一种高效率节约能源机力通风冷却塔

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号8.X (22)申请日2023.05.08 (71)申请人安徽泰达尔能源科技有限公司 地址231200安徽省合肥市高新区明珠大 道198号科技实业园（众望分园）科研 楼2号楼1103室 (72)发明人张道炜张子辰王文超张玉家 (74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有 限责任公司34101 专利代理师何梅生 (51)Int.Cl. F28C1/00(2006.01) F28F25/12(2006.01) F28F27/00(2006.01) (54)发明名称 一种高效率节约能源机力通风冷却塔 (57)摘要 本发明公开了一种高效节能机力通风冷却 塔，机力通风冷却塔包括设置在塔基础上的塔体 和塔体中的内部构造，进风口位于塔体的底部， 出风口位于塔体顶部，内部构造包括配水系统、 填料托架、填料、除水器和集水池，出风口中设置 风机，在机力通风冷却塔的出风口上承接一段风 筒，从塔基础延伸至风筒，且沿风筒外壁周向至 风筒顶部设置风筒钢结构架形成钢结构支撑。本 发明利用增加设置的风筒有效提高冷却塔通风 量，提高机力通风冷却塔的冷却能力，降低机力 通风冷却塔耗电量，降低运行成本，提高冷却塔 运行经济性和运行方式灵活性。 权利要求书1页说明书4页附图1页 CN116518742A 2023.08.01 C N 1 1 6 5 1 8 7 4 2 A 1.一种高效节能机力通风冷却塔，所述机力通风冷却塔包括设置在塔基础上的塔体和 塔体中的内部构造，进风口位于塔体的底部，出风口位于塔体顶部，内部构造包括配水系 统、填料托架、填料、除水器和集水池，出风口中设置风机，其特征是：在所述机力通风冷却 塔的出风口上承接一段风筒(11)。 2.依据权利要求1所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：通过设置风筒(11)的高 度和直径使冷却塔的通风总量G为： G＝G 风机 +G 风筒 ，且：G 风筒 ＝(5％‑50％)G G 风机 是由风机运行形成的机力通风量；G 风筒 是由风筒(11)形成的自然通风量。 3.依据权利要求1所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：设置风筒(11)的高度为 5‑100m。 4.依据权利要求1所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：所述风筒(11)为圆柱 筒、矩形柱筒或双曲线)为金属构件或为非金属构件，或为砼结构。 5.依据权利要求1所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：从塔基础延伸至风筒 (11)的顶部设置风筒钢结构架(10)形成钢结构支撑。 6.依据权利要求5所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：所述钢结构架(11)沿风 筒周向设置在风筒(11)的内壁，或设置在风筒(11)的外壁。 7.依据权利要求1所述的高效节能机力通风冷却塔，其特征是：所述进风口(8)位于塔 体(1)的底部的侧面形成侧面进风形式；或所述进风口(8)位于塔体(1)的底部的全周，形成 全周进风形式。 权利要求书 1/1页 2 CN116518742A 2 一种高效节能机力通风冷却塔 技术领域 [0001] 本发明涉及冷却塔，更具体地说是大范围的应用的机力通风冷却塔。 背景技术 [0002] 机力通风冷却塔在能源、钢铁、石化、冶金和大型商超等行业中得到普遍应用，是 将携带废热的冷却水在塔内与湿空气进行热交换，使废热传输给湿空气并散入大气。 [0003] 机力通风冷却塔结构较小且紧凑，其结构由混凝土框架、钢结构或玻璃钢壳体组 成，底部进风口位于框架侧面或四周，机力通风冷却内部结构主要有配水系统、填料托架、 淋水填料、喷溅装置、除水器和集水池组成，塔内分为雨区、填料区和喷淋区三个换热区域， 机力通风冷却塔上部设置电动抽风机，机力通风冷却塔主要是依靠风机转运时的抽风效果 将塔外空气从塔底部进风口抽入塔内，冷却空气自下而上依次流经雨区、淋水填料区和喷 淋区三个换热区域，冷却空气与自上而下流动的高温冷却水进行传质传热换热，降低高温 冷却水温度，吸热后的冷却空气向上流动并从冷却塔顶部出口处排入大气，高温冷却水降 温后向下落入冷却塔底部集水池中，实现机力通风冷却塔的冷却功能。由于采用风机强制 通风，机力通风冷却塔处理的冷却水量相比来说较高。缺点是机力通风冷却塔完全依靠消耗电 能运行，耗电量大，运行成本非常高，随着电价的不断升高，其运行的成本慢慢的升高。 [0004] 为降低机力通风冷却塔耗电量大，运行成本高的问题，近些年来，很多机力通风 冷却塔将原来定速电机改成变频调速电机，全年平均耗电量有了某些特定的程度的下降，这主要 是变频电机可以随着环境和温度的变化和冷却水量的变化进行变频调速节电。但机力通风冷 却塔靠消耗电能实现强制通风冷却、耗电量大、运行成本高的本质没改变。 发明内容 [0005] 本发明是为避免上述现存技术所存在的不足，提供一种高效率节约能源机力通风冷却 塔，通过在机力通风冷却塔出口增设风筒，利用风筒内外空气密度差形成的抽风能力，增加 机力通风冷却塔通风量，以此来降低风机功耗，降低冷却塔运行成本，提高其运行经济性。 [0006] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案： [0007] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔，所述机力通风冷却塔包括设置在塔基础上的塔 体和塔体中的内部构造，进风口位于塔体的底部，出风口位于塔体顶部，内部构造包括配水 系统、填料托架、填料、除水器和集水池，出风口中设置风机，其特点是：在所述机力通风冷 却塔的出风口上承接一段风筒。 [0008] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：通过设置风筒的高度和直径使冷 却塔的通风总量G为： [0009] G＝G 风机 +G 风筒 ，且：G 风筒 ＝(5％‑50％)G [0010] G 风机 是由风机运行形成的机力通风量；G 风筒 是由风筒(11)形成的自然通风量。 [0011] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：设置风筒的高度为5‑100m。 [0012] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：所述风筒为圆柱筒、矩形柱筒或 说明书 1/4页 3 CN116518742A 3 双曲线筒；所述风筒为金属构件或为非金属构件，或为砼结构。 [0013] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：从塔基础延伸至风筒的顶部设置 风筒钢结构架形成钢结构支撑。 [0014] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：所述钢结构架沿风筒周向设置在 风筒的内壁，或设置在风筒的外壁。 [0015] 本发明高效率节约能源机力通风冷却塔的特点也在于：所述进风口位于塔体的底部的侧 面形成侧面进风形式；或所述进风口位于塔体的底部的全周，形成全周进风形式。 [0016] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在： [0017] 1、本发明大幅度降低机力通风冷却塔运行成本。 [0018] 通过在机力通风冷却塔出口增设风筒，利用风筒内外空气密度差形成的抽风能 力，增加机力通风冷却塔通风量，从而大幅度的降低风机功耗，降低冷却塔运行成本，提高其运 行经济性。 [0019] 比如：一座每小时处理冷却水量4650m 3 /h的机力通风冷却塔，风机配用电机功率 185KW，年运行时间7000小时，工业电价0.85元/度，年耗电成本为： [0020] 年耗电成本＝185×0.85×7000＝1100750元 [0021] 通过实施本发明使风筒形成的抽风量占全部通风量的30％‑45％，则电机功率相 应减小到101.75KW‑129.5KW，在其它条件不变的情况下，其年耗电成本为： [0022] 当电机功率减小到101.75KW，年耗电成本＝101.75×0.85×7000＝605412.5元； [0023] 当电机功率减小到129.5KW，年耗电成本＝129.5×0.85×7000＝770525元。 [0024] 以上计算根据结果得出，采用本发明节约能源的效果十分显著。 [0025] 2、本发明为用户增加了可选择性。 [0026] 能够准确的通过用户需要处理冷却水量的大小、冷却效果、冷却塔运行的经济性和投资 额，灵活选择机力通风量与自然通风量的占比，以实现其目标。 [0027] 3、本发明运行方式灵活。 [0028] 采用本发明冷却塔，热季风机全速运行，春秋季环境和温度降低，风机可以低速运 行，在进入冬季时，可以关停风机，完全依靠风筒形成的自然通风量进行自然冷却，既增加 冷却塔运行方式的灵活性，又大幅度降低运行成本。 附图说明 [0029] 图1为本发明结构示意图； [0030] 图中标号：1塔体，2风机，3除水器，4配水系统，5填料，6填料托架，7水泵，8进风口， 9集水池，10钢结构架，11风筒。 具体实施方式 [0031] 参见图1，本实施例中机力通风冷却塔包括设置在塔基础上的塔体1和塔体1中的 内部构造，进风口8位于塔体1的底部，出风口位于塔体顶部，内部构造包括配水系统4、填料 托架6、放置在填料托架6上的填料5、设置在配水系统上方的除水器3，以及位于塔体下方的 集水池9，出风口中设置风机2。 [0032] 本实施例中高效率节约能源机力通风冷却塔是在机力通风冷却塔的出风口上承接一段 说明书 2/4 页 4 CN 116518742 A 4 风筒11，从塔基础延伸至风筒11的顶部设置钢结构架10形成钢结构支撑。 [0033] 高温冷却水经配水系统4均匀地向下喷洒到填料5上，高温冷却水在经喷淋区、填 料区和雨区冷却后降温并落入集水池9，由水泵7泵出；在风机2和风筒11的抽吸作用下，冷 却空气经进风口8进入塔内并向上流动，向上流动的冷却空气与向下流动的热冷却水进行 传质传热换热，冷却空气吸收冷却水的热量后从风筒顶部出口排出，热冷却水被降温后流 入集水池9，实现冷却。 [0034] 具体实施中，相应的结构设置也包括： [0035] 通过设置风筒11的高度和直径使冷却塔的通风总量G为： [0036] G＝G 风机 +G 风筒 ，且：G 风筒 ＝(5％‑50％)G [0037] G 风机 是由风机运行形成的机力通风量；G 风筒 是由风筒(11)形成的自然通风量。 [0038] 根据冷却塔的机力通风原理，G 风机 由式(1)计算获得： [0039] [0040] 根据冷却塔的自然通风原理，G 风筒 由式(2)计算获得： [0041] [0042] N表示与风机配套的电机功率； [0043] η 1 表示风机的机械效率； [0044] η 2 表示与风机叶片安装角相应的风机效率； [0045] H表示风机工作所承受的压力； [0046] B表示风机的安全系数，B＝1.15‑1.20； [0047] D为填料1/2高度处的塔体直径； [0048] He表示风筒的高度，是指自填料中点到风筒顶部； [0049] ρ 1 表示塔体外部空气密度；ρ 2 表示塔体内部填料上方的空气密度； [0050] ξ表示阻力系数； [0051] ρ m 表示塔体内部平均空气密度，ρ m ＝(ρ 1 +ρ 2 )/2 [0052] 为获得风筒的抽风效果，并考虑风筒的安全高度，设置风筒高度为5‑100m。 [0053] 依据自然通风原理：风筒形成的抽风量与风筒直径和风筒高度相关，风筒直径越 大和/或风筒高度越高，由风筒形成的抽风量则越大；适当设置风筒直径和风筒高度获得设 定的自然通风量，图1所示的本实施例中风筒11为圆柱筒，圆柱筒的直径与机力通风冷却塔 的出风口直径相同。 [0054] 具体实施中相应结构设置还包括： [0055] 风筒11还可以为矩形柱筒或双曲线可以为金属构件，或为非金属构件， 或为砼结构；钢结构架11沿风筒周向设置在风筒11的内壁，或设置在风筒11的外壁；进风口 8位于塔体1的底部的侧面形成侧面进风形式，或进风口8位于塔体1的底部的全周，形成全 周进风形式。 [0056] 本发明通过在机力通风冷却塔出口增设风筒，利用风筒内外空气密度差形成的抽 风能力，增大冷却塔的通风量，降低风机功耗，降低冷却塔运行成本，提高其运行经济性；本 说明书 3/4 页 5 CN 116518742 A 5 发明可以直接应用于机力通风冷却塔的新塔设计，也可以对现有的机力通风冷却塔在出口 处加装风筒，通过设备改造进行实施。 说明书 4/4 页 6 CN 116518742 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 116518742 A 7