用于湿式冷却塔设备的空气对空气的热交换旁路和方法技术

本发明专利技术涉及用于湿式冷却塔设备的空气对空气的热交换旁路和方法。一种具有蒸发媒质与液体分配系统的冷却塔，所述液体分配系统将热的液体分配到所述蒸发媒质之上。所述冷却塔包括一对热交换器模块，所述一对热交换器模块各自具有与第一流动导管流体连通的第一组通道和与第二流动导管流体连通的第二组通道。所述热交换器模块将热量从第一空气流传递到第二空气流中。所述冷却塔进一步包括在所述第一热交换器模块和所述第二热交换器模块之间延伸的第一旁路流动路径，并凭借旁路门调节穿过第一旁路流动路径的空气流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及使冷却塔或其它排热装置和类似物的羽流减少。更具体地，本专利技术涉及用于冷却塔中的节省成本且有效率地使羽流减少的方法和设备。
技术介绍
在使用蒸汽驱动涡轮机的发电生产中，水被燃烧炉加热而产生蒸汽，蒸汽对涡轮机进行驱动而产生电力。为了使这个过程所需的洁净水的量减少到最小，蒸汽必须通过除热而再次转化成水，以便水能够在这个过程中可被重复利用。在用于大型建筑物的空气调节系统中，建筑物内部的空气被迫使经过包含有经冷却的制冷剂气体的盘管(coil)，由此将热量从建筑物内部转移到气体制冷剂中。然后，升温后的制冷剂通过管道被输送到建筑物外部，此时必须将多余的热量从制冷剂中除去，使得制冷剂气体能够被重新冷却并且冷却过程能够持续。在前述两种过程中，以及在需要消除多余热量的步骤的其它的多种过程中，使用了冷却塔。在湿式冷却塔中，水被泵送经过包含有受热蒸汽、制冷剂或其它被加热的液体或气体的冷凝器盘管，由此将热量转移到水中。然后，水被泵送至冷却塔的热交换段并且喷洒到冷却塔媒质(包括薄板材料或飞溅杆)上。当水从冷却塔媒质流下时，外界空气被迫使经过受加热的水并且热量通过显著的热传导和蒸发性热传导从水中转移到空气中。然后所述空气被迫使从冷却塔离开并且消散到周围空气中。冷却塔是消散这种多余热量的高效并且节省成本的装置，并因而被广泛地用于此目的。然而，冷却塔的被公认的缺点在于，在一定大气条件下，由于来自被加热水源的被蒸发成空气流的水气被携带到冷却塔的顶部外而产生羽流。在冷却塔非常大的情况下(如在发电厂的情况下)，羽流会在冷却塔的附近产生低位雾气。当较低的温度能够使羽流中的水气冻结时，羽流还会在冷却塔的附近引起道路结冰。因此，已经采取了措施来限制或消除由冷却塔产生的羽流。这些措施包括例如抑制羽流冷却塔，在所述抑制羽流冷却塔中，外界空气除了在冷却塔的底部被引入并且随着热水被洒下到填料单元上而被迫使向上行进穿过填料单元之外，还通过热水喷洒头下方的独立的导热通道被引入到冷却塔中。这些由诸如铝、铜等导热材料制成的通道允许外界空气在水气不蒸发到空气中的情况下吸收一些热量。在冷却塔的顶部处，含湿气的被加热空气和干燥的被加热空气混合，由此减少羽流。另一示例为羽流防止系统，其中，热水在被提供到冷却塔之前被部分地冷却。热水的部分冷却使用单独的热交换器(运行有诸如空气或水的单独的冷却媒质)来进行。单独的热交换器降低了冷却塔的效率，因而应当仅在会使冷却塔产生羽流的大气条件存在时使用。被设计为减少湿式冷却塔中的羽流的系统的另一示例可在PaulA.Lindahl，Jr.等人在冷却塔学会1993年的年会中的“技术论文编号TP9301”《PlumeAbatementandWaterConservationwiththeWet/DryCoolingTower》中找到。在该论文中描述的系统中，热水首先被泵送经过干燥空气冷却区段，空气在该区段被迫使穿过与水流相连接的散热片。然后，已经被部分冷却的水被喷洒到设置在干燥空气冷却区段下方的填料单元上，并且空气被迫使穿过填料单元以进一步对水进行冷却。然后，湿空气被迫使在冷却塔内向上行进并且与来自干燥冷却过程的被加热的干燥空气混合，并且被迫使从冷却塔的顶部离开。尽管上述系统针对湿式冷却塔的羽流问题提供了有效的解决方案，但它们需要构造出复杂并且费用高昂的湿式和干式空气传热机构。此外，当这种塔在“非羽流”减少模式下运行时，推动空气穿过热交换单元需要花费更多的风机能量，从而导致塔的运行成本显著地增加。因此，需要廉价的羽流减少方法和设备，在廉价的羽流减少方法中，塔可在“非减少”模式下运行而不会显著地增加成本。冷却塔的另一已意识到的问题是，用于冷却的水会变得浓缩有污染物。随着水从冷却塔中蒸发出，另外的水被添加，但应当容易意识到的是，水中的污染物将变得更为浓缩化，因为污染物并不随着蒸发而被除去。如果将化学物质添加到冷却水中以对水进行处理，这些化学物质会变得高度浓缩化，如果被释放到环境中将是非常不利的。如果用海水或废水来替换所蒸发的水(在淡水无法获得或费用高昂的情况下的常规做法)，水中的盐类和固体颗粒也会在冷却水回路中聚集。随着这些污染物变得更为浓缩化，它们会粘结在薄蒸发片材之间，从而逐渐降低冷却塔的冷却效率。为了防止上述问题，习惯做法是对含有浓缩污染物的水的一部分进行“排放”并且使用来自水源的淡水对其进行替换。尽管这防止了冷却塔的水中的污染物变得过分浓缩化，但在排放过程期间排出水对环境存在影响。因此，已经采取了措施来减少冷却塔中的水消耗量。Houx等人的美国专利No.4,076,771描述了减少冷却塔中的耗水量的现有技术。在该专利描述的系统中，冷却塔蒸发性传热媒质和显著地传递热量的盘管段都被设置在同一系统中。盘管的显著地热传递实现了对生产用水(processwater)的冷却，但不会消耗任何水。虽然上述专利表现出超过现有技术的冷却塔的重大进展，但是所期望的是，开发出一种机构用来从羽流中回收水并以便再次归还到冷却塔蓄液器中，这将使得不再需要用于显著地传递热量的盘管段。已经注意到的需单独考虑的问题是：对海水进行淡化以及对其它水源进行净化，以产生可饮用的饮用水。已经开发了大量的方法来从湿空气流中提取净化水。主要的工业化生产过程包括多级闪急蒸馏(FlashDistillation)、多效蒸馏、蒸汽压缩蒸馏和反渗透(ReverseOsmosis)。参见由国际海水淡化协会的O.KBuros编制、由研究部门海水淡化公司在1990年修改和重编的《TheDesaltingABC’s》。使用用于淡化的低温水或废热的系统的示例包括以下文献：Lu等人于2000年8月记录于ADANorthAmericanBiennialConferenceandExposition的《ZeroDischargeDesalination》。该论文提供了关于下述装置的信息，所述装置由冷空气流产生淡水并且由低级废热源产生暖湿空气流。淡水沿将两个空气流分隔开的壁被冷凝。另外，冷水被喷射到暖湿空气上，以提高冷凝。Baumgartner等人发表论文：《OpenMultipleEffectDesalinationwithLowTemperatureProcessHeat》，InternationalSymposiumonDesalinationandWaterRe-Use，Vol.4,1991。该论文提供了有关用于淡化的塑料管热交换器的信息，塑料管热交换器在塑料管的内部使用了冷却运行水(coldrunningwater)而在管的外部上流动有暖湿空气。冷凝物在冷却导管的外部形成。目前使用中的其它冷却塔具体被设计为仅用于节约用水。对于节约用水，在这种冷却塔中，干燥空气始终流动穿过冷却塔冷凝器的干燥路径，从而由废气冷凝蒸汽。尽管这些塔节约用水，但是随着冷却相对于热传导变的低效，冷却塔的热性能通常被影响。用于增加热性能的典型的方法是增加风机功率(这增加了了运行成本)，以及增加塔的平面区域，这增加了资金成本或使资金成本和运行成本都增加。非常期望的是，有限地增加风机功率或平面区域而适度增加成本的设计。上文表现出对下述冷却塔或类似物的需要：所述冷却塔或类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有竖直轴线的冷却塔，包括：沿所述竖直轴线位于第一位置处的蒸发媒质；液体分配系统，所述液体分配系统将热的液体分配到所述蒸发媒质之上；第一热交换器模块，所述第一热交换器模块具有与第一流动导管流体连通的第一组通道和与第二流动导管流体连通的第二组通道；第二热交换器模块，所述第二热交换器模块具有与第三流动导管流体连通的第三组通道和与第四流动导管流体连通的第四组通道；提升装置，所述提升装置将所述第二热交换模块移动至第二位置和第三位置；以及空气流发生器，所述空气流发生器引导空气通过所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道、所述第四通道以及旁路流动路径穿过所述冷却塔。

【技术特征摘要】
1.一种具有竖直轴线的冷却塔，包括：沿所述竖直轴线位于第一位置处的蒸发媒质；液体分配系统，所述液体分配系统将热的液体分配到所述蒸发媒质之上；第一热交换器模块，所述第一热交换器模块具有与第一流动导管流体连通的第一组通道和与第二流动导管流体连通的第二组通道；第二热交换器模块，所述第二热交换器模块具有与第三流动导管流体连通的第三组通道和与第四流动导管流体连通的第四组通道；提升装置，所述提升装置将所述第二热交换模块移动至第二位置和第三位置；以及空气流发生器，所述空气流发生器引导空气通过所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道、所述第四通道以及旁路流动路径穿过所述冷却塔。2.根据权利要求1所述的冷却塔，包括：第一旁路流动路径，所述第一旁路流动路径在所述第二热交换模块处于所述第二位置时于所述第一热交换器模块和所述第二热交换器模块之间延伸。3.根据权利要求1所述的冷却塔，其中，所述第一旁路流动路径在所述第二热交换模块被平移至所述第三位置时被密封。4.根据权利要求1所述的冷却塔，进一步包括布置在所述第二流动导管中的第一通气门，其中，所述第一门对所述第二空气流穿过所述第二流动导管的流动进行调节。5.根据权利要求4所述的冷却塔，进一步包括布置在所述第三流动导管中的第二通气门，其中，所述第二门对所述第三空气流穿过所述第三流动导管的流动进行调节。6.根据权利要求1所述的冷却塔，其中，所述第一热交换器模块具有菱形的几何形状，并且所述第二热交换器模块具有菱形的几何形状。7.根据权利要求1所述的冷却塔，进一步包括位于所述第一流动导管上的
\t第一挡板门。8.根据权利要求7所述的冷却塔，进一步包括位于所述第四流动导管上的第二挡板门。9.根据权利要求1所述的冷却塔，其中，所述空气流发生器引导所述第一空气流穿过所述第一组通道，并且其中，所述空气流发生器引导所述第二空...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔顿·F·莫克瑞，肯尼斯·P·莫坦森，克拉格·J·希克曼，
申请(专利权)人：SPX冷却技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US