專利名稱：用于冷卻溶液的設(shè)備和方法
用于冷卻溶液的i殳備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由獨立權(quán)利要求限定的用于在冷卻塔中冷卻溶液的設(shè) 備和方法。
當(dāng)從含有鋅離子和硫酸的電解液中分離鋅時，電解液的溫度通常 會上升。通常，為了冷卻溶液，如電解液或含有泥漿或金屬的酸性溶 液，使用冷卻塔，在冷卻塔中冷卻處理是基于在向上流動的空氣中使 待冷卻的液滴進(jìn)行液滴蒸發(fā)的原理。通常，氣流的溫度低于液體流的 溫度，在這種情形下，由于熱傳導(dǎo)向下流動的液體得以冷卻。因此， 在冷卻過程中產(chǎn)生對流，逆著氣流移動的液滴被蒸發(fā)。當(dāng)液體在冷卻 塔中冷卻時，散發(fā)出熱量。在橫截面上，冷卻塔的通常為六邊形或四
邊形的柱體。以現(xiàn)有的方式從冷卻塔頂部將待冷卻的溶液引入到冷卻 塔中，并且通過冷卻塔的側(cè)面供給冷卻空氣。在冷卻過程中，含有顆 粒材料的液滴從溶液中分離。在分離液滴的分離裝置中，在把包含有 害顆粒材料的氣體排出之前，使所述液滴與該氣體分離。然后將分離 出的液體引導(dǎo)回冷卻塔。在冷卻過程中，雜質(zhì)堆積在塔壁、塔底和液 滴分離裝置的部件上，這需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。
當(dāng)在塔壁上的某一點處水平地向冷卻塔供給冷卻空氣時，由于氣 體的不均勻分布導(dǎo)致出現(xiàn)問題。當(dāng)氣體被水平地引導(dǎo)入塔中時，它必
須旋轉(zhuǎn)90度以能夠在冷卻塔中沿垂直方向運動。這一實際情況以及送
的不均勻分布。此外，另一個問題是如何確保液滴有效回收。通常， 分離的液滴由逆著液流水平布置的分離裝置收集。在所述裝置中，液 滴聚集在帶狀結(jié)構(gòu)的表面上，依靠重力循環(huán)的液體直接逆著氣流返回 到冷卻塔中。氣體速度越快，液滴的分離就越有效。但是，用于收集 和分離液滴的水平布置的裝置的缺陷在于必須限制氣體速度，這就導(dǎo) 致降低了冷卻塔的效率。在冷卻塔的規(guī)劃過程中，必須注意從冷卻塔
中排出的排放物，這是因為冷卻塔通常是例如在鋅車間中的處理中排 放物的顯著來源。同樣，當(dāng)評估冷卻塔的功能時，必須注意所述塔的 維護(hù)程序。通常，冷卻塔需要在比較短的一段時期內(nèi)幾次維護(hù)操作， 因此實現(xiàn)快速且容易的維護(hù)是非常重要的。
通過提高冷卻空氣的均勻分布能夠改善冷卻塔的效率。通常，通 過在垂直方向上在冷卻空氣供給孔的前方設(shè)置障礙物來改善冷卻塔中 的冷卻空氣的分布，在這種情形下氣流的方向能夠更加向上地旋轉(zhuǎn)。
文獻(xiàn)CA2271424A1 :坡露了 一種用于冷卻液體的冷卻塔。在按照 所述文獻(xiàn)的裝置中，描述了一種用于冷卻塔的多層壁結(jié)構(gòu)，所述壁由 外壁和透氣的柔性內(nèi)壁組成，在這種情形下，部分空氣通過設(shè)置在內(nèi) 壁上的孔中注射到冷卻空間中，在該冷卻空間中與待冷卻的液體相遇。 該結(jié)構(gòu)的目的是除去聚集在內(nèi)壁上的沉積物。但是，這種結(jié)構(gòu)不能夠 實現(xiàn)最佳的冷卻方案，這是因為內(nèi)壁導(dǎo)致了壓力損失。
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)中的一些缺陷，并實現(xiàn)一種冷卻液 體的新方法。本發(fā)明的特定目的是介紹一種新的冷卻設(shè)備和方法，在 這種情形下，通過向冷卻空間輸送冷卻空氣，以及通過把向外流動的 空氣相對于冷卻塔水平地、相切地引導(dǎo)出到冷卻塔之外來提高冷卻效 率。本發(fā)明主要的新穎性特征由所附權(quán)利要求體現(xiàn)。
本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點。本發(fā)明涉及一種用于冷卻液體的冷卻設(shè) 備，包括在垂直方向上主要為柱形的冷卻塔，所述冷卻塔包括外表 面、冷卻塔的上部和底部，，它們共同限定出冷卻空間；冷卻空氣供給 設(shè)備，包括位于冷卻塔的外表面上的至少一個入口孔；用于將冷卻空 氣輸送到入口孔并且進(jìn)一步輸送到冷卻塔的冷卻空間的裝置；液體供 給設(shè)備，包括用于把待冷卻的液體輸送到冷卻空間的裝置(如液體噴 嘴)、用于廢氣的排放設(shè)備和用于除去冷卻后的液體的裝置，在這種情 形下，冷卻空氣供給設(shè)備和廢氣排放設(shè)備相對于冷卻塔布置成使得冷 卻空氣從入口孔到冷卻空間的流動方向和廢氣從排氣設(shè)備排出的流動 方向都是水平的，并且平行于冷卻塔的外表面的切線。按照本發(fā)明的 冷卻設(shè)備，有利地在冷卻區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)冷卻空氣的均勻分布，并且提高
了冷卻處理。通過優(yōu)選地在冷卻塔的底部附近并且平行于冷卻塔的外 表面的切線水平地向冷卻空間輸送冷卻空氣，氣流的水平旋轉(zhuǎn)速度的 分量被同時提高。因此增加了冷卻空間中的冷卻空氣的停留時間，從 而改善了在冷卻塔中流動的液滴的冷卻效率。
按照本發(fā)明，廢氣排放設(shè)備包括殼體元件，該殼體元件具有至少
4個，優(yōu)選具有8個相對于冷卻塔的水平截面垂直布置的出口孔。按 照本發(fā)明的實施例，出口孔等距離地布置在殼體元件中，在這種情形 下，平行于出口孔的表面的每個平面都與冷卻塔的外表面的切線成同 樣大的角度。按照本發(fā)明的實施例，在每個出口孔中，沿垂直方向都 安裝有至少 一個用于液滴從廢氣中分離出來的液滴分離元件。按照本 發(fā)明的實施例，液滴分離元件由至少兩個相鄰設(shè)置的、具有波紋輪廓 的透氣的豎直板形成。當(dāng)空氣也沿水平和切線方向通過冷卻塔的上部 引出時，可以使用垂直安裝的分離裝置來分離空氣和包含在空氣中的 液滴，在該分離裝置中，再循環(huán)的液體沿垂直于廢氣流動的方向流動， 這樣就增加了氣體速度，改善了冷卻效率。與水平布置的分離裝置相 比，相對于冷卻塔垂直布置的液滴分離裝置更加有效。通過使用按照 本發(fā)明的冷卻設(shè)備，顯著減小了冷卻塔的尺寸，然而卻同時提高了冷 卻效率。這樣有利地節(jié)省了冷卻塔的材料花費。此外，按照本發(fā)明的 冷卻設(shè)備，由于其實際位置，液體供給設(shè)備和廢氣排放設(shè)備的維護(hù)操 作更加方便。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在垂直方向上的出口孔的高 度與冷卻塔的高度比為l:5，如此可以實現(xiàn)最佳的冷卻效率。
下面參照附圖更加詳細(xì)地介紹本發(fā)明，其中
圖l示出了按照本發(fā)明的冷卻設(shè)備；
圖2示出了在

圖1所示實施例的橫截面上看時按照本發(fā)明的冷卻 設(shè)備；
圖3示出了按照本發(fā)明的冷卻設(shè)備。
圖1示出了按照本發(fā)明的用于冷卻諸如電解液的冷卻設(shè)備1。圖2 示出了從方向A看的圖l所示實施例的橫截面。圖3示出了三維形式 的按照本發(fā)明的冷卻設(shè)備。冷卻設(shè)備1包括冷卻塔2，其沿垂直方向
具有主要為柱形的橫截面，冷卻塔2具有外表面即壁3、冷卻塔的上 部4和底部5，它們一起共同限定了冷卻空間6。更加有利的是，冷卻 塔2的形狀沿垂直方向為柱形，但其也可以具有其中上部4的截面較 寬的形狀，在這種情形下，可以在氣流從冷卻塔排出之前實現(xiàn)用于氣 流的較寬的加速區(qū)域。在進(jìn)行冷卻的操作時，上部和底部都是封閉的。 冷卻塔的外表面3通常由玻璃纖維或相應(yīng)的材料制成。冷卻空氣7通 過冷卻空氣供給設(shè)備8相對于冷卻塔水平地、并且與冷卻塔的外表面 的切線15平行地送進(jìn)冷卻塔2的冷卻空間6中，該冷卻空氣供給設(shè)備 8包括至少一個布置在冷卻塔的外表面3上的入口孔9，以及用于把冷 卻空氣進(jìn)一步供給到冷卻塔的冷卻空間6的諸如送風(fēng)機之類的裝置。 也可以在外表面3的不同位置上設(shè)置幾個入口孔。待冷卻的液體10 通過液體供給設(shè)備11供給，該液體供給設(shè)備11包括用于把待冷卻的 液體10噴射到冷卻空間6中的裝置，諸如液體噴嘴24。待冷卻的液 滴如電解液液滴在冷卻塔中逆向于垂直向上行進(jìn)的氣流20運動，從而 從其中蒸發(fā)出水蒸氣。在冷卻塔的冷卻空間中，氣流變得紊亂，其水 平方向的速度增大。較小的液滴與向下流動的冷卻后的液滴分離，該 較小的液滴被引導(dǎo)向與冷卻空間6連通的廢氣排放設(shè)備12中。在該廢 氣排放設(shè)備12中，液滴與空氣分離，并且能夠在冷卻塔2中再循環(huán)以 被再冷卻。例如通過"&置在冷卻^^的底部5中的孔13或通過溢流孔 25將冷卻后的液體除去，并輸送出去以進(jìn)一步處理。
按照本發(fā)明的廢氣排放設(shè)備12包括至少部分中空的殼體元件19， 在本實施例中，該殼體元件帶有8個相對于冷卻塔2的水平截面垂直 設(shè)置的出口孔16。當(dāng)出口孔相對于廢氣流14沿垂直方向設(shè)置時，廢 氣流14能夠被水平地并且平行于冷卻塔的外表面3的切線15排出。 出口孔16等距離地布置在殼體元件19中，在這種情形下，平行于出 口孔的表面的每個平面17都與冷卻塔2的外表面的切線15成同樣大 的角度B。出口孔16的垂直高度22與冷卻塔的垂直高度23比優(yōu)選為 1:5。顯然，出口孔16的數(shù)量、高度、位置和角度B都可以根據(jù)待冷 卻的液體的數(shù)量、供給的冷卻空氣和冷卻要求而改變。每個出口孔16
都設(shè)有平行于出口孔表面的垂直布置的液滴分離元件18，該液滴分離 元件18從廢氣14中分離液滴，并且所述液滴能夠再循環(huán)回冷卻塔。 根據(jù)實施例，液滴分離元件18由至少兩個相鄰設(shè)置的、具有波紋輪廓 的透氣的豎直板形成。維護(hù)等級儀21可以安裝成在冷卻塔的上部4 附近圍繞著冷卻塔2，通過該維護(hù)等級儀21能夠容易地進(jìn)行對冷卻設(shè) 備的維護(hù)。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見的是，本發(fā)明的各種不同的 實施方式并不僅限于上述實施例,而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi) 變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于冷卻液體的冷卻設(shè)備(1)，包括在垂直方向上主要為柱形的冷卻塔(2)，其具有限定冷卻空間(6)的外表面(3)、冷卻塔的上部(4)和底部(5)，冷卻空氣供給設(shè)備(8)，包括設(shè)置在冷卻塔的外表面(3)上的至少一個入口孔(9)，以及用于將冷卻空氣輸送到入口孔并進(jìn)一步輸送到冷卻塔的冷卻空間的裝置，液體供給設(shè)備(11)，包括用于把待冷卻的液體(10)輸送到冷卻空間(6)的裝置，廢氣排放設(shè)備(12)，以及用于除去冷卻后的液體的裝置(13)，其特征在于冷卻空氣供給設(shè)備(8)和廢氣排放設(shè)備(12)相對于冷卻塔(2)布置成使得冷卻空氣(7)從入口孔(9)到冷卻空間(6)的流動方向和廢氣(14)從排放設(shè)備(12)排放的流動方向都是水平的，并且平行于冷卻塔的外表面(3)的切線(15)。
2. 如權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)備，其特征在于廢氣排放設(shè)備(12) 包括殼體元件(19)，該殼體元件設(shè)有至少四個相對于冷卻塔(2)的 水平截面垂直布置的出口孔(16)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的冷卻設(shè)備，其特征在于廢氣排放設(shè) 備(12)的殼體元件(19)具有八個出口孔(16)，這些出口孔等距離 地布置在殼體元件中，從而平行于出口孔的表面的每個平面(17)都 與冷卻塔(2)的外表面的切線(15)成同樣大的角度(B)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的冷卻設(shè)備，其特征在于在每個出口 孔(16)中，沿垂直方向都安裝有至少一個用于把液滴與廢氣分離的 液滴分離元件(18)。
5. 如權(quán)利要求4所述的冷卻設(shè)備，其特征在于液滴分離元件(18) 由至少兩個相鄰設(shè)置的、具有波紋輪廓的透氣的豎直板形成。
6. 如前述任一權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備，其特征在于廢氣排放設(shè)備(12)布置在冷卻塔(2)的上部(4)，冷卻空氣供給設(shè)備(8) 布置在底部(5)的附近。
7. 如權(quán)利要求2、 3或4所述的冷卻設(shè)備，其特征在于在垂直 方向上出口孔(16)的高度(22)與冷卻塔的高度(23)比優(yōu)選為1:5。
8. 如權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)備，其特征在于液體供給設(shè)備(11) 包括至少一個安裝在冷卻塔的上部(4)中且位于廢氣排放設(shè)備(12) 的下面的液體噴嘴(24)。
9. 一種用于在冷卻i殳備(1)中冷卻液體的方法，該冷卻i殳備包括在垂直方向上主要為柱形的冷卻塔(2 )，其具有限定冷卻空間(6 ) 的外表面(3)、冷卻塔的上部(4)和底部(5),冷卻空氣供給設(shè)備(8)，包括設(shè)置在冷卻塔的外表面(3)上的至 少一個入口孔(9),以及用于將冷卻空氣輸送到入口孔并進(jìn)一步輸送 到冷卻塔的冷卻空間的裝置，液體供給設(shè)備(11 )，包括用于把待冷卻的液體(10 )輸送到冷卻 空間(6)的裝置，廢氣排放設(shè)備(12)，以及用于除去冷卻后的液體的裝置(13),其特征在于將冷卻空氣(7)水平地且平行于冷卻塔的外表面的 切線(15)供給到冷卻空間(6)，在該冷卻空間中，冷卻空氣遇到逆 著流出冷卻空間的空氣流供給的液體(10 )，從而使冷卻空氣的流動方 向水平，并平行于冷卻塔的外表面(3)的切線(15)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于沿水平方向?qū)U氣 (14)引導(dǎo)入廢氣排放設(shè)備(12)中，在該廢氣排放設(shè)備中，空氣流動通過至少一個沿垂直方向布置的液滴分離元件(18)，如此，從空氣 中分離出液體，然后將該液體循環(huán)回到冷卻塔(2)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻液體的冷卻設(shè)備，包括在垂直方向上主要為柱形的冷卻塔，在這種情形下，冷卻空氣供給設(shè)備和廢氣排放設(shè)備相對于冷卻塔布置成使得冷卻空氣從入口孔到冷卻空間的流動方向和廢氣從排放設(shè)備排放的流動方向水平，并且平行于冷卻塔的外表面的切線。本發(fā)明還涉及一種用于冷卻液體的方法。
文檔編號F28C1/00GK101389918SQ200780006494
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者E·圖帕, J·瓦爾諾, M·萊赫托寧, T·許厄丁馬 申請人:奧圖泰有限公司