(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811643340.0
(22)申请日 2018.12.29
(71)申请人 中国石油化工股份有限公司
地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街
22号
申请人 中国石油化工股份有限公司大连石
油化工研究院
(72)发明人 廖昌建 王海波 厉勇 邢兵
其他发明人请求不公开姓名
(51)Int.Cl.
F28C 1/14(2006.01)
F28F 25/06(2006.01)
F28F 25/08(2006.01)
(54)发明名称一种多级换热的闭式冷却塔(57)摘要本发明公开了一种多级换热的闭式冷却塔，所述闭式冷却塔包括塔体、风机、收水除雾器、喷淋管件、换热管组件、旋转床组件、集水箱，所述风机设置于塔体顶部，收水除雾器设置于风机下方，所述喷淋管件、换热管组件、旋转床组件设置于收水除雾器下方，所述集水箱设置于塔体底部，所述集水箱设有出液口，集水箱出液口经管线与喷淋管件连接，所述塔体顶部设有出风口，集水箱上方塔体侧壁设置有进风口。本发明多级换热的闭式冷却塔通过多级热湿平衡换热，使得空气-喷淋水经过不同温度梯度的湿热平衡级换热，并及时有效的将换热冷量传递给冷却水，从 而极大提高冷却塔的冷却性能。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 111380373 A 2020.07.07
C N 111380373
A
1.一种多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述闭式冷却塔包括塔体、风机、收水除雾器、喷淋管件、换热管组件、旋转床组件、集水箱，所述风机设置于塔体顶部，收水除雾器设置于风机下方，所述喷淋管件、换热管组件、旋转床组件设置于收水除雾器下方，所述集水箱设置于塔体底部，所述集水箱设有出液口，集水箱出液口经管线与喷淋管件连接，所述塔体顶部设有出风口，集水箱上方塔体侧壁设置有进风口；其中，所述旋转床组件包括旋转轴、床层和旋转盘，所述床层中心为圆柱形空腔，旋转轴 设置于床层中心的圆柱形空腔中，床层固定在旋转盘上，所述旋转盘与旋转轴固定连接，所述旋转轴内部位于最下层床层以上为空心结构，且旋转轴管壁与床层水平对应区域内设置有若干孔，所述床层与换热管组件从下至上依次呈“床层-换热管组件-床层-换热管组件”交替布置。
2.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述旋转轴上端与喷淋管件连通，旋转轴下端与驱动装置连接。
3.按照权利要求2所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述驱动装置为变频电机，所述驱动装置设置在闭式冷却塔塔体外部。
4.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述床层为轴向多层布置，每层床层上方均设置有换热管组件。
5.按照权利要求1或4所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述床层设置2层以上。
6.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：相邻两层换热管组件之间通过连通管连通。
7.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：相邻两层床层之间的距离与床层厚度比为10～1:1，优选5～2:1。
8.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述旋转盘上设有通孔。
9.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述换热管组件包括若干根换热管，若干根换热管呈水平环形管束布置，相邻换热管呈交错布置。
10.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述换热管组件上设有被冷却介质入口和被冷却介质出口。
11.按照权利要求6所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：相邻换热管间距与换热管外径比为3～0.5:1，优选2～1:1。
12.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述床层为填料结构、丝网结构、筛网结构中的一种或几种，优选为填料结构，进一步优选为规整填料结构。
13.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述床层转速为50～5000转/分，优选200～2000转/分。
14.按照权利要求9所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述换热管为圆管、椭圆管、扭曲管中的一种或几种；所述换热管材质为铜管、钢管、不锈钢管、改性氟塑料管中的一种。
15.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述集水箱出液口与喷淋管件的连接管线上设置有循环泵和调节阀，所述循环泵设置于集水箱外侧，调节阀用以调整循环水流量。
16.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述进风口处设置有进
风格栅。
17.按照权利要求1所述多级换热的闭式冷却塔，其特征在于：所述收水除雾器为丝网除雾器、折板式除雾器、平板式除雾器、格栅除雾器中的一种或几种。
一种多级换热的闭式冷却塔
技术领域
[0001]本发明属于冷却设备技术领域，涉及一种闭式冷却塔，特别是涉及一种多级换热的闭式冷却塔。
背景技术
[0002]冷却塔是一种常用的冷却设备，其工作原理为需要被冷却的高温循环水在冷却塔内部，通过与空气进行潜热、显热交换把自身的热量传给空气，实现降温。
[0003]根据空气与被冷却水是否直接接触，可分为开式冷却塔和密闭式冷却塔。开式冷却塔中，空气与水直接接触，热交换发生在接触面，因此换热效果相对更好，冷却水温度可与空气换热至空气的湿球温
度。但由于开式冷却塔中空气与被冷却水直接接触，造成冷却水质易受污染、易滋生病菌、设备腐蚀过快等问题，并且由于换热过程会伴随着冷却水的不断蒸发，会增大循环水的盐浓度，造成冷却水水质下降。闭式冷却塔中，用间壁式换热盘管代替了传统的填料，冷却水在换热盘管内流动，避免了与空气的直接接触，保证了冷却水质的清洁。随着国家节能减排、低碳环保政策的提出，闭式冷却塔因其清洁性，在电力、化工、钢铁、冶金、暖通等行业应用市场前景良好。
[0004]目前常见的闭式冷却塔一般采用喷淋形式，喷淋水由上至下靠重力流过换热管束形成水膜，带走管内流体的热量，空气与喷淋水接触，通过与喷淋水蒸发换热和对流换热带走喷淋水的热量。为强化喷淋水与空气热湿交换效果，并降低换热盘管用量，一般在塔内换热盘管上部或下部设置填料，为了使塔内空气接近或达到饱和湿度，往往喷淋水循环量大，填料体积大。此外，传统的热湿交换闭式冷却塔主要通过喷嘴实现喷淋水的雾化分布，喷水量大小直接影响喷嘴雾化分布效果，进而一定程度限制了冷却塔的处理能力范围，冷却塔负荷可调整性能较差。
[0005]专利CN102620597A提供一种底部进风的闭式冷却塔，通过在冷却塔底部设置多个导水百叶，相邻的导水百叶之间为进风口，使得布风均匀的方式提高换热效率，但仅从气相角度出发，对于冷却塔整体换热效果的提高非常有限。专利CN102809306A提出一种等焓加湿降温节水闭式冷却塔，在铜管铝翅片式盘管下面设有一个由上层填料、下层填料、离心式雾化器组成的绝热腔体，离心式雾化器能够促进雾化水蒸发从而降低空气温度，提高冷却塔性能，并能实现消白烟效果，但是通过上端翅片式盘管进行
空气与冷却水的热传导实现，换热面积大，且是以空气不饱和外排为代价，汽化潜热冷量利用率低。
[0006]综合本领域现有技术情况，目前急需开发一种能够显著提高冷却塔换热效率且操作灵活、负荷调整范围大的新型闭式冷却塔。
发明内容
[0007]针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种多级换热的闭式冷却塔，通过多级热湿平衡换热，使得空气-喷淋水经过不同温度梯度的湿热平衡级换热，并及时有效的将换热冷量传递给冷却水，从而极大提高冷却塔的冷却性能。
[0008]本发明提供了一种多级换热的闭式冷却塔，所述闭式冷却塔包括塔体、风机、收水除雾器、喷淋管件、换热管组件、旋转床组件、集水箱，所述风机设置于塔体顶部，收水除雾器设置于风机下方，所述喷淋管件、换热管组件、旋转床组件设置于收水除雾器下方，所述集水箱设置于塔体底部，所述集水箱设有出液口，集水箱出液口经管线与喷淋管件连接，所述塔体顶部设有出风口，集水箱上方塔体侧壁设置有进风口；其中，所述旋转床组件包括旋转轴、床层和旋转盘，所述床层中心为圆柱形空腔，旋转轴设置于床层中心的圆柱形空腔中，床层固定在旋转盘上，所述旋转盘与旋转轴固定连接，所述旋转轴内部位于最下层床层以上为空心结构，且旋转轴管壁与床层水平对应区域内设置有若干孔，所述床层与换热管组件从下至上依次呈“床层-换热管组件-床层-换热管组件”交替布置。
[0009]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述孔用于喷淋水分配，所述旋转轴上端与喷淋管件连通，旋转轴下端通过转向器与驱动装置连接，通过驱动装置为变频电机，用于调整床层转速，所述驱动装置优选设置在闭式冷却塔塔体外部。
[0010]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述床层为轴向多层布置，优选设置2层以上，每层床层上方均设置有换热管组件，相邻两层床层之间的距离与床层厚度比为10～1: 1，优选5～2:1。
[0011]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述床层可以为填料结构、丝网结构、筛网结构中的一种或几种，优选为填料结构，进一步优选为规整填料结构。
[0012]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述床层转速为50～5000转/分，优选200～2000转/分。
[0013]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述用于固定床层的旋转盘上设有通孔，所述通孔用于空气流通。
[0014]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述换热管组件包括若干根换热管，若干根换热管呈水平环形管束布置，相邻换热管呈交错布置，相邻换热管间距与换热管外径比为3～0.5:1，优选2～1:1。所述换热管可以为圆管、椭圆管、扭曲管中的一种或几种；所述换热管材质为铜管、钢管、不锈钢管、改性氟塑料管中的一种。
[0015]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述换热管组件与床层从下至上依次呈“床层-换热组件-床层-换热组件”交错布置，优选设置2组以上。
[0016]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，相邻两层换热管组件之间通过连通管连通。
[0017]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述换热管组件上设有被冷却介质入口和被冷却介质出口。
[0018]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述集水箱出液口与喷淋管件的连接管线上设置有循环泵和调节阀，所述循环泵设置于集水箱外侧，调节阀用以调整循环水流量。[0019]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述进风口处设置有进风格栅，进风格栅形式不限，能够实现使空气风均匀的进入塔内，并且降低外部灰尘进入塔内而影响水质，同时有效防止喷淋水外溅。
[0020]本发明所述多级换热的闭式冷却塔中，所述收水除雾器可以为丝网除雾器、折板式除雾器、平板式除雾器、格栅除雾器中的一种或几种，能够起到良好的收水及除雾效果，降低空气饱和水外携带的雾滴，减少喷淋循环水损失。
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