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1、(10)申请公布号 CN 103033070 A(43)申请公布日 2013.04.10CN103033070A*CN103033070A*(21)申请号 201210587867.2(22)申请日 2012.12.31F28D 5/00(2006.01)(71)申请人北京交通大学地址 100044 北京市海淀区西直门外上园村3号(72)发明人石磊 王锦(54) 发明名称一种两级蒸发式空气冷却系统(57) 摘要本发明公开了一种两级蒸发式空气冷却系统，适用于冷却工业领域被冷却介质，例如蒸汽、水、油等。应用于电力、煤炭、石油、天然气、化工等工业领域的冷却系统。它克服了传统空气冷却方式的冷却极限温度。
2、是环境空气状态所对应的湿球温度的限制。该空气冷却系统包括间接蒸发冷却器（1）、直接蒸发冷却器（2）和空气冷却器（3）；环境空气（W）被间接换热器（4）处理至中间状态（W1），进入直接蒸发换热器（8），被处理至最终状态（O），进入空气冷却器（3）冷却工业介质。采用两级蒸发冷却时，可将环境空气降至湿球温度以下。保证了空气冷却器的冷却效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和经济运行。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页1/1页21.一种两级蒸发式空气冷却系统，其特征在于：该空气冷。
3、却系统包括间接蒸发冷却器（1）、直接蒸发冷却器（2）和空气冷却器（3）；环境空气（W）被间接换热器（4）处理至中间状态（W1），进入直接蒸发换热器（8），被处理至最终状态（O），进入空气冷却器（3）冷却工业介质。2.根据权利要求1所述的两级蒸发式空气冷却系统，其特征在于：间接蒸发冷却器（1）包括：间接换热器（4）、间接蒸发换热器（5）、间接循环泵（6）、间接储液箱（7）；间接储液箱（7）中的循环冷却液由间接循环泵（6）送入间接换热器（4）吸热升温，然后，进入间接蒸发换热器（5）放热冷却后，落入间接储液箱（7）；环境空气（W）进入间接蒸发换热器（5）冷却经过间接换热器（4）吸热升温后的循环冷却液。
4、。直接蒸发冷却器（2）包括：直接蒸发换热器（8）、直接循环泵（9）、直接储液箱（10）；直接储液箱（10）中的循环冷却液由直接循环泵（9）送入直接蒸发换热器（8）冷却空气后，落入直接储液箱（10）。权 利 要 求 书CN 103033070 A1/3页3一种两级蒸发式空气冷却系统技术领域0001 本发明是一种两级蒸发式空气冷却系统，采用空气冷却工业领域的被冷却介质，例如蒸汽、水、油等。应用于电力、煤炭、石油、天然气、化工、空调等工业领域的冷却系统。背景技术0002 工业生产多采用循环方式，某些循环工质，例如蒸汽、水、油等，需要不断地被冷却。循环工质一般采用自然界中的低温介质来冷却，例如水、空气。
5、。按低温介质的种类不同，分为水冷和空冷。水冷却方式主要有开式冷却系统（或直流冷却）和闭式冷却系统（或循环冷却）。由于水资源、环保的限制，一般多采用循环水冷却方式。在水资源缺乏的地区，采用空气冷却方式。0003 传统的循环冷却水的冷却方式，为直接蒸发冷却（或湿式冷却）方式。通过循环冷却水与环境空气温度直接接触换热来降低循环水的温度。例如，空调机械通风冷却塔、电厂湿式冷却塔、电厂辅机冷却塔等。传统直接蒸发冷却方式的冷却极限温度是空气的湿球温度。反之，当采用冷却水直接蒸发（喷淋、喷雾）方法处理空气时，空气温度所能达到的极限温度是湿球温度。0004 随着水资源的日益紧张，节约用水具有重要的意义。空气冷。
6、却技术是干旱缺水地区的主要冷却方式。例如，空气冷却技术是“富煤缺水”地区火电厂的主要冷却方式。电厂空冷分为直接空冷和间接空冷，其主要空气冷却设备分别为直接空冷凝汽器和间接空冷散热器。理论上，干式空气冷却方式所能达到的冷却极限温度是空气的干球温度。0005 空气冷却技术受到环境气象条件的影响。环境温度越高，空气冷却方式的冷却效果越差。尤其在夏季，由于环境温度较高，某些时候无法满足工艺对空气冷却系统的要求。为保证空气冷却器的冷却效果，在夏季高温时段，必须降低空气冷却器入口环境温度。工程上，一般采用直接蒸发冷却（或喷雾加湿冷却）方式降低空气温度。例如，某些空冷电厂采用喷雾增湿的方式来降低直接空冷凝汽。
7、器和间接空冷散热器的入口空气温度等。但这种方法仍受制于湿球温度这一冷却极限温度的限制。当环境湿球温度较高时，空气冷却系统仍无法保证工艺的安全、稳定和经济的运行。发明内容0006 本发明所要解决的技术问题：0007 克服了传统空气冷却方式的冷却极限温度的问题。传统干式空气冷却方式的冷却极限温度是空气的干球温度。当采用直接蒸发冷却方式的空气冷却系统，其冷却极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度的限制。0008 本发明的技术方案：0009 一种两级蒸发式空气冷却系统，该空气冷却系统包括：间接蒸发冷却器、直接蒸发冷却器和空气冷却器。0010 环境空气被间接换热器处理至中间状态，进入直接蒸发换热器，被处。
8、理至最终状说 明 书CN 103033070 A2/3页4态，进入空气冷却器冷却工业介质。0011 间接蒸发冷却器包括：间接换热器、间接蒸发换热器、间接循环泵、间接储液箱；间接储液箱中的循环冷却液由间接循环泵送入间接换热器吸热升温，然后，进入间接蒸发换热器放热冷却后，落入间接储液箱；环境空气进入间接蒸发换热器冷却经过间接换热器吸热升温后的循环冷却液。0012 直接蒸发冷却器包括：直接蒸发换热器、直接循环泵、直接储液箱；直接储液箱中的循环冷却液由直接循环泵送入直接蒸发换热器冷却空气后，落入直接储液箱。0013 本发明和已有技术相比所具有的有益效果：0014 本发明克服了传统空气冷却方式的冷却极限。
9、温度的问题。传统干式空气冷却方式的冷却极限温度是空气的干球温度。当采用直接蒸发冷却方式的空气冷却系统，其冷却极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度。0015 当夏季环境温度较高时，空气冷却器的冷却效果恶化。传统的直接蒸发冷却（或喷雾冷却）方式，可将空气温度降至湿球温度。当环境湿球温度较高时，直接蒸发冷却方式的冷却效果较差，仍有可能无法满足工艺要求。0016 采用两级蒸发式空气冷却系统时，可将环境空气温度降至其湿球温度以下。保证了空气冷却器的冷却效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和经济运行。0017 适合采用两级蒸发冷却器的地区多为气候干燥地区。部分适合采用多级蒸发冷却器地区，包括乌鲁木齐、西宁。
10、、杜尚别、克拉玛依、阿尔泰、库车、酒泉、山丹、阿拉木图、且末、兰州、呼和浩特、塔什干、石河子、伊宁、博乐、塔城、呼图壁、米泉、昌吉、鄯善、吐鲁番、哈密、库尔勒、喀什、和田、昌都、林芝、日喀则、拉萨等。附图说明0018 图1 是 两级蒸发式空气冷却系统图； 0019 图2 是 两级蒸发冷却的空气处理过程焓湿图；0020 图3 是 空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系。具体实施方式0021 结合附图对本发明做进一步说明。0022 一种两级蒸发式空气冷却系统，参见附图1，该空气冷却系统包括：间接蒸发冷却器1、直接蒸发冷却器2和空气冷却器3。0023 环境空气W被间接换热器4处理至中间状态W1，进入。
11、直接蒸发换热器8，被处理至最终状态O，进入空气冷却器3，冷却工业介质。间接换热器4、直接蒸发换热器8、空气冷却器3之间采用风管连接，空气在此通道内流动。0024 采用间接蒸发冷却器1和直接蒸发冷却器2可将环境空气温度处理到其入口状态所对应的湿球温度以下。0025 间接蒸发冷却器1包括：间接换热器4、间接蒸发换热器5、间接循环泵6、间接储液箱7；间接储液箱7中的循环冷却液由间接循环泵6送入间接换热器4吸热升温，然后，进入间接蒸发换热器5放热冷却后，落入间接储液箱7。环境空气（W）进入间接蒸发换热器（5）冷却经过间接换热器（4）吸热升温后的循环冷却液。说 明 书CN 103033070 A3/3页。
12、50026 直接蒸发冷却器2包括：直接蒸发换热器8、直接循环泵9、直接储液箱10；直接储液箱10中的循环冷却液由直接循环泵9送入直接蒸发换热器8冷却空气后，落入直接储液箱10。0027 空气冷却器3利用经过两级蒸发冷却器处理后的空气，冷却工业被冷却介质。工业被冷却介质由入口管道11进入空气冷却器3，被空气冷却后，由出口管道12流回用户工艺系统。根据被冷却介质在冷却过程中是否采用中间传热介质，空气冷却器可分为直接空气冷却器和间接空气发冷却器。例如，电厂的直接空冷凝汽器和间接空冷散热器。0028 图2为两级蒸发冷却的空气处理过程焓湿图。图中，W为环境空气。S为环境空气湿球状态。O为直接蒸发冷却出口。
13、空气状态。L为环境空气露点状态。空气干球温度为tg，湿球温度为ts，露点温度为tl。空气干球温度、湿球温度和露点温度，具有如下关系tltstg。当空气处于饱和状态（相对湿度为100%）时，tl=ts=tg。通常状态下，空气干球温度、湿球温度和露点温度关系为tltstg。0029 环境空气W首先经过间接换热器4，为等湿处理过程。空气温度、焓值降低，含湿量不变，相对湿度升高，达到中间状态W1。然后，通过直接蒸发换热器8，为等焓加湿过程，空气温度降低，焓值不变，含湿量和相对湿度增加。经过上述两级蒸发冷却处理后，空气达到状态O。此时，空气出口温度为to，tltots。0030 当两级蒸发冷却不能满足空。
14、气冷却器的工艺要求时，可采用三级蒸发冷却方式。以此类推，还可采用更多级的蒸发冷却+空气冷却方式。0031 上述技术方案基于以下理由：0032 空气干球温度、湿球温度和露点温度的关系，参见附图3。W为环境空气状态点。S为环境空气湿球状态，当采用直接蒸发冷却方式时，可将空气处理至湿球状态S，出口空气状态为O。采用传统直接蒸发冷却方式能将环境空气温度处理到的极限温度是环境空气状态所对应的湿球温度ts，即to=ts，tltotg。当环境空气湿球温度较高时，传统直接蒸发冷却方式难以满足工艺系统对空气冷却器的冷却要求。0033 采用两级蒸发冷却方式能将环境空气温度处理至其入口状态所对应的湿球温度以下，即露点温度和湿球温度之间，即tltots。由于空气温度可以处理到湿球温度以下，保证了空气冷却器的换热效果，以及整个工艺系统的安全、稳定和经济运行。说 明 书CN 103033070 A1/1页6图1图2图3说 明 书 附 图CN 103033070 A。