一种回转蓄热式冷却塔的制作方法

本发明涉及一种回转蓄热式冷却塔，尤其为一种非挥发汽化潜热式的直接换热式冷却塔，泛应用于电力、石油、化工、钢铁、民用等各个行业，属于节水技术领域。

背景技术：

冷却水塔基本上为敞开式，冷却水塔（也称为凉水塔）作原理是将水雾化成微小水液滴和空气的接触，有的还需要增加填料以增加和空气接触的面积，通过水蒸发作用来散去循环水中的废热，干燥低焓值的空气经过风机的抽动后，也可以采用高塔的形式，利用烟囱效应，自进风口处进入冷却塔内，湿热高焓值的水自播水系统洒入塔内，当水滴和空气接触时，一方面由于空气传热系数比较低，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，在压力的作用下产生蒸发现象，由风机或冷却水塔的烟囱效应，空气和雾化的水蒸气从顶部排除，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，也带走了蒸发水，从而达到降温之目的，也损失了蒸发水。达到这一功能的装置是冷却水塔，冷却塔的种类很多，按照塔的构造和空气流动情况来区分，有自然通风冷却塔和机械通风冷却塔两大类，按照空气与水在塔内的相对流动情况，又可分为逆流式和横流式，机械通风冷却塔冷却效果最好，循环比一般在3～5倍。冷却水塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内雾化，雾化水细小液滴在凉水塔内填料表面进行传质传热，由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，随空气流出带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，也有部分物化的小液滴水与空气进行热交换，使废热传输给空气并和蒸发的水汽一起散入大气中。常压下蒸发1KG的水需600Kcal的蒸发潜热，也就是蒸发百分之一的水，使剩余的水降低6℃的水温，一般工业设计标准要求循环水循环倍率3～5，可见，循环水冷却需要耗费大量的水，造成水资源浪费严重。

另外，开放式水池和冷却水塔，暴露于大气环境中，当大气中含有沙尘时，这时，开放式的冷却水塔系统就会洗涤或者说是吸收溶解大气中含有沙尘，造成循环水系统的污染，沙尘的浸入带来了循环水系统结垢问题，结垢造成热阻加大，破坏了原有的换热系统，需要防垢及定期除垢，造成防垢、除垢消耗。

开放式水池和冷却水塔是循环水在低温环境下容易滋生细菌和藻类，需要添加化学试剂杀菌、灭藻，有了化学添加剂的消耗。

随着大气污染的严重，大气中的酸性有害物质也在水的雾化传热过程中，进行了传质，使大气中的酸性气体溶入水中，增加了循环水的腐蚀性，造成了管路系统和冷却设备的腐蚀。

总之，当前汽化潜热蒸发冷却循环水的方法及冷却水塔在造成浪费水资源的同时，还造成循环水的结构、腐蚀性、滋生细菌和藻类的诸多问题。

2015年05月27日知识产权报，段晓宁就全球冷却塔技术专利所属IPC分类号进行统计发现，全球冷却塔领域的专利主要集中于冷却塔结构或部件的改进，涉及逆流换热的改进、水淋冷却器结构中用于增强换热的改进、液体分配、循环和收集的改进、热交换或传热设备控制的改进等方面。这也说明了全球冷却塔还是采用汽化潜热方法的装置。

一种蓄热式冷却循环水的方法（申请号：201510200644.X），提出了蓄热式冷却循环水的方法和一种热管蓄热组合式凉水方法及其装置（申请号：2015102547489），提出了蓄热和热管组合式冷却循环水的方法及其装置，给出了装置的大体思路，有待于给出具体结构，一种蓄热式冷却塔及其运行控制方法（申请号：2015103106924），给出了多组蓄热式冷却塔结构不能够涵盖回转式技术方案。

技术实现要素：

本发明目的在于解决上述问题，在一种蓄热式冷却循环水的方法（申请号：201510200644.X）的基础上，按照一种热管蓄热组合式凉水方法及其装置，（申请号：2015102547489），实施例三给出的装置的技术思路，给出蓄热式冷却的具体结构及其运行控制方法，在此基础上提出以下回转蓄热式技术方案：

一种回转蓄热式冷却塔装置，包括水池1、水池封盖装置2、水流道3、回转蓄热体装置4、水均布器装置5、水段顶封盖6、冷却塔中心支撑旋转装置7、冷却塔塔筒8、冷却风机9、驱动装置10、周边支撑平衡装置11、风通道12、冷却风过滤装置13、循环水管道14和多通阀15，所述回转蓄热式冷却塔装置通过冷却塔中心支撑旋转装置7和周边支撑平衡装置11支撑于水池1，水池1和上面的回转蓄热式冷却塔装置之间用水池封盖装置2封闭，回转蓄热体装置4安装于冷却塔中心支撑旋转装置7上，回转蓄热体装置4在驱动装置10的驱动下，可以绕冷却塔中心支撑旋转装置7旋转运动；所述回转蓄热体装置4，其特征在于回转蓄热体装置4内的蓄热体竖向通透；所述水均布器装置5，其特征在于实施例一，水均布器装置5半片制式设置，在整个回转蓄热体装置4的上圆周面上的半边设置式水均布器装置5，水均布器装置5的上面设置有水段顶封盖装置6，下面设有水流道3，另半边的上面设置有冷却塔风筒8，冷却塔塔筒8内设有冷却风机9，下面是冷却风通道12；实施例二，水均布器装置5多片制式设置，在整个回转蓄热体装置4的上圆周面上设置多片水均布器装置5，相邻两片水均布器装置5之间设置的冷却风通道，水均布器装置5的上面设置有水段顶封盖装置6，在其对应位置下面设有水流道3，整个回转蓄热体装置4的上面设置有冷却塔风筒8，冷却塔塔筒8内设有冷却风机9，非水通道的部分是冷却风通道；实施例三，水均布器装置5多片制式设置，驱动装置10置于水均布器装置5的中心，回转蓄热体装置4不动，驱动装置10置驱动水均布器装置5旋转与回转蓄热体装置4产生相对运动，形成回转运动；循环水管道14通过冷却塔中心支撑旋转装置7内部穿过，上连接于水均布器装置5，水均布器装置5可以将水均匀地播洒于转过的回转蓄热体上面；所述回转蓄热式冷却塔装置，其特征在于驱动装置10可以安装在冷却塔中心支撑旋转装置7上，也可以安装于周边支撑平衡装置11上；所述回转蓄热式冷却塔装置，其特征在于各组风通道12的冷却风入口设置有过滤装置13；所述的蓄热式冷却塔装置，其特征在于水流道3和冷却风通道12之间设置不相通间隔隔离，形成独立水流通道和冷却风通道；所述的蓄热式冷却塔装置，其特征在于水流道3和冷却风通道12之间设置一段静水段，在这一段既不进水，也不通风；所述的蓄热式冷却塔装置，其特征在于循环水管道14穿过中心支撑旋转装置7，布置有水均布器装置5对应于回转蓄热体装置4，在循环水管道14和水均布器装置5之间设有多通阀15，水均布器装置5不设置水段顶封盖6，每个水均布器装置5对应的是相邻之间的水或通道不相通，通过多通阀15间或切断或导通循环水，各段水均布器装置5下面对应的蓄热体为水流通或冷却空气流通上下通道。

本发明的有益效果：

1、节水：不是以汽化潜热带走循环水的热量冷却循环水，而是采用直接传热式热交换，没有水的汽化，减少了水的潜热蒸发损耗；

2、消除环境沙尘侵入：循环水系统可以封闭，冷却空气进行可过滤，降低了空气中沙尘的侵入，减少了换热设备的结垢，可有效提高循环水的冷却换热效率、减少设备磨损与阻垢剂的使用；

3、降低了水中细菌和藻类的滋生：循环水系统封闭，隔断了阳光照射，可以有效降低循环水中细菌和藻类的滋生，节约了处理细菌和藻类的化学试剂，降低了消耗消除了污染；

4、减少水面挥发：循环水系统封闭，可以有效降低循环水池（罐）水面蒸发水消耗，循环水系统封闭，有效消除了大气流动带来的凉水塔的横向风道来的蒸发水消耗；

5、节能：水阻力低，电力、机械功耗小，节能减排；

6、技术改造容易实现降低投资：充分利用现有循环水系统管网较长的优势，在冷却循环水管道的空间内采用热管进行梯级冷却方式，尤其是对于西部，阴凉地下空气温度较低的特点，无需动力消耗，也可以很容易实现对现有凉水塔装置的对接改造。

附图说明

图1是冷却塔装置半边式设置中心驱动结构示意主、俯视图。

图2是冷却塔装置半边式设置非中心驱动结构示意主、俯视图。

图3是冷却塔装置多片式设置中心驱动结构示意主、俯视图。

图4是冷却塔装置多片式设置非中心驱动结构示意主、俯视图。

图5是冷却塔装置水均布器回转的结构示意主、俯视图。

图6是冷却塔装置多通阀15控制水回转的结构示意主、俯视图。

图中：1、水池，2、水池封盖装置，3、水流道，4、回转蓄热体装置，5、水均布器装置，6、水段顶封盖，7、冷却塔中心支撑旋转装置，8、冷却塔塔筒，9、冷却风机，10、驱动装置，11、周边支撑平衡装置，12、风通道，13、冷却风过滤装置，14、循环水管道，15、多通阀。

具体实施

如图1到图5所示，一种回转蓄热式冷却塔装置，包括水池1、水池封盖装置2、水流道3、回转蓄热体装置4、水均布器装置5、水段顶封盖6、冷却塔中心支撑旋转装置7、冷却塔塔筒8、冷却风机9、驱动装置10、周边支撑平衡装置11、风通道12、冷却风过滤装置13和循环水管道14，冷却水塔整体通过冷却塔中心支撑旋转装置7和周边支撑平衡装置11支撑于水池1，以实现水自流下来后接水，自流送水至循环水池，水池1收集冷却下来的流水，也可以直接使用为循环水池，实现节省占地，水池1和上面的回转蓄热式冷却塔装置之间用水池封盖装置2封闭，可防止大气中灰尘及风沙的侵入造成循环水污染，减少横流挥发；回转蓄热体装置4安装于冷却塔中心支撑旋转装置7上，回转蓄热体装置4在驱动装置10的驱动下，可以绕冷却塔中心支撑旋转装置7旋转运动，回转蓄热体装置4内的蓄热体竖向通透，使水均布器装置5流下来的水可以与回转蓄热体装置4中的蓄热体传热并在重力的作用下自流向下流入水池1；为实现回转过程的传热和冷却过程，需要通过水均布器装置5至少分为两片，形成本发明的两片实施例一技术方案和多片的实施例二、三技术方案：

如图1、2所示，实施例一，水均布器装置5半片制式设置，整个回转蓄热体装置4的上圆周面上，半边是水均布器装置5，半边设置的水均布器装置5的上面设置有水段顶封盖装置6，下面设有水流道3，使冷却风不能通过水流通道，减少水量挥发与水的携带损失，另半边的上面设置有冷却塔风筒8，冷却塔塔筒8内设有冷却风机9，下面是冷却风通道12，蓄热体上下的通透，使水和冷却风通过蓄热体，蓄热体比表面积较大，水和冷却风在流通通过回转蓄热体装置4的蓄热体时，与已经与蓄热体进行热量交换，实现蓄热体与水的传热蓄热和与风冷却传热冷却，过程依次回转往复实现循环水的冷却；

如图3、4所示，实施例二，水均布器装置5多片制式设置，整个回转蓄热体装置4的上圆周面上相应的被分成多片区域，多片制式水均布器装置5的相邻两片之间是冷却风通道12，水均布器装置5的上面设置有水段顶封盖装置6，在其对应位置下面为水流道3整个回转蓄热体装置4的上面设置冷却塔风筒8，冷却塔塔筒8内设有冷却风机9，下面是冷却风通道12，运行时水均布器装置5分布均匀地水流至转动经过的对应其蓄热体，水流沿蓄热体均布下落漫流落入水流道3，落入下面的水池1，水流与蓄热体自此过程中充分接触，并将其热量交换给蓄热体，回转蓄热体装置4转动至冷却风通道12对应位置上，风机和塔筒8的共同作用，使冷却风由冷却风通道12逆流经过对应位置蓄热体，并与其经过的蓄热体进行充分接触预热交换，蓄热体将其蓄得的热量传递给风，经过风机9和塔筒8散入塔筒8上面的大气，蓄热体得一冷却后进入下一个循环，依次回转往复。

如图5所示，实施例三，是将动与静的位置互换，回转蓄热体装置4固定不动，而是在水均布器装置5和循环水管网系统的循环水管道14之间设置驱动装置10，驱动装置10驱动水均布器装置5转动，形成对应交替的水流道3和冷却风通道12，传热过程同上。

循环水管道14设计为从中心支撑旋转装置7内部穿过上连接于水均布器装置5，可以充分利用中心支撑旋转装置7的位置，是结构紧凑布局合理受力均不合理，回转体的特点是区域截面扇形，水均布器装置5就是可以区域扇形的结构特点进行水流分布装置设计，达到沿径向和周向均匀分布，还可以考虑回转运动中的水均匀分布播洒于转过的回转蓄热体上面；工程设计中考虑到循环水管道14直径较大，不适宜利用中心支撑旋转装置7时，也可以在冷却塔的外边适当位置布置，如设置环形管道内接水均布器装置5的机构设计也是可以实现的，但其本质功能相同。

考虑回转蓄热式冷却塔装置运行过程中的受力平衡，在冷却塔装置直径较大时，横向风载荷会造成冷却塔中心支撑旋转装置7的受力不合理状况，需要周边设置平衡支撑装置11，驱动装置10可以安装在冷却塔中心支撑旋转装置7上，如图1、4所示，也可以安装于周边支撑平衡装置11上，如图2、3所示。

如图1到6所示，为了保证水质，消除冷却空气通过蓄热体污染循环水，在于各组风通道12的冷却风入口设置有过滤装置13，实现循环冷却水过程全封闭，消除或较少空气沙尘侵入。

冷却循环水过程的空气测与水侧可以不需要很强大的密封，水侧入风，会降低水的流速，也会带走少量水，水流道3和冷却风通道12之间设置不相通的隔离，可以减少水量携带，减少水的损失，当设计工况不以减少水的损失为目的时，则可以不设置不相通隔离。

如图1所示，在水比较宝贵的地区，还可以在水流道3和冷却风通道12之间设置一段静水段，在这一段既不进水，也不通风，使水有更长与蓄热体脱离时间，减少水的散失。

如图6所示，蓄热式冷却塔装置在循环水管道14和水均布器装置5之间设有多通阀15，回转蓄热体装置4和水均布器装置5不动，而在回转蓄热体装置4上面对应的水均布器装置5各段之间均设有水均布器装置5，各段通过多通阀15的开关形成水流的旋转形成回转，流水的水均布器装置5对应的蓄热体流水，水与蓄热体换热，多通阀15切换后，不流水的水均布器装置5对应的蓄热体通风冷却，依次循环形成换热；也可以不采用多通阀15而采用单个阀依次设置于水均布器装置5的每个进口处，通过单个阀的开关形成水流“回转”实现上述传热过程。