专利名称：具有防冻装置的湿气空气冷却塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气冷却塔，所述空气冷却塔包括交换主体(由水流结构组成)、配水网以及集水和泵水装置，配水网安装在交换主体的上方并配有向每个喷水喷嘴供水的阀，喷水喷嘴安装在交换主体不同部分的上方，以构成冷却隔间，集水和泵水装置收集流经交换主体的水，并将水泵向配水网。
在工业上，当需要排出热量而又没有足够的水与之直接交换，就使用这种冷却塔。所述冷却塔特别是用于热电中心站，以冷却主冷凝器和/或中心站的辅助管路。
就空气冷却塔而言，某些空气冷却塔是自然通风的，围绕交换主体的通道可以使空气逆着水流或垂直于水流进行环流。其它一些空气冷却塔是强制通风的，鼓风机或抽风机使空气环流。
湿式空气冷却塔使用中存在若干问题，其中一个问题是，当空气温度低于0℃时，存在流水结冰的危险。水在交换主体中结冰，并会由于冰的重量引起机械过载而损坏交换主体。另外，冰的存在阻碍空气通过，因此影响冷却效果。
如同经常发生的情况那样，当存在与很低的气温相通、热功率减小到大大低于冷却塔的额定功率时，所述这种问题特别严重。这种情况特别可能发生在所述中心站的辅助管路冷却的时候。在较长的时间周期内，工作中消耗的功率可能低于空气冷却塔确定的最大功率的10％。
为了解决这个问题，人们已经提出各种解决方案。人们特别提出使部分交换主体不工作，只向某些隔间供水。在冷却塔采用强制通风的情况下，人们可以同时停下使空气流经相应隔间的通风机。这种方案存在重大缺陷。如果没有进入某些隔间的水被直接送往集水装置，那么，收集的水的温度迅速提高，这通常是不可接受的。但是，如果将全部水流量送往某些隔间，那么，水头损失大为增加，这就要改变泵的工作状态，提高对喷嘴的静水压力，如果提高得过大，喷嘴的机械性能可能受到损害。根据这个道理，实际上，这种方法只能至多减少交换表面的50％。在这种情况下，如果空气温度为-20℃，可以避免结冰危险的最小热功率不低于额定功率的十分之几。
本发明旨在提供上面确定的这种类型的空气冷却塔，所述空气冷却塔在减少结冰危险方面比公知的已有冷却塔更符合实际要求。为此，本发明尤其提出减小由于向具有额定流量的喷嘴供水而对所述喷嘴产生的静水压力的升高，且不增加有源装置，即需要遥控和/或工作电能的装置。
本发明尤其提出一种上面确定的这种类型的空气冷却塔，其特征在于，它包括当施加到所述喷嘴上的静水水头(或压力高度)一旦超过确定值，大于所有隔间工作时达到的值时，自动限制增大的静水水压的静态装置，所述静态装置用于从超过确定值开始，将一部分引向配水高度的水流量进行分流。
在第一实施例中，所述静态装置包括间置在水塔和若干回水管之间的溢流口，水塔由泵送装置供水，通过集水装置向配水网供水，回水管围绕处于工作状态的喷嘴，溢流口处于对应所述确定值的高度上。
这种冷却塔还可以包括朝集水装置分流的分流管，其高点所处的高度可高于配水网入口集水装置的高度，低于溢流口的高度，以便分流流量在甚至已达到确定值之前就开始进行干预。这种导管可以具有很小的截面，因为所述导管的目的只用于避免集水装置的死点。
在另一个实施例中，冷却塔在至少某些隔间中包括至少一个辅助配水网，配置成若干部分，每个部分均同辅助喷嘴相连，均同各自的隔间相连，均与主配水网的相应部分平行供水，所述辅助网用于只有当水压压头达到由所述辅助网的高点固定的高度时才向辅助喷嘴进行供水。
上面的两个实施例可以组合，第一实施例由辅助网加以补充。
借助附图及不受限制的实施例的描述，本发明将得到较好的理解。
附图如下
图1是本发明第一实施例中空气冷却塔交换装置的可能结构的原理图；图2是本发明可以实施的强制通风式交换装置的前视图；图3是类似于图2的尤其用于自然通风式交换装置的前视图；图4是类似于图3的另一个实施例的前视图；图5是本发明另一个可以实施的自然通风式交换装置的视图；图6是图5中分配网和空气冷却塔交换主体的俯视图。
图1中所示的热交换装置和液压系统尤其可以配备于自然通风式空气冷却塔，它包括未示出的通道，尽管所述热交换装置和液压系统也适用于强制通风式冷却塔。所述热交换装置和液压系统包括水塔10，要冷却的水通过一个或若干个泵12送往所述水塔10中。水塔至少向一个集水器14供水，集水器上接有与隔间一样多的分流管，隔间能单独停止工作。每个分流管配有一般来说为远距离控制的进水阀16。进水阀向配置的喷嘴18供水，喷嘴安装在交换主体20的上方，分流的水在交换主体上流动，并在与沿箭头f上升的环流空气相接触中冷却。冷却水收集在集水槽22中，水在集水槽里通过循环泵24进行加速，循环泵将水送向交换装置，水在重新回到水塔之前在交换装置中进行预热。可以用一个同样的泵取代串联的泵12和24。
图1示出的本发明实施例中，静态构件包括溢流口26，所述静态构件减小当某些阀关闭时施加在其余喷嘴上的静水压力。一旦水塔中水的高度超过值h0，通过泵12导送的部分热水向通道28分流，导管30从这里直接将水导送到集水槽22中。溢流波浪的流量与其厚度Δh的平方根成比例增大。因此，在溢流口具有足够长度的条件下，水头可以限定在略大于h0的值。
另外，静态部件还可以包括一个或若干个排水管32。当静水水头超过高度h’1、低于h0，但高于在所有隔间工作时由泵12给出的静水水头时，排水管32将来自集水器14的水直接送入集水槽22(实线标示)或通道28(虚线标示)。因此，导管具有弯头34，形成高度为h’1的高点。
为避免排水管32形成一旦接通就永久供水的虹吸管，通风管36配置在高点处。所述通风管通到高于h0的高度，以避免水由通风管溢出。在某些情况下，弯头也可以避免通道28向集水装置供水。
隔间20可呈角度配置。一般来说，这种情况是自然通风式大尺寸冷却塔。隔间也可以沿集水器14进行配置。在这种情况下，导管32延长集水器，以便保护集水器。这样的隔间可以向通入集水槽的通道供水，泵24从集水槽抽水。导管32有利地通到远离集水槽的通道端部。
在另一个实施例中，集水器14直接由泵12供水。溢流口26位于与集水器相反的一端。
根据图2示出的实施例中的空气冷却塔是强制通风式的，图中完整地示出两个隔间，空气冷却塔对于每个隔间来说都包括一个抽风机40。空气进入导流板42之间的隔间，在交换主体20中逆水流流通，由通风机40送往室外。每个隔间的进水阀16向配有喷嘴18的配水管主网供水，一般来说，喷嘴位于同一高度，安装在交换主体20的上方。从交换主体中流出的水集聚在集水槽44中，通道46与总集水槽相连通。但是，所有隔间的交换主体可以直接配置在同一集水槽的上方。
在图2示出的实施例中，静态部件包括由配水装置48供水的导管辅助网，所述配水装置由主网上位于阀16的下游的上升歧管50供水。所述配水装置包括h1高度上的高点，高点位置确定后，它由通向高度h2上的通风道36与大气相连通。
在图2示出的实施例中，辅助网的喷嘴52安装在喷嘴18的上方，配水装置48安装在主网配水装置的高度以上。这种布置(以及喷嘴52位于喷嘴18之下的布置)可以减少通过空气的水头损失。也可以将两个配水网安装在同一高度上。
图3仅仅示出隔间的配水网，图3示出的实施例不同于图2示出的实施例。图3中的对应于图2中的部件都用同一标号标示，隔间的交换主体垂直分成两个叠置的水流区域20a和20b。辅助配水网的安装使其只向下部水流区域20b喷水。这种布置提高了防冻装置的效率。
在图4示出的另一个实施例中，水塔向通道54供水，每个通道通过各自的阀16对一个隔间进行作用。主配水装置从通道底部54开始。辅助配水装置42在通道中的水位超过高度h3的时候，由通道进行供水。在这种情况下，没有必要设置高点和配水装置48上的通风道，而代之以通道54与自由空气的相连通。
最后，图5和图6示出使用本发明的自然通风式冷却塔的可能实施例，自然通风式冷却塔具有一条通用结构的通道56。这种通道通过自由进入空气的环形管道配置在地面上。所述通道包含例如由板条栅形成的交换主体。这种交换主体由隔板60分成若干隔间。在图6所示的情况下，隔板60限定中央隔间和六个周边隔间。隔板60差不多是密封的，它们从交换主体底部开始直至配水网导管的上部进行垂直延伸。中心水塔10通过喷嘴或配有进水阀16的导管向专用于每个隔间的部分网供水。这些导管向配水装置供水，所述配水装置具有一种前面描述过的结构。
在图5和图6示出的实施例中，中央隔间只包括主配水网。相反，每个周边隔间一方面包括主配水装置，另一方面则包括辅助配水装置48，辅助配水装置具有高点，通用结构可以是图2所示的结构。
如图5和图6所示，当只有某些隔间具有辅助网时，如果需要防冻时，未配备的隔间应该与前者隔开。
本发明可以有其它若干实施例。例如可以将图2至图5所示的这种类型的辅助网设置在图1所示的具有通用结构的空气冷却塔上。在这种情况下，上升歧管设在至少某些阀16的下游，向辅助喷嘴供水。歧管的高点必须低于h0。相反，当所有的隔间同时通过阀16的开启进行工作时，所述高点应该在水塔10中水所达到的高度以上。
还可以将若干有不同高度的高点的歧管设置在进水阀的下游。
也可以只在交换主体最敏感的部分配备用于防冻的辅助网，也就是说，在交换主体的首先由冷空气通过的部分。本发明适用于任何类型的公知的空气交换装置，尤其是既适用于交叉通风式空气冷却塔，也适用于对流通风式空气冷却塔。另外，本发明可以组合在用于在入口防止结冰的装置上，例如，在空气冷却塔的入口，将未冷却水的水帘排向空气通道。
权利要求
1.一种空气冷却塔，它包括交换主体(20)、配水网以及集水和泵水装置(22、24、12、10)，所述配水网安装在交换主体的上方并配有向每个喷水喷嘴供水的阀(16)，所述喷水喷嘴安装在交换主体不同部分的上方，以构成冷却隔间，所述集水和泵水装置收集流经交换主体的水，并将水向配水网泵送，其特征在于，它包括当施加到所述喷嘴上的静水水头一旦超过确定值，大于所有隔间工作时达到的值时，就自动限制增大的静水水头的静态装置，所述静态装置用于从超过确定值开始，将一部分引向配水高度的水流量进行分流。
2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述静态装置包括间置在水塔(10)和若干回水管(30)之间的溢流口(26)，所述水塔由泵送装置(12)供水并向配水网供水，所述回水管围绕处于工作状态的喷嘴，所述溢流口处于对应所述确定值(h0)的高度上。
3.根据权利要求2所述的冷却塔，其特征在于，它还包括朝集水装置分流的分流管(32)，其高点所处的高度高于配水网入口集水装置的高度，低于溢流口的高度。
4.根据权利要求3所述的冷却塔，其特征在于，高点配有通风管(36)，所述通风管通到高于溢流口的高度。
5.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述静态装置在至少某些隔间中包括至少一个辅助配水网，配置成若干部分，每个部分均同辅助喷嘴相连，均同各自的隔间相连，均与主配水网的相应部分平行供水，所述辅助网用于只有当水压压头达到由所述辅助网的高点固定的高度时，才向辅助喷嘴进行供水。
6.根据权利要求5所述的冷却塔，其特征在于，它设有若干具有不同高度的高点的辅助配水网。
7.根据权利要求5或6所述的冷却塔，其特征在于，辅助配水网的所述喷嘴安装在交换主体的中间高度上，以便只向交换主体的下部分(20b)喷水。
8.根据权利要求5或6所述的冷却塔，其特征在于，辅助配水网安装在低于主配水网的高度上，通过高点供水。
9.根据权利要求5或6所述的冷却塔，其特征在于，辅助配水网安装在高于主配水网的高度上。
10.一种空气冷却塔，它包括流水结构、至少一个主配水网、以及集水和泵送装置(22a、24、12、10)，所述主配水网安装在交换主体的上方，配有阀(16)，每个阀向喷水喷嘴供水，所述喷嘴安装在交换主体的相应部分的上方，以构成冷却隔间，所述集水和泵送装置收集流经交换主体的水并将收集的水向配水网泵送，其特征在于，它在至少某些隔间中具有至少一个辅助配水网，配置成若干部分，每个部分均同相应隔间的辅助喷嘴相连，均与主配水网的相应部分平行供水，所述辅助网只有当施加到隔间的水压压头达到象水位达到辅助网的高点这样的数值时，才向辅助喷嘴进行供水。
11.根据权利要求10所述的冷却塔，其特征在于，高点配有通风管(36)，所述通风管通到高于限制水头的溢流口的高度。
12.根据权利要求5、10或11所述的冷却塔，其特征在于，辅助配水网的喷嘴安置成只向交换主体下部的一部分喷水。
全文摘要
湿式冷却塔，它包括交换主体(20)、配水网以及歧管和泵体，配水网安装在交换主体的上方并配有向每个喷水喷嘴供水的阀(16)，喷水喷嘴安装在一段交换主体的上方，以构成冷却隔间，歧管和泵体收集流经交换主体的水，并将收集的水向配水网泵送。冷却塔具有自动限制静态装置，当施加在喷嘴上的静水压力超过确定值，大于所有隔间工作时达到的值时，就对静水压力的升高进行静态限制，一旦超过确定值，就将一部分引向配水区域的水流量进行分流。
文档编号F28C1/12GK1136839SQ9519100
公开日1996年11月27日 申请日期1995年9月5日 优先权日1994年9月7日
发明者让·巴鲍德, 让-吉尔伯特·里比尔 申请人:法国电气公司