一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统的制作方法

1.本实用新型涉及冷却塔技术领域，特别是涉及一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统。


背景技术：

2.冷却塔是许多工业生产过程必不可少的装备，它利用空气与循环水的温差或焓差，带走余热，从而对循环水进行降温。湿式冷却塔中空气与喷淋溶液直接接触，推动热质交换的动力为焓差，换热效率高且造价相对较低，是目前工业企业运用最多的一种冷却塔形式。
3.冷却塔普遍存在夏季冷却不足的现象，主要原因是：环境气温升高，湿度增大；冷却塔长期运行，填料的散质系数下降，导致水与空气接触面积减少；填料层存在损坏、堵塞现象，塔内阻力增大，风机效率下降，使空气流速降低；因环境温度升高，下游装置冷却负荷需求增大；同时，在冬季运行中冷却塔形成的雾羽流是我国乃至世界范围大型工业场所长期以来一直存在的局部人工环境现象，其在微生物 /病毒传播、能见度、设备腐蚀、心理影响、微气候影响等方面都存在负面作用，特别在我国中南部高湿地区，常年空气湿度大，过渡季节与冬季大型工业湿式冷却塔周围都会形成大量白雾笼罩的现象，严重降低周边环境能见度，影响道路交通安全，腐蚀周边金属设施，降低居住环境舒适度，更有甚者引起周边居民恐慌。随着我国社会经济的发展，民众对环境要求越来越高，环保意识也逐渐增强，对工业冷却塔产生的白雾进行制理的需求日益强烈。在日本、英国等发达国家以及我国香港地区都已出台相关政策条例禁止冷却塔白雾的直接排放，我国内地部分省市环保部门也颁布了关于冷却塔排放的相关管理办法。
4.专利cn108469188a提供一种冷却塔除雾与低温冷却回水余热品位提升系统,利用湿空气引流装置对钢铁厂冷却塔排气中的水分进行回收以及对低温冷却回水的余热品位进行提升，以达到节水节能减排的目的。专利cn 212431832u公开了一种环形空气幕屏蔽式冷却塔除雾节水系统，该装置可形成干热空气幕，将塔口高温高湿空气与塔外冷空气屏蔽，避免直接接触成雾。但是两者都没有考虑夏季外界空气温度过高，导致冷却塔出水温度下降效果差,冷效达不到标准的情况。
5.综上所述，目前国内对于冷却塔同时满足除雾增效的公开专利较少，结合我国中南地区的气候特征，开发一种低成本且同时满足冷却塔除雾增效技术与装备，是改善城镇人居环境、保障居民身心健康、提升工业绿色化程度的重要举措，具有显著效益与迫切需求。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在冬季当外界温度较高时，通过高温水管进行供热，当冬季外界温度较低时，通过保温水箱进行供热，保证干式换热器的正常运行，而
干式换热器换热产生的干热空气幕利用屏蔽效应隔绝冷却塔出口高温高湿空气与塔外冷空气的直接接触，缓解冷却塔出口的大量成雾，同时，在夏季，外部空气经过溶液除湿得到低湿空气，进一步降低出水温度，再利用太阳能加热提高冷却水温，提升溶液再生效率，从而达到降温增效的目的。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统，包括塔体，所述塔体顶端设置有塔口，所述塔体与所述塔口连通，所述塔体内由下至上依次设置有贮水池、除湿部、填料层、布水器、收水器，所述除湿部与所述塔体侧壁固接，所述塔体内通过所述除湿部与所述塔体外连通；
8.所述塔体外设置有除雾部和供热部，所述除雾部与所述塔口对应设置，所述除雾部与所述供热部连通，所述除雾部与所述除湿部连通；
9.所述除雾部包括围绕所述塔口周向设置的若干除雾外壳，所述除雾外壳内由下至上依次设置有浓溶液储液池、干式换热器、稀溶液喷淋管、除雾出气口，所述除雾外壳侧壁上开设有除雾进气口，所述除雾进气口位于所述浓溶液储液池与所述干式换热器之间，所述浓溶液储液池和所述稀溶液喷淋管均与所述除湿部连通。
10.优选的，所述除湿部包括周向设置在所述塔体侧壁上的若干除湿外壳，所述除湿外壳内设置有稀溶液储液池和浓溶液喷淋管，所述浓溶液喷淋管位于所述稀溶液储液池上方，所述浓溶液喷淋管与所述浓溶液储液池连通，所述稀溶液储液池与所述稀溶液喷淋管连通；所述除湿外壳侧壁上开设有除湿进气口，所述除湿进气口位于所述浓溶液喷淋管与所述稀溶液储液池之间，所述塔体内通过所述除湿进气口与所述塔体外连通。
11.优选的，所述干式换热器上绕设有换热管，所述塔体外设置有高温水管，所述高温水管出液端与所述布水器和所述换热管连通。
12.优选的，所述供热部包括保温水箱，所述保温水箱连通有太阳能换热器、循环管，所述循环管与所述换热管连通。
13.优选的，所述贮水池连通有冷却水回水管。
14.优选的，所述塔口内和所述除雾外壳内均设置有轴流风机，所述除雾外壳内的所述轴流风机位于所述稀溶液喷淋管上方。
15.优选的，所述除雾出气口内设置有导流叶片，所述导流叶片的翅片方向与所述塔口气流方向角度不小于45
°
。
16.优选的，所述除雾出气口最高端不低于所述塔口最高端。
17.本实用新型公开了以下技术效果：
18.本实用新型提供的一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统，在冬季当外界温度较高时，对干式换热器进行正常供给高温水进行换热操作，当外界温度较低时，通过供热部为干式换热器供给高温水进行换热操作，两者的相互切换保证了干式换热器正常工作，使干式换热器对外部冷空气进行预热，将待排放的低温高湿空气通过除湿部进入塔体内，并经过布水器喷洒高温水，使得低温高湿空气转变为高温高湿饱和湿空气，再经过收水器去除夹杂在气流中的水滴，由塔口处排出，此时，由于除雾部的除雾外壳围绕塔口呈圆环状分布，外界冷空气经过除雾部作用由除雾出气口排出高温干燥空气，高温干燥空气在塔口周围形成环形空气幕，随后高温高湿饱和湿空气由高温干燥空气包覆排放，有效避免待排放气体直接接触外部空气所导致的成雾现象。
19.在夏季，除雾部和除湿部配合，除湿部对外界环境空气进行除湿后得到低湿空气，进一步降低塔体的出水温度，增强塔体的总体冷却效果。在此过程中由于对空气除湿使得浓溶液变为稀溶液，而在除雾部的配合下，除雾部再次将稀溶液转变为浓溶液，进而达到溶液循环利用节能环保的效果；最后，利用供热部储存热能，节约能源消耗。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统的结构示意图；
22.图2为图1中a处的局部放大图；
23.图3为除湿部与除雾部的结构示意图；
24.其中，1
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塔体，2
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塔口，3
‑
贮水池，4
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填料层，5
‑
布水器，6
‑ꢀ
收水器，7
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除雾外壳，8
‑
浓溶液储液池，9
‑
干式换热器，10
‑
稀溶液喷淋管，11
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除雾出气口，12
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除雾进气口，13
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除湿外壳，14
‑
稀溶液储液池，15
‑
浓溶液喷淋管，16
‑
除湿进气口，17
‑
保温水箱，18
‑
太阳能换热器，19
‑
循环管，20
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高温水管，21
‑
轴流风机，22
‑
导流叶片， 23
‑
冷却水回水管，24
‑
换热管，25
‑
阀门。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.本实用新型提供一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统，包括塔体1，所述塔体1顶端设置有塔口2，所述塔体1 与所述塔口2连通，所述塔体1内由下至上依次设置有贮水池3、除湿部、填料层4、布水器5、收水器6，所述除湿部与所述塔体1侧壁固接，所述塔体1内通过所述除湿部与所述塔体1外连通；所述塔体1外设置有除雾部和供热部，所述除雾部与所述塔口2对应设置，所述除雾部与所述供热部连通，所述除雾部与所述除湿部连通；所述除雾部包括围绕所述塔口2周向设置的若干除雾外壳7，所述除雾外壳7内由下至上依次设置有浓溶液储液池8、干式换热器9、稀溶液喷淋管10、除雾出气口11，所述除雾外壳7侧壁上开设有除雾进气口12，所述除雾进气口12位于所述浓溶液储液池8与所述干式换热器9之间，所述浓溶液储液池8和所述稀溶液喷淋管10均与所述除湿部连通。
28.在冬季除雾部存在两种运行模式：
29.当外界温度较高时，利用高温水管20为除雾部内的干式换热器 9供给高温水，使干式换热器9对外部冷空气进行预热，将待排放的低温高湿空气通过除湿部进入塔体1内，并经过布水器5喷洒高温水，使得低温高湿空气转变为高温高湿饱和湿空气，再经过收水器
6去除夹杂在气流中的水滴，由塔口2处排出，此时，由于除雾部的除雾外壳7围绕塔口2呈圆环状分布，外界冷空气经过除雾部作用由除雾出气口11排出高温干燥空气，高温干燥空气在塔口2周围形成环形空气幕，随后高温高湿饱和湿空气由高温干燥空气包覆排放，最后，高温高湿饱和湿空气排出湿式冷却塔外，被环形高温干燥空气幕包覆在内。二者在塔体1上方逐步混合，在一定高度范围根据出流风速可实现15
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50米范围内将塔口2处的高温高湿空气与塔体1外冷空气屏蔽，有效避免待排放气体直接接触外部空气所导致的成雾现象；同时，在高空区域自然风、干热空气与高温高湿空气逐渐充分混合，此时混合空气中冷空气量远大于干热空气与高温高湿空气，利用冷空气中未饱和度可充分吸纳水蒸气，避免二次成雾与雾滴沉降。
30.当外界温度较低时，高温水管20停止为干式换热器9供给高温水，供热部工作，为干式换热器9供给高温水，以保证干式换热器9 正常工作。
31.在夏季，由于塔体1外界环境空气温度过高，导致塔体1无法达到理想的降温效果，因此通过设置除湿部，除湿部对外界环境空气进行除湿后得到低湿空气，进一步降低塔体的出水温度，增强塔体1的总体冷却效果。在此过程中由于对空气除湿使得浓溶液变为稀溶液，此时，除雾部成为浓溶液再生装置，外部环境空气经过除雾进气口 12进入除雾外壳7内，经过干式换热器9加热后与稀溶液喷淋管10 喷出稀溶液接触，利用空气水蒸汽分压力与稀溶液的水蒸汽分压力之间的压力差生成浓溶液，流入浓溶液储液池8，浓溶液储液池8与浓溶液喷淋管15连通，循环使用，同时利用供热部所产生的高温水引入干式换热器9内，进一步提高干式换热器9加热温度，可有效提高溶液再生的效率。
32.进一步的，所述除湿部包括周向设置在所述塔体1侧壁上的若干除湿外壳13，所述除湿外壳13内设置有稀溶液储液池14和浓溶液喷淋管15，所述浓溶液喷淋管15位于所述稀溶液储液池14上方，所述浓溶液喷淋管15与所述浓溶液储液池8连通，所述稀溶液储液池14与所述稀溶液喷淋管10连通；所述除湿外壳13侧壁上开设有除湿进气口16，所述除湿进气口16位于所述浓溶液喷淋管15与所述稀溶液储液池14之间，所述塔体1内通过所述除湿进气口16与所述塔体1外连通。
33.在冬季时，除湿部的稀溶液储液池14和浓溶液喷淋管15不工作，其除湿进气口16仅起到将外部空气导塔体1内的作用。
34.在夏季，由于外部环境空气为高温高湿空气，外部环境空气通过除湿进气口16进入除湿外壳13，与浓溶液喷淋管15喷出的浓溶液接触，由于空气水蒸汽分压力大于浓溶液的水蒸汽分压力，利用两者之间的压力差，使水分从空气传到浓溶液中，同时高温高湿空气内的一部分热量随水分进入浓溶液中，降低进入塔体1内空气的温度，浓溶液浓度变为稀溶液后流入稀溶液储液池14，稀溶液储液池14连通稀溶液喷淋管10重新转换为浓溶液，此外得到低湿空气，低湿空气进入塔体1内，可以有效提升高温水冷却成低温水的降温效果。其中，溶液可以使用溴化锂等，上述中的溶液、填料层4、布水器5、收水器6等均属于现有技术，在此不做过多赘述。
35.进一步的，所述干式换热器9上绕设有换热管24，所述塔体1 外设置有高温水管20，所述高温水管20出液端与所述布水器5和所述换热管24连通。高温水管20外接工厂所制的高温水，高温水管 20的高温水流动有两种途径，一种是进入布水器5喷洒，与外部空气进行热交换后流至贮水池3内，并经过冷却水回水管23排出系统，另一种是高温水管20内高温
水流入换热管24内，经过干式换热器9 作用对空气进行换热，换热完毕的水由换热管24的出液端排出系统，两者均完成的高温水的换热效果。
36.进一步的，所述供热部包括保温水箱17，所述保温水箱17连通有太阳能换热器18、循环管19，所述循环管19与所述换热管24连通。由于冬季存在温度低导致高温水管20内的高温水温度不达标的问题，从而导致干式换热器9的换热效果差，此时，关闭高温水管 20与换热管24相连通位置，打开循环管19，由于白天利用太阳能换热器18提高了保温水箱17内的循环水温，因此可以通过循环管19 与换热管24连通，替换换热管24的高温水来源，进而保证干式换热器9正常工作，在此基础上，可以在高温水管20连通换热管24的位置和循环管19连通换热管24的位置上设置阀门25，操作人员可以通过操作阀门25的开合，实现换热管24与高温水管20或循环管19 连通的效果。
37.进一步的，所述贮水池3连通有冷却水回水管23。冷却水回水管23负责传导已换热完毕的冷却水，收集完毕的冷却水可以排出系统，并根据实际使用情况选择冷却水的流向。
38.进一步的，所述塔口2内和所述除雾外壳7内均设置有轴流风机 21，所述除雾外壳7内的所述轴流风机21位于所述稀溶液喷淋管10 上方。轴流风机21的作用为引导气体流动，加快待排放气体的排放速度。
39.进一步的，所述除雾出气口11内设置有导流叶片22，所述导流叶片22的翅片方向与所述塔口2气流方向角度不小于45
°
。导流叶片22可以设置为活动式，可根据实际情况调节送风角度，以使得高温高湿饱和湿空气可以很好的被高温干燥空气包覆排放。
40.进一步的，所述除雾出气口11最高端不低于所述塔口2最高端。避免高温干燥空气对高温高湿饱和湿空气包覆不完整，提高白雾产生量。
41.本实用新型提供的一种利用溶液除湿与太阳能耦合的冷却塔除雾增效系统，其使用过程为：
42.在冬季，当外界温度较高时，高温水管20通过换热管24为干式换热器9供给高温水，使干式换热器9对外部冷空气进行预热，同时高温水管20中的高温水由布水器5进行喷洒，将待排放的低温高湿空气通过除湿进气口16进入塔体1内，布水器5喷洒的高温水使得低温高湿空气转变为高温高湿饱和湿空气，再经过收水器6去除夹杂在气流中的水滴，由塔口2处排出，此时，除雾出气口11排出高温干燥空气，高温干燥空气在塔口2周围形成环形空气幕，随后高温高湿饱和湿空气由高温干燥空气包覆排放。
43.在冬季，当外界温度较低时，通过控制阀门25，使得高温水管 20与换热管24断开，并将循环管19与换热管24连通，保证干式换热器9正常工作。
44.在夏季，外部环境空气通过除湿进气口16进入除湿外壳13，与浓溶液喷淋管15喷出的浓溶液接触后形成低湿空气，低湿空气经过填料层4、布水器5、收水器6后由塔口2排出，浓溶液变为稀溶液后流入稀溶液储液池14，稀溶液储液池14连通稀溶液喷淋管10重新转换为浓溶液进入浓溶液储液池8内，再由浓溶液喷淋管15喷出。在此过程中，保温水箱17工作，其产生的高温水经过循环管19进入换热管24内，进而为干式换热器9供热，环境空气经过除雾进气口 12进入除雾外壳7内，经过干式换热器9加热后与稀溶液喷淋管10 喷出的稀溶液接触，可有效提高浓溶液的再生效率。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于
附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
46.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。