一种高效节能型冷却塔的制作方法

1.本发明涉及冷却设备技术领域，特别涉及一种高效节能型冷却塔。


背景技术：

2.在电力、石油化工、金属冶炼等领域，通常会产生高温烟气，这些高温烟气直接排放至大气中，会严重污染空气，因此通常会配置处理设备对这些高温烟气进行处理，使之符合排放标准后，再排放。而冷却塔是对高温烟气降温、冷却处理的专用设备。目前的冷却塔分为喷淋式冷却塔、风冷式冷却塔和液冷式冷却塔等；按照封闭程度分，又分为封闭式冷却塔和非封闭式冷却塔。冷却塔的冷却原理是利用冷却介质与高温烟气进行热交换，以降低烟气的温度，实现冷却的目的。喷淋式冷却塔由于会产生大量废水，目前已经较少使用。而风冷式冷却塔由于空气的比热较低，难以用于对烟气的冷却。目前使用较多的是液冷式冷却塔。由于人们的环保意识日益增强，对大气污染的控制要求也越来越高，因此现有的液冷式冷却塔多采用封闭式结构设计，在冷却时能够避免烟气外泄。现有的液冷式冷却塔通常设计一层或多层冷却水盘管或管网，由统一的冷却水管供水，排出的热废水经排水管汇总后用于供热或直接排放。
3.然而，现有的封闭式液冷冷却塔的冷却效率较低，其盘管式的结构设计，在用于高温烟气的冷却时，烟气与冷却管网的接触面积较小，需要设计复杂的烟气流动通道、配合不断高压泵入冷却水，才能实现对烟气的冷却。效率低，废热使用率也较低，能耗较高。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的至少一种技术问题，提供一种高效节能型冷却塔，通过合理的管网布置设计，以及分级式的冷却方式，不但能提高冷却效率，而且能降低能耗。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种高效节能型冷却塔，包括冷却塔本体，所述冷却塔本体为密封式结构，一侧底部设有进气管，另一侧顶部设有排气管，所述冷却塔还包括冷却水管路部分，所述冷却水管路部分包括冷却水管、一级冷却管网、二级冷却管网和热废水管；所述一级冷却管网设置有多个，所述二级冷却管网与一级冷却管网的设置数量相同，多个所述一级冷却管网固定设置在冷却塔本体内的中上部，多个所述二级冷却管网固定设置在冷却塔本体内的中下部；所述一级冷却管网包括一级进水管和一级出水管，所述二级冷却管网包括二级进水管和二级出水管，多个所述一级冷却管网的一级出水管和多个所述二级冷却管网的二级进水管按照最顶部一级冷却管网和最底部二级冷却管网连通、最中部一级冷却管网和最中部二级冷却管网连通的方式依次连接；多个所述一级冷却管网的一级进水管均与冷却水管连接，多个二级冷却管网的二级出水管均与热废水管连接。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，所述一级冷却管网设置有3～5个。
9.优选的，所述一级冷却管网还包括多个平行布置的、两侧分别与一级进水管和一级出水管连接的一级冷却支管。
10.优选的，所述二级冷却管网还包括多个平行布置的、两侧分别与二级进水管和二级出水管连接的二级冷却支管。
11.进一步，所述一级冷却管网和二级冷却管网为盘管式管网。
12.进一步，所述冷却塔本体内侧设有内绝热层。
13.进一步，所述进气管和排气管内侧分别设有绝热层和隔热层。
14.进一步，所述进气管内还设有预冷却器，所述预冷却器包括预冷却进水管和预冷却出水管，所述预冷却进水管与热废水管连接，所述预冷却出水管与热水管连接。
15.优选的，所述预冷却器还包括多个预冷却管网，所述预冷却管网采用并排管管网或盘管管网。
16.进一步，所述冷却塔本体内底部固定安装有接液盘。
17.本发明的有益效果是：本发明设计了封闭式的塔体，采用两级或多级冷却管网设计，自上而下布置，上层的冷却管网产生的热废水排入下级冷却管网，分级冷却，极大提高了烟气与冷却管网的接触面积，而且分级冷却，烟气逐级降温，可以加速热交换，有效提高了冷却效率；本发明的多级冷却管网设计，还能逐级加热冷却水，最后排出的冷却水温度较高，可以广泛用作其它生产过程中的热源，能够大幅提高废热利用效率，降低能耗；本发明的冷却效果较好，无需大量泵入冷却水，还能大幅降低冷却时的电力消耗。
附图说明
18.图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
19.图2是本发明一种实施方式的一级冷却管网的结构示意图；
20.图3是本发明一种实施方式的二级冷却管网的结构示意图；
21.图4是本发明另一种实施方式的结构示意图；
22.图5是本发明另一种实施方式的预冷却器的结构示意图；
23.图中：1、冷却塔本体，11、外壳体，12、内绝热层，2、进气管，21、管体，22、绝热层，3、排气管，31、排气管管体，32、隔热层，4、冷却水管，5、一级冷却管网，51、一级进水管，52、一级冷却支管，53、一级出水管，6、二级冷却管网，61、二级进水管，62、二级冷却支管，63、二级出水管，7、热废水管，8、接液盘，9、预冷却器，91、预冷却进水管，92、预冷却管网，93、预冷却出水管。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
25.为便于本领域技术人员理解，本发明描述结构时，以图1为参照图，定义前、后、左、右、上、下等方向。该方向定义仅为描述的便利和便于本领域技术人员对本发明结构的理解，不涉及对本发明保护范围的限定。
26.如图1所示，本发明一种实施方式设计的一种高效节能型冷却塔，包括冷却塔本体1，所述冷却塔本体1为密封式结构，可以采用与现有封闭式冷却塔类似的塔体结构。
27.所述冷却塔本体1的一侧底部设有进气管2，另一侧顶部设有排气管3，烟气由进气管2进入冷却塔，由排气管3排出。
28.所述冷却塔还包括冷却水管路部分，所述冷却水管路部分包括冷却水管4、一级冷却管网5、二级冷却管网6和热废水管7。所述一级冷却管网5设置有多个，所述二级冷却管网6与一级冷却管网5的设置数量相同。多个所述一级冷却管网5固定设置在冷却塔本体1内的中上部，多个所述二级冷却管网6固定设置在冷却塔本体1内的中下部。所述一级冷却管网5包括一级进水管51和一级出水管53，所述二级冷却管网6包括二级进水管61和二级出水管63。多个所述一级冷却管网5的一级出水管53和多个所述二级冷却管网6的二级进水管61按照最顶部一级冷却管网5和最底部二级冷却管网6连通、最中部一级冷却管网5和最中部二级冷却管网6连通的方式依次连接。例如，设置四层一级冷却管网5和四层二级冷却管网6，最顶部的一级冷却管网5和最底部的二级冷却管网6连通，第二层一级冷却管网5和倒数第二层的二级冷却管网6连通，第三层一级冷却管网5和倒数第三层的二级冷却管网6连通，最中部的一级冷却管网5和最中部的二级冷却管网6连通。
29.多个所述一级冷却管网5的一级进水管51均与冷却水管4连接，多个二级冷却管网6的二级出水管63均与热废水管7连接。
30.使用时，烟气从进气管2进入冷却塔本体1内，自下而上流动，经排气管3排出。烟气自下而上流动时，先由下部的多个二级冷却管网6冷却，再由上部的多个一级冷却管网5冷却，逐级冷却后排出。而逐级冷却的过程，又是逐级对冷却水加热的过程，最终烟气的废热能大量与冷却水热交换，将冷却水的温度加热到较高温度，而后由热废水管7引导至供热单位作为热源使用。这样可以有效利用废热，降低能耗。同时，逐级冷却，每级的冷却温差在一定范围内，可以加速热交换，提高冷却效率。
31.本发明采用这种自上而下的布置方式，可以充分利用重力，仅依靠冷却水管4提供的初始水压便能实现冷却水的流动，可以不设置增压泵，有效降低因此带来的电力消耗，进一步节省能耗。
32.在上述实施方式中，本发明还能进行以下的进一步改进。在改进方案中，所述一级冷却管网5设置有3～5个，对应的，所述二级冷却管网6也同样设置有3～5个。
33.这样能够形成6～10层的冷却管网，有效增加了烟气和冷却管网的接触，进一步提高冷却效率。
34.本实施方式中，所述一级冷却管网5和二级冷却管网6可以采用与现有冷却塔的冷却管网类似的盘管式结构。这样接触面积能有效增大，能够提高冷却效率。
35.在上述实施方式中，本发明还能进行以下的进一步改进。在改进方案中，所述冷却塔本体1内底部固定安装有接液盘8。
36.采用本改进方案，可以便于承接因烟气冷却导致烟气中水蒸气的凝结而形成的水滴。
37.如图2、图3所示，本发明还有另一种实施方式，本实施方式与第一种实施方式的结构类似，区别在于冷却管网的结构改进。
38.本实施方式中，所述一级冷却管网5还包括多个平行布置的、两侧分别与一级进水管51和一级出水管53连接的一级冷却支管52。
39.本实施方式中，所述二级冷却管网6也包括多个平行布置的、两侧分别与二级进水
管61和二级出水管63连接的二级冷却支管62。
40.采用平行布置的管网结构，冷却水流动更顺畅，而且便于在冷却塔本体1内布置、固定。
41.如图4所示，本发明还有第三种实施方式，本实施方式与前两种实施方式的结构类似，区别在于增设了预冷却部分。
42.本实施方式中，所述进气管2内还设有预冷却器9，所述预冷却器9包括预冷却进水管91和预冷却出水管93，所述预冷却进水管91与热废水管7连接，所述预冷却出水管93与热水管(图中未标号)连接。
43.本实施方式利用热废水管7内的废水与初始烟气的温差，对烟气进行预冷却，可以进一步提高冷却效率，同时还能对热废水进一步加热，进一步提高废热利用效率，进一步降低能耗。
44.如图5所示，在上述实施方式中，本发明还能进行以下的进一步改进。在改进方案中，所述预冷却器9还包括多个预冷却管网92，所述预冷却管网92采用并排管管网或盘管管网。
45.本改进方案的预冷却管网92可以采用和一级冷却管网5类似的结构，尺寸设计与进气管2相适配即可。多个冷却管网的设计，可以在预冷却时就有效降低烟气温度，同时尽可能加热废水。
46.如图1所示，本发明还有第四种实施方式，本实施方式与前三种实施方式的结构类似，区别在于增设了隔热层。
47.本实施方式中，所述冷却塔本体1为密封式结构，包括外壳体11，在外壳体11内设置有内绝热层12。
48.采用本实施方式，可以有效降低烟气的热散失，在避免热辐射污染的同时，还能有效提高废热利用率，进一步节省能耗。
49.在上述实施方式中，本发明还能进行以下的进一步改进。在改进方案中，所述进气管2包括管体21，所述管体21内侧设置有绝热层22；所述排气管3包括排气管管体31，所述排气管管体31内侧设置有隔热层32。
50.采用本改进方案，可以进一步降低烟气的热散失。
51.本发明中，冷却塔本体1内设置的内绝热层12、进气管2内设置的绝热层22和排气管3内设置的隔热层32的材料选自现有成熟的隔热或绝热材料，例如市面上可购买到的陶瓷材料、耐火砖等。
52.而本发明中，冷却水管4和热废水管7，以及热水管，与冷却塔本体1和进气管2之间采用穿设的方式连接，用现有的绝热粘接材料密封。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。