一種冷卻塔及其控制方法
2023-04-23 03:59:56 1
一種冷卻塔及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種冷卻塔及其控制方法，該冷卻塔包括塔體、風機和布水管路，所述塔體具有進風口和出風口，所述布水管路安裝於所述塔體內並位於所述進風口和所述出風口之間，所述風機安裝於所述塔體內並位於所述出風口處，還包括加熱裝置，所述加熱裝置安裝於所述塔體內並位於所述風機和所述布水管路之間。與現有技術相比，本發明通過在冷卻塔內特定位置增設加熱裝置，冷卻塔工作過程中，與布水管路噴淋後的熱水發生熱交換形成的高溫空氣上升，再經加熱裝置加熱後，其相對溼度降低變為不飽和溼空氣，從而有效的減少了白煙的產生。
【專利說明】一種冷卻塔及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水循環冷卻設備【技術領域】，特別涉及一種冷卻塔及其控制方法。
【背景技術】
[0002]冷卻塔是用水作為循環冷卻劑，從一系統中吸收熱量排放至大氣中，以降低水溫的裝置。
[0003]冷卻塔包括塔體、具有多個噴淋頭的布水管路、冷卻塔填料和風機，其中，塔體頂部開設有出風口、其底部具有積水槽、其側壁具有進風口。風機安裝於塔體內並位於出風口處，塔體外冷卻空氣在風機作用下進入塔體內並經由出風口排出，布水管路和冷卻塔填料沿氣流流動方向依次安裝於塔體內，布水管路的進水口與外接待冷卻系統的高溫出水口連通。
[0004]該冷卻塔的工作原理為，待冷卻系統內高溫水經由布水管路噴灑至冷卻塔填料表面，與通過冷卻塔填料的低溫空氣相接觸，此際，高溫水與低溫空氣之間產生熱交換作用，高溫水降溫為冷卻水落入積水槽內，低溫空氣升溫後變成高溫空氣，該高溫空氣在風機作用下由出風口排出至塔體外，同時積水槽內冷卻水在水泵作用下泵入待冷卻系統內，再予吸收熱量。
[0005]然而，經熱交換後的高溫高溼空氣由出風口排出後，遭遇塔體外低溫空氣冷凝產生很多水珠，產生了大量的白霧，一般稱之為白煙現象。冷卻塔工作產生的白煙現象嚴重影響了城市景觀，影響周圍地區的交通及可見度，造成下風地區的溼度上升，並可能造成細菌隨霧氣的傳播擴散。特別是應用於電廠的冷卻塔，白煙現象會使電廠的高壓輸電設備產生電火花放電現象，危害更加嚴重。隨著城市密集度的加深及對環境保護的重視，各國對冷卻塔的白煙控制也開始重視起來。
[0006]有鑑於此，對現有冷卻塔進行結構改進，以有效減小乃至消除冷卻塔的白煙現象，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0007]針對上述缺陷，本發明提供一種冷卻塔及其控制方法，以有效減小或消除冷卻塔白煙現象。
[0008]為解決上述技術問題，本發明所提供的冷卻塔，包括塔體、風機和布水管路，所述塔體具有進風口和出風口，所述布水管路安裝於所述塔體內並位於所述進風口和所述出風口之間，所述風機安裝於所述塔體內並位於所述出風口處，還包括加熱裝置，所述加熱裝置安裝於所述塔體內並位於所述風機和所述布水管路之間。
[0009]與現有技術相比，本發明通過在冷卻塔內特定位置增設加熱裝置，冷卻塔工作過程中，與布水管路噴淋後的熱水發生熱交換形成的高溫空氣上升，再經加熱裝置加熱後，其相對溼度降低變為不飽和溼空氣，從而有效的減少了白煙的產生。
[0010]優選地，所述布水管路包括一個幹路和多個支路，每個所述支路的首端與所述幹路連通，所述加熱裝置包括換熱器，還包括:
[0011]第一方向控制閥，設置於所述幹路與所述換熱器的進水口和多個所述支路中一者的首端之間，以控制所述幹路與所述進水口或者所述首端連通；
[0012]第二方向控制閥，設置於所述換熱器的出水口和相應所述支路的尾端之間，以控制所述出水口和所述尾端的導通或斷開；
[0013]當所述塔體外環境參數的實際值小於等於設定值時，所述第一方向控制閥控制所述幹路和所述進水口連通，所述第二方向控制閥控制所述出水口和所述尾端連通；當所述實際值大於設定值時，所述第一方向控制閥控制所述幹路和所述首端連通，所述第二方向控制閥控制所述出水口和所述尾端斷開；所述環境參數包括溫度和相對溼度。
[0014]優選地，所述溫度的設定值具體為20°C，所述相對溼度的設定值具體為90%。
[0015]優選地，還包括多個流量控制閥，多個所述流量控制閥分別設置於所述幹路與多個所述支路的首端之間，以控制各個所述支路內水流流量保持恆定。
[0016]優選地，所述第一方向控制閥包括第一截止閥和第二截止閥，所述第一截止閥設置於所述換熱器的進水口和所述幹路之間，所述第二截止閥設置於所述幹路和相應所述支路的首段之間；
[0017]當所述實際溫度不超過所述設定溫度，所述第一截止閥位於開啟狀態，所述第二截止閥位於關閉狀態；當所述實際溫度超過所述設定溫度，所述第一截止閥位於關閉狀態，所述第二截止閥位於開啟狀態。
[0018]優選地，還包括控制器，所述控制器包括:
[0019]數據採集單元，用於獲取所述塔體外環境參數的實際值和/或各個所述支路內水流流量的實際值；
[0020]數據處理單元，判斷所述實際值與設定值的關係；
[0021]信號輸出單元，根據判斷結果向所述第一方向控制閥、所述第二控制閥和所述流量控制閥發送相應動作指令。
[0022]優選地，所述換熱器為不鏽鋼管鋁翅片換熱器、銅管鋁翅片換熱器或者鋁管鋁翅片換熱器。
[0023]本發明還提供一種上述冷卻塔的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0024]S00)獲取塔體外環境參數的實際值，所述環境參數包括溫度和相對溼度；
[0025]S10)判斷實際值和設定值的關係:若實際值小於設定值，進入步驟S20 ;否則，進入步驟S30 ；
[0026]S20)控制加熱裝置處於工作狀態。
[0027]S30)控制加熱裝置處於非工作狀態。
[0028]優選地，所述布水管路包括一個幹路和多個支路，每個所述支路的首端與所述幹路連通，所述加熱裝置包括換熱器；
[0029]步驟S20中控制多個所述支路中一者的首端與所述幹路斷開、其尾端與所述換熱器的出水口連通，所述換熱器的進水口與所述幹路連通；
[0030]步驟S30中控制多個所述支路中一者的首端與所述幹路連通、其尾端與所述換熱器的出水口斷開，所述換熱器的進水口與所述幹路斷開。
[0031]優選地，所述步驟S20或S30後還包括如下步驟:[0032]S40)獲取每個所述支路內水流流量的的實際值0 r ；
[0033]S50)判斷實際值C r和設定值0 s的關係:若<2 rS，進入步驟S60 ;否則，進入步驟SOO ；
[0034]S60)調整每個所述支路中流量，以使每個所述支路中<2 r古0 S。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1示出了本發明所提供的冷卻塔【具體實施方式】的結構示意圖；
[0036]圖2示出了圖1中所示冷卻塔的布水管路和加熱裝置連接關係第一實施例的結構示意圖；
[0037]圖3示出了圖1中所示冷卻塔的控制原理的控制流程示意圖；
[0038]圖4示出了圖1中所示冷卻塔的布水管路和加熱裝置連接關係第二實施例的結構示意圖；
[0039]圖5示出了圖4中所示冷卻塔的控制原理的控制流程示意圖；
[0040]圖6示出了圖1中所示冷卻塔的控制器的結構示意圖。
[0041]圖1至6中附圖標記與各個部件名稱之間的對應關係:
[0042]I塔體、11出風口、2風機、3布水管路、31幹路、32第一支路、33第二支路、34第三支路、4加熱裝置、41換熱器、42第一截止閥、43第二截止閥、44第三截止閥、51第一流量控制閥、52第二流量控制閥、6控制器、61數據採集單元、62數據處理單元、63信號輸出單元。
【具體實施方式】
[0043]本發明的核心在於，提供一種冷卻塔及其控制方法，該冷卻塔通過在塔體內增設加熱裝置，使換熱後形成的飽和空氣經加熱裝置加熱後，相對溼度下降形成不飽和蒸汽後再由出風口排出，從而有效地減少乃至消除冷卻塔在低溫情況下運行時產生白霧的現象。
[0044]現結合說明書附圖，來說明本發明所提供冷卻塔的具體結構及其控制原理。
[0045]如圖1所示，該圖示出了本發明所提供的冷卻塔具體實施例的結構示意圖。該冷卻塔包括塔體1、風機2和布水管路3，塔體I具有進風口和出風口 11，布水管路3安裝於塔體I內並位於進風口(圖中未示出)和出風口 11之間，風機2安裝於塔體I內並位於出風口 11處。此外，該冷卻塔還包括加熱裝置4，加熱裝置4安裝於塔體I內並位於風機2和布水管路3之間。
[0046]與現有技術相比，本發明通過在冷卻塔塔體I內特定位置增設加熱裝置4，冷卻塔工作過程中，與布水管路3噴淋後的熱水發生熱交換形成的高溫空氣上升，再經加熱裝置4加熱後，其相對溼度降低變為不飽和溼空氣，從而有效的減少了白煙的產生。
[0047]具體地，如圖2所示，該圖示出了圖1中所示冷卻塔中布水管路3與加熱裝置4連接關係第一具體實施例的結構示意圖。該實施例中的布水管路3包括一個幹路31、第一支路32、第二支路33和第三支路34，3個支路的首端均與幹路31連通。加熱裝置4包括換熱器41、第一方向控制閥和第二方向控制閥,其中，第一方向控制閥設置於幹路31與換熱器41的進水口和第二支路33的首端之間，以控制幹路31與換熱器41的進水口或者第二支路33的首端連通；第二方向控制閥設置於換熱器41的出水口和第二支路33的尾端之間，以控制換熱器41的出水口和第二支路33的尾端的導通或斷開。[0048]具體地，如圖2所示，第一方向控制閥包括第一截止閥42和第二截止閥43;其中，第一截止閥42設置於換熱器41的進水口和幹路31之間，第二截止閥43設置於幹路31與第二支路33的首端之間，第二方向控制閥具體為第三截止閥44。
[0049]現結合圖3來說明上述實施例中冷卻塔的具體控制方法，該控制方法包括如下步驟:
[0050]S00)獲取冷卻塔的塔體I外環境參數的實際值，環境參數包括溫度T和相對溼度I ；
[0051]S10)分別判斷實際值Tr、ξ r與設定值Ts、ξ s的關係；若Tr≤Ts，且ξ r≤ξ s進入步驟S20，否則，進入步驟S30 ；
[0052]S20)控制第一截止閥42和第三截止閥44開啟、第二截止閥43關閉，即幹路31內高溫熱水分流成三路，其中，第一路和第三路分別由第一支路32和第三支路34噴淋，第二路流經換熱器41遇冷後再由尾端流入第二支路33噴淋。
[0053]S30)控制第一截止閥42和第三截止閥44關閉，第二截止閥43開啟，即幹路31內高溫熱水分流成三路，三路水流分別直接流入第一支路32、第二支路33和第三支路34。
[0054]需要說明的是，上述實施例中採用換熱器41作為加熱裝置4，利用冷卻塔內布水管路3的結構特點，巧妙藉助布水管路3內高溫水作為換熱器41的循環介質，使幹路31內部分高溫熱水經由換熱器41預冷後，再流入布水管路3的支路內進行噴淋，顯然無需在另行配置加熱裝置4的動力部件，從而降低了冷卻塔的整體改造成本。
[0055]可以理解，在滿足裝配工藝要求的基礎上，該加熱裝置4也可採用電加熱器等裝置。此外，需要說明的是，上述換熱器41具體可為不鏽鋼管鋁翅片換熱器41、銅管鋁翅片換熱器41或者鋁管鋁翅片換熱器41。
[0056]此外，本具體實施例通過限定布水管路3的具體結構以及換熱器41與該管路的連接關係，再配以溫度、相對溼度檢測裝置以及方向控制閥，根據檢測並判斷冷卻塔外部環境參數的實際值與設定值的關係，來控制幹路31內高溫熱水是否需要流入換熱器41進行預冷，從而可根據塔體I外部環境溫度來控制水流流向。
[0057]需要說明的是，經多次試驗統計表明，上述方案中，溫度的設定值為20°C，相對溼度的設定值為90%。
[0058]當然，在滿足減少或消除白煙現象功能的基礎上，本領域技術人員依據冷卻塔工作的地域特點，來確定環境參數的設定值的具體數值。
[0059]此外，需要說明的是，在滿足控制換熱器41在工作狀態和非工作狀態切換功能的基礎上，本方案中第一方向控制閥和第二方向控制閥亦可採用本領域技術人員常用的控制閥。
[0060]進一步，如圖4所示，該圖示出了圖1中所示冷卻塔的布水管路和加熱裝置連接關係第二具體實施例的結構示意圖，該實施例中，冷卻塔還包括第一流量控制閥51和第二流量控制閥52，其中，第一流量控制閥51設置於幹路31與第一支路32的首端之間，第二流量控制閥52設置於幹路31與第三支路34的首段之間，並且結合第一截止閥42或第二截止閥43，以控制布水管路3內各個支路的水流流量保持恆定。為了更好地理解上述冷卻塔的具體控制原理，請一併參見圖5，該圖示出了圖4中所示冷卻塔的控制方法的控制流程示意圖。[0061]如圖5所示，上述具體實施例中冷卻塔的控制方法在步驟S20或S30後還包括如下步驟:
[0062]S40)獲取各個支路內水流流量的實際值C r ；
[0063]S50)判斷實際值C r和設定值0 s的關係:若<2 rS，進入步驟S60 ;否則，進入步驟SOO ；
[0064]S60)調整各個支路中流量，以使每個支路中<2 r古0 S。
[0065]進一步，需要說明的是，前述兩個方案中冷卻塔的控制過程可採用人工控制方式，也可採用智能控制方式。採用後者時該冷卻塔包括控制器6，為了便於理解控制器6的具體結構，請一併參見圖6，該圖示出了圖1中所示冷卻塔的控制器的結構示意圖，該控制器包括:
[0066]數據採集單元61，用於獲取塔體外環境參數的實際值和/或各個支路內水流流量的實際值；
[0067]數據處理單元62，判斷實際值與設定值的關係；
[0068]信號輸出單元63，根據判斷結果向第一方向控制閥、第二控制閥和流量控制閥發送相應動作指令。
[0069]除上述冷卻塔之外，本發明還提供一種上述冷卻塔的控制方法，該控制方法包括如下步驟:
[0070]S00)獲取塔體I外環境參數的實際值，所述環境參數包括溫度和相對溼度；
[0071]S10)判斷實際值和設定值的關係:若實際值小於設定值，進入步驟S20 ;否則，進入步驟S30 ；
[0072]S20)控制加熱裝置4處於工作狀態。
[0073]S30)控制加熱裝置4處於非工作狀態。
[0074]上述控制方法中其他的優選方案在說明冷卻塔的工作原理時已作闡述，故而再次不在贅述。
[0075]以上所述僅為本發明的優選實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種冷卻塔，包括塔體(1)、風機(2)和布水管路(3)，所述塔體具有進風口和出風口(11)，所述布水管路⑶安裝於所述塔體⑴內並位於所述進風口和所述出風口(11)之間，所述風機(2)安裝於所述塔體(1)內並位於所述出風口(11)處，其特徵在於，還包括加熱裝置(4)，所述加熱裝置(4)安裝於所述塔體(1)內並位於所述風機(2)和所述布水管路(3)之間。
2.如權利要求1所述的冷卻塔，其特徵在於，所述布水管路(3)包括一個幹路(31)和多個支路，每個所述支路的首端與所述幹路連通，所述加熱裝置包括換熱器(41)，還包括: 第一方向控制閥，設置於所述幹路與所述換熱器(41)的進水口和多個所述支路中一者的首端之間，以控制所述幹路與所述進水口或者所述首端連通； 第二方向控制閥，設置於所述換熱器的出水口和相應所述支路的尾端之間，以控制所述出水口和所述尾端的導通或斷開； 當所述塔體外環境參數的實際值小於等於設定值時，所述第一方向控制閥控制所述幹路和所述進水口連通，所述第二方向控制閥控制所述出水口和所述尾端連通；當所述實際值大於設定值時，所述第一方向控制閥控制所述幹路和所述首端連通，所述第二方向控制閥控制所述出水口和所述尾端斷開；所述環境參數包括溫度和相對溼度。
3.如權利要求2所述的冷卻塔，其特徵在於，所述溫度的設定值為20°C，所述相對溼度的設定值為90%。
4.如權利要求2或3中任一項所述的冷卻塔，其特徵在於，還包括多個流量控制閥，多個所述流量控制閥分別設置於所述幹路與多個所述支路的首端之間，以控制各個所述支路內水流流量保持恆定。
5.如權利要求4所述的冷卻塔，其`特徵在於，所述第一方向控制閥包括第一截止閥(42)和第二截止閥(43)，所述第一截止閥(42)設置於所述換熱器(41)的進水口和所述幹路(31)之間，所述第二截止閥(43)設置於所述幹路(31)和相應所述支路的首段之間； 當所述實際溫度不超過所述設定溫度，所述第一截止閥(42)位於開啟狀態，所述第二截止閥(43)位於關閉狀態；當所述實際溫度超過所述設定溫度，所述第一截止閥(42)位於關閉狀態，所述第二截止閥(43)位於開啟狀態。
6.如權利要求4所述冷卻塔，其特徵在於，還包括控制器(6)，所述控制器(6)包括: 數據採集單元(61)，用於獲取所述塔體外環境參數的實際值和/或各個所述支路內水流流量的實際值； 數據處理單元(62)，判斷所述實際值與設定值的關係； 信號輸出單元(63)，根據判斷結果向所述第一方向控制閥、所述第二控制閥和所述流量控制閥發送相應動作指令。
7.如權利要求1至3中任一項所述的冷卻塔，其特徵在於，所述換熱器(41)為不鏽鋼管鋁翅片換熱器、銅管鋁翅片換熱器或者鋁管鋁翅片換熱器。
8.如權利要求1至7中任一項所述的冷卻塔的控制方法，所述控制方法包括如下步驟: S00)獲取塔體外環境參數的實際值，所述環境參數包括溫度和相對溼度； S10)判斷實際值和設定值的關係:若實際值小於等於設定值，進入步驟S20 ;否則，進入步驟S30 ；S20)控制加熱裝置(4)處於工作狀態； S30)控制加熱裝置(4)處於非工作狀態。
9.如權利要求8所述的控制方法，其特徵在於，所述加熱裝置(4)具體為換熱器(41)，所述布水管路(3)包括一個幹路和多個支路，每個所述支路的首端與所述幹路連通； 步驟S20中控制多個所述支路中一者的首端與所述幹路斷開、其尾端與所述換熱器(41)的出水口連通，所述換熱器(41)的進水口與所述幹路連通； 步驟S30中控制多個所述支路中一者的首端與所述幹路連通、其尾端與所述換熱器(41)的出水口斷開，所述換熱器(41)的進水口與所述幹路斷開。
10.如權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述步驟S20或S30後還包括如下步驟: S40)獲取每個所述支路內水流流量的的實際值C r ；S50)判斷實際值C r和設定值0 s的關係:若<2s，進入步驟S60 ;否則，進入步 驟 SOO ； S60)調整每個所述支路中流量，以使每個所述支路中C r古<2 S。
【文檔編號】F28C1/16GK103759549SQ201410050106
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2014年2月13日
【發明者】姚金海, 袁小偉, 鄒昌宏, 段永紅, 大高誠 申請人:煙臺荏原空調設備有限公司, 荏原冷熱系統株式會社