专利名称：空冷凉水复合式冷却塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空冷凉水复合式冷却塔，属于冷却装置应用领域。
目前，公知的冷却塔为凉水式和空气冷却式两种主要形式。这两种冷却塔又有自然通风冷却塔和机械通风冷却塔。由于凉水塔主要受空气湿球温度的影响，是靠水的蒸发和传导来散热，因此其对水的消耗量非常大。而空气冷却塔是利用传导使空气吸热来实现散热，主要受空气干球温度的影响。由于空气干球温度较高，比热小，吸热能力有限，且冷却效率低，因此，需要空气冷却器有很大的表面积，使的空气冷却器造价高。
本发明提供了一种空冷凉水复合式冷却塔，此发明结合凉水塔和空气冷却塔的优点，充分利用水经凉水塔冷却时与空气的热交换，使空气湿度增加，吸热能力提高(水蒸汽比热接近空气比热的2倍)而空气干球温度降低的特点，用其对空气冷却器进行冷却。由于设计冷却热水首先进入空气冷却器，与高湿度、低干球温度的空气逆流换热，冷却空气冷却器中的水。同时，空气冷却器加热了高湿度的空气，使其密度减小，降低了凉水塔风筒内的压力，提高了空气升腾的速度，增加了冷却塔的冷却进风量。经过空气冷却器预冷的水温度降低，再经过布水喷淋装置分布到凉水塔的布水冷却热交换填料上，冷却散热，减少了水的蒸发，同时，降低了空气的干球温度，又使得空气冷却器有好的冷却换热效果。由于喷淋装置分布到凉水塔布水冷却热交换填料上的水温度低，因此，可减少水的大量蒸发，从而减少了水的散失和排污，形成了充分利用空气干、湿球温度，互补散热的空冷凉水复合式冷却塔。空冷凉水复合式冷却塔在气温低的时候可以实现空气冷却器的独立运行，最大限度实现节约用水。
本发明的目的是这样实现的，空冷凉水复合式冷却塔，由塔体、通风筒、通风设备、空气分配装置、空气冷却器、配水系统、淋水装置、除水器、集水器、进、出水管道和沟渠、其他设施等组成。其特征是在冷却塔外壳中的布水换热填料层及喷淋布水装置下风向，或除水器出风口外，设有安装固定在支架上的有空气冷却单元连接组成的空气冷却器，支架固定于冷却塔的承重支撑体上。进水母管首先与冷却塔风筒内的空气冷却器组件的进水口通过管道接口分别密封连接，将热水引入空气冷却器组件，通过布水管分布配水于空气冷却器组件中。经空气冷却器冷却的水，通过位于空气冷却器末端的汇水管道收集，经过布水装置分布于淋水填料层上，热交换冷却后，汇流于冷却蓄水池。空气冷却器汇水管有出水口，通过阀门直接与循环水池的安装有控制阀门的取水管连接，共同为循环水泵取水管供水。空气冷却器组件可由金属材料或导热性能良好、耐腐蚀的其它材料制作加工成形。由多组带冷却翅片的管，通过布水管与汇水管连接构成的管片与多片管片组合构成空气冷却器组件。空气冷却器组件可由金属材料或其他导热性能良好的型材通过焊接、铆接、胀接、铸造、粘接、挤出等工艺制作成型。冷却管件可通过金属挤出成型材加工制作，其加工出的型材，上面带有螺纹翅片。可将挤出成型金属螺纹翅片管，通过焊接成型为管片，通过管片与管片的多组密封连接，构成平行六面体的空气冷却器组件，它的进水口与出水口对角布置使其流径相同，其螺纹翅片管的旋转方向可相同，可相反，管片与管片之间的螺纹翅片管可以相同的方式顺序排列，也可以相同的方向或相反的方向排列布置。支架可用金属、混凝土或塑钢及高分子有机复合材料制作，空气冷却器支架固定于冷却塔的承重支撑体上。悬挂于空气冷却器固定支架上或摆放于空气冷却器支架上，也可通过键、栓、槽紧固组件加以固定。与空气冷却器进水口通过管道及接口连接地进水母管，布置于空气冷却器进水口旁边由空气冷却器支架支撑固定。与空气冷却器出水口通过管道及接头连接的汇水母管，布置于空气冷却器出水口旁边，通过空气冷却器支架支撑固定。除水器固定于空气冷却器的进风口处，可与空气冷却器连接组合或固定于空气冷却器固定支架上。喷淋布水装置上安装有控制水的阀门。空气冷却器安装在自然风冷却塔和机力循环冷却塔布水装置或除水器的下风向，且空气冷却器不应有让空气直接流通的大的空隙。空气冷却器以人字形、V形或多面体形按矩阵或同心扇形方式布置排列，安装固定在空气冷却器支架上。汇水管上的阀门和布水喷淋装置上的阀门，可用于控制空气冷却器的独立运行和变负荷运行。
空气冷却器工作过程如下需冷却的热水通过热水输水母管分别供应到空气冷却器组件上，通过热水输水母管上的空气冷却器组件进水管分别布水于空气冷却器组件单元上，进入空气冷却器组件单元的热水，通过空气冷却器组件上端配水管及空气冷却器组件上端热水输水母管等流径将热水分配到空气冷却器组件冷却单元上，通过螺纹翅片冷却管放热，汇流于空气冷却器管片组件汇水管和空气冷却器管片与管片组件汇水管上，最终从与空气冷却器组件进水管对角布置的冷却水出水管流出，汇流于空气冷却器组件下端的冷却水汇流输水母管里。冷却空气通过冷却螺纹翅片管，冷却管内的水，而与水逆流换热后的空气被加热，密度减小，从空气冷却器组件通风口排出进入冷却塔风筒，管片与管片之间设有空气冷却器组件间隔支撑，以防止冷却管片组件的变形，提高其机械强度，空气冷却器组件翅片冷却管冷却翅片与冷却管可为一次挤出成形，螺纹翅片冷却管与配水管之间通过焊接、胀接等方式相互连接。空气冷却器布置设计在符合空气动力学要求的同时，应便于拆换、维护、检修。经过空气冷却器预冷的水温度降低，通过汇流管汇流，再经过布水管淋水器通过阀门调控冷却水的分布和喷淋流量，经布水喷淋装置分布到凉水塔的蜂窝状热交换填料上，与空气热交换冷却后，汇流于冷却蓄水池。在空气冷却器的进风端与布水器之间安装的除水器，除去了上升空气中的水珠，减少了水的风吹损失。同时，由于喷淋装置分布到凉水塔蜂窝状冷却填料上的水温度低，因此，可减少水的大量蒸发，从而减少了水的散失和排污，降低了空气的干球温度，又使得空气冷却器有好的冷却换热效果。形成了充分利用空气干、湿球温度，互补散热的空冷凉水复合式冷却塔。空气冷却器汇水管出水口，通过阀门直接与循环水池的安装有控制阀门的取水管连接，共同为循环水泵取水管供水，并通过设在两管上的阀门，调控因季节不同的供水流量。以实现空冷凉水复合式冷却塔的空气冷却器在气温低的时候独立运行，最大限度的实现节约用水。此冷却塔适合于各种类型的冷却塔改造和生产，对于机械式冷却塔其布置结构与自然通风式冷却塔相似。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1为自然通风式双曲线冷却塔，其空气冷却器为人字形布置。
图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6热循环水输水母管、7循环水泵、8循环水给水管、9空气冷却器汇水管控制阀门、10冷却水池取水管、11空气冷却器汇水管、12冷却水池、13蜂窝波浪布水冷却层、14布水器、15布水控制阀门、16除水器、17空气冷却器支架、18人字形布置空气冷却器、19冷却塔风筒图中在冷却塔风筒19中的蜂窝波浪布水冷却层13及布水器14之下风向安置的空气冷却器支架17上，安装有人字形布置的空气冷却器18，人字形布置的空气冷却器18的安装支架17固定于冷却塔的承重支撑体上。需冷却的热循环水通过热循环水输水母管6进入冷却塔风筒19内，分别与人字形布置空气冷却器18上的进水口连接，通过配水管等流径、等压、均匀分布配水于人字形布置空气冷却器18中，经空气冷却器冷却的热水，通过位于空气冷却器末端的汇水管11收集，通过布水控制阀门15控制的冷却布水器14将水布于蜂窝波浪淋水填料层13上，热交换冷却后，汇流于冷却水池12。冷却水喷水分布和喷淋流量通过布水控制阀门15调控。在人字形布置空气冷却器18的进风端与布水器14之间安装有除水器16。人字形布置的空气冷却器18汇水管出水口，通过空气冷却器汇水管控制阀门9直接与冷却水池12的安装有控制阀门的冷却水吸水管10并联连接，共同为循环水泵7供水，并通过设在两管上的阀门调控因季节不同的供水流量。
图2为自然通风式双曲线冷却塔，其空气冷却器为矩形多边形矩阵布置。
图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6热循环水输水管、7循环水泵、8循环水给水管、9空气冷却器汇水管控制阀门、10冷却水吸水管、11空气冷却器汇水管、12冷却水池、13蜂窝波浪布水冷却层、14布水器、15布水控制阀门、16除水器、17空气冷却器支架、18矩阵式布置空气冷却器、19冷却塔风筒图2设备布置及流程等同于图1。
图3为机力风塔矩阵形布置图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6热循环水输水管、7循环水泵、8循环水给水管、9空气冷却器汇水管控制阀门、10冷却水池取水管、11空气冷却器汇水管、12冷却水池、13调风百页窗、14蜂窝波浪布水冷却层、15冷却水布水器、16布水控制阀门、17除水器、18空气冷却器支架、19矩阵形布置空气冷却器、20冷却塔风筒、21冷却风扇图中在冷却塔风筒20中的蜂窝波浪布水冷却层14及冷却水布水器15下风向，即除水器17出口处一侧的空气冷却器支架18上，安装有矩阵形布置空气冷却器19，空气冷却器支架18固定于冷却塔的承重支撑体上。需冷却的热循环水通过热循环水输水管道6进入冷却塔风筒20内的空气冷却器进水端，分别与矩阵形布置的空气冷却器19上的进水口连接，热循环水引入空气冷却器，通过配水管等流径、等压、均匀分布配水于矩阵形布置空气冷却器19中，冷却汇水管11也以相同的要求收集汇流。经空气冷却器冷却的热水，通过位于空气冷却器末端的冷却汇水管11收集，通过布水控制阀门16控制的冷却布水器15，将水布于蜂窝波浪淋水填料层14上，热交换冷却后，汇流于冷却水池12。冷却水喷水量通过布水控制阀门16调控冷却水的分布和喷淋流量。在矩阵形布置空气冷却器19的进风端与冷却布水器15之间安装有除水器17。矩阵形布置空气冷却器19汇水管出水口，通过空气冷却器布水控制阀门16直接与循环水池的安装有控制阀门的蓄水池冷却水吸水管10并联连接，共同为循环水泵7供水，并通过设在两管上的阀门调控因季节不同的供水流量。
图4为机力风塔人字形布置图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6循环水出水管、7循环水泵、8循环水给水管、9空冷循环水、10冷却水吸水管、11空气冷却器出水管、12冷却蓄水池、13调风百页窗14、蜂窝波浪布水冷却层、15布水器、16布水控制阀门、17除水器、18空气冷却器支架、19人字形布置空气冷却器、20冷却塔风筒、21风筒冷却风扇图4其过程类似于图3。
图5为机力抽风横流式冷却塔V形布置图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6热循环水输水管道、7循环水泵、8循环水给水管、9冷凝水泵空冷循环水、10冷却水吸水管、11空气冷却器出水管、12冷却水蓄水池、13蜂窝波浪布水冷却层、14调风百页窗、15布水器、16布水控制阀门、17空气冷却器支架、18除水器、19V形布置空气冷却器、20冷却塔风筒、21风筒冷却风扇图中在冷却塔风筒20中的蜂窝波浪布水冷却层13及冷却水布水器15下风向，即除水器18出口处一侧的支架17上，安装有V形布置空气冷却器19，V形布置空气冷却器19支架固定于冷却塔的承重支撑体上。需冷却的热循环水通过热循环水输水管道6进入冷却塔风筒20内的空气冷却器进水端分别与V形布置空气冷却器19上的进水口连接，热循环水引入空气冷却器，通过配水管等流径、等压、均匀分布配水于V形布置空气冷却器19中，冷却出水管11也以相同的要求收集汇流。经空气冷却器冷却的热水，通过位于空气冷却器末端的冷却汇水管11收集，通过布水控制阀门16控制的冷却布水器15将水布于蜂窝波浪淋水填料层13上，热交换冷却后，汇流于冷却蓄水池12。冷却水喷水量通过布水控制阀门16调控冷却水的分布和喷淋流量。在V形布置空气冷却器19的进风端与冷却布水器15之间安装有除水器18。V形布置空气冷却器19汇水管出水口，通过空气冷却器布水控制阀门16直接与循环水池的安装有控制阀门的蓄水池冷却水吸水管10并联连接，共同为循环水泵7供水，并通过设在两管上的阀门调控因季节不同的供水流量。
图6为机力抽风横流式冷却塔矩阵形布置图中1发电机、2汽轮机、3汽轮机转子、4冷凝器、5冷凝水泵、6热循环水输水管道、7循环水泵、8循环水给水管、9冷凝水泵空冷循环水、10冷却水吸水管、11空气冷却器出水管、12冷却蓄水池、13蜂窝波浪布水冷却层、14调风百页窗、15布水器、16布水控制阀门、17空气冷却器支架、18除水器、19矩阵形布置空气冷却器、20冷却塔风筒、21风筒冷却风扇图6其过程类似于图5。
图7多面体金属空气冷却器组件图中1空气冷却器组件上配水管、2空气冷却器组件进水管、3空气冷却器组件配水母管、4热水输水母管、5空气冷却器组件通风口、6空气冷却器组件间隔支撑、7空气冷却器组件螺纹翅片冷却管、8冷却螺纹翅片与汇水管连接头、9冷却空气进风口、10冷却热水出水管、11空气冷却器组件汇水管、12冷却热水汇流输水母管、13空气冷却器组件翅片冷却管冷却翅片14、冷却水组件汇水管需冷却的热水通过热水输水母管4分别供应到空气冷却器组件上通过热水输水母4上的空气冷却器组件进水管2分别布置于空气冷却器组件单元上，进入空气冷却器组件单元的热水，通过空气冷却器组件上配水管1及空气冷却器组件上热水输水母管3等流径将热水分配到空气冷却器组件冷却单元上，通过螺纹翅片冷却管放热，汇流于空气冷却器组件单元冷却水组件汇水管14和空气冷却器组件汇水管11上，最终从与空气冷却器组件进水管对角布置的冷却热水出水管10流出，汇流于冷却热水汇流输水母管12上，冷却空气通过冷却空气进风口9螺纹翅片冷却管内的水逆流换热后被加热，密度减小，从空气冷却器组件通风口5排出进入冷却塔风筒，管片与管片之间设有空气冷却器组件间隔支撑6，以防止冷却组件的变形，提高其机械强度，空气冷却器组件翅片冷却管冷却翅片13与冷却管为一次挤出成形，螺纹翅片冷却管与配水管之间通过焊接、胀接等方式相互连接。
本发明所用的空气冷却器组件可为挤出成形的金属螺纹翅片组件，通过焊接形成多面体冷却组件单元，其管与管之间的螺纹可为按相同方向旋转或为管与管之间按相反方向旋转，翅片单元与单元之间可为相同方向翅片之间的螺纹冷却管可为相同方向旋转布置，或为不同方向交叉布置，这样可根据用户要求实现高紊流状态，高风阻及低紊流状态，低风阻的排列方式。空气冷却器组件应耐腐蚀，热阻小，安装方便。
图8、图9为螺纹翅片冷却管不同布置方向的立体示意图。
权利要求
1.一种空冷凉水复合式冷却塔，由塔体、通风筒、通风设备、空气分配装置、空气冷却器、配水系统、淋水装置、除水器、集水器、进、出水管道和沟渠、其他设施等组成，其特征是在冷却塔外壳中的布水换热填料层及喷淋布水装置下风向，或除水器出风口处，设有安装固定在支架上的有空气冷却单元连接组成的空气冷却器，安装于自然风冷却塔和机力循环冷却塔的空气冷却器不应有让空气直接流通的大的空隙，支架固定于冷却塔的承重支撑体上，进水母管首先与冷却塔风筒内的空气冷却器组件的进水口通过管道接口分别密封连接，将热水引入空气冷却器组件，通过布水管分布配水于空气冷却器组件中，经空气冷却器冷却的水，通过位于空气冷却器末端的汇水管道收集，经过布水装置分布于淋水填料层上，汇流于冷却蓄水池，空气冷却器汇水管出水口，通过阀门直接与循环水池的安装有控制阀门的取水管连接，共同为循环水泵取水管供水，空气冷却器组件可由金属材料或导热性能良好的其它材料制作加工成形，空气冷却器的翅片通过金属挤出、涨接、焊接、铸造等工艺制造。
2.根据权利要求1所述的空气冷却单元其特征是由多组带冷却翅片的管通过布水管与汇水管连接构成的管片与多片管片组合构成，空气冷却器组件可由金属材料或其他导热性能良好的材料通过焊接、铆接、胀接、铸造、粘接、挤出等工艺制作成型，冷却翅片管可通过金属挤出制成型材加工制作，加工出的型材上面的翅片为螺纹状。
3.根据权利要求1所述的空气冷却器组件，其特征是可为挤出成型金属螺纹翅片，通过焊接成型为管片，通过管片与管片的多组密封连接，构成平行六面体的空气冷却器组件，它的进水口与出水口对角布置使其流径相同，其螺纹翅片管的旋转方向可相同，可相反，管片与管片之间的螺纹翅片管可以相同的方式顺序排列，也可以相同的方向或相反的方向排列布置，管片与管片之间设有空气冷却器组件间隔支撑。
4.根据权利要求1所述的空气冷却器支架，其特征是支架可用金属、混凝土或塑钢及高分子有机复合材料制作，空气冷却器支架固定于冷却塔的承重支撑体上。
5.根据权利要求1所述的空气冷却器，其特征是悬挂于空气冷却器固定支架上或摆放于空气冷却器支架上，也可通过键、栓紧固组件加以固定。
6.根据权利要求1所述的进水管、汇水管其特征是与空气冷却气进水口通过管道及接口连接，进水母管布置于空气冷却器进水口旁边由空气冷却器支架支撑固定，汇水管与空气冷却器出水口通过管及接头连接，汇水管通过空气冷却器支架支撑固定。
7.根据权利要求1所述的除水器，其特征是固定于空气冷却器的进风口处，可与空气冷却器连接组合或固定于空气冷却器固定支架上。
8.根据权利要求1所述的喷淋布水装置，其特征是喷淋布水装置上安装有控制水的阀门。
9.根据权利要求1所述的空气冷却器，其特征是空气冷却器以人字形、V形或多面体形按矩阵或同心扇形方式布置排列，安装固定在空气冷却器支架上。
10.根据权利要求1所述的汇水管，其特征是汇水管上的阀门和布水喷淋装置上的阀门，可用于控制空气冷却器的独立运行和变负荷运行。
全文摘要
在冷却塔外壳中的布水冷却填料层及喷淋布水装置或除水器下风向，设有以人字形或多面体形按矩阵或同心扇形方式布置排列，安装固定在支架上的空气冷却器，支架固定于冷却塔的承重支撑体上。需冷却的水通过进水母管与冷却塔风筒内的空气冷却器组件的进水口经管道接口分别连接，将水引入空气冷却器组件，通过布水管分布配水于空气冷却器组件中，经空气冷却器冷却的热水，通过位于空气冷却器末端的汇水管道收集，经过有阀门控制的布水装置分布于布水冷却淋水填料层上，热交换冷却后，汇流于冷却蓄水池。空气冷却器组件可由金属材料或导热性能良好的型材或其它材料通过焊接、铆接、胀接、铸造等工艺加工成形。
文档编号F28C1/00GK1485592SQ02131789
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月24日 优先权日2002年9月24日
发明者徐宝安 申请人:徐宝安