一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统的制作方法

本发明涉及一种液态空气储能，特别是关于一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统。

背景技术：

1、冷却塔是以水为循环冷却剂，从系统中吸收热量排放至大气中，从而降低水温的装置。其工作原理是利用水的自由表面与空气的接触，温度降低到当地的湿球温度，完成气水二相热交换与物质交换的过程。

2、目前，常见的冷却塔使用了水的蒸发作用来冷却热水，当热水通过冷却塔时，水在塔中散发热量，并将热水蒸发成水蒸气，其换热效率低，且运行成本较高，无法实现节能效果。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其能降低运行成本、节约能耗、提升能量利用率，并保证系统安全稳定运行。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其包括：液态空气膨胀发电支路，其输入端与液态空气储罐连接，将液态空气储罐中流出的空气作为干燥空气，传输至低温冷却塔中；低温冷却塔，包括喷淋装置、多孔填料和风管；风管位于低温冷却塔的最底部，与液态空气膨胀发电支路的输出端连接，将干燥空气由低温冷却塔的底部进入至多孔填料内；多孔填料位于低温冷却塔的中部，喷淋装置位于低温冷却塔的上部，用于向多孔填料喷淋常温冷却水，以与多孔填料内的干燥空气进行热质交换；冷却水循环支路，与低温冷却塔连接，向喷淋装置提供常温冷却水，常温冷却水通过喷淋装置均匀喷洒在多孔填料内，形成一个水膜或水雾，且该常温冷却水与多孔填料内的干燥空气热质交换后温度降低，形成低温冷却水，离开低温冷却塔后，流回冷却水循环支路，经换热器给用户供冷。

3、进一步，低温冷却塔还包括风机、筛板、多孔介质和静压箱；

4、静压箱位于低温冷却塔的最底部，与风管连接，液态空气膨胀发电支路传输至的冷空气经风管进入静压箱降压后，将干燥空气由下向上吹入低温冷却塔内；

5、多孔介质位于静压箱上部，与多孔填料之间具有空隙，以用于设置有筛板，干燥空气由静压箱输出后依次多孔介质和筛板后进行均匀送风至多孔填料，与常温冷却水进行热质交换后干燥空气温度降低到对应的湿球温度；

6、风机设置在低温冷却塔的最顶部，位于喷淋装置的上方，以将热质交换后的空气排出低温冷却塔的外部。

7、进一步，筛板上均匀设置有若干筛孔，且每个筛孔上都设置有伞状结构的风帽。

8、进一步，液态空气膨胀发电支路包括加压泵、加热器和膨胀机；加压泵的一端与液态空气储罐连接，加压泵的另一端经加热器与膨胀机的一端连接，膨胀机的另一端与低温冷却塔中的风管连接，将膨胀机中膨胀做功后的排气作为干燥空气，经风管输入低温冷却塔。

9、进一步，冷却水循环支路包括第一集水装置、第一循环水泵、换热器、第二集水装置和第二循环水泵；

10、第一集水装置的入口端与低温冷却塔的连接，第一集水装置的出口端经第一循环水泵与换热器的一端连接，换热器的另一端依次串联连接第二集水装置和第二循环水泵，第二循环水泵与喷淋装置连接，以将常温冷却水泵入喷淋装置内。

11、进一步，低温冷却塔还包括冷却塔套管、集水器和进风格栅；

12、低温冷却塔底部设置有冷却塔套管，冷却塔套管内侧设置有进风格栅，风管与冷却塔套管侧部连接，将干燥空气经进风格栅送入低温冷却塔内；

13、位于冷却塔套管底部设置有集水器，经出水管与第一集水装置连接。

14、进一步，冷空气冷却塔包括风机、筛板和风帽；

15、风机设置在低温冷却塔的最顶部，位于喷淋装置的上方；

16、筛板位于多孔填料的下方，风管的上方；筛板上均匀设置有若干筛孔，且每个筛孔上都设置有伞状结构的风帽。

17、进一步，风管采用漏斗状结构的风管；漏斗状结构的风管包括一体成型的渐缩部和进风管，渐缩部的大口端与低温冷却塔的底部连接，渐缩部的小口端与进风管的一端连接，进风管的另一端与液态空气膨胀发电支路连接。

18、进一步，低温冷却塔采用正压通风。

19、进一步，低温冷却塔系统采用间歇式运行模式；

20、当液态空气膨胀发电支路在白天发电时工作运行，用于制备低温冷却水，并将低温冷却水收集于第一集水装置；

21、第一集水装置根据用户需求释放冷能，并将释放冷能后形成的常温水收集于第二集水装置。

22、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

23、1、本发明通过回收利用膨胀发电过程排放的干燥空气制取低温冷却水，经过换热后对冷却水水进行降温，得到低温的冷却水以实现空调的冷水制备。

24、2、本发明的干燥空气降低到空气对应的湿球温度，无水蒸气参与，制备所需冷水效率更高。

25、3、本发明的低温冷却塔温差更大，传热更多，从冷却水中带走的热量更多，实现高效换热，降低运行成本。

26、4、本发明的低温冷却塔可用于制备空调风机盘管所需冷水，利用空气将房间内热量带走，节约能耗。

27、5、本发明采用液态空气膨胀发电的阀气，即一种干燥不含水分的干燥空气，具有较强的吸湿能力，能获取更低温的冷却水用于供冷。

28、6、本发明采用周向进气/均匀送风方式，可以保证降温效果。

29、综上，本发明利用干燥空气降低到对应的湿球温度，再通过干燥空气吸收水分以与冷却水进行热量交换带走大量的热，带走热量的空气通过风机自动排放至冷却塔外部，从而制备所需冷水，该系统的实施可以降低运行成本、节约能耗、高效换热，并保证系统安全稳定运行。

技术特征：

1.一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，低温冷却塔(5)还包括风机(51)、筛板(55)、多孔介质(57)和静压箱(58)；

3.如权利要求2所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，筛板(55)上均匀设置有若干筛孔，且每个筛孔上都设置有伞状结构的风帽(56)。

4.如权利要求2所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，液态空气膨胀发电支路包括加压泵(2)、加热器(3)和膨胀机(4)；加压泵(2)的一端与液态空气储罐(1)连接，加压泵(2)的另一端经加热器(3)与膨胀机(4)的一端连接，膨胀机(4)的另一端与低温冷却塔(5)中的风管(54)连接，将膨胀机(4)中膨胀做功后的排气作为干燥空气，经风管(54)输入低温冷却塔(5)。

5.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，冷却水循环支路包括第一集水装置(6)、第一循环水泵(7)、换热器(8)、第二集水装置(9)和第二循环水泵(10)；

6.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，低温冷却塔(5)还包括冷却塔套管(59)、集水器(510)和进风格栅(511)；

7.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，冷空气冷却塔(5)包括风机(51)、筛板(55)和风帽(56)；

8.如权利要求7所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，风管(54)采用漏斗状结构的风管；

9.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，低温冷却塔(5)采用正压通风。

10.如权利要求1所述基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其特征在于，低温冷却塔系统采用间歇式运行模式；

技术总结
本发明涉及液态空气储能领域，公开了一种基于液态空气膨胀排气驱动的低温冷却塔系统，其包括：液态空气膨胀发电支路输入端与液态空气储罐连接，将膨胀做功后的排气作为干燥空气，传输至低温冷却塔；干燥空气由低温冷却塔底部进入至多孔填料内，喷淋装置向多孔填料喷淋常温冷却水，以与干燥空气进行热质交换；冷却水循环支路与低温冷却塔连接向喷淋装置提供常温冷却水，通过喷淋装置均匀喷洒在多孔填料内，冷却水与干燥空气热质交换后温度降低，形成的低温冷却水流回冷却水循环支路，经过换热器给用户供冷。本发明通过回收利用膨胀发电过程排放的干燥空气制取低温冷却水，用于供冷，可以降低运行成本，节约能耗，提升能量利用率。

技术研发人员：王振兴,折晓会,任晓芬,丁宁,贾钊颖,张欣,韩飞
受保护的技术使用者：河北建投国融能源服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21