一种闭式循环水冷却工艺与装置制造方法及图纸

一种闭式循环水冷却工艺与装置，根据现行空冷在缺水地区由于植被稀少，冬严寒、夏高温、大风、尘絮四大危害的共同作用，不能良好运行，导致我国北方缺水地区的化工、冶金、电力等行业的循环水冷却还广泛采用耗水量打的开式冷却，本发明专利技术利用缺水地区空气特点，采用逆流、顺流和湍流气化喷雾水滴的方式，设计出一种能够消除空气中的胶体、灰尘、溶盐等对循环水的污染，比现行开式循环水冷却工艺降低水资源消耗75％以上的闭式循环水冷却工艺及装置，该空冷工艺与装置应用于汽轮机乏汽间接空冷，可进一步降低间接空冷的热耗，增加发电量。

A closed cycle water cooling process and device

A closed cycle water cooling technology and device can not run well in accordance with the common effects of the four harmful effects of the existing air cooling in the water shortage area because of the rare vegetation, the cold winter, the Xia Gaowen, the wind and the dust floc, which leads to the extensive use of water consumption in the chemical, metallurgical and electric industries in the water shortage areas of the north of our country. With the open cooling, the invention uses the air characteristics of the water shortage area, uses the reverse flow, the downstream and the turbulent vaporization spray water droplets, and designs a kind of pollution that can eliminate the circulating water, such as colloid, dust and salt in the air, and lower the closed circulating water more than 75% of the water resources consumption compared with the current open circulating water cooling process. The air cooling technology and device are applied to indirect air cooling of steam turbine exhaust steam, which can further reduce indirect air cooling heat consumption and increase power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种闭式循环水冷却工艺与装置
本专利技术属于工业循环水领域，特别涉及缺水地区化工、湿冷发电的循环水的冷却工艺技术与装置。
技术介绍
随着人类社会的工业化进程，全球水资源耗用越来越大，各地有限的水资源也日益紧缺，尤其是我国富煤缺水的北方地区，利用丰富的煤炭资源进行煤化工和动力电的生产，均需耗用大量的循环水，将现行技术条件下不能再回收利用的，工艺余热送入冷却塔内，通过与空气的直接接触的开式蒸发冷却排向大气，导致巨量的水资源消耗，这已成为缺水地区经济发展的不可承受之重和关键制约因素。缺水地区为了节约水资源，已对包括汽轮机凝汽器循环水在内的等工艺介质广泛采用机械通风空冷、自然通风空冷、机械通风与自然通风相结合的混合通风空冷，或喷水冷却相结合的干湿混合空冷、或先空冷后蒸发空冷的干湿联合空冷等，来减少水资源消耗。但由于我国缺水地区植被稀少，空气水汽含量低，不仅冬夏季节温差大，昼夜温差的变化幅度和速率更大，单纯的空冷在高温时段普遍能力不足，而现行的干湿联合空冷，基于利用的气化潜热巨大优点的设计思路，让喷入冷却空气中的雾状水大量在放热管束的翅片上气化，这一设计思路的产品均能获得立竿见影的良好效果。但投运一段时间后，由于空气中多少夹带有微尘、飞絮、胶体及溶盐，被雾滴裹挟并部分沉积于放热管束的进口及翅片之间，其优异的冷却效果即出现下降，解决办法之一是清除沉积物，但很难清除，二是增加喷水量，随着运行时间的增加，沉积物在高湿和相对高温的环境下，日益坚硬更难清除，之三是在喷淋水中添加阻垢剂，并逐渐增加喷水量，解决办法之四是取消翅片，将水直接喷在光管上，这是目前最为广泛的蒸发空冷，其热量就完全依靠水的蒸发带走，最终的综合效益与水冷相比效果也好不了多少。再一种办法是干、湿冷却严格分开，先纯粹的不喷水的干空冷后再湿冷，由于中国北方的昼夜温差变化大，再加上自然风在空冷塔产生的前方增压，两侧及斜后方减压的流体效应，不仅带来局部的非均匀流动，更使大型的空冷塔周围的空气流场的大气压力差别达数十甚至百Pa以上，使空冷岛周围的进风严重不均，冷却效果大打折扣，尽管有蒸发湿冷补偿，其空冷的节水效益又被增加的水耗、能耗所吞没，所以空冷发电的煤耗普遍要比水冷高5～10％。由于化工、冶金等的工艺冷却要求循环水温度要由40℃降到≤30℃，比电厂汽轮机冷却器循环水要求更为严格，现行干湿联合冷却的投资效益比并不被人们看好，所以在中国北方，化工、冶金、电力行业的循环水几乎仍然全部采用冷却效果可靠，但大量耗水的开式凉水冷却，其结果是地表水几乎用光，并大量采用地下水，已导致地下水位急剧下降。我国北方地处北半球西风带内，一年四季吹风时间多，风速大，植被稀少，空气沙尘、飞絮含量高，冬季严寒，夏季白天干热，昼夜温差巨大，致使现行的各种空冷均不能在这种环境下为工业生产提供更好的循环水冷却公用工程。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是开发一种能够克服高温、严寒、大风、尘絮四大危害的新的空冷工艺与装置，该空冷工艺应用于我国北方缺水地区的化工、冶金、电力等行业的循环水冷却，能够消除空气中的胶体、灰尘、溶盐等对循环水的污染，比现行循环水冷却工艺降低水资源消耗75％以上；该空冷工艺与装置应用于汽轮机乏汽直接空冷或间接空冷，可使汽轮机出力达到湿冷机组的低能耗水平。一种闭式循环水冷却工艺与装置，由干冷放热管束、轴流风机及固定构架、风筒、喷雾装置和蒸发空冷组成，其特征在于：在风筒(7)下部周围的干冷放热管束(6)进风侧安装除尘网(1)，并采用带有位移功能的真空吸尘装置对除尘网(1)进行连续循环吸尘，以减少除尘网(1)的空气阻力；在干冷放热管束(6)和除尘网(1)之间安装轴流风机及固定构架(5)；再在轴流风机及固定构架(5)和除尘网(1)之间安装对冷却空气降温的喷雾装置(3)，在除尘网(1)与喷雾装置(3)之间设置逆流气化区(2)，在喷雾装置(3)与轴流风机及固定构架(5)之间设置顺流气化区(4)；由于中国北方夏季15℃～35℃时段，空气相对湿度多数在35％甚至25％以下，喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的低湿度空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的低湿度空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；具体操作时根据当地、当时空气的初始湿度控制脱盐水喷雾量，在空气湿度达到95％时，空气温度下降的度数可达5～15℃，降温后的空气，在经轴流风机叶片(5-1)增压的同时，使残余的雾滴在轴流风机叶片高速旋转产生的湍流空气中得到完全的气化，这样既使空气温度进一步降低，使降温后的空气与干冷放热管束(6)之间的传热对数平均温差大幅增加，有利于空气吸收干冷放热管束(6)放出的热量，同时又防止了雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果。喷雾装置(3)由四组喷头组成，每组喷头的数量由循环水冷却负荷确定；第一组、第二组、第三组、第四组的喷雾量比值为1∶2∶4∶8，经组合后，同一供水压力下开关不同组和的阀门，即可形成总喷雾量为1至15倍的均等增量，且雾滴均匀，既节能，又能防止喷雾不足，降低循环水冷却效果，还能防止过量喷雾，使雾滴不能按时完全气化，被空气裹挟到干冷放热管束(6)气化的弊端，达到根据环境空气温度、湿度精确控制喷雾量的目的，喷雾均等增量的开关组合方式具体详见下表：当气温上升，轴流风机全开，循环水温度不能降到工艺要求值时，根据冷却空气需要降温度数，以每kg空气降低1℃，喷水雾的基数，选择喷雾倍数喷入即可。采用直径1.2米及以下小直径轴流风机，轴流风机轮毂与防护等级IP55电机直连、同转速运行，电机轴承黄油润滑，电机功率小，这样设计的目的不仅省掉减速机、重型机械润滑油、变频器投资和运行费用、能耗，更主要的是小直径风机叶片尺寸小，产生的湍流旋涡直径小、湍流脉动频率高，特别有利于空气与微小雾滴的热交换，能够可靠的保证空气中雾滴的气化，可靠的防止雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果；还由于现行化工、冶金、发电的循环水量每小时通常都在数万吨量级以上，空冷塔直径达数十米甚至160余米，高度多在100米以上，布置在风筒(7)下部圆周的干冷放热管束单元迎风面积达数千到数万平方米不等，这样大的圆柱形迎风面，实际运行证明，其进风速度是很难均匀的，现行的办法就是通过百叶窗来减小进风多的区域的进风量，这就导致相当多的换热区域，因冷却空气流量不足，而冷却效果下降，为弥补这一不足，又采取增加风筒高度来解决，特别是风频率高的地区，既增加投资又增加安全风险，还会又带来冬天抽力过剩引发低温冻结事故的风险。本专利技术采用小轴流风机安装在达数千到数万平方米的迎风面积上，无论是何种原因导致的任意区域进风不均，均可通过DCS自动启停其对应区域的轴流风机予以补偿；进风多的区域，可停下一些轴流风机，本专利技术在轴流风机进口安装有卷帘风门(5-5)，停下的轴流风机会联动关闭风门，而不会造成正常运行风机的风，通过停下的风机倒流出来的问题；进风少的区域则可多开、或全开轴流风机，弥补其进风不足；采用小直径轴流风机不仅使轴流风机叶片在非水平安装运行时，叶片在重力场中力矩变化小，不易疲劳损坏；轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闭式循环水冷却工艺与装置，由干冷放热管束、轴流风机及固定构架、风筒、喷雾装置和蒸发空冷组成，其特征在于：在风筒(7)下部周围的干冷放热管束(6)进风侧安装除尘网(1)，并采用带有位移功能的真空吸尘装置对除尘网(1)进行连续循环吸尘；在干冷放热管束(6)和除尘网(1)之间安装轴流风机及固定构架(5)；再在轴流风机及固定构架(5)和除尘网(1)之间安装对空气降温的喷雾装置(3)，在除尘网(1)与喷雾装置(3)之间设置逆流气化区(2)，在喷雾装置(3)与轴流风机及固定构架(5)之间设置顺流气化区(4)；由于中国北方夏季15℃～35℃时段，喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；降温后的空气，在经轴流风机叶片(5‑1)增压的同时，使残余的雾滴在轴流风机叶片高速旋转产生的湍流空气中得到完全的气化，这样既使空气温度进一步降低，使降温后的空气与干冷放热管束(6)之间的传热对数平均温差大幅增加，以利于空气吸收干冷放热管束(6)放出的热量，又防止了雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果；喷雾装置(3)由四组喷头组成，每组喷头的数量由循环水冷却负荷确定：第一组、第二组、第三组、第四组的喷雾量比值为1∶2∶4∶8，经组合后，同一供水压力下开关不同组和的阀门，即可形成总喷雾量为1至15倍的均等增量，喷雾均等增量的开关组合方式具体详见下表：...

【技术特征摘要】
1.一种闭式循环水冷却工艺与装置，由干冷放热管束、轴流风机及固定构架、风筒、喷雾装置和蒸发空冷组成，其特征在于：在风筒(7)下部周围的干冷放热管束(6)进风侧安装除尘网(1)，并采用带有位移功能的真空吸尘装置对除尘网(1)进行连续循环吸尘；在干冷放热管束(6)和除尘网(1)之间安装轴流风机及固定构架(5)；再在轴流风机及固定构架(5)和除尘网(1)之间安装对空气降温的喷雾装置(3)，在除尘网(1)与喷雾装置(3)之间设置逆流气化区(2)，在喷雾装置(3)与轴流风机及固定构架(5)之间设置顺流气化区(4)；由于中国北方夏季15℃～35℃时段，喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；降温后的空气，在经轴流风机叶片(5-1)增压的同时，使残余的雾滴在轴流风机叶片高速旋转产生的湍流空气中得到完全的气化，这样既使空气温度进一步降低，使降温后的空气与干冷放热管束(6)之间的传热对数平均温差大幅增加，以利于空气吸收干冷放热管束(6)放出的热量，又防止了雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果；喷雾装置(3)由四组喷头组成，每组喷头的数量由循环水冷却负荷确定：第一组、第二组、第三组、第四组的喷雾量比值为1∶2∶4∶8，经组合后，同一供水压力下开关不同组和的阀门，即可形成总喷雾量为1至15倍的均等增量，喷雾均等增量的开关组合方式具体详见下表：当气温上升，轴流风机全开，循环水温度不能降到工艺要求值时，根据冷却空气需要降温度数，以每kg空气降低1℃，喷雾水的基数，选择喷雾倍数喷入即可。2.根据权利要求1所述的一种闭式循环水冷却工艺与装置，其特征在于，采用直径1.2米及以下小直径轴流风机，轴流风机轮毂与防护等级IP55电机直连、同转速运行，电机轴承黄油润滑，风机叶片尺寸小，产生的湍流旋涡直径小、湍流脉动频率高，特别有利于空气与微小雾滴的热交换，能够可靠的保证空气中雾滴的气化；采用小直径轴流风机不仅使轴流风机叶片在非水平安装运行时，叶片在重力场中力矩变化小，不易疲劳损坏；风机功率小，补偿电容小，启动电流冲击小，完全可以通过DCS遥控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，
申请(专利权)人：李宁，
类型：发明
国别省市：四川,51