一种混合流闭式塔及其运行方法与流程

本技术属于冷却塔，尤其是涉及一种混合流闭式塔及其运行方法，尤其适用于数据中心、工业循环水冷却等需要高效节水冷却的场合。

背景技术：

1、传统闭式冷却塔设计中，水流和气流方向相反，容易在盘管底部形成“干点”，导致水垢在此积聚。仅1/32英寸（约0.8毫米）厚的水垢，就能削弱27%的换热能力，盘管结垢导致性能衰减严重。为解决这一问题，现有技术中采用了“复合流”技术，使喷淋水与进入的空气平行流过盘管，消除了“干点”。同时，盘管部分主要进行显热换热，减少了易结垢的蒸发过程，从而能够长久维持峰值换热效率并延长盘管寿命。

2、此外，传统闭式冷却塔还存在占用空间大、安装成本高的问题。在许多项目中，有限的占地面积和紧张的预算都是巨大挑战。现有解决方式是通过将干翅片管换热器和热交换盘管功能合二为一以节省空间，其模块化设计也减少了现场安装时间。

3、在传统闭式冷却塔内，冷空气与喷淋水、盘管进行热湿交换，空气被加热并带走大量水蒸气，最终变成温度高、湿度大的“饱和湿热空气”。当这股湿热空气被风机排出塔外后，会立即与外界低温干冷空气混合，温度骤降，由于冷空气容纳水汽的能力有限，湿热空气中的多余水蒸气便会凝结成无数微小的水滴，形成“白雾”现象。

4、现有闭式冷却塔虽然具备多种运行模式，但其模式切换策略往往不够明确，缺乏基于环境温度的智能化切换机制，导致在不同气候条件下无法实现节水与节能的最佳平衡。此外，现有运行方法中缺乏对喷淋流量、风机频率的协同调节策略，难以在保证冷却效果的前提下实现水资源消耗的最小化。

5、综上所述，现有闭式冷却塔虽然在复合流结构、空间集成等方面取得了一定进展，但其运行模式切换策略仍较为粗放，缺乏基于环境参数的智能化自主决策机制。特别是在不同季节和气候条件下，操作人员往往依赖经验进行手动模式切换，不仅响应滞后，更难以实现水资源消耗与能源消耗的动态优化平衡。此外，现有运行方法中缺乏对喷淋流量、风机频率的协同闭环调节策略，难以在保证冷却效果的前提下实现能耗与耗水量的最小化。因此，亟需一种能够根据环境温度自主切换运行模式、并对风机和喷淋系统进行协同精细调节的混合流闭式塔及其智能运行方法。

技术实现思路

1、本技术提供一种混合流闭式塔及其运行方法，旨在如何提供一种能够根据环境温度智能切换运行模式以实现节水与节能平衡的混合流闭式塔及其运行方法。

2、为解决至少一个上述技术问题，本技术采用的技术方案是：

3、一种混合流闭式塔，包括：

4、塔体；

5、干翅片管换热器，安装于所述塔体的上部；

6、蒸发盘管，安装于所述塔体内并位于所述干翅片管换热器的下方；

7、填料，设置于所述蒸发盘管的下方；

8、喷淋系统，包括喷淋管、水泵和冷却水盘，所述喷淋管设置于所述蒸发盘管的上方，所述冷却水盘设置于所述塔体的底部；

9、风机，安装于所述塔体的上部；

10、所述干翅片管换热器的工艺流体出口通过管道一与所述蒸发盘管的进口连通，所述蒸发盘管的出口处设置有三通合流阀，所述三通合流阀的第一端口与所述蒸发盘管的出口相连通，所述三通合流阀的第二端口与外部出水管路相连通，所述三通合流阀的第三端口通过一旁通管道与所述管道一相连通，所述旁通管道的另一端连接至所述干翅片管换热器出口管道与所述蒸发盘管进口之间的管路上游位置。

11、进一步地，所述干翅片管换热器设有两个，两个所述干翅片管换热器相背地水平安装于所述塔体顶部的架体的大端面上；所述蒸发盘管设置为两组，两组所述蒸发盘管沿竖直方向上下层叠布置于所述架体的下方，且分置于所述塔体宽度的两侧，每一侧的所述蒸发盘管与同侧的所述干翅片管换热器对应设置。

12、进一步地，所述填料设置为两组，分别设置于每一侧的所述蒸发盘管的下方，每组所述填料由前后两端的面板夹持固定，朝向所述塔体侧壁的一面设有进风百叶窗；

13、优选地，所述喷淋系统包括两套所述水泵和一套所述冷却水盘，两套所述水泵分置于所述塔体底部的两侧，分别从共用的所述冷却水盘中抽取循环水，经水管输送至各自对应的所述喷淋管；

14、优选地，所述风机固定于所述塔体顶部架体的小端面，并位于两个所述干翅片管换热器的下方。

15、一种混合流闭式塔的运行方法，其应用于如上所述混合流闭式塔，所述运行方法包括：

16、获取环境温度参数；

17、将所述环境温度参数与预设的多个模式切换温度阈值进行比较；

18、根据比较结果，控制所述混合流闭式塔在干式运行模式、绝热运行模式和干湿联合运行模式之间切换；

19、其中，在所述干式运行模式下，关闭喷淋系统，工艺流体依次流经所述干翅片管换热器和所述蒸发盘管进行显热换热，所述风机开启；

20、在所述绝热运行模式下，开启喷淋系统并以小于满负荷的流量向所述填料喷洒喷淋水以湿润所述填料，使进入塔内的空气经所述填料绝热预冷后温度降低，随后该预冷空气流经所述干翅片管换热器以冷却其内的工艺流体；同时，通过阀门切换使所述蒸发盘管被旁通，工艺流体仅流经所述干翅片管换热器，所述风机开启；

21、在所述干湿联合运行模式下，开启喷淋系统并以满负荷的流量向所述蒸发盘管喷洒喷淋水，喷淋水在盘管表面蒸发吸热以强化换热，工艺流体依次流经所述干翅片管换热器进行显热冷却和流经所述蒸发盘管进行蒸发冷却，形成串联式两级冷却路径，所述风机开启。

22、进一步地，所述预设的多个模式切换温度阈值包括第一温度阈值t1和第二温度阈值t2，且t2＞t1；

23、当所述环境温度参数小于或等于t1时，切换至所述干式运行模式；

24、当所述环境温度参数大于t1且小于或等于t2时，切换至所述绝热运行模式；

25、当所述环境温度参数大于t2时，切换至所述干湿联合运行模式；

26、优选地，所述第一温度阈值t1的取值为13℃，所述第二温度阈值t2的取值为18℃。

27、进一步地，所述运行方法还包括：

28、获取所述混合流闭式塔的进水温度参数和出水温度参数；

29、计算所述进水温度参数与所述出水温度参数之间的温差值；

30、将所述温差值与预设温差设定值进行比较；

31、根据比较结果，调节所述风机的运行频率和/或所述喷淋系统的喷淋流量。

32、进一步地，在所述干式运行模式下，当所述温差值小于所述预设温差设定值时，降低所述风机的运行频率；当所述温差值大于所述预设温差设定值时，提高所述风机的运行频率。

33、进一步地，在所述绝热运行模式下，当所述温差值小于所述预设温差设定值时，降低所述风机的运行频率和/或减小所述喷淋系统的喷淋流量；当所述温差值大于所述预设温差设定值时，提高所述风机的运行频率和/或增大所述喷淋系统的喷淋流量。

34、进一步地，在所述干湿联合运行模式下，当所述温差值小于所述预设温差设定值时，降低所述风机的运行频率；当所述温差值大于所述预设温差设定值时，提高所述风机的运行频率和/或增大所述喷淋系统的喷淋流量。

35、进一步地，在所述干式运行模式下，当所述干式运行模式持续运行时间超过预设时间时，控制排空所述喷淋系统的冷却水盘内的循环水；

36、在所述干湿联合运行模式下，所述工艺流体首先流经所述干翅片管换热器进行显热冷却，然后进入所述蒸发盘管进行蒸发冷却；

37、在所述绝热运行模式下，所述工艺流体仅流经所述干翅片管换热器，所述蒸发盘管内无工艺流体流过；

38、优选地，所述运行方法还包括：通过自动阀门调节所述工艺流体在所述干翅片管换热器和所述蒸发盘管之间的流量分配；

39、优选地，所述环境温度参数为环境干球温度。

40、本技术设计的一种混合流闭式塔及其运行方法，通过基于环境温度的多模式智能切换控制策略，实现混合流闭式塔在全气候条件下运行模式的自主优化，在保障冷却效果的同时，达成水资源消耗与能源消耗的动态平衡。具体而言，干式运行模式下喷淋系统完全关闭，实现零耗水与零白雾排放；绝热运行模式仅以少量喷淋水润湿填料来预冷进塔空气，即可显著提升干式冷却效率，兼顾了节水与节能的双重需求；干湿联合运行模式借助显热换热与蒸发潜热的协同作用，确保高温季节具备充足的冷却能力，较传统蒸发冷却设备节水逾20%且大幅抑制白雾生成。三种模式的协同配合，使设备全年综合节水率达70%以上；在此基础上，结合风机频率与喷淋流量的智能联动调节，使出塔水温始终精确满足用户设定要求，综合实现了节水、节能、减排与稳定运行的多重技术效果。