一种机力填料塔改造为射流喷雾节能塔结构方法及装置与流程

本发明涉及通风冷却技术领域，具体为一种机力填料塔改造为射流喷雾节能塔结构方法及装置。

背景技术：

目前，我国石化、冶金、水泥、制药、纺织、造纸等主要工业行业及民用建筑行业冷却塔旧塔存量市场达到2.26亿吨/小时规模，且大多为机力通风填料冷却塔，年运行电费能耗超过650亿元，若能有效推进该存量旧塔改造为新型射流喷雾节能环保冷却塔，则可每年节省电能能耗费用及运行维护费用超过700亿元。

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前国内射流射流喷雾塔技术专利主要有如中国发明专利“重力回水二次喷射喷雾推进通风冷却塔”(zl97107721.5)，中国发明专利“一种多级射流喷雾重力回水无风机无填料型冷却装置“(zl201820522502.4)等，为本发明发明人前期针对射流喷雾节能塔新建塔所做创新发展，而国内将射流喷雾塔技术产业化应用于传统机力填料塔改造的方法及结构布置没有先例可循。

发明人在推进射流喷雾节能环保冷却塔改造替换传统机力填料塔的产业化应用过程中，发现现有技术中新建射流喷雾节能冷却塔的结构布置及成本应用到改造存量的机力填料塔存在如下不足：

(1)现有技术中基本为标准化小型方形射流喷雾节能冷却塔结构布置，淋水密度设计偏小塔占地面积偏大，而国内存量市场中传统机力填料冷却塔都是按传统机力填料塔尺寸设计，可利用面积尺寸偏小，且部分为长方形甚至不规则多边形结构，塔内混凝土横梁、立柱、隔板等交错林立，现有技术塔型结构改造安装存在诸多难度及结构不适。

(2)国内存量市场中传统机力填料冷却塔使用行业、工况、水质等相差较大，现有技术中塔型仅适合综合工况较好的行业用户，如何应对改造过程中千差万别的用户工况，是现有技术面临的难点。

(3)国内存量市场中中大型传统机力填料冷却塔绝大多数为混凝土钢混结构塔体框架结构，先期土建建造成本较高，塔体框架完好，完全按照新建射流喷雾节能冷却塔结构布置，想让用户完全推到旧塔重新新建射流喷雾节能冷却塔新塔，综合建造成本仍然明显高于现有传统机力通风填料冷却塔，用户无法接受，这也直接说明现有技术中新建射流喷雾节能冷却塔虽然能够为用户节能，但不能适应用户投资回收期期望，必须要走旧塔改造的新方法及结构布置设计。这使得射流喷雾节能冷却塔的产业化应用推广接受度大为降低，也严重滞后了将国内存量耗能机力填料塔改造为射流喷雾节能冷却塔实现节能环保效益的进程。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机力填料塔改造为射流喷雾节能塔结构方法及装置，以解决上述背景技术中提出的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种机力填料塔改造为射流喷雾节能塔结构方法及装置，包括射流喷雾塔专用收水器和热水进水管调节阀门。所述一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔在塔顶设置有专用收水器，所述一次中低压旋流雾化专用喷头和旋流雾化推进装置栓接于一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统上，并与热水进水管路焊接支撑于原旧塔混凝土框架中部填料层混凝土横梁上，以及在原旧塔混凝土框架内壁中上部栓接固定有一次雾流收水板及支撑框架，所述一次降温水集水槽支撑安装在一次雾流收水板及支撑框架上，所述二次低压旋流雾化专用喷头立面或平面多层均布栓接或螺纹连接于二次固定雾化布水管路系统上，所述二次固定雾化布水管路系统与一次降温水导水管路栓接固定，所述一次降温水导水管路与一次降温水集水槽承插连接且栓接或焊接于一次雾流收水板及支撑框架上，所述热水进水管路与一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统管道栓接或焊接，所述热水进水管调节阀门栓接安装于热水进水管路底部管路上。

进一步的，所述改造为多单元一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置结构，改造结构保留原旧塔钢混结构框架，拆除原旧塔内收水器、布水喷淋管路系统、布水填料层，降低原旧塔外壁热水管路系统至拟改造射流喷雾节能塔热水进水管路高度。

进一步的，所述改造采用一次中低压旋流雾化专用喷头，二次低压旋流雾化专用喷头。

进一步的，所述改造各个单元一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统和二次固定雾化布水管路系统至少设置有一层或多圈对称均布的管道拓扑布置结构，且每面可以拆分独立制作安装，一二次布水管路系统上均布安装有一二次专用中低压旋流雾化喷头。

进一步的，所述改造根据旧塔单元塔尺寸及数量，灵活设计布置射流喷雾节能塔单元塔数量、内部长宽高差尺寸及管道布置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

(1)定制化的改造结构布置解决了射流喷雾节能冷却塔在存量旧塔工况下的实际实施难题。将射流喷雾节能冷却塔的核心原理及结构布置创造性的设计应用到目前市场存量的传统中大型钢混结构及中小型玻璃钢钢梁结构机力通风填料冷却塔的节能环保改造，发明设计改造射流喷雾节能塔针对用户各型结构冷却塔定制化设计布置，完全适应旧塔框架结构尺寸灵活设计布置单元塔数量、结构布置尺寸，改造难题迎刃而解。

(2)综合改造性价比最优化，解除了用户投资回收痛点，加速存量耗能传统冷却塔的节能改造步伐。该发明所述改造方法及结构装置能够最大限度的利旧传统冷却塔产品现有框架、型材支撑等结构，将项目实施综合改造成本降至最低，能有效推进我国2亿吨规模旧塔存量市场的节能环保改造进程。

(3)改造实施后，同时解决用户节能降耗、环保免维护等产品使用痛点。本发明所述改造结构布置去除传统冷却塔填料结构、布水结构、风机结构等，彻底解决了传统塔填料堵塞冷效衰减弊病，同时充分利用循环水余压能量，实现无需电力风机工况下中空低阻力塔内流场内多级多次雾化抽风热交换降温的效果，可为客户获得电力风机运行电费的持续节约和填料机械传动结构日常维护的维护成本，还减少了填料更换所产生的环保固废问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明-中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置主图；

图2是本发明-主图改造后喷雾塔一次雾化布置结构a-a中间剖视图；

图3是本发明-主图改造后喷雾塔二次雾化布置结构b-b下部剖视图；

图4是本发明-改造所用一次雾化专用中压旋流雾化喷头外形结构图；

图5是本发明-改造所用二次雾化专用低压旋流雾化喷头外形结构图；

图6是本发明-实施例1中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为两次固定射流喷雾节能塔结构布置主图；

图7是本发明实施例1：中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为两次固定射流喷雾节能塔布置结构a-a中间剖视图；

图8是本发明实施例2：中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置主图；

图9是本发明实施例2：中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔一次雾化布置结构a-a中间剖视图；

图10是本发明实施例2：中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔二次雾化布置结构b-b中间剖视图；

图11是本发明实施例3：中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为两次固定射流喷雾节能塔结构布置主图；

图12是本发明实施例3：中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为两次固定射流喷雾节能塔一次雾化布置结构a-a中间剖视图；

图13是本发明实施例4：中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为低耗电力风机+一级一次射流喷雾节能塔结构布置主图。

图中：1、射流喷雾塔专用收水器；2、一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统；3、一次中低压旋流雾化专用喷头；4、旋流雾化推进装置；5、一次雾流收水板及支撑框架；6、一次降温水集水槽；7、一次降温水导水管路；8、二次固定雾化布水管路系统；9、二次低压旋流雾化专用喷头；10、热水进水管路；11、热水进水管调节阀门；12、传统旧机力填料塔出风筒；13、传统旧机力填料塔电力风机系统；14、传统旧机力填料塔收水器；15、传统旧机力填料塔布水喷淋管路系统；16、传统旧机力填料塔布水填料层；17、传统旧机力填料塔热水进水管路系统；18、中大型多单元钢混结构机力填料塔混凝土框架结构；19、塔底冷水池；20、中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔玻璃钢钢梁框架结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种机力填料塔改造为射流喷雾节能塔结构方法及装置，包括射流喷雾塔专用收水器1、一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统2、一次中低压旋流雾化专用喷头3、旋流雾化推进装置4、一次雾流收水板及支撑框架5、一次降温水集水槽6、一次降温水导水管路7、二次固定雾化布水管路系统8、二次低压旋流雾化专用喷头9、热水进水管路10、热水进水管调节阀门11、传统旧机力填料塔出风筒12、传统旧机力填料塔电力风机系统13、传统旧机力填料塔收水器14、传统旧机力填料塔布水喷淋管路系统15、传统旧机力填料塔布水填料层16、传统旧机力填料塔热水进水管路系统17、中大型多单元钢混结构机力填料塔混凝土框架结构18、塔底冷水池19、中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔玻璃钢钢梁框架结构20。

如图1-5，为中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置主图：

图1左边为未改造中大型多单元钢混结构机力填料塔传统结构，由钢混结构框架18支撑整个塔体，由上之下布置有传统旧机力填料塔出风筒12，传统旧机力填料塔电力风机系统13安装于出风筒12内平台上，钢混结构框架18内部由上至下布置安装有传统旧机力填料塔收水器14、传统旧机力填料塔布水喷淋管路系统15、传统旧机力填料塔布水填料层16，钢混结构框架18中上外壁安装固定有热水管路系统17，降温后热水收集于塔底冷水池19。

图1右边为对比改造为多单元一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置结构，改造结构保留原旧塔钢混结构框架18，拆除原旧塔内收水器14、布水喷淋管路系统15、布水填料层16，降低原旧塔外壁热水管路系统17至拟改造射流喷雾节能塔热水进水管路10高度。改造多单元一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔在塔顶设置有专用收水器1，一次中低压旋流雾化专用喷头3和旋流雾化推进装置4栓接于一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统2上，并与热水进水管路10焊接支撑于原旧塔混凝土框架18中部填料层混凝土横梁上，在原旧塔混凝土框架18内壁中上部栓接固定有一次雾流收水板及支撑框架5，一次降温水集水槽6支撑安装在一次雾流收水板及支撑框架5上，二次低压旋流雾化专用喷头9立面或平面多层均布栓接或螺纹连接于二次固定雾化布水管路系统8上，二次固定雾化布水管路系统8与一次降温水导水管路7栓接固定，一次降温水导水管路7与一次降温水集水槽6承插连接且栓接或焊接于一次雾流收水板及支撑框架5上，热水进水管路10与一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统2管道栓接或焊接，热水进水管调节阀门11栓接安装于热水进水管路10底部管路上。

系统热水依靠系统余压或水泵压力由多根热水进水管路10经过热水进水管调节阀门11调控后送入多个单元塔一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统2，每个单塔塔通过布水管路分配至一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4，在合理水压驱动下热水通过一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4射流雾化，形成微米级水雾保证换热传质面积，同时一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4射流雾化时卷吸周边空气产生抽力合力，最终将塔底进风口的冷空气不断抽入，抽入的冷空气与雾化后的热水雾流充分传质热交换，实现本发明改造后一次旋流雾化+一次固定雾化的一级降温，每个单元塔内降温后的降温水射流到一次雾流收水板及支撑框架5上，并重力自流收集到一次降温水集水槽6内，然后通过一次降温水集水槽6排水口连接的一次降温水导水管路7靠重力转化为压差，将一级降温水输送至二次固定雾化布水管路系统8，并分配至多层多套二次低压旋流雾化专用喷头9，在重力转换压差状态下，一级降温水通过二次低压旋流雾化专用喷头9再次射流雾化喷出，再次雾化、抽风实现二级在降温，最终每个单元塔内通过两级多次雾化降温的冷水收集于塔底冷水池19循环使用。

需要说明的是，如图1-5，为中大型多单元钢混结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置图，适用于循环水量1000t/h及以上的中大型冷却塔，塔体框架为钢混结构，多单元结构单元塔尺寸较大，循环水质较好的机力通风填料冷却塔改造工况。

需要说明的是，对循环水水质不太好(如含固体颗粒杂质尺寸偏大的、循环水硬度较高、循环水偏酸性等)，则不宜采用一次旋流雾化+一次固定雾化工艺，即不宜采用旋流雾化推进装置4，此时我们即可设计改造采用为两次固定射流喷雾节能塔结构布置，即本发明实施例1，如图6、7。系统热水依靠系统余压或水泵压力由多根热水进水管路10经过热水进水管调节阀门11调控后送入多个单元塔一次固定雾化布水管路系统2，每个单塔塔通过布水管路分配至一次中低压旋流雾化全固定专用喷头3，在合理水压驱动下热水通过一次中低压旋流雾化专用喷头3射流雾化，形成微米级水雾保证换热传质面积，同时一次中低压旋流雾化专用喷头3射流雾化时卷吸周边空气产生抽力合力，最终将塔底进风口的冷空气不断抽入，抽入的冷空气与雾化后的热水雾流充分传质热交换，实现本发明改造后一次全固定式旋流雾化的一级降温，每个单元塔内降温后的降温水射流到一次雾流收水板及支撑框架5上，并重力自流收集到一次降温水集水槽6内，然后通过一次降温水集水槽6排水口连接的一次降温水导水管路7靠重力转化为压差，将一级降温水输送至二次固定雾化布水管路系统8，并分配至多层多套二次低压旋流雾化专用喷头9，在重力转换压差状态下，一级降温水通过二次低压旋流雾化专用喷头9再次射流雾化喷出，再次雾化、抽风实现二级在降温，最终每个单元塔内通过两级固定射流雾化降温的冷水收集于塔底冷水池19循环使用。

需要说明的是，目前传统机力填料冷却塔存量市场旧塔，除了图1-12所示中大型多单元钢混结构机力填料塔外，还有大量中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔待改造，但相比中大型多单元钢混结构机力填料塔，中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔最大的区别是框架结构为玻璃钢钢梁结构，具有更优的改造优势，例如可以拆除整个塔顶风筒顶盖，这样可以大幅增加改造射流喷雾节能塔后出风面积降低出风阻力，利用提高降温性能，同时中小型玻璃钢钢梁机力填料塔单塔尺寸较小，适合单塔改造设计布置一个单元塔，对改造射流喷雾节能塔具有布置可调性更大布置灵活等优点。

如图8-10是本发明实施例2-中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔改造为一次旋流雾化+两次固定射流喷雾节能塔结构布置图。系统热水依靠系统余压或水泵压力由1根热水进水管路10经过热水进水管调节阀门11调控后送入改造的单元塔一次旋流雾化+一次固定雾化布水管路系统2，通过布水管路分配至一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4，在合理水压驱动下热水通过一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4射流雾化，形成微米级水雾保证换热传质面积，同时一次中低压旋流雾化专用喷头3及旋流雾化推进装置4射流雾化时卷吸周边空气产生抽力合力，最终将塔底进风口的冷空气不断抽入，抽入的冷空气与雾化后的热水雾流充分传质热交换，实现本发明改造后一次旋流雾化+一次固定雾化的一级降温，每个单元塔内降温后的降温水射流到一次雾流收水板及支撑框架5上，并重力自流收集到一次降温水集水槽6内，然后通过一次降温水集水槽6排水口连接的一次降温水导水管路7靠重力转化为压差，将一级降温水输送至二次固定雾化布水管路系统8，并分配至多层多套二次低压旋流雾化专用喷头9，在重力转换压差状态下，一级降温水通过二次低压旋流雾化专用喷头9再次射流雾化喷出，再次雾化、抽风实现二级在降温，最终单元塔内通过两级多次雾化降温的冷水收集于塔底冷水池19循环使用。

需要说明的是，同理，对中小型一单元玻璃钢钢梁结构机力填料塔中循环水水质不太好(如含固体颗粒杂质尺寸偏大的、循环水硬度较高、循环水偏酸性等)，则不宜采用一次旋流雾化+一次固定雾化工艺，即不宜采用旋流雾化推进装置4，此时我们即可设计改造采用为两次固定射流喷雾节能塔结构布置，即本发明实施例3，如图11、12，实施原理为系统热水依靠系统余压或水泵压力由1根热水进水管路10经过热水进水管调节阀门11调控后送入改造的单元塔一次固定雾化布水管路系统2，通过布水管路分配至一次中低压旋流雾化专用喷头3，在合理水压驱动下热水通过一次中低压旋流雾化专用喷头3射流雾化，形成微米级水雾保证换热传质面积，同时一次中低压旋流雾化专用喷头3射流雾化时卷吸周边空气产生抽力合力，最终将塔底进风口的冷空气不断抽入，抽入的冷空气与雾化后的热水雾流充分传质热交换，实现本发明改造后一次固定雾化的一级降温，单元塔内降温后的降温水射流到一次雾流收水板及支撑框架5上，并重力自流收集到一次降温水集水槽6内，然后通过一次降温水集水槽6排水口连接的一次降温水导水管路7靠重力转化为压差，将一级降温水输送至二次固定雾化布水管路系统8，并分配至多层多套二次低压旋流雾化专用喷头9，在重力转换压差状态下，一级降温水通过二次低压旋流雾化专用喷头9再次射流雾化喷出，再次雾化、抽风实现二级在降温，最终单元塔内通过两级多次固定射流雾化降温的冷水收集于塔底冷水池19循环使用。

需要说明的是，目前传统机力填料冷却塔存量市场旧塔工况中，有部分行业工况如水泥行业余热发电系统，循环水系统余压较低(仅0.06-0.1mpa)，但其对循环水降温出水温度要求却更高，针对这类工况，我们设计改造方法结构为保留传统风机+一次射流雾化工艺原理结构，最终实现低耗电力风机节能，同时又保证特殊降温需求的风险可控，实现冷却塔风机50％-80％的节能，如图13所示。

需要说明的是，在本文中，诸如一级、二级、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。