专利名称：一种两级蒸发式空气冷却系统的制作方法
一种两级蒸发式空气冷却系统技术领域
本发明是一种两级蒸发式空气冷却系统，采用空气冷却工业领域的被冷却介质， 例如蒸汽、水、油等。应用于电力、煤炭、石油、天然气、化工、空调等工业领域的冷却系统。
背景技术：
工业生产多采用循环方式，某些循环工质，例如蒸汽、水、油等，需要不断地被冷 却。循环工质一般采用自然界中的低温介质来冷却，例如水、空气。按低温介质的种类不同， 分为水冷和空冷。水冷却方式主要有开式冷却系统(或直流冷却)和闭式冷却系统(或循环 冷却)。由于水资源、环保的限制，一般多采用循环水冷却方式。在水资源缺乏的地区，采用 空气冷却方式。
传统的循环冷却水的冷却方式，为直接蒸发冷却(或湿式冷却)方式。通过循环冷 却水与环境空气温度直接接触换热来降低循环水的温度。例如，空调机械通风冷却塔、电厂 湿式冷却塔、电厂辅机冷却塔等。传统直接蒸发冷却方式的冷却极限温度是空气的湿球温 度。反之，当采用冷却水直接蒸发(喷淋、喷雾)方法处理空气时，空气温度所能达到的极限 温度是湿球温度。
随着水资源的日益紧张，节约用水具有重要的意义。空气冷却技术是干旱缺水地 区的主要冷却方式。例如，空气冷却技术是“富煤缺水”地区火电厂的主要冷却方式。电厂 空冷分为直接空冷和间接空冷，其主要空气冷却设备分别为直接空冷凝汽器和间接空冷散 热器。理论上，干式空气冷却方式所能达到的冷却极限温度是空气的干球温度。
空气冷却技术受到环境气象条件的影响。环境温度越高，空气冷却方式的冷却效 果越差。尤其在夏季，由于环境温度较高，某些时候无法满足工艺对空气冷却系统的要求。 为保证空气冷却器的冷却效果，在夏季高温时段，必须降低空气冷却器入口环境温度。工程 上，一般采用直接蒸发冷却(或喷雾加湿冷却)方式降低空气温度。例如，某些空冷电厂采用 喷雾增湿的方式来降低直接空冷凝汽器和间接空冷散热器的入口空气温度等。但这种方法 仍受制于湿球温度这一冷却极限温度的限制。当环境湿球温度较高时，空气冷却系统仍无 法保证工艺的安全、稳定和经济的运行。发明内容
本发明所要解决的技术问题
克服了传统空气冷却方式的冷却极限温度的问题。传统干式空气冷却方式的冷却 极限温度是空气的干球温度。当采用直接蒸发冷却方式的空气冷却系统，其冷却极限温度 是环境空气状态所对应的湿球温度的限制。
本发明的技术方案
一种两级蒸发式空气冷却系统，该空气冷却系统包括间接蒸发冷却器、直接蒸发 冷却器和空气冷却器。
环境空气被间接换热器处理至中间状态，进入直接蒸发换热器，被处理至最终状态，进入空气冷却器冷却工业介质。
间接蒸发冷却器包括间接换热器、间接蒸发换热器、间接循环泵、间接储液箱； 间接储液箱中的循环冷却液由间接循环泵送入间接换热器吸热升温，然后，进入间接蒸发换热器放热冷却后，落入间接储液箱；环境空气进入间接蒸发换热器冷却经过间接换热器吸热升温后的循环冷却液。
直接蒸发冷却器包括直接蒸发换热器、直接循环泵、直接储液箱；直接储液箱中的循环冷却液由直接循环泵送入直接蒸发换热器冷却空气后，落入直接储液箱。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果
本发明克服了传统空气冷却方式的冷却极限温度的问题。传统干式空气冷却方式的冷却极限温度是空气的干球温度。当采用直接蒸发冷却方式的空气冷却系统，其冷却极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度。
当夏季环境温度较高时，空气冷却器的冷却效果恶化。传统的直接蒸发冷却(或喷雾冷却)方式，可将空气温度降至湿球温度。当环境湿球温度较高时，直接蒸发冷却方式的冷却效果较差，仍有可能无法满足工艺要求。
采用两级蒸发式空气冷却系统时，可将环境空气温度降至其湿球温度以下。保证了空气冷却器的冷却效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和经济运行。
适合采用两级蒸发冷却器的地区多为气候干燥地区。部分适合采用多级蒸发冷却器地区，包括乌鲁木齐、西宁、杜尚别、克拉玛依、阿尔泰、库车、酒泉·、山丹、阿拉木图、且末、 兰州、呼和浩特、塔什干、石河子、伊宁、博乐、塔城、呼图壁、米泉、昌吉、鄯善、吐鲁番、哈密、 库尔勒、卩客什、和田、昌都、林芝、日卩客则、拉萨等。
图1是两级蒸发式空气冷却系统图2是两级蒸发冷却的空气处理过程焓湿图3是空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明。
一种两级蒸发式空气冷却系统，参见附图1，该空气冷却系统包括间接蒸发冷却器1、直接蒸发冷却器2和空气冷却器3。
环境空气W被间接换热器4处理至中间状态Wl，进入直接蒸发换热器8，被处理至最终状态0，进入空气冷却器3，冷却工业介质。间接换热器4、直接蒸发换热器8、空气冷却器3之间采用风管连接，空气在此通道内流动。
采用间接蒸发冷却器I和直接蒸发冷却器2可将环境空气温度处理到其入口状态所对应的湿球温度以下。
间接蒸发冷却器I包括间接换热器4、间接蒸发换热器5、间接循环泵6、间接储液箱7 ;间接储液箱7中的循环冷却液由间接循环泵6送入间接换热器4吸热升温，然后， 进入间接蒸发换热器5放热冷却后，落入间接储液箱7。环境空气(W)进入间接蒸发换热器(5)冷却经过间接换热器(4)吸热升温后的循环冷却液。
直接蒸发冷却器2包括直接蒸发换热器8、直接循环泵9、直接储液箱10 ;直接储液箱10中的循环冷却液由直接循环泵9送入直接蒸发换热器8冷却空气后，落入直接储液箱10。
空气冷却器3利用经过两级蒸发冷却器处理后的空气，冷却工业被冷却介质。工业被冷却介质由入口管道11进入空气冷却器3，被空气冷却后，由出口管道12流回用户工艺系统。根据被冷却介质在冷却过程中是否采用中间传热介质，空气冷却器可分为直接空气冷却器和间接空气发冷却器。例如，电厂的直接空冷凝汽器和间接空冷散热器。
图2为两级蒸发冷却的空气处理过程焓湿图。图中，W为环境空气。S为环境空气湿球状态。O为直接蒸发冷却出口空气状态。L为环境空气露点状态。空气干球温度为tg，湿球温度为ts，露点温度为空气干球温度、湿球温度和露点温度，具有如下关系^ ts ^ tg。当空气处于饱和状态(相对湿度为100%)时，tftftg。通常状态下，空气干球温度、湿球温度和露点温度关系为h < ts < tg。
环境空气W首先经过间接换热器4，为等湿处理过程。空气温度、焓值降低，含湿量不变，相对湿度升高，达到中间状态Wl。然后，通过直接蒸发换热器8，为等焓加湿过程，空气温度降低，焓值不变，含湿量和相对湿度增加。经过上述两级蒸发冷却处理后，空气达到状态O。此时，空气出口温度为t。，tx ^ t0 ^ ts。
当两级蒸发冷却不能满足空气冷却器的工艺要求时，可采用三级蒸发冷却方式。 以此类推，还可采用更多级的蒸发冷却+空气冷却方式。
上述技术方案基于以下理由
空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系，参见附图3。W为环境空气状态点。S 为环境空气湿球状态，当采用直接蒸发冷却方式时，可将空气处理至湿球状态S，出口空气状态为O。采用传统直接蒸发冷却方式能将环境空气温度处理到的极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度ts，即t。=!^，ti < t0 < tg。当环境空气湿球温度较高时,传统直接蒸发冷却方式难以满足工艺系统对空气冷却器的冷却要求。
采用两级蒸发冷却方式能将环境空气温度处理至其入口状态所对应的湿球温度以下，即露点温度和湿球温度之间，即& < t。< ts。由于空气温度可以处理到湿球温度以下，保证了空气冷却器的换热效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和 经济运行。
权利要求
1.一种两级蒸发式空气冷却系统，其特征在于 该空气冷却系统包括间接蒸发冷却器(I)、直接蒸发冷却器(2)和空气冷却器(3)； 环境空气(W)被间接换热器(4)处理至中间状态(W1)，进入直接蒸发换热器(8)，被处理至最终状态(0)，进入空气冷却器(3)冷却工业介质。
2.根据权利要求1所述的两级蒸发式空气冷却系统，其特征在于 间接蒸发冷却器(I)包括间接换热器(4)、间接蒸发换热器(5)、间接循环泵(6)、间接储液箱(7);间接储液箱(7)中的循环冷却液由间接循环泵(6)送入间接换热器(4)吸热升温，然后，进入间接蒸发换热器(5)放热冷却后，落入间接储液箱(7)； 环境空气(W)进入间接蒸发换热器(5)冷却经过间接换热器(4)吸热升温后的循环冷却液。
直接蒸发冷却器(2)包括直接蒸发换热器(8)、直接循环泵(9)、直接储液箱(10);直接储液箱(10)中的循环冷却液由直接循环泵(9)送入直接蒸发换热器(8)冷却空气后，落入直接储液箱(10)。
全文摘要
本发明公开了一种两级蒸发式空气冷却系统，适用于冷却工业领域被冷却介质，例如蒸汽、水、油等。应用于电力、煤炭、石油、天然气、化工等工业领域的冷却系统。它克服了传统空气冷却方式的冷却极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度的限制。该空气冷却系统包括间接蒸发冷却器(1)、直接蒸发冷却器(2)和空气冷却器(3)；环境空气(W)被间接换热器(4)处理至中间状态(W1)，进入直接蒸发换热器(8)，被处理至最终状态(O)，进入空气冷却器(3)冷却工业介质。采用两级蒸发冷却时，可将环境空气降至湿球温度以下。保证了空气冷却器的冷却效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和经济运行。
文档编号F28D5/00GK103033070SQ20121058786
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者石磊, 王锦 申请人:北京交通大学