一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法与流程

本发明属于冷却塔节水，更具体地说，涉及一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法。

背景技术：

1、冷却塔是用水作为循环冷却剂，从系统中吸收热量排放至大气中，进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。而冷却塔布水器则是冷却塔中的关键部件，其主要作用是将水均匀地分布到冷却塔内填料上，增大水气接触界面，使一部分水汽化，带走热量，起到降低水温的作用。

2、一般而言，冷却水通过进水管进入布水器流入布水管，然后通过布水管上的喷孔形成水流，洒在冷却塔的填料上。水附着填料表面成水膜状流动，增大了水气接触界面，空气在塔内与水流逆向流动进行热交换，使一部分水汽化，带走热量，起到降低水温的作用。

3、冷却塔风筒出口产生的羽雾是冷热空气接触后的正常物理变化，其主要产生在冬季以及梅雨季节。虽然对冷却塔的性能没有太大影响，但是随着环保要求的提高，对冷却塔的相关要求也相应的提高。冷却塔出风口羽雾对厂区作业及工作环境、道路交通安全等会带来不利影响，也会导致厂区装置区的设备腐蚀，并造成循环水的大量损失。

4、为达到消雾目的，现有技术中已有探寻相关的一些解决方案，其中不乏在在冷却塔内布置冷凝模块（或称消雾模块），通过对上行的湿热空气进行冷凝处理，从而达到消雾节水的效果。上述解决方案在以下中国专利文献中可以找到，如中国专利文献，申请号为2023110496074，公开了一种新型冷凝式消雾冷却塔，通过优化塔内的冷凝模块构造，减少液膜厚度，增大有效换热面积，提高综合传热系数来增加消雾节水的效果，有效解决了冷却塔中的冷凝模块消雾节水效果有限的问题。

5、但是上述方案主要探索的是对于冷凝模块结构的改进，增大换热面积，从而优化冷凝效果，其干冷通道的冷却风从上百叶窗导入，一方面会破坏冷却塔内部原有的气体流场，影响冷却塔自身的蒸发换热效果；另一方面，若需要保障冷却塔底部百叶窗冷却风的正常进入，通常需要加大风机的动力才能实现，此举无疑是增大了冷却塔能耗，不利于环保和推广使用。

6、此外在夏季时，冷却塔出风口的羽雾现象由于外界温度较高的原因，已经大大弱化，此时需要通过上述冷凝模块实现消雾节水的手段已经无需进行。在环境温度较高的时候，需要考量的是冷却塔内部的蒸发换热效率问题。因此，设计一款可根据环境温度调节工作模式的冷却塔，具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法，通过双层布水器以及冷凝设备的设置，能够在不同环境温度下，通过人工或者自动切换不同的工作模式，既能满足低温环境下冷凝节水的使用需求，又能在高温环境下提高蒸发换热效率，从而有效提高了冷却塔的运行效率和节能效果。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、第一方面，本技术提供了一种可根据环境温度的冷却塔，冷却塔内部设有双层布水单元，分别为沿轴向平行分布的第二层布水单元和第一层布水单元；

4、第二层布水单元和第一层布水单元之间设有冷凝区域，冷凝区域内设有沿冷却塔横截面布置的冷凝本体；

5、冷凝本体上设有相互独立的湿热通道和干冷通道，湿热通道与冷却塔内部相连通，干冷通道与冷却塔上的冷空气进口相连，冷凝本体用于实现两股空气的交叉换热处理。

6、在上述第一方面的一种可能的实现中，第二层布水单元和第一层布水单元分别通过不同的热水支管与热水总管相连；

7、和/或，第二层布水单元和第一层布水单元的热水支管上分别设有第二布水阀和第一布水阀；

8、在上述第一方面的一种可能的实现中，热水支管上还设有温度表和压力表；

9、和/或，第二布水阀、第一布水阀、温度表和压力表分别与控制模块相连。

10、在上述第一方面的一种可能的实现中，第二层布水单元和第一层布水单元的结构相同；

11、和/或，第一层布水单元包括沿冷却塔横截面分布的布水管，布水管上间隔设置有多个喷嘴，喷嘴用于向冷却塔下部的填料单元内喷洒热水；

12、和/或，喷嘴为可旋转雾化喷嘴。

13、在上述第一方面的一种可能的实现中，布水管不限于单层结构，当布水管为单层结构时，布水管为多个，多个布水管沿冷却塔的径向间隔分布；

14、或者，当布水管为双层以上结构布置时，每层的多个布水管沿冷却塔的径向间隔布置；

15、和/或，多层布水管呈交错布置。

16、在上述第一方面的一种可能的实现中，多个位于同一横截面内的布水管通过主布水管与热水支管相连通；

17、和/或，主布水管为环形管道结构，或者主布水管为框架结构，该框架结构内部具有相互连通的通道。

18、在上述第一方面的一种可能的实现中，干冷通道为两个，对称布置于冷凝本体的横向两侧；

19、每个干冷通道分别与对应侧的冷空气进口相连。

20、在上述第一方面的一种可能的实现中，冷凝本体内部具有一换热腔室，换热腔室上设有相连通的干冷通道；

21、冷凝本体背离风机的一侧设有与冷却塔内部相连通的湿热通道，且冷凝本体靠近风机的另一侧设有与冷却塔内部相连通的出气通道。

22、在上述第一方面的一种可能的实现中，换热腔室背离风机的一侧设有进气冷凝板，进气冷凝板上设有与冷却塔内部相连通的湿热通道；

23、和/或，进气冷凝板采用多孔材料制作而成，此时湿热通道为多孔材料内部的孔隙通道。

24、在上述第一方面的一种可能的实现中，换热腔室靠近风机的另一侧设有出气冷凝板，出气冷凝板上设有与冷却塔内部相连通的出气通道；

25、和/或，出气冷凝板采用多孔材料制作而成，此时出气通道为多孔材料内部的孔隙通道。

26、在上述第一方面的一种可能的实现中，换热腔室内部间隔设置有多个换热管，且每个换热管均与干冷通道相连通；

27、和/或，换热管上设有与管外空间相连通的换热通道；

28、和/或，换热通道为换气孔，换气孔至少布置于换热管的部分外表面；

29、和/或，换热通道为格栅式镂空结构或者回形槽状结构。

30、第二方面，本技术提供了一种可根据环境温度的冷却塔调节方法，冷却塔具有两种独立的工作模式，根据不同环境温度，可以人为或自动切换至合适的工作模式，其具体包括：

31、当冷却塔的出水温度低于设定值时，符合冷凝条件，开启冷凝本体，并打开干冷通道以及干冷通道上的阀门，干冷空气经干冷通道进入冷凝本体内，与经湿热通道进入冷凝本体内的湿热空气进行交叉换热，湿热空气中的水蒸气经冷凝换热后凝聚成水滴回落至冷却塔下部；

32、当冷却塔的出水温度高于设定值时，不再符合冷凝条件，关闭冷凝本体以及干冷通道，同时开启第二层布水单元和第一层布水单元以及其相对应的阀门，通过双层布水实现冷却塔内部的两次换热蒸发。

33、这里非常宽泛地列出了本发明的一些具体实施例，目的是为了更好的理解其详细描述，更好的认识到本发明的技术贡献。当然，这里还有一些将在下文描述的本发明的附加实施例，这些实施例将成为附加的权利要求的主题。

34、在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应该明确，本发明并不限定所申请的具体结构以及说明书或附图中所表述或图示的构件的布置。本发明可以有实施例之外的其它实施例，并且可以通过多种方式进行实践和实现。同样，这里使用的措词和术语以及摘要仅是为了描述需要，不能看作是对发明的限定。

35、因此，本领域技术人员应该明白，本公开基于的这个概念可以很容易地作为实现本发明的多个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，应该认为权利要求包括了所有不脱离本发明的精神和范围的等同物。

36、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

37、（1）本发明通过双层布水器以及冷凝设备的设置，使得冷却塔具有两种工作模式，即在不同的环境温度下，通过人为或自动控制，切换至合适的工作模式，以达到最优、最节能的节水效果或者蒸发换热效果，最大限度地提高收水率以及冷却塔的预期效率，以达到低能耗、高效率的目的。

38、（2）本发明中能既能够实现对上升的湿热空气的冷凝处理，达到消雾节能的目的，又能够保证冷却塔气体流动的正常进行，不影响冷却塔的蒸发换热效率，同时还能节省冷却设备的能耗，具有很好的经济性和实用性。

39、（3）由于塔外的冷空气相较于塔内冷凝本体处的湿热空气温度较低，本发明中利用温度差实现干冷空气的自吸式导入，全程无需额外消耗能源，能够实现在节水消雾的同时，实现节能的目的。

40、（4）本发明冷却塔设计的换热系统，可根据季节、环境温度对节水模式做出合理的调整，以达到低能耗、高效率的目的。