本发明涉及冷却装置领域， 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 却装置和方法。 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

7 和冰蓄冷辅助冷却装置； 其中所述内冷却装置包括内冷循环泵 2 和空冷器 3; 所述冰蓄冷辅助冷却装置包括外冷循环泵 8和冰蓄冷 装置 9; 流经所 式换热器 7的所述内冷却装置中的内冷却水与 流经所述板式换热器 7的所述冰蓄冷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或 6; 在第一回路阀门 4开启， 并 且第二回路阀门 5和 6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和 6开启的状态下， 被冷却器件 1、 空 冷器 3和板式换热器 7形成第二回路， 内冷却水在所述第二回路中 循环。

根据本发明装置的一个实施例，当环境温度低 于温度阈值 Ί\时， 所述冰蓄冷辅助冷却装置停止运行， 所述内冷却水在所述第一回路 中循环， 所述内冷却水经过空冷器 3被冷却后， 再冷却被冷却器件 1；当环境温度高于1\并且低于温度阈值 Τ ₂ 时，关闭第一回路阀门 4， 并且开启第二回路阀门 5、 6，所述内冷却水在所述第二回路中循环， 所述内冷却水经 it^L式换热器 7被所述外冷却水冷却后， 再冷却被 冷却器件 1; 所述冰蓄冷装置 9在夜间运行、 蓄冷； 当环境温度高 于 T ₂ 并且低于温度阈值 T ₃ 时， 关闭第一回路阀门 4， 并且开启第二 回路阀门 5、 6， 所述内冷却水在所述第二回路中循环， 所述内冷却 水经过空冷器 3被冷却，再经过板式换热器 7被所^卜冷却水冷却， 进一步冷却后的内冷却水再冷却被冷却器件 1; 所述冰蓄冷装置 9 在夜间运行并蓄冷； 其中， Ί\小于 Τ ₂ 并且 Τ ₂ 小于 Τ ₃ 。 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、 6的开闭的控制单元。

根据本发明装置的一个实施例， 所述板式换热器 7和所述冰蓄 冷装置 9形成外冷循环水的循环回路。

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 8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蓄冰空 调设备， 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^ Γ水的损耗， 达到了节水的目的。

本发明要解决的一个技术问 ¾A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的冰蓄冷辅助冷却装置中的外冷却水交换热� �； 其中， 所述 内冷却装置包括内冷循环泵 2和空冷器 3; 所述冰蓄冷辅助冷却装 置包括外冷循环泵 8和冰蓄冷装置 9;

根据本发明方法的一个实施例， 将第一回路阀门 4开启， 并且 将第二回路阀门 5、 6关闭，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； 将第一回路阀门 4关闭， 并且将 第二回路阀门 5、 6开启， 被冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热器 7 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 7和所述冰蓄冷装置 9形成外冷循环水的循环回路， 所^卜冷却水 在所^卜冷却水的循环回路中循环。

根据本发明方法的一个实施例，当环境温度低 于温度阈值 Ί\时， 所述冰蓄冷辅助冷却装置停止运行， 所述内冷却水在所述第一回路 中循环， 所述内冷却水经过空冷器 3被冷却后， 再冷却被冷却器件 1；当环境温度高于1\并且低于温度阈值 Τ ₂ 时，关闭第一回路阀门 4， 并且开启第二回路阀门 5、 6，所述内冷却水在所述第二回路中循环， 所述内冷却水经 it^L式换热器 7被所述外冷却水冷却后， 再冷却被 冷却器件 1; 所述冰蓄冷装置 9在夜间运行、 蓄冷； 当环境温度高 于 T ₂ 并且低于温度阈值 T ₃ 时， 关闭第一回路阀门 4， 并且开启第二 回路阀门 5、 6， 所述内冷却水在所述第二回路中循环， 所述内冷却 水经过空冷器 3被冷却，再经过板式换热器 7被所^卜冷却水冷却， 进一步冷却后的内冷却水再冷却被冷却器件 1; 所述冰蓄冷装置 9 在夜间运行并蓄冷； 其中， Ί\小于 Τ ₂ 并且 Τ ₂ 小于 Τ ₃ 。

根据本发明方法的一个实施例， 所述内冷却装置还设置水温传 感器和 /或环境温度传感器；控制单元根据所述水温� �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� �所述 第一回路阀门 4和第二回路阀门 5、 6的开闭。

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 8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。

本发明的方法利用板式换热器结合蓄冰空调 i殳备， 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^ Γ水的损耗， 达到了节水的目的。 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

本发明的冷却装置和方法利用板式换热器结合 蓄冰空调 i殳备， 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。

下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行 多方面的描述。 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、 两个第二回路阀门 5和阀门 6; 辅助冷却装置包括： 外冷循环泵 8、 冰蓄冷装置 9; 当第一回路阀门 4开启， 第二回路阀门 5和阀门 6 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和阀门 6开启时， 被 冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热器 7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 X¼式换热器 7被继续冷却， 再冷却被冷却器件 1。

外冷循环泵 8提供动力， 使外冷循环水在板式换热器 7和冰蓄 冷装置 9形成的回路中循环， 其中， 冰蓄冷装置 9对外冷循环水进 行冷却。

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 7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 7的出水口和进水口。

根据本发明的一个实施例，冰蓄冷装置 9采用电制冷进行制冰， 并存储冰。 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 7， 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、 打开两个第二 回路阀门 5和阀门 6， 将空冷器已经冷却了部分热量的内冷水利用 板式换热器 7继续冷却到工业设备所允许的温度范围内。 板式换热 器 7利用冰蓄冷装置 9将收集获取到的热量 «L出去。

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 和阀门 6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， 或环境温度高于阈值时， 控制单元关闭第一回路 阀门 4， 开启第二回路阀门 5和阀门 6。 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和可靠 性。

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 8、冰蓄冷装置 9; 其中外冷循环泵 8提供动力， 使外冷循环水在板式换热器 7和冰蓄冷装置 9形成的 回路中循环， 其中， 冰蓄冷装置 9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 7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 7被继续冷却， 再冷却被冷却器 件 1; 流经所述板式换热器 7的内冷却水与流经所述板式换热器 7 的外冷却水交换热量， 内冷水如此周而复始 环。

由以上可知， 所有水均在设备内部做密闭式循环， 没有任何水 的损失与浪费， 体现了无水耗的特点。

根据本发明的一个实施例， 当环境温度低于温度阈值 L时， 其 中 Ί\的值由空冷器 3的设计容量确定， 一般为 - 5 - 25 ， 使用空冷 器 3即可满足冷却容量要求。 在此模式中， 冰蓄冷辅助冷却装置停 止运行， 第一回路阀门 4开启， 第二回路阀门 5和阀门 6关闭， 空 冷器 3和被冷却器件 1形成回路， 内冷却水在第一回路中循环， 内 冷却水经过空冷器 3被冷却后，再冷却被冷却器件 1。 内冷循环泵 2 处于运行状态， 在此运行模式下， 典型的一套冷却系统的最大能耗 为 2/3的空冷器 3风机进入全速运转状态（即此种模式下的最� �能 耗为 176kW X

当环境温度高于 Ί\并且低于温度阈值 T ₂ 时， 1\的温度定值与上 述的模式中 L的温度一致， Τ ₂ 由空冷器设计裕度确定， 当裕 大， Τ ₂ 温度值越高， 基本上 Τ ₂ 值约比极端环境最高温度低 3 - ( Τ ₂ — 般为 30 - 38 )。 在 式中， 在夜间启动冰蓄冷装置进行蓄冷， 白天启动板式换热器将夜间储存的冷量幹放。 关闭第一回路阀门 4， 并且开启第二回路阀门 5、 6， 被冷却器件 1、 空冷器 3和板式换热 器 7形成第二回路， 内冷却水在第二回路中循环， 内冷却水经 i±¼ 式换热器 7被外冷却水冷却后，再冷却被冷却器件 1。冰蓄冷装置 9 在夜间运行、 蓄冷。 空冷器 3可以运行也可以不运行。 如果晚间的 温度下降到低于温度阈值 L时， 第一回路阀门 4开启， 第二回路阀 门 5和阀门 6关闭， 空冷器 3和被冷却器件 1形成回路， 内冷却水 在回路中循环。 在此运行模式下， 典型的一套换流阀冷却系统的外 殳备最大能耗约相当于 2/3的空冷器 ¾\4^运转状态。 当环境温度高于 Τ ₂ 并且低于温度阈值 Τ ₃ 时， Τ ₂ 的温度定值与上 个模式中 Τ ₂ 的温度一致， Τ ₃ 为极端环境最高温度， Τ ₃ —般为 38 - 45 。 在此模式中， 夜间必须启动蓄冰空调设备进行蓄冷， 在白天 启动板式换热器将储存的冷量幹放。 空冷器 3白^ 均处于 运转状态， 板式换热器及外冷主循环泵也处于运转状态。 关闭第一 回路阀门 4， 并且开启第二回路阀门 5、 6， 被冷却器件 1、 空冷器 3 和板式换热器 7形成第二回路， 内冷却水在第二回路中循环， 内冷 却水经过空冷器 3被冷却， 再经过板式换热器 7被外冷却水冷却， 被进一步冷却的内冷却水冷却被冷却器件 1。 冰蓄冷装置 9在夜间 运行、 蓄冷。 在此运行模式下， 典型的一套冷却系统的能耗最大需 要 3簡。

本发明的冷却装置和方法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， 空冷器无法将一次冷却水冷却， 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， 达到 了节水的目的， 解决了使用冷却塔时消耗水量大的缺点。 在夜间冷 却装置能耗较小时， 利用蓄冰空调设备进行蓄冰储能， 在白天将冰 储蓄的能量幹放， 均匀分配了电力负荷。 并且可根据环境温度， 选 取不同的运转模式， 从而确保设备运行时能耗最小。

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。