一種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，包括冷卻塔，還包括自動控制器、開式冷卻塔進水管路、閉式冷卻塔進水管路、放熱設備冷卻水回水管路、開式冷卻塔出水管路、閉式冷卻塔出水管路和放熱設備冷卻水供水管路；所述自動控制器控制冷卻塔變頻電機的運轉和循環(huán)水泵的開閉；所述自動控制器通過控制三路換向閥來控制各管路的導通路徑。本實用新型能夠很好地實現(xiàn)夏季充分利用周圍空氣進行冷卻，冬季在有效防凍的基礎上實現(xiàn)冷卻水的高效降溫，開式閉式換熱可以相互切換也可以聯(lián)合運行，實現(xiàn)了冷卻塔的高效換熱。
【專利說明】—種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于冷卻塔【技術領域】，具體涉及一種集干式和濕式于一體，開式和閉式于一體，冷卻水供水溫度可調(diào)控的可全年運行的新型高效冷卻塔系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]冷卻塔作為一種與周圍空氣進行熱交換的冷卻設備，目前主要應用于空調(diào)制冷及工業(yè)冷卻領域?？照{(diào)制冷系統(tǒng)多采用開式濕式的冷卻塔將冷凝器的熱量散發(fā)到空氣中，且一般只在夏季運行，雖然能達到充分的熱濕交換效果，但考慮到噴淋水的防凍問題，不適合在我國北方冬季運行。冷卻塔在工業(yè)中亦有若干的應用領域，如電力、化工和冶金等行業(yè)中，存在大量需要冷卻的全年運行工藝環(huán)節(jié)，由于工業(yè)領域的溫度一般較高，所以采用閉式冷卻塔全年運行就可滿足工藝要求，如北方某鎳廠的冷卻塔循環(huán)水水溫為夏季(70°C和50°C)和冬季(40°C和 20°C)o
[0003]總體來看，傳統(tǒng)的冷卻塔分以下幾類:
[0004]( I)濕式冷卻塔或開式冷卻塔即暖流體與空氣直接接觸進行換熱，其換熱效率高，但面臨著水質(zhì)無法保證、水損失大及冬季防凍的問題。
[0005](2)干式冷卻塔或閉式冷卻塔即暖流體和空氣間接接觸進行換熱，雖然解決了冬季防凍、雨流的問題，但換熱效率較低，并且同等環(huán)境條件下，冷卻水的出口溫度較高，不能滿足某些特殊的情況的需求。
[0006](3)干濕式冷卻塔即將干式和濕式進行串聯(lián)或并聯(lián)設計，雖然提高了換熱效率，但運行和設計這種混合系統(tǒng)對環(huán)境溫度十分依賴，仍然不能很好的解決冬季防凍的問題。
[0007]隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展，人們對冷卻塔的性能提出了更高的要求，傳統(tǒng)的冷卻塔已不能滿足要求，如在研究和開發(fā)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的過程中，需要一種既能在夏季高效換熱，又能在冬季正常運轉的冷卻塔，達到利用空氣作為冷源提供最低溫度的冷流體的目的，通過對傳統(tǒng)冷卻塔的結構進行新的改造設計，開發(fā)出一套高效可控溫的干式閉式與濕式開式可以進行相互切換的冷卻塔系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠全年穩(wěn)定運行的可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)。
[0009]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，包括冷卻塔，所述冷卻塔包括殼體、風扇、變頻電機、擋水板、噴淋水管、冷卻盤管和水槽；所述風扇和所述變頻電機安裝在所述殼體的內(nèi)頂部，所述風扇由所述變頻電機驅(qū)動；所述擋水板安裝在所述殼體的內(nèi)上部；所述噴淋水管設置在所述擋水板的下面；所述冷卻盤管安裝在所述殼體的內(nèi)中部，所述冷卻盤管的上部設有進口，下部設有出口 ；所述水槽固定在所述殼體的內(nèi)底部，所述水槽的底部設有泄流管路，所述泄流管路上設有泄流閥；在所述殼體的兩側下部設有進風格柵；[0010]該系統(tǒng)還包括自動控制器、開式冷卻塔進水管路、閉式冷卻塔進水管路、放熱設備冷卻水回水管路、開式冷卻塔出水管路、閉式冷卻塔出水管路和放熱設備冷卻水供水管路；
[0011]所述開式冷卻塔進水管路與所述噴淋水管相連，所述閉式冷卻塔進水管路與冷卻盤管進口相連，所述放熱設備冷卻水回水管路上設有循環(huán)水泵II，所述放熱設備冷卻水回水管路與所述開式冷卻塔進水管路和所述閉式冷卻塔進水管路通過三路換向閥IV連接；
[0012]所述閉式冷卻塔出水管路與冷卻盤管出口相連，所述開式冷卻塔出水管路與所述水槽連接，所述開式冷卻塔出水管路上設有循環(huán)水泵I，所述放熱設備冷卻水供水管路與所述開式冷卻塔出水管路和所述閉式冷卻塔出水管路通過三路換向閥III連接；
[0013]所述自動控制器控制所述變頻電機的運轉；所述自動控制器控制所述三路換向閥III和三路換向閥IV的導通路徑，所述自動控制器控制所述循環(huán)水泵I和所述循環(huán)水泵II的運轉。
[0014]在所述放熱設備冷卻水供水管路的出口處設有溫度傳感器I，在所述噴淋管的進口處設有溫度傳感器II，所述自動控制器根據(jù)來自所述溫度傳感器I和所述溫度傳感器II的信號控制所述變頻電機的運轉和所述循環(huán)水泵I的開閉。
[0015]所述開式冷卻塔出水管路上還設有三路換向閥II，所述三路換向閥II位于所述循環(huán)水泵I的下游，所述開式冷卻塔進水管路上設有三路換向閥I，所述三路換向閥I與所述三路換向閥II通過連接管路相連；
[0016]所述自動控制器控制所述循環(huán)水泵I的開閉；所述自動控制器控制所述三路換向閥I和所述三路換向閥II的導通路徑。
[0017]在所述冷卻盤管上安裝有三路換向閥V，所述三路換向閥V位于所述冷卻盤管出口的上游，將所述三路換向閥V的一個出口作為閉式冷卻塔提前出口，所述閉式冷卻塔提前出口與所述閉式冷卻塔出水管路通過閉式冷卻塔提前出水管路連接，所述三路換向閥的導通路徑由所述自動控制器控制。
[0018]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:通過溫度傳感器、自動控制系統(tǒng)、變頻電機和三路控制閥實現(xiàn)了干式和濕式、開式和閉式系統(tǒng)的相互切換、聯(lián)合及冷卻塔出口水溫的可控，實現(xiàn)了在夏季高溫季節(jié)切換到開式濕式冷卻系統(tǒng)，進行高效換熱；在冬季寒冷季節(jié)切換到干式閉式冷卻系統(tǒng)，同時根據(jù)冷卻水供水溫度信號對冷卻塔變頻電機進行控制，以實現(xiàn)對溫度的有效調(diào)控，解決冬季的防凍問題；在過渡季節(jié)可以進行濕式閉式換熱(噴淋循環(huán)水)聯(lián)合運行的方式，充分提高冷卻塔的換熱效率。
[0019]綜上所述，本實用新型能夠很好地實現(xiàn)夏季充分利用周圍空氣進行冷卻，冬季在有效防凍的基礎上實現(xiàn)冷卻水的高效降溫，干式濕式和開式閉式換熱可以相互切換也可以聯(lián)合運行，實現(xiàn)了冷卻塔的高效換熱，此系統(tǒng)提高了工藝流程的能源利用率，經(jīng)濟效果十分顯著。其很好地保證了一些特殊工業(yè)上的要求，例如低溫余熱發(fā)電機組冷卻水的全年需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型在夏季運行的工作流程圖；
[0021]圖2為本實用新型在冬季和過渡季運行的工作流程圖；
[0022]圖3為應用本實用新型的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖。[0023]圖中:1、殼體，2、風扇，3、擋水板，4、噴淋水管，5、噴嘴，6、冷卻盤管，7、進風格柵，8、水槽，9、循環(huán)水泵I，10、排水閥門，11、三路換向閥I，12、三路換向閥II，13、三路換向閥III，14、三路換向閥IV，15、循環(huán)水泵II，16、放熱設備，17、溫度傳感器I，18、自動控制器，19、變頻電機，20、溫度傳感器II，21、三路換向閥V，22、工質(zhì)循環(huán)泵，23、取熱設備，24、膨脹機，25、同步發(fā)電機。
【具體實施方式】
[0024]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0025]請參閱圖1?圖3，一種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，包括自動控制器18、冷卻塔、開式冷卻塔進水管路、閉式冷卻塔進水管路、放熱設備冷卻水回水管路、開式冷卻塔出水管路、閉式冷卻塔出水管路和放熱設備冷卻水供水管路。
[0026]冷卻塔包括殼體1、風扇2、變頻電機19、擋水板3、噴淋水管4、冷卻盤管6和水槽8 ;風扇2和變頻電機19安裝在殼體I的內(nèi)頂部，風扇2由變頻電機19驅(qū)動；擋水板3安裝在殼體I的內(nèi)上部，噴淋水管4設置在擋水板3的下面，冷卻盤管6安裝在殼體I的內(nèi)中部，冷卻盤管6的上部設有進口 e，下部設有出口 f，水槽8固定在殼體I的內(nèi)底部，水槽8的底部設有泄流管路，泄流管路上設有泄流閥10，在殼體I的兩側下部設有進風格柵7。
[0027]開式冷卻塔進水管路與噴淋水管4相連，閉式冷卻塔進水管路與冷卻盤管進口 e相連，放熱設備冷卻水回水管路上設有循環(huán)水泵II 15，放熱設備冷卻水回水管路與開式冷卻塔進水管路和閉式冷卻塔進水管路通過三路換向閥IV 14連接；閉式冷卻塔出水管路與冷卻盤管出口 f相連，開式冷卻塔出水管路與水槽8連接，開式冷卻塔出水管路上設有循環(huán)水泵I 9，放熱設備冷卻水供水管路與開式冷卻塔出水管路和閉式冷卻塔出水管路通過三路換向閥III 13連接；開式冷卻塔出水管路上還設有三路換向閥II 12，三路換向閥II 12位于所述循環(huán)水泵I 9的下游，開式冷卻塔進水管路上設有三路換向閥I 11，三路換向閥
I11與三路換向閥II 12通過連接管路相連。
[0028]自動控制器18控制變頻電機19的運轉和循環(huán)水泵I9的開閉；自動控制器18控制三路換向閥I 11、三路換向閥II 12、三路換向閥III13和三路換向閥IV 14的導通路徑，自動控制器18控制循環(huán)水泵I 9和循環(huán)水泵II 15的運轉。
[0029]在本實施例中，在放熱設備冷卻水供水管路的出口處設有溫度傳感器I 17，在噴淋管的進口處設有溫度傳感器II 20,自動控制器18根據(jù)來自溫度傳感器I 17和溫度傳感器II 20的溫度信號控制變頻電機19的運轉和循環(huán)水泵I 9的開閉。
[0030]本實用新型向放熱設備16提供冷卻水，冷卻水進口為a，出口為b，通過循環(huán)水泵
II15進行循環(huán)，將熱量從放熱設備16帶走。擋水板3用于降低濕式運行時水的損失。冷卻盤管6的外面設置有翅片，用于增大換熱面積，增強換熱效果。內(nèi)置水槽8，用于在濕式運行時儲存噴淋水，并通過循環(huán)水泵I 9將其輸送回噴淋管4的進口 c或放熱設備的進口a進行循環(huán)，排水閥門10用于水的排空及清潔水槽。
[0031]本實用新型通過將干式換熱和濕式換熱進行整合，通過對開式和閉式進行合理的設計使得冷卻塔能夠在全年高效地運行，為全年需要冷卻的系統(tǒng)提供所需的冷卻水。
[0032]本實用新型的工作原理:[0033]請參閱圖1，本實用新型在夏季運行時，冷卻塔采用開式濕式冷卻的方式，首先通過自動控制器18控制三路換向閥I 11、三路換向閥II 12、三路換向閥III 13和三路換向閥
IV14的導通路徑，啟動循環(huán)水泵II 15和循環(huán)水泵I 9，使需要降溫的冷卻水從放熱設備出口 b進入噴淋管進口 c，冷卻水進入噴淋水管4經(jīng)過其上的噴嘴5噴淋，帶翅片的冷卻盤管6起到填料的作用，冷卻水通過噴淋與空氣進行換熱冷卻，落入水槽8，水槽8內(nèi)的冷卻水再依次通過循環(huán)水泵I 9、三路換向閥II 12和三路換向閥III13從放熱設備進口 a進入放熱設備16進行換熱，從而完成整個循環(huán)。
[0034]請參閱圖2，本實用新型在冬季運行時，冷卻塔采用干式閉式冷卻的方式，通過調(diào)控循環(huán)水泵II 15、三路換向閥IV 14，使冷卻水從放熱設備出口 b流經(jīng)盤管上部進口 e進入盤管6，需要降溫的冷卻水通過帶翅片的冷卻盤管6與空氣進行干式換熱，控制三路換向閥
III13使經(jīng)過降溫的冷卻水從盤管下部出口 f流到放熱設備進口 a，冷卻水進入放熱設備進行換熱，完成整個循環(huán)。
[0035]同時采用自動控制系統(tǒng)，當放熱設備進口 a處的水溫低于設計最低溫度5°C時，溫度傳感器I 17將信號輸送給自動控制器18，自動控制器18根據(jù)該信號通過調(diào)節(jié)變頻電機
19的頻率降低風扇2的轉速，減少冷卻塔內(nèi)的進風量，降低盤管迎面風速，從而達到調(diào)控冷卻水溫度的目的，有效防止冷卻水的凍結。為了更好地控制冷卻水的溫度，保證防凍的目的，盤管6還可設計成冷卻水行程可調(diào)的形式，例如通過在冷卻盤管上安裝三路換向閥
V21，并使三路換向閥V 21位于冷卻盤管出口 f的上游，將三路換向閥V 21的一個出口作為閉式冷卻塔提前出口，閉式冷卻塔提前出口與閉式冷卻塔出水管路通過閉式冷卻塔提前出水管路連接，三路換向閥V 21的導通路徑由自動控制器18控制。通過調(diào)控三路換向閥V 21達到調(diào)節(jié)冷卻水通過盤管的行程，更好的實現(xiàn)防凍和溫度的可控性。同時冬季冷卻水也可加防凍液進行防凍。
[0036]請參閱圖2，本實用新型在過渡季節(jié)運行時，考慮到干式換熱的換熱效率不高，因此本實用新型提出干式換熱加噴淋循環(huán)水濕式冷卻的聯(lián)合冷卻方式，有效地提高了換熱效率。具體流程如下:冷卻水的循環(huán)流程與本實用新型在冬季運行時的流程一樣，同時開啟循環(huán)水泵I 9，控制三路換向閥I 11和三路換向閥II 12，使循環(huán)水從水槽出口 d到噴淋管進口 c，循環(huán)水通過噴淋的方式與帶翅片的冷卻盤管6進行換熱，提高冷卻水的換熱效率，循環(huán)水經(jīng)過噴淋進入水槽8，再通過循環(huán)水泵9加壓，從而完成循環(huán)水的循環(huán)。其中當溫度傳感器II 20所測噴淋水管進口溫度低于5°C時，通過自動控制器18關閉循環(huán)水泵9或調(diào)控變頻電機19的頻率，以防循環(huán)水在噴淋過程中結冰。
[0037]請參閱圖3，一種應用本實用新型的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，將本實用新型所提供的冷卻水應用于低溫余熱發(fā)電機組放熱設備的冷卻，冷卻水供水溫度越低，發(fā)電效率越高，因此使冷卻水供水達到可以實現(xiàn)的最低溫度成為關鍵。上述低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)利用有機工質(zhì)低沸點蒸發(fā)的熱物性，采用來自低溫熱源的熱能發(fā)電，熱水供水進入取熱設備23與來自放熱設備16的冷工質(zhì)換熱，降溫后的熱水回水從取熱設備23中排出進入低溫熱源；有機工質(zhì)吸熱蒸發(fā)成為飽和或者過熱蒸氣，蒸氣推動膨脹機24做功，將低品位熱能轉化為機械能，再通過同步發(fā)電機25將機械能轉化為電能。蒸氣膨脹后形成熱工質(zhì)進入放熱設備16冷凝，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)冷工質(zhì)，再通過工質(zhì)循環(huán)泵22加壓打入取熱設備23完成整個循環(huán)，本實用新型向放熱設備16提供冷卻水。本實用新型在應用于低溫余熱發(fā)電機組中時包括三種運行方式，分別對應不同的季節(jié)。本實用新型在夏季運行時，請參照圖1，控制冷卻水供水溫度為27°C，回水溫度為32°C，冷卻水回水從放熱設備出口 b到噴淋管進口 C，噴淋后，再從水槽出口 d到放熱設備進口 a，為使冷卻水溫度降到最低，可以適當加大變頻電機19的頻率，如果對水質(zhì)要求較高，夏季還可以采用干式換熱加噴淋循環(huán)水聯(lián)合運行的方式，使得出水溫度盡量達到空氣的濕球溫度，進而提高低溫發(fā)電機組的發(fā)電效率。本實用新型在冬季運行時，請參照圖2，控制冷卻水供水溫度為5°C，回水溫度為12°C，冷卻水回水從放熱設備出口b到盤管進口 e，進入盤管6進行冷卻，再從盤管出口 f到放熱設備進口 a。在本實施例中，將帶翅片的冷卻盤管6設計成行程可調(diào)節(jié)的結構，當外界溫度過低，調(diào)控變頻電機19還不能實現(xiàn)放熱設備進口溫度的最低設計溫度時，可以通過減少冷卻水所通過盤管的行程，減少散熱，具體方法為，調(diào)控三路換向閥21使得冷卻水經(jīng)過一部分盤管之后排出冷卻塔，達到調(diào)控溫度防止結凍的目的。在過渡季節(jié)，因為周圍空氣溫度相對夏季較低，本實用新型采用閉式換熱與噴淋循環(huán)水聯(lián)合運行的方式，這種方式可以減少水損失、保證水質(zhì)，同時其換熱效率也不低，通過自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)變頻電機19的頻率，實時調(diào)控冷卻水的溫度，保證在運行安全的基礎上高效換熱，使冷卻塔的冷卻效果達到最佳。
[0038]本實用新型的特別之處在于:
[0039](I)實現(xiàn)了干式濕式和開式閉式換熱運行的靈活調(diào)節(jié)和相互切換，使得冷卻塔能夠在夏季和冬季安全高效地運行，很好地滿足某些特殊工藝如低溫廢熱發(fā)電機組冷卻水的需求。
[0040](2)通過對放熱設備冷卻水供水溫度、噴淋水管進水溫度的控制以及變頻電機的自動調(diào)控，控制冷卻塔的進風量以及風速，有效地解決了冬季冷卻水凍結的問題。
[0041](3)當對水質(zhì)有特別要求時，在夏季也可以采取干式閉式加噴淋循環(huán)水的冷卻方式，本實施例敘述的實施流程僅針對特定的幾個季節(jié)進行描述，可以視具體情況進行相應的變更，并且可以通過多種方式進行實踐和實現(xiàn)。
[0042]盡管上面結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，包括冷卻塔，所述冷卻塔包括殼體、風扇、變頻電機、擋水板、噴淋水管、冷卻盤管和水槽；所述風扇和所述變頻電機安裝在所述殼體的內(nèi)頂部，所述風扇由所述變頻電機驅(qū)動；所述擋水板安裝在所述殼體的內(nèi)上部；所述噴淋水管設置在所述擋水板的下面；所述冷卻盤管安裝在所述殼體的內(nèi)中部，所述冷卻盤管的上部設有進口，下部設有出口 ；所述水槽固定在所述殼體的內(nèi)底部，所述水槽的底部設有泄流管路，所述泄流管路上設有泄流閥；在所述殼體的兩側下部設有進風格柵；其特征在于， 該系統(tǒng)還包括自動控制器、開式冷卻塔進水管路、閉式冷卻塔進水管路、放熱設備冷卻水回水管路、開式冷卻塔出水管路、閉式冷卻塔出水管路和放熱設備冷卻水供水管路； 所述開式冷卻塔進水管路與所述噴淋水管相連，所述閉式冷卻塔進水管路與冷卻盤管進口相連，所述放熱設備冷卻水回水管路上設有循環(huán)水泵II，所述放熱設備冷卻水回水管路與所述開式冷卻塔進水管路和所述閉式冷卻塔進水管路通過三路換向閥IV連接； 所述閉式冷卻塔出水管路與冷卻盤管出口相連，所述開式冷卻塔出水管路與所述水槽連接，所述開式冷卻塔出水管路上設有循環(huán)水泵I，所述放熱設備冷卻水供水管路與所述開式冷卻塔出水管路和所述閉式冷卻塔出水管路通過三路換向閥III連接； 所述自動控制器控制所述變頻電機的運轉；所述自動控制器控制所述三路換向閥III和三路換向閥IV的導通路徑，所述自動控制器控制所述循環(huán)水泵I和所述循環(huán)水泵II的運轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，其特征在于，在所述放熱設備冷卻水供水管路的出口處設有溫度傳感器I，在所述噴淋管的進口處設有溫度傳感器II，所述自動控制器根據(jù)來自所述溫度傳感器I和所述溫度傳感器II的信號控制所述變頻電機的運轉和所述循環(huán)水泵I的開閉。
3.根據(jù)權利要求2所述的可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，其特征在于，所述開式冷卻塔出水管路上還設有三路換向閥II，所述三路換向閥II位于所述循環(huán)水泵I的下游，所述開式冷卻塔進水管路上設有三路換向閥I，所述三路換向閥I與所述三路換向閥II通過連接管路相連； 所述自動控制器控制所述循環(huán)水泵I的開閉；所述自動控制器控制所述三路換向閥I和所述三路換向閥II的導通路徑。
4.根據(jù)權利要求1所述的可控溫的干濕-開閉集成式冷卻塔系統(tǒng)，其特征在于，在所述冷卻盤管上安裝有三路換向閥V，所述三路換向閥V位于所述冷卻盤管出口的上游，將所述三路換向閥V的一個出口作為閉式冷卻塔提前出口，所述閉式冷卻塔提前出口與所述閉式冷卻塔出水管路通過閉式冷卻塔提前出水管路連接，所述三路換向閥的導通路徑由所述自動控制器控制。
【文檔編號】F28C1/14GK203479060SQ201320409416
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權日:2013年7月10日
【發(fā)明者】鄧娜, 張強, 崔文謙, 張于峰, 馬洪亭, 周志華, 張陽 申請人:天津大學