一种空冷式热交换装置及其调控方法与流程

本发明属于热交换设备，具体涉及一种空冷式热交换装置及其调控方法。

背景技术：

1、空冷式热交换装置是利用空气作为冷流，与作为热流的工作介质进行热交换使工作介质降温至所需温度的设备。如用于冷却工业循环水、石油化工塔底油及回流油等。

2、现有空冷式热交换装置，根据通风形式不同主要分为鼓风式、引风式和自然对流式三种类型。其中，现有的鼓风式空冷热交换装置，其风机通常设于换热管束的下方，位于进风口处，由风机向换热管束鼓入空气进行热交换；现有的引风式空冷热交换装置，其风机通常设于换热管束之上，位于出风口处，由风机将空气引入装置内与换热管束进行热交换，然后携带热量的空气再由风机排出；现有的自然对流式空冷热交换装置，通常在换热管束之上设置具有一定高度的风筒，通过具有相当高度的风筒的抽力作用，使空气进入装置内与换热管束进行热交换。上述三种空冷式热交换装置结构相对简单，均可利用空气与工作介质进行热交换，实现对工作介质的冷却；但是存在部分部件（如风机、管束等）维护困难，容易受到外界侵袭和损坏，运行稳定性差的问题，对环境温度、出口温度、空间布局等有一定的限制，使得不同类型的空冷式热交换装置在使用环境和换热工况上均有较大的局限性，不能很好的适应复杂多变的环境条件。

技术实现思路

1、针对上述现有空冷式热交换装置存在的不足，本发明旨在提供一种空冷式热交换装置及其调控方法，该空冷式热交换装置受外界环境影响小，传热系数高且传热稳定，运行能耗低，噪音小，使用寿命长，局限性小，适应性强，适用范围广；结构简单且稳定，安全性高。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种空冷式热交换装置，包括：

4、构架；

5、若干管束，水平安装于所述构架上，所述管束为热交换部位，其内部为工作介质通道；

6、若干下风箱，安装于所述管束之下；

7、若干风机，对应安装于若干所述下风箱的入口端，驱动空气进入所述下风箱；

8、若干上风箱，安装于所述管束之上，与若干所述下风箱对应连通；

9、若干风筒，对应安装于若干所述上风箱上，与所述上风箱出口端连通；

10、其中，若干所述风机、下风箱、上风箱和风筒的数量相等，且对应连通形成若干独立的通风风道，空气经过所述通风通道与所述管束进行热交换。

11、在本技术的一种实施例中，还包括若干风阀，每个所述风阀对应安装于一个所述风筒的出口端，能调节所述风筒的开启量或关闭所述风筒的出口端；

12、和/或，所述风筒出口端还设有护网。

13、在本技术的一种实施例中，所述风阀为叶片风阀，内部设有多个可调节叶片；

14、和/或，所述风阀的直径为500~10000mm，高度为120~1200mm。

15、在本技术的一种实施例中，所述上风箱和下风箱结构相同，均为锥形过渡结构，一端为圆形，另一端为方形，圆形端与所述风筒或所述风机连接，方形端与所述管束的上侧或下侧连接。

16、在本技术的一种实施例中，所述上风箱和下风箱的锥形过渡结构包括侧板、端板、三角连接板和顶板；所述侧板和所述端板拼接后的一侧组成方形端；所述三角连接板和所述侧板、端板拼接后的另一侧与所述顶板外侧适配连接；所述顶板内侧为圆形通孔，所述圆形通孔与所述风筒入口端适配连接。

17、在本技术的一种实施例中，所述侧板、端板、三角连接板和顶板的连接处设折边，拼接时经螺栓连接。

18、在本技术的一种实施例中，所述风筒包括多个依次连接的风筒小节。

19、在本技术的一种实施例中，所述风筒小节的两端连接处向外设折边，连接时经螺栓连接；

20、和/或，所述风筒小节的外侧具有加强筋；

21、和/或，所述风筒小节的直径为500~10000mm，高度为600~3000mm，所述风筒的整体高度为2000~15000mm。

22、在本技术的一种实施例中，所述风机由变频电机驱动；还包括控制器和若干温度检测器，所述温度检测器和所述变频电机均与所述控制器电信连接，且所述温度检测器和所述变频电机相关联。

23、一种如以上所述空冷式热交换装置的调控方法，包括如下步骤：

24、s100、检测环境温度t和工作介质出口温度t1，将环境温度t与设定温度t1和t2比较；当t≥t1时，进行步骤s200；当t2≤t＜t1时，进行步骤s300或步骤s400；当t＜t2时，进行步骤s500；

25、s200、开启全部所述风机的变频电机，并全速运行，同时调节所述工作介质流经所述管束的流速vreal-time，所述流速vreal-time≤系统运行设定的满负荷流速值vmax，以控制所述介质出口温度t1在工艺设定温度范围内；

26、s300、控制所述流速vreal-time大致等于所述满负荷流速值vmax，调节驱动所述风机的变频电机的频率，减速运行，以控制所述介质出口温度t1在工艺设定温度范围内；

27、s400、控制所述流速vreal-time大致等于所述满负荷流速值vmax，关闭部分所述风机的变频电机，开启并全速运行另一部分所述风机的变频电机，以控制所述介质出口温度t1在工艺设定温度范围内；

28、s500、控制所述流速vreal-time大致等于所述满负荷流速值vmax，关闭全部所述变频电机，利用自然对流换热，以控制所述介质出口温度t1在工艺设定温度范围内；

29、若所述介质出口温度t1低于工艺设定温度范围的最低值，则控制所述风筒上的风阀减小开启量直至关闭；

30、若所述介质出口温度t1高于工艺设定温度范围的最高值，则进行所述步骤s300或步骤s400。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、本技术的空冷式热交换装置，其管束的上下侧分别设有上风箱和下风箱，管束不与外部直接接触，可有效阻挡风沙、柳絮、冰雹、雨雪、日照等对管束的影响，减小管束外的污垢热阻，提高管束的传热系数，延长使用寿命，热交换更加稳定；风机设于进风口，在大气温度下运行，安装维护方便，运行稳定，能耗低，使用寿命长；设置有风筒，具有抽力作用，可在风机停机运转时维持约30%的冷却负荷，达到节能降噪的效果；且设有风筒还能有效消除出风口热风循环对管束换热效果的影响；本技术的空冷式热交换装置，结构简单，设计紧凑，结合了现有鼓风式、引风式及自然对流式空冷热交换装置的优点，并改进了各自的缺点，安装维护方便，使用寿命长，运行能耗和运行噪音低，应用局限性小，适应性强，适用范围广；且其形成了若干独立的通风风道，能协同配合运行，适应不同的热交换工况，并起到降低能耗和噪音的效果；

33、2、在风筒出口端设置风阀，可在风机停机运行时起到调节风量的作用；在低温条件下关闭风阀，起到保温、防冻的效果，避免管束内的工作介质冰冻或过冷；以及阻挡风沙、柳絮、冰雹、雨雪、日照等对管束的影响，起到保护作用，确保安全运行，进一步扩大了空冷式热交换装置的适用范围；

34、3、上风箱和下风箱采用锥形过渡，并由板件拼接而成，采用折边和螺栓连接，其结构通风风阻小，气流分布均匀，结构强度高，抗振动性能强；结构简单，易于批量化生产，各部件可通过钣金折边加工成型，经螺栓连接，无需焊接操作，降低了劳动强度，且各零件互换性强，安装、运输方便；

35、4、风筒由风筒小节连接组合而成，可根据空冷式热交换装置的设计需要和安装场地限制等选择风筒小节的数量进行组装，适应性强，且风筒小节成型简单可批量化生产；经折边和螺栓连接，结构强度高，安装方便，无需焊接；

36、5、本技术的调控方法，应用于上述空冷式热交换装置，能充分发挥该空冷式热交换装置的优势，适应不同的环境条件，实现低能耗、低噪音运行。