本發(fā)明涉及一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔，用于降低出口空氣含濕量以及增強(qiáng)塔內(nèi)冷卻水與空氣的熱質(zhì)交換效率，屬于工業(yè)循環(huán)用水冷卻技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

冷卻塔的作用是將攜帶余熱的循環(huán)水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱或熱質(zhì)交換，把水的熱量傳輸給空氣并散入大氣，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行降溫。冷卻塔按照循環(huán)水與空氣接觸方式的不同，分為濕式冷卻塔(熱質(zhì)交換)和干式冷卻塔(熱交換)兩種形式。

在濕式冷卻塔中，被噴灑在填料表面的循環(huán)水與空氣直接接觸，通過(guò)接觸傳熱和蒸發(fā)散熱，把水的熱量和一部分質(zhì)量傳輸給空氣，降低了水溫。濕式冷卻塔的熱交換效率較高，水被冷卻的極限溫度為空氣的濕球溫度。但是，冷卻水因冷卻過(guò)程中的水分蒸發(fā)而造成了水量耗損，并且，水分蒸發(fā)又使循環(huán)的冷卻水含鹽度增加。為了穩(wěn)定水質(zhì)，常采用加藥旁濾法及排污法，其中排污法因?yàn)橥顿Y及運(yùn)行費(fèi)用低而得到廣泛應(yīng)用，其處理方法是排掉一部分含鹽度較高的水，同時(shí)，采用補(bǔ)充水來(lái)降低含鹽度，這意味著水量進(jìn)一步損失。此外，濕式冷卻塔頂部的飄水現(xiàn)象亦造成了水量損失。

同時(shí)，在冷卻塔出口處濕熱會(huì)凝結(jié)成水霧，造成環(huán)境光污染及影響當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境。在中國(guó)北方地區(qū)，冬季進(jìn)風(fēng)口的上方還會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

此外，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高冷卻塔的工作效率，通常將循環(huán)水以噴霧方式噴淋到填料上，用于增加循環(huán)水的換熱效率。但是，現(xiàn)有噴霧裝置所使用的噴頭雖然在一定程度上增加了換熱效率，但是在大型工業(yè)生產(chǎn)中，冷卻塔的體積通常比較龐大，為了確保水滴與空氣充分接觸，需要增加噴頭數(shù)量來(lái)增大噴淋面積，導(dǎo)致相應(yīng)的布水管線復(fù)雜，細(xì)小液滴在下落時(shí)遇到管線會(huì)在其外表面凝聚，形成小的水流向下淌，然后降落，這樣會(huì)減少水與空氣的接觸面積，降低了冷卻效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述問(wèn)題而提供一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔，旨在解決濕式冷卻塔水損失大、出塔口水霧嚴(yán)重的現(xiàn)象，以及提高冷卻塔的換熱效率。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔，其特征在于：該冷卻塔包括常規(guī)冷卻塔結(jié)構(gòu)部分、霧化噴頭(2)、瀑布式集水器(13)、帶鉤折流板除霧器(14)、密封壁(15)、集水槽(16)、輸水管(18)、加壓泵(12)及相關(guān)管道；

所述常規(guī)冷卻塔結(jié)構(gòu)部分主要由塔體(17)、填料層(4)、進(jìn)風(fēng)口(5)、貯水池(7)、配水管(1)、冷卻水出口(8)、風(fēng)機(jī)(24)組成；

所述塔體(17)為筒體結(jié)構(gòu)，塔體(17)俯視投影為圓形；

所述瀑布式集水器(13)布置于集水槽(16)上方，瀑布式集水器(13)通過(guò)水管路與加壓水出口(19)、加壓泵(12)和貯水池(7)依次相連；

所述密封壁(15)傾斜布置，頂部連接冷卻塔塔頂，底部連接帶鉤折流板除霧器(14)的頂部，兩側(cè)與冷卻塔塔體內(nèi)部緊密接觸；

所述帶鉤折流板除霧器(14)底部連接集水槽(16)，帶鉤折流板除霧器(14)俯視投影外邊緣與冷卻塔塔體內(nèi)部?jī)?nèi)切；

所述集水槽(16)底部連接輸水管(18)，集水槽(16)底部坡向輸水管(18)，集水槽(16)俯視投影為優(yōu)弧弓形，弧邊緣與冷卻塔塔體內(nèi)部緊密接觸；

所述輸水管(18)底部穿過(guò)填料層(4)，輸水管(18)出水口與填料層(4)底層平齊；

所述配水管(1)設(shè)置霧化噴頭(2)；

所述進(jìn)風(fēng)口(5)為環(huán)形帶濾網(wǎng)風(fēng)口；

所述冷卻水出口(8)設(shè)置在貯水池(7)底部；

空氣由進(jìn)風(fēng)口(5)進(jìn)入冷卻塔，沿流動(dòng)方向，依次為第一濕空氣(10)、第二濕空氣(11)、第三濕空氣(21)和干燥后空氣(23)；

所述帶鉤折流板除霧器(14)由一系列葉片(22)組成，頂部設(shè)有蓋板密封，帶鉤折流板除霧器(14)設(shè)置在第三濕空氣(21)和干燥后空氣(23)之間；

所述葉片(22)為帶鉤折流板，包含短鉤(22-A)、中鉤(22-B)和長(zhǎng)鉤(22-C)，材料為聚乙烯或聚氯乙烯，板厚2～3mm，各葉片平行布置，各葉片間隔為21～25mm；

所述短鉤(22-A)、中鉤(22-B)和長(zhǎng)鉤(22-C)長(zhǎng)度依次增大；

所述瀑布集水器(13)由分水聯(lián)管(34)、集水管(35)和封頭(36)組成；

所述瀑布集水器(13)設(shè)有加壓水進(jìn)口(33)，通過(guò)管道與加壓泵(12)連接；

所述瀑布集水器(13)通過(guò)吊架(37)固定；

所述霧化噴頭(2)為自動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)噴頭；

所述霧化噴頭(2)由上、下兩部分組成，上部為管接頭(32)，下部包括三孔射流45°噴嘴(26)和旋轉(zhuǎn)頭(27)，上部和下部通過(guò)軸承(29)連接，上部為固定端，固定于配水管(1)，下部為活動(dòng)端；

所述三孔射流45°噴嘴(26)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭中心和旋轉(zhuǎn)頭兩側(cè)，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭兩側(cè)的三孔射流45°噴嘴(26)對(duì)稱(chēng)布置且軸線與旋轉(zhuǎn)頭軸線為45°夾角，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭中心的三孔射流45°噴嘴(26)上設(shè)置可自由旋轉(zhuǎn)的扇葉(28)；

所述帶鉤折流板除霧器(14)、密封壁(15)、集水槽(16)和塔體(17)限制空氣流動(dòng)通道，空氣依次流經(jīng)第二濕空氣(11)區(qū)域、第三濕空氣(21)區(qū)域和干燥后空氣(23)區(qū)域；

所述風(fēng)機(jī)(24)設(shè)置于冷卻塔頂部，為變頻軸流風(fēng)機(jī)；

所有部件與冷卻塔塔體內(nèi)壁緊密接觸的部位設(shè)置橡膠密封墊，柔性密封；

瀑布式集水器(13)和帶鉤折流板除霧器(14)收集的第二濕空氣(11)和第三濕空氣(21)中的水汽恢復(fù)為冷卻水；

上述濕式冷卻塔高效換熱節(jié)水除霧的方法：風(fēng)機(jī)(24)運(yùn)行，室外空氣在靜壓差作用下通過(guò)進(jìn)風(fēng)口(5)進(jìn)入冷卻塔內(nèi)部，冷卻水經(jīng)配水管(1)通過(guò)霧化噴頭(2)，冷卻水部分動(dòng)能在從三孔射流45°噴嘴(26)噴出時(shí)形成的反作用力推動(dòng)噴頭(2)下部高速旋轉(zhuǎn)，大部分動(dòng)能在撞擊噴嘴斜面或通過(guò)空隙時(shí)轉(zhuǎn)換為促進(jìn)水流霧化的表面能，形成大范圍的霧化和分散的噴水(3)，旋轉(zhuǎn)頭中心的三孔射流45°噴嘴(26)噴水帶動(dòng)扇葉(28)高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化噴水(3)的旋流效果。

進(jìn)入冷卻塔內(nèi)部的室外空氣與落于填料層表面的冷卻水水膜和水滴進(jìn)行熱質(zhì)交換，部分冷卻水蒸發(fā)進(jìn)入空氣后成為第一濕空氣(10)，并進(jìn)一步與噴水(3)熱質(zhì)交換成為第二濕空氣(11)。貯水池(7)中的一部分冷卻水(6)經(jīng)加壓泵(12)加壓，由水管路送入瀑布式集水器(13)后形成瀑布(20)。第二濕空氣(11)流經(jīng)瀑布(20)時(shí)，第二濕空氣(11)中直徑約10微米的部分水蒸汽顆粒被冷凝液化并隨瀑布(20)一起降落至集水槽(16)，第二濕空氣(11)中剩余水蒸汽在通過(guò)瀑布(20)時(shí)直徑增大，第二濕空氣(11)成為第三濕空氣(21)。第三濕空氣(21)流經(jīng)帶鉤折流板除霧器(14)，第三濕空氣(21)中直徑較大的水蒸汽顆粒脫離空氣，粘附在葉片(22)表面上，并依靠重力落至集水槽(16)。第三濕空氣(21)經(jīng)帶鉤折流板除霧器(14)后成為干燥后空氣(23)，由風(fēng)機(jī)(24)通過(guò)塔頂開(kāi)口(25)排至室外。集水槽(16)回收的濕空氣中的水分通過(guò)輸水管(18)流至貯水池(7)。貯水池(7)中的冷卻水(6)通過(guò)冷卻水出口(8)供至冷卻設(shè)備。

本發(fā)明具有以下積極效果和技術(shù)特征：

1.設(shè)置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭，將流體的動(dòng)能有效轉(zhuǎn)換為促進(jìn)水流霧化的表面能，強(qiáng)化了噴頭噴水的霧化性能，提高了水滴與空氣間的熱質(zhì)交換效率；

2.在旋轉(zhuǎn)噴頭的中心噴嘴上加裝了扇葉，更有效地提高空氣的流動(dòng)速率，進(jìn)一步增強(qiáng)換熱效率；

3.設(shè)置瀑布式集水器與帶鉤折流板除霧器，將濕空氣中所含水汽冷凝為冷卻水，消除或降低塔口處的水霧，降低補(bǔ)充水的水量，有利于節(jié)水環(huán)保；

4.從濕空氣流動(dòng)線路來(lái)看，在密封壁的作用下其必須通過(guò)瀑布式集水器與帶鉤折流板除霧器，干燥排出后年平均大約可以恢復(fù)75％的出口水霧為塔內(nèi)冷卻水進(jìn)行循環(huán)(夏季超過(guò)55％，冬季超過(guò)95％)，這部分水是純凈水，用它來(lái)替代補(bǔ)充水，解決了在循環(huán)中使用非純水帶來(lái)的問(wèn)題，如產(chǎn)生沉積物、水硬度高和溶解性氣體等，減少了補(bǔ)充水水量、水處理和維修填料的開(kāi)支，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔的局部俯視圖；

圖3是帶鉤折流板除霧器三維結(jié)構(gòu)圖；

圖4是帶鉤折流板除霧器俯視圖；

圖5是霧化噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是瀑布式集水器的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中標(biāo)號(hào)：1-配水管；2-霧化噴頭；3-噴水；4-填料層；5-進(jìn)風(fēng)口；6-冷卻水；7-貯水池；8-冷卻水出口；9-部分冷卻水；10-第一濕空氣；11-第二濕空氣；13-瀑布式集水器；14-帶鉤折流板除霧器；15-密封壁；16-集水槽；17-塔體；18-輸水管；19-加壓水出口；20-瀑布；21-第三濕空氣；22-葉片；23-干燥后空氣；24-風(fēng)機(jī)；25-塔頂開(kāi)口；26-三孔射流45°噴嘴；27-旋轉(zhuǎn)頭；28-扇葉；29-軸承；30-軸承隔套；31-緊鎖螺母；32-管接頭；33-加壓水進(jìn)口；34-分水聯(lián)管；35-集水管；36-封頭；37-吊架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔，包括常規(guī)冷卻塔結(jié)構(gòu)部分、霧化噴頭(2)、瀑布式集水器(13)、帶鉤折流板除霧器(14)、密封壁(15)、集水槽(16)、輸水管(18)、加壓泵(12)及相關(guān)管道；

所述常規(guī)冷卻塔結(jié)構(gòu)部分主要由塔體(17)、填料層(4)、進(jìn)風(fēng)口(5)、貯水池(7)、配水管(1)、冷卻水出口(8)、風(fēng)機(jī)(24)組成；

所述塔體(17)為筒體結(jié)構(gòu)，塔體(17)俯視投影為圓形；

所述瀑布式集水器(13)布置于集水槽(16)上方，瀑布式集水器(13)通過(guò)水管路與加壓水出口(19)、加壓泵(12)和貯水池(7)依次相連；

所述密封壁(15)傾斜布置，頂部連接冷卻塔塔頂，底部連接帶鉤折流板除霧器(14)的頂部，兩側(cè)與冷卻塔塔體內(nèi)部緊密接觸；

所述帶鉤折流板除霧器(14)底部連接集水槽(16)，帶鉤折流板除霧器(14)俯視投影外邊緣與冷卻塔塔體內(nèi)部?jī)?nèi)切；

所述集水槽(16)底部連接輸水管(18)，集水槽(16)底部坡向輸水管(18)，集水槽(16)俯視投影為優(yōu)弧弓形，弧邊緣與冷卻塔塔體內(nèi)部緊密接觸；

所述輸水管(18)底部穿過(guò)填料層(4)，輸水管(18)出水口與填料層(4)底層平齊；

所述配水管(1)設(shè)置霧化噴頭(2)；

所述進(jìn)風(fēng)口(5)為環(huán)形帶濾網(wǎng)風(fēng)口；

所述冷卻水出口(8)設(shè)置在貯水池(7)底部；

空氣由進(jìn)風(fēng)口(5)進(jìn)入冷卻塔，沿流動(dòng)方向，依次為第一濕空氣(10)、第二濕空氣(11)、第三濕空氣(21)和干燥后空氣(23)；

所述帶鉤折流板除霧器(14)由一系列葉片(22)組成，頂部設(shè)有蓋板密封，帶鉤折流板除霧器(14)設(shè)置在第三濕空氣(21)和干燥后空氣(23)之間；

所述葉片(22)為帶鉤折流板，包含短鉤(22-A)、中鉤(22-B)和長(zhǎng)鉤(22-C)，材料為聚乙烯或聚氯乙烯，板厚2～3mm，各葉片平行布置，各葉片間隔為21～25mm；

所述短鉤(22-A)、中鉤(22-B)和長(zhǎng)鉤(22-C)長(zhǎng)度依次增大；

所述瀑布集水器(13)由分水聯(lián)管(34)、集水管(35)和封頭(36)組成；

所述瀑布集水器(13)設(shè)有加壓水進(jìn)口(33)，通過(guò)管道與加壓泵(12)連接；

所述瀑布集水器(13)通過(guò)吊架(37)固定；

所述霧化噴頭(2)為自動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)噴頭；

所述霧化噴頭(2)由上、下兩部分組成，上部為管接頭(32)，下部包括三孔射流45°噴嘴(26)和旋轉(zhuǎn)頭(27)，上部和下部通過(guò)軸承(29)連接，上部為固定端，固定于配水管(1)，下部為活動(dòng)端；

所述三孔射流45°噴嘴(26)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭中心和旋轉(zhuǎn)頭兩側(cè)，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭兩側(cè)的三孔射流45°噴嘴(26)對(duì)稱(chēng)布置且軸線與旋轉(zhuǎn)頭軸線為45°夾角，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭中心的三孔射流45°噴嘴(26)上設(shè)置可自由旋轉(zhuǎn)的扇葉(28)；

帶鉤折流板除霧器(14)、密封壁(15)、集水槽(16)和塔體(17)限制空氣流動(dòng)通道，空氣依次流經(jīng)第二濕空氣(11)區(qū)域、第三濕空氣(21)區(qū)域和干燥后空氣(23)區(qū)域；

所述風(fēng)機(jī)(24)設(shè)置于冷卻塔頂部，為變頻軸流風(fēng)機(jī)；

所有部件與冷卻塔塔體內(nèi)壁緊密接觸的部位設(shè)置橡膠密封墊，柔性密封；

瀑布式集水器(13)和帶鉤折流板除霧器(14)收集的第二濕空氣(11)和第三濕空氣(21)中的水汽恢復(fù)為冷卻水；

實(shí)施例2

以下結(jié)合附圖1，說(shuō)明一種高效換熱節(jié)水除霧濕式冷卻塔的高效換熱及節(jié)水除霧的方法：

風(fēng)機(jī)(24)運(yùn)行，室外空氣在靜壓差作用下通過(guò)進(jìn)風(fēng)口(5)進(jìn)入冷卻塔內(nèi)部，冷卻水經(jīng)配水管(1)通過(guò)霧化噴頭(2)，冷卻水部分動(dòng)能在從三孔射流45°噴嘴(26)噴出時(shí)形成的反作用力推動(dòng)噴頭(2)下部高速旋轉(zhuǎn)，大部分動(dòng)能在撞擊噴嘴斜面或通過(guò)空隙時(shí)轉(zhuǎn)換為促進(jìn)水流霧化的表面能，形成大范圍的霧化和分散的噴水(3)，旋轉(zhuǎn)頭中心的三孔射流45°噴嘴(26)噴水帶動(dòng)扇葉(28)高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化噴水(3)的旋流效果。

進(jìn)入冷卻塔內(nèi)部的室外空氣與落于填料層表面的冷卻水水膜和水滴進(jìn)行熱質(zhì)交換，部分冷卻水蒸發(fā)進(jìn)入空氣后成為第一濕空氣(10)，并進(jìn)一步與噴水(3)熱質(zhì)交換成為第二濕空氣(11)。貯水池(7)中的一部分冷卻水(6)經(jīng)加壓泵(12)加壓，由水管路送入瀑布式集水器(13)后形成瀑布(20)。第二濕空氣(11)流經(jīng)瀑布(20)時(shí)，第二濕空氣(11)中直徑約10微米的部分水蒸汽顆粒被冷凝液化并隨瀑布(20)一起降落至集水槽(16)，第二濕空氣(11)中剩余水蒸汽在通過(guò)瀑布(20)時(shí)直徑增大，第二濕空氣(11)成為第三濕空氣(21)。第三濕空氣(21)流經(jīng)帶鉤折流板除霧器(14)，第三濕空氣(21)中直徑較大的水蒸汽顆粒脫離空氣，粘附在葉片(22)表面上，并依靠重力落至集水槽(16)，短鉤(22-A)、中鉤(22-B)和長(zhǎng)鉤(22-C)收縮空氣流動(dòng)截面，促使第三濕空氣(21)中的水蒸汽更易脫離空氣。第三濕空氣(21)經(jīng)帶鉤折流板除霧器(14)后成為干燥后空氣(23)，由風(fēng)機(jī)(24)通過(guò)塔頂開(kāi)口(25)排至室外。集水槽(16)回收的濕空氣中的水分通過(guò)輸水管(18)流至貯水池(7)。貯水池(7)中的冷卻水(6)通過(guò)冷卻水出口(8)供至冷卻設(shè)備。

本發(fā)明屬于工業(yè)循環(huán)用水冷卻技術(shù)領(lǐng)域。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。