一种节能型循环冷却水的冷却塔论文和设计-丁宁

全文摘要

本实用新型涉及冷却塔技术领域，且公开了一种节能型循环冷却水的冷却塔，包括冷却塔、风筒、安装架、水轮机、传动轴、风机、回水管、布水器、淋水装置、循环水池、生活生产给水管网、辅助加药设备在线监测设备、循环水泵、水冷器、旁流过滤器和回流管线，所述风筒的底部与冷却塔顶部的中间位置连接。本实用新型利用水轮机替代原有电机，设置了旁通管、旁通阀，使得遇特殊情况或冬季需停开风机时冷却塔仍能正常使用，在充分保证对其他系统影响最小、装置安全平稳运行的前提下，将各系统有序搭接起来，并且由于换热设备高度的存在，对于循环水所产生的势能能量进行充分利用，最终最大限度地回收利用了系统富裕能量。

主设计要求

1.一种节能型循环冷却水的冷却塔，包括冷却塔(1)、风筒(2)、安装架(3)、水轮机(4)、传动轴(5)、风机(6)、回流管(7)、布水器(8)、淋水装置(9)、循环水池(10)、生活生产给水管网(11)、辅助加药设备(12)在线监测设备(13)、循环水泵(14)、水冷器(15)、旁流过滤器(16)和回流管线(17)，其特征在于：所述风筒(2)的底部与冷却塔(1)顶部的中间位置连接，所述安装架(3)的两侧分别与冷却塔(1)内壁两侧的顶部连接，所述安装架(3)顶部的中间位置与水轮机(4)的底部连接，所述水轮机(4)顶部的输出端与传动轴(5)的底部连接，且传动轴(5)的顶部与风机(6)的输入端连接，所述回流管(7)的一端与水轮机(4)的进水口连通，所述布水器(8)的两侧分别与冷却塔(1)内壁的两侧连接，且布水器(8)的顶部位于安装架(3)底部的下方，所述淋水装置(9)的顶部与布水器(8)的底部连通，所述循环水池(10)的底部与冷却塔(1)内壁的底部连接，所述生活生产给水管网(11)的两个输出端分别与循环水池(10)和辅助加药设备(12)的进水端连通，所述在线监测设备(13)位于循环水池(10)的内部，所述辅助加药设备(12)的输出端与循环水池(10)的一端连通，所述循环水池(10)的出水端与循环水泵(14)的进水端连通，所述循环水泵(14)的出水端与水冷器(15)的进水端连通，所述水冷器(15)的出水端与旁流过滤器(16)的进水端连通，且旁流过滤器(16)的出水端与循环水池(10)的一端连通，所述回流管线(17)的一端与循环水泵(14)和水冷器(15)之间的连接管连通，且回流管线(17)的另一端与循环水池(10)的一端连通，所述水轮机(4)的回水端与循环水池(10)的一端连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种节能型循环冷却水的冷却塔，其特征在于：所述水轮机(4)的进水端可由回流管线(17)的一端连通。

3.根据权利要求1所述的一种节能型循环冷却水的冷却塔，其特征在于：所述水轮机(4)的进水端管线上设置有流量调节阀，且进水端管线上设置有一个旁通管和一个旁通阀。

4.根据权利要求1所述的一种节能型循环冷却水的冷却塔，其特征在于：所述风筒(2)的顶部与防护罩(18)的底部连接，且防护罩(18)的顶部为弧形。

5.根据权利要求1所述的一种节能型循环冷却水的冷却塔，其特征在于：所述冷却塔(1)的底部连接有底座(19)，且底座(19)的底部连接有减震垫。

6.根据权利要求1所述的一种节能型循环冷却水的冷却塔，其特征在于：整体设备均由型号为Sch20的碳钢管进行连通，且碳钢管上设置有阀门。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及冷却塔技术领域，具体为一种节能型循环冷却水的冷却塔。

背景技术

工厂现有循环冷却水系统一套，包括循环水池、循环水泵、冷却塔、旁流过滤器、辅助加药及在线监测设备，工艺流程为：生活生产给水管网将工业用水补充至循环水池，循环水泵将循环水池中冷却水增压输送至厂内水冷器，经水冷器换热升温后的循环水返回循环水系统冷却塔，冷却塔将需冷却处理的水从冷却塔上部通过配水系统，均匀的喷晒于填料上，热水从填料上落下，同时在电机的驱动下由风机叶片将不饱和空气从塔底部或侧面吸入淋水装置，在填料间隙的流动中，热水与不饱和的空气进行冷热交换，通过接触散热、蒸发散热和辐射散热三种方式将热量最终传递给空气，之后通过风机把含有热量的空气带出塔外，从而达到降温的效果。

工厂现用循环水冷却塔为湿式冷却塔，在湿式冷却塔中，通过接触散热、蒸发散热和辐射散热，循环回水将热量传给空气，为增加循环回水与冷空气的接触换热，冷却塔顶部利用电机带动风机高速旋转，促进冷空气进入冷却塔。但根据实际情况来看，技术一存在以下缺陷：

(1)冷却塔风机功率较大，能耗较高

现有循环水冷却塔安装有3台轴流风机，每台风机功率为110KW(380V)， 3台风机日运行耗电量为7920KW·H，全年运行按300天计算，年耗电量在 2376000KW·H，对于工厂运行来说是一笔不小的费用。

(2)冷却塔风机为定频，较低热负荷时造成资源浪费

工厂冷却塔风机均为定频电机驱动，在工厂生产热负荷较低的情况下，下游用户即水冷器换热后冷却回水温度相对来说偏低，而冷却风机无法通过降低转速来适应这种变化，此时电机耗电量偏高从而产生电能浪费情况。

(3)冷却塔风机的电机、减速箱存在日常维护费用

由于冷却塔风机的电机即减速箱属于动设备，需要定期进行维护保养，包括检查电机紧固件、添加润滑油润滑脂、更换磨损轴承即密封垫片等，存在日常维护费用。

(4)冷却塔风机的电机和减速箱运行噪音较大

现场冷却塔噪音包括风机进排气噪声、淋水噪声、冷却塔水泵、配管和阀门噪声，此外由于存在电机和减速箱，运行期间也会产生大量噪音，造成环境污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种节能型循环冷却水的冷却塔，达到了在减少对现有循环水系统的影响，充分利用循环水系统回水管线富裕能量，风机的驱动能量由电力转换为水力，从而达到节能效果的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种节能型循环冷却水的冷却塔，包括冷却塔、风筒、安装架、水轮机、传动轴、风机、回流管、布水器、淋水装置、循环水池、生活生产给水管网、辅助加药设备在线监测设备、循环水泵、水冷器、旁流过滤器和回流管线，所述风筒的底部与冷却塔顶部的中间位置连接，所述安装架的两侧分别与冷却塔内壁两侧的顶部连接，所述安装架顶部的中间位置与水轮机的底部连接，所述水轮机顶部的输出端与传动轴的底部连接，且传动轴的顶部与风机的输入端连接，所述回流管的一端与水轮机的进水口连通，所述布水器的两侧分别与冷却塔内壁的两侧连接，且布水器的顶部位于安装架底部的下方，所述淋水装置的顶部与布水器的底部连通，所述循环水池的底部与冷却塔内壁的底部连接，所述生活生产给水管网的两个输出端分别与循环水池和辅助加药设备的进水端连通，所述在线监测设备位于循环水池的内部，所述辅助加药设备的输出端与循环水池的一端连通，所述循环水池的出水端与循环水泵的进水端连通，所述循环水泵的出水端与水冷器的进水端连通，所述水冷器的出水端与旁流过滤器的进水端连通，且旁流过滤器的出水端与循环水池的一端连通，所述回流管线的一端与循环水泵和水冷器之间的连接管连通，且回流管线的另一端与循环水池的一端连通，所述水轮机的回水端与循环水池的一端连通。

优选的，所述水轮机的进水端可由回流管线的一端连通。

优选的，所述水轮机的进水端管线上设置有流量调节阀，且进水端管线上设置有一个旁通管和一个旁通阀。

优选的，所述风筒的顶部与防护罩的底部连接，且防护罩的顶部为弧形。

优选的，所述冷却塔的底部连接有底座，且底座的底部连接有减震垫。

优选的，整体设备均由型号为Sch20的碳钢管进行连通，且碳钢管上设置有阀门。

本实用新型提供了一种节能型循环冷却水的冷却塔。具备以下有益效果：

(1)、本实用新型由于对风机进行改进，通过使用水轮机作为风机驱动动力，取消了原有系统中风机的电机、传动轴、减速箱，在一定程度上降低了原有系统的大量噪音、震动，减少对周边环境的噪音污染，并且水轮机取代了电机，对于可能存在可燃气体的工厂，改造后更加安全，可在爆炸危险环境中工作。

(2)、本实用新型由于对冷却塔进行改进，通过将循环冷却水系统回水管线进行改进，利用水轮机替代原有电机，设置了旁通管、旁通阀，使得遇特殊情况或冬季需停开风机时冷却塔仍能正常使用，在水轮机入口管线增加了一个流量调节阀用于单台水轮机转速调节，增强水轮机的单独使用的灵活性，在充分保证对其他系统影响最小、装置安全平稳运行的前提下，将各系统有序搭接起来，并且由于换热设备高度的存在，对于循环水所产生的势能能量进行充分利用，最终最大限度地回收利用了系统富裕能量。

附图说明

图1为本实用新型结构循环冷却水系统冷却塔结构示意图；

图2为本实用新型结构循环冷却水系统风机节能改造后工艺流程示意图；

图3为本实用新型结构循环冷却水系统风机节能改造后可替代方案工艺流程示意图。

图中：1冷却塔、2风筒、3安装架、4水轮机、5传动轴、6风机、7回流管、8布水器、9淋水装置、10循环水池、11生活生产给水管网、12辅助加药设备、13在线监测设备、14循环水泵、15水冷器、16旁流过滤器、17 回流管线、18防护罩、19底座。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型提供一种技术方案：一种节能型循环冷却水的冷却塔，包括冷却塔1、风筒2、安装架3、水轮机4、传动轴5、风机6、回流管7、布水器8、淋水装置9、循环水池10、生活生产给水管网11、辅助加药设备12在线监测设备13、循环水泵14、水冷器15、旁流过滤器16和回流管线17，风筒2的底部与冷却塔1顶部的中间位置固定连接，安装架3的两侧分别与冷却塔1内壁两侧的顶部固定连接，安装架3顶部的中间位置与水轮机4的底部固定连接，水轮机4顶部的输出端与传动轴5的底部固定连接，且传动轴5的顶部与风机6的输入端固定连接，回流管7的一端与水轮机4的进水口连通，布水器8的两侧分别与冷却塔1内壁的两侧固定连接，且布水器8的顶部位于安装架3底部的下方，淋水装置9的顶部与布水器8 的底部连通，循环水池10的底部与冷却塔1内壁的底部固定连接，生活生产给水管网11的两个输出端分别与循环水池10和辅助加药设备12的进水端连通，在线监测设备13位于循环水池10的内部，辅助加药设备12的输出端与循环水池10的一端连通，循环水池10的出水端与循环水泵14的进水端连通，循环水泵14的出水端与水冷器15的进水端连通，水冷器15的出水端与旁流过滤器16的进水端连通，且旁流过滤器16的出水端与循环水池10的一端连通，回流管线17的一端与循环水泵14和水冷器15之间的连接管连通，且回流管线17的另一端与循环水池10的一端连通，水轮机4的回水端与循环水池10的一端连通，水轮机4的进水端可由回流管线17的一端连通，水轮机4 的进水端管线上设置有流量调节阀，且进水端管线上设置有一个旁通管和一个旁通阀，风筒2的顶部与防护罩18的底部固定连接，且防护罩18的顶部为弧形，冷却塔1的底部固定连接有底座19，且底座19的底部固定连接有减震垫，整体设备均由型号为Sch20的碳钢管进行连通，且碳钢管上设置有阀门。

实施例一

水轮机4的进水端可由回流管线17的一端进行连通，如附图3中的可替代方案，此方案中将循环水泵14出口回流管线进行改造，泵出口循环水直接引导至水轮机4入口作为驱动，与上述方案相比，此方案管线改造长度增加，项目改造费用上升，方案中水轮机4仅仅利用泵出口机械能，而且没有利用处在较高位置的水冷器15中循环水的势能，水轮机4入口的能量相对上述方案中要小，而上述方案中的水轮机4利用了泵出口机械能和水冷器15的循环水势能，能源利用更加充分、合理。

在使用时，专用管线连接至风机6水轮机4入口，水轮机4入口管线设置一个流量调节阀用于单台水轮机4转速调节，同时为专用管线增加一个旁通管和一个旁通阀，旁通管线连接至循环水池，水轮机4出口管线连接至布水器8，同时在循环冷却水系统正常运行期间，优先使用水轮机4和风机6对回水进行冷却，并且运行期间，需将旁通管线的旁通阀全部关闭，水轮机4 入口管线阀门开度根据热负荷进行调节，确保冷却效果良好。

综上可得：本实用新型由于对风机6进行改进，通过使用水轮机4作为风机6驱动动力，取消了原有系统中风机6的电机、传动轴、减速箱，在一定程度上降低了原有系统的大量噪音、震动，减少对周边环境的噪音污染，并且水轮机4取代了电机，对于可能存在可燃气体的工厂，改造后更加安全，可在爆炸危险环境中工作，本实用新型由于对冷却塔1进行改进，通过将循环冷却水系统回水管线进行改进，利用水轮机4替代原有电机，设置了旁通管、旁通阀，使得遇特殊情况或冬季需停开风机6时冷却塔1仍能正常使用，在水轮机4入口管线增加了一个流量调节阀用于单台水轮机4转速调节，增强水轮机4的单独使用的灵活性，在充分保证对其他系统影响最小、装置安全平稳运行的前提下，将各系统有序搭接起来，并且由于换热设备高度的存在，对于循环水所产生的势能能量进行充分利用，最终最大限度地回收利用了系统富裕能量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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主设计要求

设计方案

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