一种闭式冷却塔及闭式循环水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业节水技术领域，具体涉及一种应用于石化企业的闭式冷却塔及闭式循环水系统。
【背景技术】
[0002]石化企业现有的循环水系统均采用敞开式结构，即传统的开式冷却塔，一方面造成新鲜水消耗量大(主要表现为蒸发损失、风冷塔风吹损失和旁滤反洗水消耗)，一般循环水系统消耗的水量占工业用水量的2/3，甚至更多；另一方面开式冷却塔的冷却水与大气直接接触，大气中大量的杂质进入系统，造成管道腐蚀和结垢，被迫投加大量阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学药剂，即不经济又产生二次污染。
[0003]闭式循化水系统中的主设备是闭式冷却塔，是将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。外界气温较低时，可以停掉喷淋水系统，起到节水效果。随着国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，近几年闭式冷却塔在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统得到了广泛的应用。但在某些冷却要求比较高的场合，比如石化企业循环水系统，处理量非常大，而且要求循环水从40°C左右处理到30°C左右，尤其夏季非常接近环境的湿球温度，现有的闭式冷却塔无法满足要求，如果需要增强冷却能力就需要增大冷却塔体积，而这会极大地受到安装空间和制造工艺的限制，其次还要大幅度增加喷淋水的流量和风机的风量，会给闭式冷却塔的生产制造带来极大的难题。
[0004]CN200920083817.4公开了一种闭式空冷循环冷却水系统，包括工艺换热器以及与通过循环介质管与工艺换热器相连的循环水泵系统，所述的工艺换热器与循环水泵系统之间还设有水膜式空冷器。该发明设置专门的水膜式空冷器提高冷却效果，增加了冷却设备和能耗。
[0005]CN201110368892.7公开了一种密闭式冷却塔，它包括塔体，在所述塔体内部由上而下依次设置通风装置、喷淋装置、盘管、集水装置，在所述盘管进出水两端焊接进出水分配管道，该进出水分配管道由隔板隔开。该发明采用隔板隔开进出水分配管道，使得设备的冷却效果明显提高。
[0006]CN201320311196.7公开了一种闭式冷却塔，包括壳体、风机、盘管和喷淋器，其特征在于:所述壳体一侧设有进风口，所述风机安装在进风口处，所述壳体顶部设置有排风窗；所述盘管设置在壳体内，盘管的热流体进口在上，冷流体出口在下；在盘管正上方设置有喷淋器，在盘管正下方的壳体底部设置有接水槽，所述接水槽下部一侧设有排水口，排水口通过喷淋泵和循环管路与喷淋器的进水口连接。该实用新型通过在壳体内增加了填料，虽然延长了冷却水停留时间，增加换热面积，冷却效果有一定的提高，但由于采用的喷淋水与冷却水并流，风水逆向，容易在管子底部产生干点，导致结垢，使传热面积减少，从而降低换热效率和冷却能力。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够应用于石化企业的闭式冷却塔及闭式循环水系统。本发明通过采用特定的闭式冷却塔及闭式循环水系统，保证了循环水系统的高效运行，冷却能力得到显著提高，节约水耗能耗更加明显。
[0008]本发明的闭式冷却塔包括进风口、喷淋器、换热盘管、PVC热交换层、集水槽和轴流风机，所述塔体顶部和一侧设置进风口，所述塔体另一侧设置出风口，轴流风机安装在出风口处，所述换热盘管设置在塔体上部，在换热盘管正上方设置有喷淋器，在换热盘管下方设置有PVC热交换层，在热交换层下方塔体底部设置有集水槽，所述集水槽下部一侧设有排水口，排水口通过循环水泵及管路与喷淋器的进水口连接。
[0009]本发明中，所述的塔体顶部进风口空气和喷淋水以顺畅、平行和向下的路径流过盘管表面，即采用风水同向的设计，维持了完全的管外覆盖。在这种平行的流动方式下，水不会由于空气流动的影响出现与管底侧分离的现象，从而消除了有利于水垢形成的干点。传统的设计多采用风水逆向，容易在管子底部产生干点，导致结垢，使传热面积减少，从而降低换热效率和冷却能力。
[0010]本发明中，所述换热盘管的冷却介质入口在下，冷却介质出口在上，即循环冷却水从下往上流，而喷淋水是从上往下流，进行逆流传热。与传统的并流设计相比，采用逆流设计其对数平均温度差大，传热推动力强。另外，逆流的冷却效果更好，因为当逆流操作时，循环冷却水的出口温度可以降低至接近喷淋水的进口温度(与环境的湿球温度有关)，更符合石化企业循环水的冷却处理；而采用并流操作，循环冷却水的出口温度只能降低至接近喷淋水的出口温度。除此之外，如采用并流的方式，循环冷却水的最热的水与喷淋水最冷的水接触，温差比较大，更加容易引起相变即潜热蒸发，从而结垢。本发明采用的逆流设计与风水同向的设计，则是更大程度地让盘管部分通过喷淋水的显热冷却作用来散热，让蒸发过程集中于PVC热交换层，有助于减少在盘管表面结垢的可能性。
[0011]本发明中，所述的换热盘管采用烧结型高通量管，即在普通换热管表面烧结一薄层具有特定结构的多孔表面换热管，可烧结在外表面或内表面。具体制备方法如下:首先采用波纹管专用机械将光管压制成波纹基管，然后采用烧结方式将50-300目的混合金属粉末涂装到波纹基管上形成多孔金属表面，即制备出高通量管。所制备的波纹管的多孔层厚度为0.3-0.7mm,孔隙率为30_60%，换热系数为普通光管的8_10倍，防盐类析出结垢能力强，冷却换热能力大幅度提升。另外，由于受制于庞大的蛇形盘管钢架支撑结构和制作工艺，采用普通光管的处理量单体最大为500m3/h左右，且占地面积大，而采用高通量管，由于其高效的换热能力，单体最大处理量为普通光管的1-3倍，且更加节省占地面积。
[0012]本发明中，所述的轴流风机采用耐低温高效节能筒状轴流风机，具体结构如CN200920010965.3所述，叶片采用尼龙加碳纤维材料整体一次完成制造，叶片表面进行了水转印处理，叶片在上轮毂和下轮毂的轴孔中可以进行角度调整，轮毂采用铝合金材料整体压铸成型，叶片翼型按航空飞行方面理论空气动力学原理进行设计。该轴流风机效率高、耐低温、叶片冬季不易挂冰，与国内外同类产品相比节约电能10%-30%，同时由于本闭式冷却塔高效的换热能力和合理的风水布局，风量和喷淋水用量节省10%-20%，带来的风机和水泵的电耗再次降低10%左右。
[0013]本发明中，所述的集水槽除了设有连接循环水泵的排水口还设置有补水口，与喷淋水补水管相连接。
[0014]本发明采用上述闭式冷却塔的闭式循化水系统，包括内循环和外循环两部分，内循环部分包括闭式冷却塔和换热器，外循环部分包括闭式冷却塔、过滤器和反渗透装置，其中内循环部分的闭式冷却塔是指循环水流经换热盘管部分，外循环部分的闭式冷却塔是指喷淋水工作部分；所述的过滤器用于喷淋水的过滤，所述的反渗透装置作为侧线支路，用于部分喷淋水脱盐处理，喷淋水经过脱盐后回用到喷淋水补水。
[0015]本发明中，外循环部分的喷淋水量为内循环水量的1/25?