一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔及其运行调节方法与流程

本发明属于循环水冷却技术领域，涉及一种闭式冷却塔及运行调节方法，具体的说是涉及一种将干式风冷与蒸发式冷却分离设置、可灵活调节进风状态及干式风冷与蒸发冷却组合的干湿分离多进风复合型闭式冷却塔及其运行调节方法。

背景技术：

闭式冷却塔作为一种循环水冷却散热设备，因其节能、节水、水质不易被污染等优点而在各行各业得到广泛推广。现有闭式冷却塔一般都是水流从塔体上部垂直向下喷淋，室外自然空气在风机的作用下垂直向上(逆流塔)或水平(横流塔)外掠塔体内置换热管束及淋水填料，实现与换热管束内部被冷却介质间的热湿交换，从而达到将管内被冷却循环介质降温的目的。

然而，现有这种闭式冷却塔的进风一般均为室外自然空气，当室外环境温度变化时，其进风状态也会相应变化，从而影响到冷却塔的散热能力，尤其是在高温高湿季节，会导致冷却塔冷却散热能力极大程度的降低；此外，为了进一步节能节水，也有采用干湿联合双重冷却的闭式冷却塔，但是现有的该型塔一般是将干盘管与湿盘管自上而下装在同一区域，不便于根据室外工况变化进行相应的调节，而且即使在干工况下运行，室外空气也会经过填料区与湿盘管区，从而增大了空气流动阻力，增加了风机能耗。因此，有必要提出一种可根据室外环境温度，灵活调节进风状态以减小室外气候影响、提高冷却塔冷却效率，又可将干式冷却与蒸发式冷却分区设置的干湿分离多进风复合型闭式冷却塔。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前闭式冷却塔的进风状态受室外环境影响大，冷却塔的散热能力与冷却换热效率低，且干式风冷与蒸发式冷却盘管在同一区域、无法根据冷却散热负荷灵活调节运行工况等缺陷，提出一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔及其运行调节方法，利用地道风作为冷却塔的进风，可降低进风温度，提高冷却效率，可与其他自然进风进行组合实现不同冷却模式间的灵活转换与调节，将干式风冷与蒸发式冷却分离设置，可根据室外环境变化，开启风机台数及调节风机与水泵转速，从而实时改变风量与喷淋水量，实现最大化的节能节水。

本发明的技术方案是：一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔，其特征在于：所述闭式冷却塔由塔体、第一风机、第二风机、分隔板、吸水器、风阀、光管换热器、翅片管换热器、填料、第一进风口、第二进风口、第三进风口、地道风进风系统及水喷淋系统组成；所述分隔板置于所述塔体的内腔中，并将内腔分隔成左腔室和右腔室，所述第一风机、第二风机分别置于所述左腔室与右腔室的顶部，所述左腔室内自上而下设有风阀和翅片管换热器，所述右腔室内自上而下设有吸水器、喷淋排管、光管换热器、填料和集水槽，所述第一进风口、第二进风口分别置于左腔室的左侧壁面和底部，所述第三进风口置于右腔室的右侧壁面，所述水喷淋系统由喷淋排管、喷淋水泵、集水槽、浮球阀和喷嘴连接组成，所述喷嘴设置在所述吸水器与光管换热器之间。

所述光管换热器上设有进第一水口和第一出水口，翅片管换热器上设有第二进水口和第二出水口，第一水口与第二进水口并联连接，第一出水口与第二出水口并联连接，并通过安装阀门的调节可实现被冷却水单独进入光管换热器或翅片管换热器后流出同一管道，或同时进入光管换热器与翅片管换热器后流出同一管道。

所述分隔板具备进风整流、挡水及关闭功能，当风机与水喷淋系统开启且第二进风口关闭时，分隔板实现进风整流、挡水功能；其余均实现关闭功能，以隔断左腔室与右腔室。

所述第一风机、第二风机均为变频调速风机，根据冷却散热负荷大小及运行模式进行相应的调节，以改变风量或风压大小；喷淋水泵为变频水泵，根据散热负荷大小来改变水量大小。

所述地道风进风系统由进风帽、进风过滤网和埋地进风管道组成；进风过滤网置于风帽下的埋地进风管道进风口。

所述埋地进风管道形式根据散热负荷大小及可用埋地管道面积，采用直管道或螺旋型管道，埋地进风管道截面尺寸根据设计风量大小及进风速度要求确定，埋地进风管道长度根据承担的设计散热量来确定，埋地进风管道的埋深为4～5m。

一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔的运行调节方法，运行调节模式如下：

(1)自然风干式风冷模式：当室外环境温度较低、冷却水散热负荷较小时，开启第一风机，打开风阀、第一进风口，关闭分隔板、第二进风口、第三进风口，右腔室停止运行；此时冷却循环水由第二进水口进入翅片管换热器，经自然风冷却散热后由第二出水口流出；室外空气由第一进风口进入左腔室，经与翅片管换热器换热后，从第一风机排出；

(2)地道风干式风冷模式：当室外环境温度升高，冷却水散热负荷增大，单独自然风干式风冷散热不足时，开启第一风机并变频调节以增大风压，打开风阀、第三进风口，关闭分隔板、第一进风口，右腔室停止运行；此时冷却循环水由第二进水口进入翅片管换热器，经地道风冷却散热后由第二出水口流出；室外空气由地道风系统的进风帽进入，经进风过滤网过滤后进入埋地进风管道，空气与周围土壤换热后，由第三进风口进入左腔室，经与翅片管换热器换热后，从第一风机排出；

(3)自然风蒸发式冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，地道风干式风冷散热不足时，开启第二风机、启动喷淋水泵，打开第二进风口，关闭第一风机、第一风口、第三风口、分隔板；此时冷却循环水由第一进水口进入光管换热器，经自然风蒸发式冷却后由第一出水口流出；室外空气由第二进风口进入右腔室，经与光管换热器与填料换热后，经吸水器吸水后从第二风机排出；喷淋循环水在喷淋水泵的作用下，从集水槽进入喷淋排管后从喷嘴向下喷出，喷淋水依次经过光管换热器、填料后落入集水槽中；

(4)地道风蒸发式冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，自然风蒸发式冷却散热不足时，开启第二风机并变频调节以增大风压，启动喷淋水泵，打开第三进风口、分隔板，关闭第一风机、第一进风口、第二进风口、风阀；此时冷却循环水由第一进水口进入光管换热器，经地道风蒸发式冷却后由第一出水口流出；室外空气由地道风系统的进风帽进入，经进风过滤网过滤后进入埋地进风管道，与周围土壤换热后由第三进风口进入左腔室后，在第二风机产生的负压作用下由分隔板进入右腔室，经与填料、光管换热器进行热湿交换后，通过吸水器吸水后由第二风机排出塔体，喷淋循环水流通路径同上述自然风蒸发式冷却模式；

(5)地道风干式风冷+自然风蒸发式冷却复合冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，地道风蒸发式冷却散热无法满足要求时，开启第一风机、第二风机，打开第二进风口、第三进风口、风阀，关闭分隔板、第一进风口，启动喷淋水泵；此时冷却循环水分别由第一进水口、第二进水口进入光管换热器与翅片管换热器中，然后经换热后分别由第一出水口、第二出水口流出；左腔室中空气流通路径同上述地道风干式冷却模式，右腔室中空气流通路径同自然风蒸发式冷却模式，喷淋循环水流通路径同上述自然风蒸发式冷却模式。

本发明的有益效果为：本发明提出的一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔及其运行调节方法，冷却塔结构新颖，运行调节原理清晰，克服了传统闭式冷却塔的进风仅为室外自然空气，影响到冷却塔的散热能力、降低了冷却换热效率，且干盘管与湿盘管装在同一区域、无法根据冷却散热负荷灵活调节运行工况，以实现进一步节能节水的缺陷，利用地道风作为冷却塔的进风，不仅可降低进风温度，提高冷却效率，而且还可以与其他自然进风进行组合实现不同冷却模式间的灵活转换与调节，以实现进一步节能节水；将干式风冷与蒸发式冷却分离设置，并采用变频双风机与水泵，可根据具体的室外环境变化，来开启风机台数及调节风机与水泵转速，从而实时改变风量与喷淋水量，实现最大化的节能节水。

附图说明

图1为本发明系统原理示意图。

图中：塔体1、左腔室1-1、右腔室1-2、第一风机2-1、第二风机2-2、分隔板3、吸水器4、喷淋排管5、风阀6、喷淋水泵7、集水槽8、浮球阀（9），喷嘴10、光管换热器11、第一进水口11-1、第一出水口11-2、翅片管换热器12、第二进水口12-1、第二出水口12-2、填料13、第一进风口14-1、第二进风口14-2、第三进风口14-3、地道风进风系统15、风帽15-1、进风过滤网15-2、埋地进风管道15-3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔，闭式冷却塔由塔体1、第一风机2-1、第二风机2-2、分隔板3、吸水器4、风阀6、光管换热器11、翅片管换热器12、填料13、第一进风口14-1、第二进风口14-2、第三进风口14-3、地道风进风系统15及水喷淋系统组成；分隔板3置于塔体1的内腔中，并将内腔分隔成左腔室1-1和右腔室1-2，第一风机2-1、第二风机2-2分别置于左腔室1-1与右腔室1-2的顶部，左腔室1-1内自上而下设有风阀6和翅片管束换热器12，右腔室1-2内自上而下设有吸水器4、喷淋排管5、光管换热器11、填料13和集水槽8，第一进风口14-1、第二进风口14-2分别置于左腔室1-1的左侧壁面和底部，第三进风口14-3置于右腔室1-2的右侧壁面，水喷淋系统由喷淋排管5、喷淋水泵7、集水槽8、浮球阀9和喷嘴10连接组成，喷嘴10设置在吸水器4与光管换热器11之间。

如图1所示，一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔，光管换热器11上设有进第一水口11-1和第一出水口11-2，翅片管换热器12上设有第二进水口12-1和第二出水口12-2，第一水口11-1与第二进水口12-1并联连接，第一出水口11-2与第二出水口12-2并联连接，并通过安装阀门的调节可实现被冷却水单独进入光管换热器11或翅片管换热器12后流出同一管道，或同时进入光管换热器11与翅片管换热器12后流出同一管道；分隔板3具备进风整流、挡水及关闭功能，当风机2-2与水喷淋系统开启且第二进风口14-2关闭时，分隔板3实现进风整流、挡水功能；其余均实现关闭功能，以隔断左腔室1-1与右腔室1-2；第一风机2-1、第二风机1-2均为变频调速风机，根据冷却散热负荷大小及运行模式进行相应的调节，以改变风量或风压大小；喷淋水泵7为变频水泵，根据散热负荷大小来改变水量大小；地道风进风系统15由进风帽15-1、进风过滤网15-2和埋地进风管道15-3组成；进风过滤网15-2置于风帽15-1下的埋地进风管道进风口；埋地进风管道15-3形式根据散热负荷大小及可用埋地管道面积，采用直管道或螺旋型管道，埋地进风管道15-3截面尺寸根据设计风量大小及进风速度要求确定，埋地进风管道15-3长度根据承担的设计散热量来确定，埋地进风管道15-3的埋深为4～5m。

如图1所示，一种干湿分离多进风复合型闭式冷却塔的运行调节方法，其运行调节模式如下：

(1)自然风干式风冷模式：当室外环境温度较低、冷却水散热负荷较小时，开启第一风机2-1，打开风阀6、第一进风口14-1，关闭分隔板3、第二进风口14-2、第三进风口14-3，右腔室1-2停止运行；此时冷却循环水由第二进水口12-1进入翅片管束换热器12，经自然风冷却散热后由第二出水口12-2流出；室外空气由第一进风口14-1进入左腔室1-1，经与翅片管换热器12换热后，从第一风机2-1排出。

(2)地道风干式风冷模式：当室外环境温度升高，冷却水散热负荷增大，单独自然风干式风冷散热不足时，开启第一风机2-1并变频调节以增大风压，打开风阀6、第三进风口14-3，关闭分隔板3、第一进风口14-1，右腔室1-2停止运行；此时冷却循环水由第二进水口12-1进入翅片管换热器12，经地道风冷却散热后由第二出水口12-2流出；室外空气由地道风系统15的进风帽15-1进入，经进风过滤网15-2过滤后进入埋地进风管道15-3，空气与周围土壤换热后，由第三进风口14-3进入左腔室1-1，经与翅片管换热器12换热后，从第一风机2-1排出。

(3)自然风蒸发式冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，地道风干式风冷散热不足时，开启第二风机2-2、启动喷淋水泵7，打开第二进风口14-2，关闭第一风机2-1、第一风口12-1、第三风口12-3、分隔板3；此时冷却循环水由第一进水口11-1进入光管换热器11，经自然风蒸发式冷却后由第一出水口11-1流出；室外空气由第二进风口14-2进入右腔室1-2，经与光管换热器11与填料13换热后，经吸水器4吸水后从第二风机2-2排出；喷淋循环水在喷淋水泵7的作用下，从集水槽8进入喷淋排管5后从喷嘴10向下喷出，喷淋水依次经过光管换热器11、填料13后落入集水槽8中。

(4)地道风蒸发式冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，自然风蒸发式冷却散热不足时，开启第二风机2-2并变频调节以增大风压，启动喷淋水泵7，打开第三进风口14-3、分隔板3，关闭第一风机2-1、第一进风口14-1、第二进风口14-2、风阀6；此时冷却循环水由第一进水口11-1进入光管换热器11，经地道风蒸发式冷却后由第一出水口11-1流出；室外空气由地道风系统15的进风帽15-1进入，经进风过滤网15-2过滤后进入埋地进风管道15-3，与周围土壤换热后由第三进风口14-3进入左腔室1-1后，在第二风机2-2产生的负压作用下由分隔板3进入右腔室1-2，经与填料13、光管换热器11进行热湿交换后，通过吸水器4吸水后由第二风机2-2排出塔体，喷淋循环水流通路径同上述自然风蒸发式冷却模式。

(5)地道风干式风冷+自然风蒸发式冷却复合冷却模式：当室外环境温度较高，冷却散热量较大，地道风蒸发式冷却散热无法满足要求时，开启第一风机2-1、第二风机2-2，打开第二进风口14-2、第三进风口14-3、风阀6，关闭分隔板3、第一进风口14-1，启动喷淋水泵；此时冷却循环水分别由第一进水口11-1、第二进水口12-1进入光管换热器11与翅片管换热器12中，然后经换热后分别由第一出水口11-2、第二出水口12-2流出；左腔室1-1中空气流通路径同上述地道风干式冷却模式，右腔室1-2中空气流通路径同自然风蒸发式冷却模式，喷淋循环水流通路径同上述自然风蒸发式冷却模式。