[发明专利]一种复合式节水密闭型冷却塔及其控制方法

说明书

本发明公开一种复合式节水密闭型冷却塔，冷却塔顶部一侧设进风口，另一侧设风机；冷却塔的中部一侧设金属换热器，金属换热器和顶部进风口之间设第一喷淋管组件，第一喷淋管组件和顶部进风口之间设绝热加湿组件，冷却塔的中部另一侧设PVC填料，PVC填料和高效收水器之间设有第二喷淋管组件；冷却塔的底部设有水盘，水盘连接有喷淋水泵，喷淋水泵与第一喷淋管组件和第二喷淋管组件并联。该冷却塔以绝热加湿冷却模式为主、多种冷却模式为辅的运行策略,节水特性好；金属换热器和PVC材质填料部件水平并列布置，优化内部空间应用，解决冷却塔高度高，占地面积大的问题；第二喷淋管组件冬季停止工作，解决PVC填料冬季结冻垮塌的问题。

技术领域

本发明属于密闭式冷却塔技术领域，特别涉及一种复合式节水密闭型冷却塔及其控制方法。

背景技术

密闭式冷却塔是利用水和空气的接触，通过水的蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的热量的一种设备。工作原理是闭式冷却塔内的热交换器内流动着温度较高的水（简称内循环水），温度较低的环境空气经过风机的抽吸后，自进风口处进入冷却塔内，喷淋水泵抽吸冷却塔水盘中的水（简称外循环水），经过喷淋管和喷淋头分配至换热部件表面进行散热。参见图6，被冷却的热量主要通过两种形式被带走，一种形式为外循环水在换热部件表面蒸发散热，另一种形式为外循环水与换热部件表面接触，内循环水的温度高于外循环水的温度来传导散热。外循环水温若比内循环水温低，那么接触散热和蒸发散热均为正；若相等，那么无接触散热；若外循环水温比内循环水温高，那接触散热为负，即为接触加热。

密闭式冷却塔的冷却能力随环境湿球温度变化而变化，夏季时环境湿球温度高，内循环水与环境空气间的温差小，冷却能力弱，密闭式冷却塔的出水温度高；冬季时环境湿球温度低，内循环水与环境空气间的温差大，冷却能力较大，因此密闭式冷却塔的出水温度低。冷却塔的出水温度和湿球温度的温度差称为冷幅或逼近度，冷却塔的出水温度理论极限温度为湿球温度，即逼近度为0℃，实际应用考虑经济性，密闭式冷却塔的设计逼近度为3~5℃，逼近度越小，设计的冷却塔越大，但夏季湿球温度较高时的炎热时间占比较小，全年其他季节时冷却塔的冷却能力冗余量大，现有密闭式冷却塔的冷却模式为喷淋模式，无法实现冷却能力的调节，全年除夏季外的季节冷却塔出水温度低于设计出水温度，无效蒸发的耗水量以及耗电量均巨大。

现有技术中密闭冷却塔的换热部件主要有两种：一种是全部采用金属换热器作为换热部件，另一种是采用部分金属换热器换热，部分采用PVC的填料换热，PVC填料换热的目的为降低外循环水的温度，从而加大接触散热。 闭式冷却塔根据塔内风的流动向和外循环喷淋水流动的方向主要分为逆流式密闭冷却塔、顺流式密闭冷却塔以及横流式密闭冷却塔（或交叉流式密闭冷却塔），不同类型的密闭冷却塔有各自的优缺点，应用于不同的环境以及场合。

现有技术中的逆流式密闭冷却塔的换热部件为金属换热器，无PVC填料，夏季时水盘中的外循环水温度较高接近环境温度，接触散热小，冷却塔散热主要通过蒸发散热，冬季时由于无PVC填料，因此逆流式密闭型冷却塔的优点是无冬季PVC填料结冻垮塌的风险，缺点一是全年冷却模式单一的喷淋冷却，除了夏季以外，无效蒸发耗水量和耗电量巨大，缺点二是换热部件全部为金属材质，冷却塔成本较高。

顺流式和横流式密闭冷却塔的换热部件为金属换热器和PVC填料相结合的方式，夏季时水盘中的外循环水经过PVC填料表面时部分外循环水散热降低整体水盘中的水温，冷却塔的散热部分通过外循环水蒸发散热，部分通过PVC填料接触散热。由于换热部件部分为PVC填料，顺流式和横流式冷却塔的优点是成本相对于逆流式密闭冷却塔低，缺点一是全年PVC填料表面均有水膜覆盖，在PVC填料表面的无效蒸发的水耗较高；缺点二是PVC填料强度低，冬季时外循环水喷淋至PVC填料后容易结冻导致垮塌；缺点三是顺流式密闭型冷却塔的金属换热器和PVC填料上下布置，冷却塔整体高度较高，风机下部冷却塔内的空间空旷，未充分利用；横流式密闭型冷却塔的填料和金属换热器换热管间歇布置，因此占地面积较大。