[發明專利]集成式循環水冷卻系統及方法

有效

• 申請號: 201611065774.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108120313B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 馬和旭;程夢婷;郭宏山;李寶忠;王雪清;張蕾
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: F28C1/02
• 分類號: F28C1/02;F28F25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

集成式循環水冷卻系統及方法，所述系統包括開式塔冷卻系統和熱泵系統；開式塔冷卻系統包括風機、噴淋器、換熱層、集水池和蒸發室，熱泵系統包括以管道順次連接的蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥，膨脹閥與蒸發器連接形成回路；所述蒸發器置于蒸發室內；所述壓縮機和冷凝器連接的管道上并流外接一個取熱器。采用此系統可針對環境溫度的變化及節水或節電的需求不同實現多種冷卻方式，本發明將傳統的開式塔冷卻系統與熱泵系統偶聯，提高了整個系統的節能效果，并在很大程度上減小了現有的開式塔設備尺寸，減少了占地面積。

技術領域

本發明涉及一種熱泵耦合的集成式循環水冷卻系統，屬于工業循環水技術領域。

背景技術

大型企業的循環水系統絕大部分采用開式冷卻塔，其換熱性能受自然氣候條件影響較大。在夏季最熱的時候，開式冷卻塔受制于工藝本身而不能提供足夠冷量，滿足不了工況需求；另一方面，在大部分的時間里，比如春、秋、冬季，或者一天當中的早晨、晚上，溫度都相對較低，這時開式冷卻塔又不需要全負荷運轉，這就間接使得換熱層和集水池有一部分是富余的，從而在某種意義上造成了設備尺寸和占地面積的浪費，而占地面積又是制約企業發展的重要因素。近年來，隨著熱泵技術的迅猛發展，其在強化制冷和強化制熱方面都有著突出的表現，也有不少的學者嘗試把熱泵技術應用于冷卻塔。

CN201010005518.6公開了一種高效空氣能水源熱泵一體化機組，包括壓縮機、第一換熱器、第二換熱器、換熱塔、水泵、膨脹閥、換向閥，其工作原理是夏季把熱泵系統的熱端放在換熱塔，把冷端輸送給空調系統，冬季把冷端輸送給換熱塔，把熱端提供給空調系統，熱泵系統相當于換熱塔與空調系統兩者的橋梁，出發點為了空調系統更好的運轉，而非改進換熱塔，其在夏季換熱塔最需要冷量的時候，熱泵系統提供給換熱塔的是熱端，在冬季換熱塔不需要冷量的時候，熱泵系統提供的是冷端，而且該換熱塔沒有外接循環水管線。

CN201010185871.7公開了一種多功能冷熱聯供熱泵系統，也是換熱塔與熱泵系統的耦合，其熱泵系統采用了串并聯的方式，提高了運行效率。但同CN201010005518.6一樣，其只是利用熱泵系統的熱端和冷端為空調系統服務，出發點都不在于換熱塔設備的改進，也沒有外接循環水管路，無法應用于循環水系統。

CN201310699608.3公開了一種熱泵供熱除霧節水型冷卻塔，其真正利用熱泵技術對冷卻塔進行了改進，主要體現在除霧方面，即利用熱泵產生的熱源用來加熱冷卻塔風機出口的濕空氣，降低冷卻塔出口空氣的相對濕度，進而達到除霧效果。但其不足之處也比較明顯，一方面其熱泵系統與冷卻塔仍然是獨立的兩個設備，并未耦合在一個裝置內，兩者通過管道和換熱器進行銜接，采用多級熱交換，結構較復雜，熱損失嚴重；另一方面，熱泵必須二十四小時工作，才能兼具制冷和除霧效果，相比較傳統冷卻塔，其能耗非常高。

CN201510419893.8公開了一種循環水空氣冷卻系統及方法，提出了冷卻塔一級冷卻，熱泵二級冷卻的思路，但其熱泵系統與冷卻塔仍然是獨立的兩個設備，并且其在冷卻塔處理負荷飽和的情況下開啟熱泵，需要冷卻的循環水的熱量卻轉移給了另一股冷卻水，然后再次輸送到冷卻塔進行冷卻降溫，等于需要處理的熱量又通過另外一種方式重新回到了冷卻塔中，這顯然是不合理的。

以上發明都認識到了熱泵技術在強化制冷方面的優點，但在與冷卻塔結合時都存在不足之處，沒有把熱泵與冷卻塔真正耦合成一個裝置，另外現有冷卻塔都是按照當地全年最高濕球溫度來設計，設備尺寸和占地面積都比較大的弊端沒有得到改善。

發明內容

為解決現有的循環水冷卻系統是根據環境濕球溫度變化設計，存在大部分時候換熱面積富余，造成設備尺寸過大，本發明擬提供一種集開式冷卻塔和熱泵系統于一體的循環水冷卻系統，可以根據最佳濕球溫度而非全年最高濕球溫度設計冷卻塔，并利用熱泵系統強化制冷的特點來提高設備性能，其可以顯著減少冷卻塔設備尺寸及占地面積，且節水節能效果明顯，并兼具制熱能力。

本發明的技術目的通過以下技術方案實現：