全蒸发空冷凝汽器及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及应用空气或水作为冷却介质的冷凝（冷却）器领域，具体为一种全蒸 发空冷凝汽器及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 采用空气或水的冷却装置是常用的热交换设备，用于对流体介质实施冷却。目前 的冷却装置，或者利用风机鼓风实施风冷，或者利用喷淋装置喷水实施水冷。风冷模式设备 简单，但冷却速度慢；水冷模式利用了水的高比热，能获得较强的冷却效果，但耗水多，耗能 高，且有废水排放，对环境有污染。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的缺陷，提供一种热交换效率高、冷却速度快、对环境友好的冷 却装置，本发明公开了一种全蒸发空冷凝汽器及其使用方法。
[0004] 本发明通过如下技术方案达到发明目的： 一种全蒸发空冷凝汽器，包括支架和喷水管，喷水管固定在支架上，喷水管上设有喷淋 口，其特征是：还包括管束总成、挡水板和风机，管束总成由介质入口、不凝汽介质出口、翅 片管管束和冷凝液介质出口组成，翅片管管束和水平线之间设有1%~5%的斜度以利于冷 凝液从介质入口流至冷凝液介质出口，介质入口、不凝汽介质出口密封连接在固定管箱的 下部和上部，冷凝液介质出口密封连接在浮动管箱的底部，管束总成设于喷淋口的下方，挡 水板在管束总成和喷水管的上方，百叶窗、风机固定在支架的上方，且风机的出风口对着大 气；固定管箱内设有折流挡板以分隔开进口物料与不凝汽出口，浮动管箱内设有和翅片管 管束对应位置的回流塔板，在回流塔板上方填充填料，以增加气液接触表面积。
[0005] 所述的全蒸发空冷凝汽器，其特征是：还包括流量控制器，流量控制器包括电磁 阀、温度传感器和控制器，控制器通过通信线分别连接电磁阀和温度传感器，电磁阀串联在 喷水管中，温度传感器的探温头设于介质出口处，控制器选用单片机、单板机、微机和可编 程控制器中的任意一种。
[0006] 所述的全蒸发空冷凝汽器，其特征是：风机选用引风式风机，出风温度不高于 70°C时采用直联传动，出风温度高于70°C时采用皮带传动。被冷汽相介质通过流经翅片管 管束下部被冷凝，冷凝液从冷凝液介质出口流出，未凝汽上升通过回流塔板和填料流经翅 片管管束的上部进行深度冷凝，深度冷凝后产生新的凝液和不凝汽，不凝汽经不凝汽介质 出口排出，新的凝液回流至浮动管箱内的填料和回流塔板与上升的未凝气体交换，用以降 低汽相中液相组分含量以增加2%~5%的液相馏份的收率，使冷凝回收更加彻底；本发明用 于冷却时，介质入口与介质出口为温度不同的同一物质；用于冷凝时，不凝汽介质出口为汽 相，冷凝液介质出口为液相。
[0007] 本发明具有冷凝、分离、过冷、提纯的功能。
[0008] 本发明用于冷却过程时被冷介质从介质入口至不凝汽介质出口，采用下进上出的 方式，而冷凝液介质出口封闭作为排污口。
[0009] 待冷却的介质从管束总成的介质入口处流入，经翅片管管束后从介质出口流出， 空气由百叶窗的侧面吹入，冷却水从喷水管的入水端流入，经喷淋口喷向管束总成的翅片 管管束并发生热交换；空气经过翅片管管束时和自翅片管管束上部喷淋口喷淋下来的冷却 水进行热交换，水流方向与空气流动方向的交换方式呈垂直交叉，自喷淋口喷出的冷却水 在翅片管管束上逐排下降，不断和空气进行热交换，直至全部蒸发，蒸发后的水蒸汽在风机 的作用下，随空气一起经过翅片管管束内侧的挡水板，再由顶部排出进入大气。
[0010] 为了提高冷却效率并减少水量消耗，还可以加设流量控制器，在流量控制器的控 制器中事先输入介质出口处的温度临界值T。，由温度传感器实时检测介质出口处的实际温 度T，当T < T。时，控制器控制电磁阀关闭，此时仅依靠风机鼓风冷却，本发明处于节能干式 运行模式；当T > T。时，控制器控制电磁阀开启，此时同时依靠风机鼓风冷却和喷水管喷水 冷却，本发明处于高效强制冷却模式，冷却水的流量由控制器根据介质出口处的温度通过 控制电磁阀的开启角度实施控制，在正常情况下，喷淋而下的冷却水经和介质的热交换后 全部蒸发成水蒸气，无污水排放。
[0011] 本发明以水和空气为冷却介质，利用空气在管束总成翅片管外表面吸收喷淋水蒸 发带走被冷却（冷凝）介质中的热量。工作时，喷淋水经控制阀送至管束总成部件上部的喷 淋水管中，经喷嘴均匀的喷洒在翅片管外表面；喷淋水分散在巨大的外表面积上，充分与空 气进行传质与蒸发，带走管内介质热量。被冷介质从管束总成下部接管进入，分配到每一根 翅片管内。翅片管内介质的热量通过管壁传导到翅片，在翅片外表面水膜与空气充分接触， 使水膜蒸发，从而实现热量的交换。空气与水交换后变成湿空气，由轴流引风机从设备顶端 排出进入大气，没有被蒸发的喷淋水滴落在下一排翅片管上，继续与新鲜空气接触，继续蒸 发，实现又一次的热量交换，直至喷淋水被空气全部蒸发。喷淋水由调节阀自动控制，根据 操作要求可自动调节喷水量。全蒸发空冷器一般设计成两管程，符合温差逆流换热原理，对 于冷却过程，本设备需关闭浮动管箱的排液口，介质从固定管箱下部进口进入翅片管管束 预冷，经浮动管箱返回流入上部翅片管管束，进一步冷却后从固定管箱上部出口接管流出。 对于冷凝(或含不凝汽）过程，被冷气体从固定管箱下部进口进入翅片管管束，初步冷凝后 流入浮动管箱，冷凝液从浮动管箱的底部排液口排出。未凝部分气体从浮动管箱向上流入 翅片管管束上部进一步冷凝，不凝气体从固定管箱上部出口接管排出，翅片管管束上部的 凝液回流至浮动管箱，通过管箱内的填料与上升的部分未凝气体进行交换，使不凝气组分 与凝液组分进一步分馏提纯。分馏凝液汇聚在浮动管箱底部与翅片管管束下部的凝液一起 从浮动管箱底部排液口排出。
[0012] 和普通的蒸发式空冷器相比，本发明在单位体积上拥有更为巨大的散热面积，按 换热管比较约为15倍以上；和普通的湿式空冷器相比，本发明改进了喷水方式，达到全翅 片管管束透水，散热效果更佳。
[0013] 本发明和部分型式空冷器的比较如表1所示： 表1 :
[0014] 注：此处数据系以水平干式空冷器为100,以本发明或表面蒸发空冷器和水平干 式空冷器的相同参数的比值，由于是相同量纲的比值，故没有单位而是一个纯数。
[0015] 本发明的有益效果是：热交换效率高，冷却速度快，对环境有净化空气的作用，用 于冷凝时，可应用于发电厂的直冷系统汽机乏汽的冷凝，用于冷却时可用于发电厂海勒系 统或哈蒙系统的间接空冷，以及高压电网的晶闸阀空冷器，更可以广泛应用于石化、冶金高 炉等领域的工艺液体或工艺气体及水蒸气的冷却、冷凝、分离、过冷和提纯。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的主视图； 图2是本发明的右视图； 图3是本发明中管束总成浮动管箱端的局部示意图； 图4是本发明中流量控制器和管束总成的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 以下通过具体实施例进一步说明本发明。
[0018] 实施例1 一种全蒸发空冷凝汽器，包括支架1、喷水管2、管束总成33、挡水板4和风机5,如图 1~图3所示，具体结构是： 喷水管2固定在支架1上，喷水管2上设有喷淋口 21 ;管束总成3由介质入口 31、不凝 汽介质出口 32、翅片管管束33和冷凝液介质出口 34组成，翅片管管束33和水平线之间设 有1%~5%的斜度以利于冷凝液从介质入口 31流至冷凝液介质出口 34,介质入口 31、不凝 汽介质出口 32密封连接在固定管箱8的下部和上部，冷凝液介质出口 34密封连接在浮动 管箱9的底部，管束总成3设于喷淋口 21的下方，挡水板4在管束总成3和喷水管2的上 方，百叶窗7、风机5固定在支架1的上方，且风机5的出风口对着大气；固定管箱内设有折 流挡板以分隔开进口物料与不凝汽出口，浮动管箱内设有和翅片管管束对应位置的回流塔 板36,在回流塔板36上方填充填料35,以增加气液接触表面积。
[0019] 本实施例中，支架1采用热浸锌处理的钢材制成，可耐受湿环境下的腐蚀。喷水管 2固定在支架1上；翅片管管束33采用双金属轧制，设计成单元模块，可任意组装、更换和 清洗，翅片管管束33的设计原则为减小风阻、利于喷淋水润湿、利于强化换热、防止在翅片 表面结垢、利于管束总成3在设备上的清洗。
[0020] 本实施例中，风机5选用引风式风机，出风温度不高于70°C时采用直联传动，出风 温度高于70°C时采用皮带传动，被冷汽相介质通过介质入口 31流经翅片管管束33下部被 冷凝，冷凝液从冷凝液介质出