一种蓄热式冷却塔及其运行控制方法与流程

本发明涉及一种蓄热式冷却塔，尤其为一种单塔多组蓄热式循环切换运行、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。

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。具体由以下技术方案实现：

一种蓄热式冷却塔，包括水池（1）、冷却塔、塔筒（7）和循环水回水管道（15），冷却塔通过塔腿（14）将其支撑于水池（1）上，冷却塔顶部设有塔筒（7），所述冷却塔，其特征在于：塔体（5）内筒体由蓄热体隔板（17）分隔成为互不相通的多组筒体，各组筒体下通于水池（1）、上通于塔筒（7），各组筒体下部侧面开有通于大气的侧口，各组筒体侧口分别设有空气流通阀（13），筒体侧口的上沿设有蓄热体支架（12），蓄热体支架（12）上置有蓄热体（11），循环水回水管道（16）末端通过多通阀（8）分为与多组筒体空间内的多组蓄热体（11）对应的设置有多组水分布管（9）和分布支管（10）；所述塔体（5）上面接有塔筒（7），塔筒（7）内设有风机（6）；所述多组筒体的组数量大于等于二，优先大于等于三；所述的蓄热式冷却塔，其特征在于，所述各组筒体侧口分别设有阀（13），其入口设置有过滤装置（14）；所述的蓄热式冷却塔，其特征在于，所述多通阀（8），可以是多个单通阀门的组合。

本发明还提供了蓄热式冷却塔的运行控制方法，其特征在于，多通阀（8）和空气流通阀（13）不在同一组筒体内同时相通，当多通阀（8）通水于第一组筒体时，空气流通阀（13）通于另外的一组筒体，多通阀（8）和空气流通阀（13）的导通与关闭依次程式控制；所述的蓄热式冷却塔的运行控制方法，所述多通阀（8）和空气流通阀（13）的导通与关闭依次程式控制，其控制程式为：实施例一，当多组筒体为两组时，多通阀（8）通水于第一组时，第一组的空气流通阀（13）关闭通风，空气流通阀（13）通风于第二组，第二组多通阀（8）关闭通水；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为同时切换为第一组的通水多通阀（8）和第一组的通风空气流通阀（13）同时关闭与导通；实施例二，当多组筒体为三组时，多通阀（8）通水于第一组，第一组的空气流通阀（13）关闭通风，空气流通阀（13）通风于第二组，第二组多通阀（8）关闭通水，第三组备用，第三组的多通阀（8）关闭通水，第三组的空气流通阀（13）关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第一组和第三组多通阀（8）同时关闭和导通，多通阀（8）通水于第三组，第三组的空气流通阀（13）关闭通风，第一组蓄热体（11）处于分离水状态，第一组的多通阀（8）关闭通水，第一组的空气流通阀（13）关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第二组和第一组通风空气流通阀（13）同时关闭与导通，空气流通阀（13）通风于第一组，第一组多通阀（8）关闭通水；第二组备用，第二组的多通阀（8）关闭通水，第二组的空气流通阀（13）关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第三组和第二组多通阀（8）同时关闭和导通，多通阀（8）通水于第二组，第二组的空气流通阀（13）关闭通风；第三组蓄热体（11）处于分离水状态，第三组的多通阀（8）关闭通水，第三组的空气流通阀（13）关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第一组和第三组空气流通阀（13）同时关闭与导通，第一组备用，第一组的多通阀（8）关闭通水，第一组的空气流通阀（13）关闭通风；依次方法循环控制；实施例三，当多组筒体为四组及以上时，循环控制中的备用组和蓄热体（11）处于分离水状态的组增加一及以上组，运行控制方法程式相同。

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是蓄热式冷却塔装置结构示意图。

图2是蓄热式冷却塔装置蓄热分组结构示意图。

图中：1、水池，2、水池封盖装置，3、爬梯支架，4、爬梯，5、塔体，6、风机，7、塔筒，8、多通阀，9、分布管，10、分布支管，11、蓄热体，12、蓄热体支架，13、冷风入口阀及过滤装置，14、塔腿，15、循环水回水管，16、蓄热体隔板。

具体实施方式

如图1、图2所示， 一种蓄热式冷却塔，包括水池1、冷却塔、塔筒7和循环水回水管道15，冷却塔通过塔腿14将其支撑于水池1上，一般工程上冷却水塔下面水池是接水池，水池1将冷却塔流下来的水收集起来再流送到循环水池（罐），以便循环水池的清理与维护等操作，当封闭式结构形成后，就可以采用水池（罐）全封闭式结构，防止空气中沙尘的侵入，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；水池上的冷却塔由塔体和塔筒构成，上接塔筒塔筒7，利用塔筒的烟囱效应将热空气高空排走；塔体5内筒体由蓄热体隔板17分隔成为互不相通的多组筒体，各组筒体下通于水池1、上通于塔筒7，各组筒体下部侧面开有通于大气的侧口，各组筒体侧口分别设有空气流通阀13，筒体侧口的上沿设有蓄热体支架12，蓄热体支架12上置有蓄热体11，隔板17隔离的塔筒7、蓄热体支架12和支架上面蓄热体11形成蓄热式换热器，塔体5内筒体由蓄热体隔板17分隔成为互不相通的多组筒体形成多组蓄热式换热器；循环水回水管道16一般设置于冷却塔的中心，也可以设置与其他位置，循环水回水管道16末端通过多通阀8，与多组筒体空间内的多组蓄热体11对应的设置有多组水分布管9和分布支管10，循环水管道来水通过多通阀控制水流，在各筒体形成的多组蓄热式换热器之间相互程式切换，水分布管9和分布支管10将多通阀控制来的水流，均匀分布于各组蓄热式换热器蓄热体11的顶面，在流经水流自流流经蓄热体11，与蓄热体11充分接触换热，循环水的热量传递给蓄热体11，循环水温度降低达到冷却的目的，蓄热体11换的循环水的热量，蓄热体11温度升高；各组筒体下部侧面开有通于大气的侧口，各组筒体侧口分别设有空气流通阀13，塔体5上面接有塔筒7，塔筒7内设有风机6，筒体侧口、蓄热体支架12、蓄热体11、塔筒7的串联连接形成空气通道，塔筒7内的风机6运行形成抽力，塔筒7提高高度可以实现烟囱效应而提高抽力，抽动空气由筒体侧口入、穿过蓄热体支架12、经过蓄热体11、塔筒7排向大气，空气流经蓄热体11时，与蓄热体11充分接触，蓄热体11将已经蓄的循环水的热量传递给空气，完成热量交换过程；所述多组筒体的组数量大于等于二，优先大于等于三，组数越多切换的间隙越大，水与蓄热体11分离的时间越长，越有利于节水；在各组筒体侧口分别设有阀13的入口设置有过滤装置（14），可以过滤净化空气，阻断空气中沙尘的侵入，也就是间接净化了水，可以有效降低换热设备的结垢，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；所述多通阀8，可以是多个单通阀门的组合，适当的控制也可以功能相同的实现循环水的程式切换控制。

本发明提供了蓄热式冷却塔的运行控制方法，程式控制的方式为：多通阀8和空气流通阀13不在同一组筒体内同时相通，当多通阀8通水于第一组筒体时，空气流通阀13通于另外的一组筒体，多通阀8和空气流通阀13的导通与关闭依次程式控制；具体实现为多通阀8和空气流通阀13的导通与关闭依次程式控制，其控制程式为：实施例一，当多组筒体为两组时，多通阀8通水于第一组时，第一组的空气流通阀13关闭通风，空气流通阀13通风于第二组，第二组多通阀8关闭通水；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为同时切换为第一组的通水多通阀8和第一组的通风空气流通阀13同时关闭与导通；实施例二，当多组筒体为三组时，多通阀8通水于第一组，第一组的空气流通阀13关闭通风，空气流通阀13通风于第二组，第二组多通阀8关闭通水，第三组备用，第三组的多通阀8关闭通水，第三组的空气流通阀13关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第一组和第三组多通阀8同时关闭和导通，多通阀8通水于第三组，第三组的空气流通阀13关闭通风，第一组蓄热体11处于分离水状态，第一组的多通阀8关闭通水，第一组的空气流通阀13关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第二组和第一组通风空气流通阀13同时关闭与导通，空气流通阀13通风于第一组，第一组多通阀8关闭通水；第二组备用，第二组的多通阀8关闭通水，第二组的空气流通阀13关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第三组和第二组多通阀8同时关闭和导通，多通阀8通水于第二组，第二组的空气流通阀13关闭通风；第三组蓄热体11处于分离水状态，第三组的多通阀8关闭通水，第三组的空气流通阀13关闭通风；当温度或时间控制条件达到控制值时，切换控制方式为第一组和第三组空气流通阀13同时关闭与导通，第一组备用，第一组的多通阀8关闭通水，第一组的空气流通阀13关闭通风；依次方法循环控制；实施例三，当多组筒体为四组及以上时，循环控制中的备用组和蓄热体11处于分离水状态的组增加一及以上组，运行控制方法程式相同。