本发明涉及冷却装置， 尤其涉及通过板式换热器将经过空气冷 却器的冷却水再次冷却的密闭式循环水冷却装 置及其方法。 背景技术

目前国内有众多的发电、 输电站如换流站均建设在干旱缺水的 北方地区， 这些地区往往具有在夏季温度较高， 水份蒸发量大等特 点， 因此水资源比较珍贵。 而如果采用普通的水冷却方式对发电、 输电站如换流站等的设备进行冷却， 则有可能消耗掉当地的稀有的 水资源， 所以这些电站常用的冷却设备均采用空气冷却 器。 由于换 流站所在地环境温度均相对较低， 使用空气冷却器即可满足电站工 艺设备一一换流阀的冷却需要， 并且冷却效果较好。

但部分地区的高温温度较高， 空冷器无法将流体冷却到环境温 度， 则会限制空冷器在干旱地区中的应用。 例如在国内西北某地极 端环境最高温度高达 44 ， 而直流输电工程中的核心设备换流阀所 允许的最大进阀温度只有 在此情况下， 空冷器不仅无法将换 流阀所用的纯水冷却， 而且相反地， 是在将冷却水加热。 因此此时 仅适用空气冷却器是不合适的。

同时由于发电设备和电力输送设备往往在最炎 热的夏季进行 最大规格的运行， 而此时正是环境温度最高、 最极端的时候， 在此 情况下空冷器往往不具有足够的冷却能力， 使得换流站不得不采取 降负荷、 降功率的形式， 带来极大的经济损失的同时也不利于国民 经济的健康 L L 发明内容 有鉴于此，本发明要解决的一个技术问 提供一种冷却装置， 提高冷却装置的冷却能力。

一种密闭式循环水冷却装置， 包括： 内冷却装置、 板式换热器

6和辅助冷却装置； 其中所述内冷却装置包括内冷循环泵 2和空冷 器 3; 所述辅助冷却装置包括外冷循环泵 7和地埋水管 8; 流经所述 板式换热器 6的所述内冷却装置中的内冷却水与流经所 式换热 器 6的所述辅助冷却装置中的外冷却水交换热量� �

根据本发明装置的一个实施例， 所述内冷却装置进一步包括第 一回路阀门 4和第二回路阀门 5; 在第一回路阀门 4开启， 并且第 二回路阀门 5关闭的状态下， 空冷器 3和被冷却器件 1形成第一回 路， 内冷却水在所述第一回路中循环； 在第一回路阀门 4关闭， 并 且第二回路阀门 5开启的状态下， 被冷却器件 1、 空冷器 3和板式 换热器 6形成第二回路， 内冷却水在所述第二回路中循环； 所 式换热器 6和所述地埋水管 8形成外冷却水的循环回路。

根据本发明装置的一个实施例， 当环境温 ϋ π 时， 关闭 所述第一回路阀门 4并且开启所述第二回路阀门 5， 所述内冷却水 经过空冷器 3被冷却， 再进 Χ¼式换热器 7被继续冷却后， 冷却被 冷却器件 1; 当所述内冷却装置中的内冷却水的水温低于冷 却水温 的阈值时， 关闭所述第一回路阀门 4并且开启所述第二回路阀门 5， 所述内冷却水经 it^L式换热器 7被所述外冷却水加热后， 再冷却被 冷却器件 1。

根据本发明装置的一个实施例， 所述内冷却装置还包括水温传 感器和 /或环境温度传感器，以及根据所述水温传感� �测量的内冷却 水的水温和 /或所述环境温度传感器测量的环境温度，控� �所述第一 回路阀门 4、 第二回路阀门 5开闭的控制单元。

根据本发明装置的一个实施例，所述地埋水管 8的埋深为 30-50 米。 根据本发明装置的一个实施例， 所述内冷循环泵 2和外冷循环 泵 6采用主 -备冗余方式配置。

根据本发明装置的一个实施例， 所述被冷却器件 1为直流输电 设备中的换流阀。

本发明的冷却装置利用板式换热器结合地埋水 管， 对经过空气 冷却器的内冷却水进行再次冷却， 提高了冷却装置的冷却能力， 解 决了空气冷却器无法将流体冷却到环境温度及 环境温度以下的问 题， 并且， 设备运行过程中无任何水的损耗， 达到了节水的目的， 而且， 在冬季环境温度较低时， 利用地埋水管中水温相对较高的特 点对内冷却水加热， 有效节约了能耗。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种冷却 方法， 提高冷却 装置的冷却能力。

一种密闭式循环水冷却方法， 包括： 内冷却装置中的内冷却水 冷却被冷却器件 1; 所述内冷却水流经板式换热器 6， 与流经板式换 热器 6的辅助冷却装置中的外冷却水交换热量； 其中所述内冷却装 置包括内冷循环泵 2和空冷器 3; 所述辅助冷却装置包括外冷循环 泵 7和地埋水管 8。

根据本发明方法的一个实施例， 将第一回路阀门 4开启， 并将 第二回路阀门 5关闭， 空冷器 3和被冷却器件 1形成第一回路， 所 述内冷却水在所述第一回路中循环； 将第一回路阀门 4关闭， 并将 第二回路阀门 5开启， 被冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热器 6形 成第二回路， 所述内冷却水在所述第二回路中循环； 所述板式换热 器 6和所述地埋水管 8形成外冷循环水的循环回路， 所述外冷循环 7J在所述外冷循环水的循环回路中循环。

根据本发明方法的一个实施例， 当环境温¾ϋ± 17 时， 关闭 第一回路阀门 4并且开启第二回路阀门 5， 所述内冷却水经过空冷 器 3被冷却， 再进入板式换热器 7被继续冷却后， 冷却被冷却器件 1； 当所述内冷却装置中的内冷却水的 7J温低于冷却水温的阈值时， 关闭第一回路阀门 4并且开启第二回路阀门 5， 所述内冷却水经过 板式换热器 7被所述外冷却水加热后， 再冷却被冷却器件 1。

根据本发明方法的一个实施例， 所述内冷却装置中设置水温传 感器和 /或环境温度传感器；所述内冷却装置中的控� �单元根据所述 水温传感器测量的内冷却水的水温和 /或所述环境温度传感器测量 的环境温度， 控制所述第一回路阀门 4、 第二回路阀门 5开闭。

根据本发明方法的一个实施例，所述地埋水管 8的埋深为 30-50 米。

根据本发明方法的一个实施例， 所述内冷循环泵 2和外冷循环 泵 6采用主 -备冗余方式配置。

根据本发明方法的一个实施例， 所述被冷却器件 1为直流输电 设备中的换流阀。

本发明的冷却方法利用板式换热器结合地埋水 管， 对经过空气 冷却器的内冷却水进行再次冷却， 提高了冷却装置的冷却能力， 解 决了空气冷却器无法将流体冷却到环境温度及 环境温度以下的问 题， 并且， 设备运行过程中无任何水的损耗， 达到了节水的目的， 而且， 在冬季环境温度较低时， 利用地埋水管中水温相对较高的特 点对内冷却水加热， 有效节约了能耗。 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解，构成本 申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说 明用于解幹本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中：

图 1为根据本发明的冷却装置的一个实施例的示� �图； 图 2为根据本发明的冷却装置的一个实施例的一� �运行状态的 示意图； 图 3为根据本发明的冷却装置的一个实施例的另� �种运行状态 的示意图。 具体实施方式

本发明的冷却装置利用板式换热器结合地埋水 管， 对经过空气 冷却器的内冷却水进行再次冷却， 提高了冷却装置的冷却能力。

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详 细说明。

图 1为根据本发明的冷却装置的一个实施例的示� �图。 如图 1 所示， 内冷却装置包括： 内冷循环泵 2、 空冷器 3、第一回路阀门 4、 第二回路阀门 5; 辅助冷却装置包括： 外冷循环泵 7、 地埋水管 8; 当第一回路阀门 4开启， 第二回路阀门 5关闭时， 空冷器 3和被冷 却器件 1形成回路； 内冷循环泵 2提供动力， 使内冷却水在回路中 循环； 其中， 内冷却水经过空冷器被 3冷却后， 冷却被冷却器件 1。

当第一回路阀门 4关闭， 第二回路阀门 5开启时， 被冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热器 6形成回路； 内冷循环泵 2提供动力， 使 内冷却水在回路中循环； 其中， 内冷却水经过空冷器 3被冷却后， itA^L式换热器 6被继续冷却， 再冷却被冷却器件 1。

外冷循环泵 7提供动力， 使外冷循环水在板式换热器 6和地埋 水管 8形成的回路中循环， 其中， 地埋水管 8对外冷循环水进行冷 却。 其中， 地埋水管 8为深埋于地下的水管， 利用 内温度相对 较低和相对恒定的特点将地埋水管内的外冷水 冷却。

根据本发明的一个实施例， 第二回路阀门可以有 1个， 安 * 板式换热器 6的出水口或进水口。 第二回路阀门也可以有两个， 分 别安装在板式换热器 6的出水口和进水口。

根据本发明的一个实施例， 被冷却器件 1为直流输电设备中的 换流阀， 内冷却水为纯水。

根据本发明的一个实施例， 内冷却水在被换流阀加热升温后， 由内冷循环泵 2驱动， 经 i±¼ 换热器 6， 内冷却水将得到冷却， 降温后的内冷却水由内冷循环泵 2驱动再送至换流阀， 内冷水如此 周而复始地循环。

在环境温度相对较高时， 关闭第一回路阀门 4、 打开第二回路 阀门 5， 将空冷器已经冷却了部分热量的内冷水利用板 式换热器 6 继续冷却到工业设备所允许的温度范围内。 板式换热器 6利用地埋 水管 8将热量散发出去。 空冷器 3运行或者不运行。 启动辅助冷却 系统利用地埋水管 8进行冷却，降低内冷空冷器的设计负荷，较� �了 冷却 i殳备的占地面积。

根据本发明的一个实施例， 本发明的冷却装置利用地埋水管 8 能够实现冬季设备防冻和流体加热的功能。 例如， 在直流输电工程 的换流站中为保障工艺设备一一换流阀的安全 运行， 会有要求流体 温度不得低于一定温度的要求。 以直流输电工程中的换流阀为例， 要求最低进阀温度一般不得低于 10 *€。 在环境温度较低时， 且换流 阀负荷较小时， 即需要外加热源对内冷却水进行加热。

在冬季环境温度较低时， 根据本发明的一个实施例， 当所述内 冷却装置中的内冷却水的 7j温低于冷却水温的阈值时， 关闭所述第 一回路阀门 4并且开启所述第二回路阀门 5， 所述内冷却水经 i±¼ 式换热器 7被所^卜冷却水加热后， 再冷却被冷却器件 1。 利用地 埋水管 8 中水温相对较高的特点， 关闭第一回路阀门 4、 打开第二 回路阀门 5， 将内冷水利用板式换热器 6加热到工业设备所允许的 温度范围内。

根据本发明的一个实施例， 第一回路阀门 4和第二回路阀门 5 可以采用自动或手动阀门。

内冷却装置还包括控制单元， 在图 1中没有画出， 当内冷却水 的温度高于阈值、 环境温度高于阈值或冬季用外循环水加热内循 环 水时， 控制单元关闭第一回路阀门 4， 开启第二回路阀门 5。 内冷却 装置中设置了水温传感器和 /或环境温度传感器，用于测量内冷却水 的水温和环境温度。

根据本发明的一个实施例， 内冷循环泵 2和外冷循环泵 8可以 采用主 -备冗余方式配置， 从而提高冷却装置运行的安全性。

根据本发明的一个实施例， 板式换热器 6利用深埋地下的地埋 水管 8， 一般埋深为 30- 50m， 将热量散发到大地中去。

由于大地层中地表以下 5- 10米的地层温度不随室外大气温度的 变化而变化， 常年羞 维持在 15- 17 *€。 根据本发明的一个实施例， 当环境温^¾过 17 时， 关闭所述第一回路阀门 4并且开启所述第 二回路阀门 5， 所述内冷却水经过空冷器 3被冷却 (空冷器 3也可 以不运行），再进 X¼式换热器 7被继续冷却后，冷却被冷却器件 1。

根据本发明的一个实施例， 一种实际应用的换流阀冷却系统， 在同等的冷却容量下（设为 4900kW )， 当空冷器的设计环境温度为 38 时， 所需空冷器的管束数量为 8台（每台管束中有 3台 llkW风 机电机）， 每台管束的尺寸为 9 x 3. lm， 这些空气冷却器的占地面积 约为 10 X 25m; 而在空冷器设计环境温度为 17 时， 所需空冷器的 同样的管束数量变成了 4台 （此时仍具有 10%以上的余量）， 其占地 面积变成了 9 13m。 不仅空冷器的管束数量由 8台降为 4台， 风机 数量由 24台变成了 12台， 占地面积也减小了一半。 而相应的板式 换热器按与空冷器相同的冷却容量设计， 此时的板式换热器的外形 尺寸仅有 0. 9 0. 8 1. 4m， 占地面积可忽略不计。

图 2为根据本发明的冷却装置的一个实施例的一� �运行状态的 示意图。 如图 2所示， 内冷却装置包括： 内冷循环泵 2、 空冷器 3， 其中， 被冷却器件 1、 空冷器 3形成回路； 内冷循环泵 2提供动力， 使内冷却水在回路中循环； 其中， 内冷却水经过空冷器 3被冷却后， 再冷却被冷却器件 1， 内冷水如此周而复始地循环。

图 3为根据本发明的冷却装置的一个实施例的另� �种运行状态 的示意图。如图 3所示， 内冷却装置包括： 内冷循环泵 2、空冷器 3; 辅助冷却装置包括： 外冷循环泵 7、 地埋水管 8; 其中外冷循环泵 7 提供动力， 使外冷循环水在板式换热器 6和地埋水管 8形成的回路 中循环， 其中， 地埋水管 8对外冷循环水进行冷却。

被冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热器 6形成回路； 内冷循环 泵 2提供动力， 使内冷却水在回路中循环； 其中， 内冷却水经过空 冷器 3被冷却后， 进入板式换热器 6被继续冷却， 再冷却被冷却器 件 1; 流经所述板式换热器 6的内冷却水与流经所述板式换热器 6 的外冷却水交换热量， 内冷水如此周而复始 环。

由以上各设备特点的运行可知， 所有水均在设备内部做密闭式 循环， 没有贿水的损失与浪费， 体现了无水耗的特点。

本发明的冷却装置解决了空气冷却器无法将流 体冷却到环境温 度及环境温度以下的问题。 当环境温度大于等于工艺设备允许的最 大进水温度时， 空冷器无法一次将冷却水冷却，反而将冷却水 加热， 本发明的冷却装置仍具有足够的冷却能力，满 足工艺设备运行需要。 本发明的冷却装置在运行过程中无任何水的损 耗， 了节水的目 的，解决了使用冷却塔时消耗水量大的缺点。 并且，在冬季环境温度 较低时， 利用地埋水管中水温相对较高的特点进行室外 换热设备的 防冻和流体加热， 有效节约了能耗。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本� �明的技术方 案而非对其限制； 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说 明， 所属领域的普通技术人员应当理解： 依然可以对本发明的具 体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行 等同替换； 而不脱 离本发明技术方案的精神， 其均应涵盖在本发明请求保护的技术 方案范围当中。