组件外，还使环境空气通过热水喷头下面的隔开的导热通道进入冷却塔。这些由如铝、铜等导热材料构成的通道使环境空气吸收一部分热量，但湿气没有被汽化成空气。在塔的顶部将湿热空气(wet laden heated air)和干热空气混合，由此减少烟缕。授权于Howlett的美国专利4361524号描述了一种防止烟缕的系统，在该系统中，热水在进入冷却塔以前被部分冷却。用一个独立的、具有独立的冷却介质例如空气或水运行的热交换器实现热水的部分冷却。正如该专利中所讨论的那样，这种独立的热交换器使冷却塔的效率降低，所以只有在冷却塔产生烟缕的大气情况下才使用这种热交换器。在冷却塔研究所的1993年年会论文集“Technical Paper NumberTP93-01”中，在Paul A.Lindahl，Jr等人的文章“Plume Abatement and WaterConservation with the Wet/Dry cooling Tower”中还可以看到用于减少湿式冷却塔中的烟缕的系统的另一个例子。在该论文所描述的系统中，首先将热水泵送通过干燥空气冷却区段，空气在此被强制经过连接在流道上的换热翅片。然后将已被部分冷却的水喷洒在处于干燥空气冷却区段下方的填料组件上，并强制空气通过该填料组件，以对水进一步冷却。然后强制塔中的湿空气向上与干燥冷却过程中被加热的干燥空气混合，并将其强制排出塔顶。虽然上述系统为湿式冷却塔的烟缕问题提供了有效的解决方案，但它们全都需要复杂的结构，并且需要昂贵的湿式和干式空气传热机构。所以仍需求一种简单而便宜的湿式和干式空气冷却机构，其中经加热的干燥空气在离开冷却塔以前与湿热空气混合，由此减少烟缕。使用冷却塔的另一个问题是，用于冷却的水可能成为浓缩了污染物的水。当水从冷却塔中蒸发出来时，另外还要再加水，但很容易发现水中的污染物变得更浓，因为这些污染物不能通过蒸发而排出。如果将化学物质添加到冷却水中对水进行处理，这些化学物质可能高度浓缩，当然不希望将它们排到大气中。得不到新鲜水或用新鲜水不经济时，常用海水或废水代替蒸发水，此时在冷却水回路中可能形成盐和固体颗粒。当这些污染物被进一步浓缩时，它们将在各蒸发薄板之间结块，因而降低了塔的冷却效果。为了防止上述问题，通常的做法就是“排放(blowdown)”部分含有浓缩污染物的水，并用来自水源的新鲜水代替排出的这部分水。虽然这样可以防止冷却塔水中的污染物变得过浓，但在排放过程中可能产生排水导致的环境问题。所以有人曾为减少冷却塔中的水耗作出了努力。授权于Houx等人的美国专利4076771号披露了现有技术中为减少冷却塔中的水耗的现状。在该专利所描述的系统中，在同一系统中设置了冷却塔蒸发热传递介质和进行显热传递的盘管部件。盘管的显热传递可使工艺用水(process water)冷却，但不消耗水。虽然上述专利对现有的冷却塔作出了显著的改进，但是理想的是开发一种用于从烟缕中回收水、再将它返回到冷却塔的不需要用于显热传递的盘管部件的水容器中的机械装置。被关注的另一独立问题是为了得到可饮用的饮用水，要对海水进行淡化、对其他水源进行纯化。已经开发出了许多从湿气流中提取纯化水的方法。大多数商业方法包括多级急骤蒸馏淡化法、多效蒸馏法、蒸气压缩蒸馏法和反向渗透法。这些请参见由International Desalination Association的O.K.Buros准备、并在1990年由Research Department Saline Water ConversionCorporation改进重新生产的“The Desalting ABC’s”。以下是用低温水脱盐或去除废热的系统的例子。在2000年8月出版的ADA North American Biennial Conference andExposition报告集中由Lu等人撰写的题为“Zero Discharge Desalination”的论文提供了有关从冷气流中生产新鲜水和从低等级的废热源中生产热湿气流的装置的信息。新鲜水沿将两种气流分开的壁冷凝。另外，将冷水喷洒在热湿气上，从而加强冷凝。在International Symposium on Desalination and Water Re-Use的1991年第4卷中由Baumgartner等人撰写的论文“Open Multiple Effect Desalinationwith Low Temperature Process Heat”中提供了用于脱盐的塑料管热交换器的信息，该热交换器的塑料管内使用冷流水，热湿气在管外流动。冷管的外侧形成冷凝液。上面的描述表明需要用于脱盐的系统，以便将海水或其他含有高浓度杂质的水源转变成纯水源。所以，需要一种既简单又经济的部件来对作为水源的冷却塔的流出物进行冷凝。
技术实现思路
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【技术保护点】
一种减少气流的含湿量的方法，包括如下步骤：将一具有干燥空气的流率在１０和８０每分钟每平方英尺磅之间、相对湿度等于或高于９０％的第一气流导引通过第一组通道，将具有流率在１０和８０每分钟每平方英尺磅之间、干球温度比一第二流至少低 ５华氏度的所述第二气流导引通过第二组通道，用薄热导材料将所述第一组通道的每条通道与所述第二组通道的至少一条通道隔开；将所述第二气流中的热吸收到所述第一气流中；及收集从所述第二气流冷凝出的水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩J哈伯德，埃尔登F莫克里，小奥勒L金尼，
申请(专利权)人：马利冷却技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]