專利名稱：冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，主要用于火力發(fā)電領域。
背景技術：
水資源的缺乏、能源枯竭和環(huán)境污染嚴重是目前普遍存在的現(xiàn)象。21世紀 的水源、能源和環(huán)境問題更是世界普遍關注的問題。近年來、隨著現(xiàn)代科學技 術的快速發(fā)展、使迄今為止一直未能有效利用的低溫熱能日益受到人們的重視， 在尚未有效利用的低溫熱能中，火力發(fā)電廠低溫熱能就是其中之一。
火力發(fā)電廠標志型建筑循環(huán)水冷卻塔常年吞云吐霧，絕大部分熱量經冷卻 塔白白排放到大氣中，這既造成了低溫熱能的浪費和寶貴水資源的流失，還對 環(huán)境造成了熱污染，同時也增加了 S02、 C02、煙塵、灰渣排放對環(huán)境的污染，發(fā) 電效率較高的超臨界壓力電廠只有40%,而一般的中溫中壓和高溫高壓發(fā)電效 率分別只有24.5%和30.5%，熱能的損失率高于利用率，水的利用率也不超過 40%，由此可見火力發(fā)電廠節(jié)能減排的關鍵在于余熱的回收利用，潛在的經濟、 社會和環(huán)保效益巨大。
在余熱回收利用方面，小型機組采用了 "大流量小溫差"單機低真空循環(huán) 水供暖技術取得了較好的效果，使煤耗大幅度下降水耗大幅度降低，這項"大 流量小溫差"單機低真空循環(huán)水供熱技術的不足在于，循環(huán)利用效率低采暖面 積半徑受到限制，機組的出力下降幅度大僅適用于小機組，大中型機組應用由 于機組效率降低，循環(huán)水量大難以實現(xiàn)，本發(fā)明的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技 術，可以高效地實現(xiàn)余熱回收利用問題
發(fā)明內容
一種冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術。即冷卻水經凝汽器換熱后，部分冷卻水 通過由閥門、循環(huán)水泵組成的近路循環(huán)通道再次送入凝汽器進行換熱，換熱升溫 后的冷卻水輸出經塔冷卻降溫或回收利用系統(tǒng)使用降溫后，經循環(huán)水泵回送凝汽 器進行再循環(huán)，冷卻水經循環(huán)利用濃縮產生的堿性排污水作為脫硫吸收液。
本發(fā)明取的技術進步是一項節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保和降低運行成本提高效率 等多功能于一體的集成創(chuàng)新技術，特別是在累積熱能余熱回收，資源循環(huán)利用 和節(jié)能減排方面取得了重大新突破，經濟、環(huán)保和社會效益巨大，具體體現(xiàn)在 1、增效節(jié)能
采用的提速防垢強化換熱，可提高機組出力2%以上；采用水源熱泵回收用 于凝結水加熱，余熱回收利用10%左右；低溫余熱回收利于供暖，供暖期低溫余 熱回收利用根據(jù)供暖系統(tǒng)的需求，中小型機組可以做到100%;多項措施使發(fā)電
煤耗降低25%以上，kW/h發(fā)電煤耗降到250g以下。
2、 節(jié)水減污
余熱的回收利用，減少了由冷卻塔冷卻造成的蒸發(fā)損失；提速防垢、殺菌
滅藻和強化換熱技術，增加了冷卻水的濃縮倍率減少補充水10%以上；廢水脫硫
的資源化利用，可以做到工業(yè)廢水的"零排放"，使水耗降低20%以上。
3、 減排環(huán)保
供暖期低溫余熱回收利用和機組效率的提高，使發(fā)電煤耗大幅減少，大大
度降低了燃煤造成的S02、 C02、煙塵、灰渣排放對環(huán)境的污染；水耗的減少，降
低了廢水排放對周圍水系統(tǒng)的污染；水處理采用物理處理方法，不會造成二次 污染。
4、 降低運行成本提高生產效率
采用近路循環(huán)加大了冷卻水水溫，減小了流量，使循環(huán)冷卻系統(tǒng)的效率提高，同時提高了機組的真空度，增加了出力，降低了循環(huán)冷卻系統(tǒng)電能；采用 提速防垢、殺菌滅藻、強化換熱技術減少了化學處理的用藥量。
采用冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，我國 能源以火電為主(約占70%)，推廣應用量大面廣。


圖1、為本發(fā)明流程圖
圖2、為本發(fā)明余熱直接供暖實施例流程圖
圖3、為本發(fā)明余熱水源熱泵回收利用實施例流程圖
圖4、為自轉變流態(tài)清洗強化換熱裝置示意圖
1——自轉螺旋清洗單元；2——保安隔離單元；3——導流齒； 4—一穿接軸線；5——低阻支架；6——旋轉固定滾珠
具體實施例方式
以附圖為實例對本發(fā)明進一步描述
圖l、圖2、圖3、圖4、為本發(fā)明實施例工藝流程圖
本發(fā)明實施例是在凝汽器循環(huán)冷卻水的進出口處經擴容器連接由闊門、磁電 式水處理器、循環(huán)水泵串聯(lián)組成的近路循環(huán)通道，冷卻水經凝汽器換熱后，部分 冷卻水通過近路循環(huán)通道再次送入凝汽器進行換熱，換熱升溫后輸出經冷卻塔冷 卻降溫或回收利用系統(tǒng)使用降溫后，經循環(huán)水泵回送凝汽器進行再循環(huán)，冷卻水 經循環(huán)利用濃縮產生的堿性排污水作為脫硫吸收液。 本發(fā)明中解決其技術問題所釆用的技術方案 1、解決污垢、腐蝕和強化換熱技術問題采用的技術方案 1. 1采用強化換熱凝汽器，清洗管壁污垢提高換熱效果。即在凝汽器換熱管內增裝自轉變流態(tài)清潔強化換熱裝置，結構及原理
自轉變流態(tài)清潔強化換熱裝置結構如圖4所示，由帶有軸孔的自轉螺旋清 洗單元、保安隔離單元、低阻支架、旋轉固定滾珠和穿接軸線組成，自轉螺旋 清洗單元采用螺旋結構流線型結構設計并設有強化換熱的導流齒，整體結構應 用單元組合，降低了阻力提高了清洗自轉頻率；保安隔離單元采用三葉六面螺 旋結構，功能是防止自轉螺旋清洗單元重疊。
凝汽器換熱管內增裝自轉變流態(tài)清潔強化換熱裝置后，在水流的作用下自 轉螺旋清洗單元受力自動旋轉，清潔換熱面阻止污垢滯留和微生物滋長；自轉 螺旋清洗單元裝置上的導流齒，不斷改變換熱管內梯度分布的水流狀態(tài)，同時 進一步提高了換熱面水流速度，強化了換熱效果，降低了熱阻。
自轉變流態(tài)清潔強化換熱裝置主要功效是使換熱管內直流變渦流，紊流 區(qū)水流速度降低，過渡層水流速度增加，滯留層變薄，阻止換熱面污標滯留和 微生物滋長，使水中的碳酸鈣和污垢不易在管壁上滯留而帶出，從而實現(xiàn)了清 潔和強化換熱的雙重功效，提高了機組出力，降低了煤耗和水耗。
1.2采用近路循環(huán)通道提高凝汽器換熱管水流速度，解決換熱管壁污垢問 題。即在凝汽器冷卻水的進出口處增加由閥門、磁電式水處理器、循環(huán)水泵和 管道組成的近路循環(huán)通道，如圖l、圖2、圖3所示，冷卻水經凝汽器換熱后， 部分冷卻水通過近路循環(huán)系統(tǒng)再次送入凝汽器進行換熱，特別是冬季冷卻水溫 低低水量小時，使凝汽器內循環(huán)冷卻水水量增大流速度提高，不僅避免碳酸水 垢和污垢在管閉上滯留而帶出，而且進一步提高了清洗與換熱效果。
循環(huán)水泵采用變頻循環(huán)水泵，根據(jù)室外溫度變化引起的冷卻水溫度的變化， 在保證換熱管水流速度的同時自動調節(jié)水量滿足輸出水溫的要求，即冬季(供暖 期)加大回流量，滿足供暖期供水水溫要求，夏季減小回流量。1.3近路循環(huán)通道中安裝磁電式水處理器，阻垢除垢殺菌滅藻。利用物理場 (高頻電磁場、高壓靜電場或低壓電場等)對水進行處理，即使水以一定的流 速切割磁線的方式對水進行處理，導致其各種分子、離子獲得一定的磁能而發(fā) 生形變，破壞了它的結垢能力，以達到防止水坭產生的目的，
并根據(jù)需要來設定相應的電氣參數(shù)，使防垢率>95%，除垢率>95%，殺 菌率〉97%，滅藻率達97%。
當水質能夠滿足冷卻水濃縮倍率要求的情況下不腐蝕結垢時，可不采用磁 電式水處理器。
1.4其他防腐蝕技術的應用。采用陰極保護防腐對凝汽器、金屬輸水管道 采用較為成熟的犧牲陽極的陰極保護措施；選材防腐凝汽器換熱管管材選擇 耐腐蝕性能好，容許水流速度高的不銹鋼管或鈦管；涂層防腐主要是對循環(huán) 冷卻系統(tǒng)的非換熱設備(如水管，凝汽器水室、循環(huán)水泵等設備)進行涂層防 腐處理。
2、 解決提高循環(huán)冷卻系統(tǒng)效率技術問題采用的技術方案
采用近路循環(huán)系統(tǒng)，增加循環(huán)冷卻水溫差。由強化換熱凝汽器、近路循環(huán) 通道組成的近路循環(huán)系統(tǒng)，如圖l、圖2、圖3所示，經強化換熱凝汽器換熱后，
部分冷卻水通過近路循環(huán)通道再次送入強化換熱凝凝汽器進行換熱，提高輸出
冷卻水溫度；在保證循環(huán)水量的情況下，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)高溫差運行，冷卻 水水溫與室外溫差加大，提高了冷卻塔冷卻效果，從而提高循環(huán)冷卻系統(tǒng)效率， 通常近路循環(huán)系統(tǒng)路徑在幾米內，而循環(huán)冷卻系統(tǒng)的路徑在幾百米，采用近路 循環(huán)系統(tǒng)增加循環(huán)冷卻系統(tǒng)溫差，提高循環(huán)冷卻系統(tǒng)效率明顯。
3、 解決余熱高效回收利用技術問題采用的技術方案
采用近路循環(huán)系統(tǒng)，累積熱能提高水溫。循環(huán)冷卻水的溫度不僅與室外環(huán)境溫度有關，而且與近路循環(huán)系統(tǒng)和循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻水量的比值有關，即 近路循環(huán)系統(tǒng)的冷卻水量越大，輸出的水溫越高，控制兩系統(tǒng)的水量在滿足換 熱管換熱防垢水流速度的情況下，改變兩系統(tǒng)的水量比值，在滿足機組安全高
效運行的同時，使余熱溫度升至滿足供水溫度要求，(《JGJ—142-2004，地面輻 射供暖技術規(guī)程》溫度為35-50°C，壁式高溫散熱供水水溫為5(TC以上)。通 常凝汽器換熱管水流速度選擇2-6m/s，兩系統(tǒng)冷卻水量的比值選擇0-3。
余熱的回收利用方法 一是直接用于低溫地面輻射供暖系統(tǒng)如圖2所示， 經使用降溫后回收到冷卻塔底部池內進行再循環(huán)，全額回收的小型機組也可采 用直接用于壁式高溫散熱系統(tǒng)；二是通過具有雙向功效的水源熱泵，向不同水 質的凝結水加溫，或通過水源熱泵向集中空調和壁式高溫散熱供暖系統(tǒng)提供熱 源需求，實現(xiàn)余熱的回收利用，經水源熱泵吸收冷卻后的冷卻水回收到冷卻塔 底部池內進行再循環(huán)如圖3所示；上述方法可在同一臺機組上同時應用。
4、循環(huán)利用濃縮產生的堿性排污水作為脫硫吸收液的技術方案
冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，采用了多項提速防垢、阻垢除垢、殺菌滅 藻、強化換熱技術，這些均屬于物理處理方法，冷卻水不再(或少量)加入化 學藥物控制酸堿度，通過自然濃縮使總堿度增加pH值升高，自然濃縮產生的pH 值在8.5-12的堿性排污水通過管道送入脫硫系統(tǒng)作為脫硫吸收液，通過酸堿中 和達到廢水資源化利用，如圖l、圖2、圖3所示。
冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，不僅適應于淡水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，而且應用 于海水冷卻系統(tǒng)，提速防污垢和阻止大型污損生物附著的功效會充分發(fā)揮。
權利要求
1、一種冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于循環(huán)水經凝汽器換熱后，部分循環(huán)水通過由閥門、循環(huán)水泵組成的近路循環(huán)通道再次送入凝汽器進行換熱，換熱升溫后的循環(huán)水輸出經冷卻塔冷卻降溫或回收利用系統(tǒng)使用降溫后，經循環(huán)水泵回送凝汽器進行再循環(huán)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于凝 汽器采用強化換熱凝汽器，即在凝汽器換熱管內增裝具有在線自動清洗與強化 換熱雙重效果的自轉變流態(tài)清洗強化換熱裝置。
3、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于循 環(huán)水泵采用變頻調節(jié)循環(huán)水泵，根據(jù)室外溫度變化和循環(huán)水溫度的變化以進行 自動調節(jié)循環(huán)水量。
4、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于近 路循環(huán)通道可由闊門、磁電式水處理器，循環(huán)水泵和管道串聯(lián)組成。
5、 根據(jù)權利要求4所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于磁 電式水處理器是指采用高頻電磁場、高壓靜電場或低壓電場對水進行阻標、緩 蝕、殺菌和滅藻的處理，降低熱阻提高循環(huán)水的濃縮倍率。
6、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于由 近路循環(huán)通道與凝汽器組成的近路循環(huán)系統(tǒng)，其凝汽器的循環(huán)水流速在2-6 m/s。
7、 根據(jù)權利要求6所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于采用近路循環(huán)系統(tǒng)換熱升溫累積熱能，調節(jié)近路循環(huán)系統(tǒng)與循環(huán)冷卻系統(tǒng)水量的 比值，在滿足機組安全高效運行的同時，使輸出水溫升高滿足直接供暖或經水 源熱泵供暖溫度需求，達到余熱高效回收利用。
8、 根據(jù)權利要求6所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于采用近路循環(huán)系統(tǒng)換熱升溫累積熱能，經水源熱泵給不同水質的凝結水加溫，實現(xiàn)熱能回收利用。
9、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于回 收利用系統(tǒng)是指通過水源熱泵吸收熱能給不同水質的凝結水加熱和作為集中供 暖系統(tǒng)熱源，或者直接作為供暖系統(tǒng)的熱源，三者可在同臺機組上同時應用。
10、 根據(jù)權利要求1所述的冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，其特征在于 冷卻水經循環(huán)利用濃縮產生的堿性排污水作為脫硫吸收液，pH值在8. 5-12。
全文摘要
本發(fā)明公開了冷卻水近路循環(huán)節(jié)能減排技術，即冷卻水經凝汽器換熱后，部分冷卻水通過由閥門、循環(huán)水泵組成的近路循環(huán)通道再次送入凝汽器進行換熱，換熱升溫后的冷卻水輸出經冷卻塔冷卻降溫或回收利用系統(tǒng)使用降溫后，經循環(huán)水泵回送凝汽器進行再循環(huán)，冷卻水經循環(huán)利用濃縮產生的堿性排污水作為脫硫吸收液。是節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保和降低運行成本提高效率等多功能于一體的集成創(chuàng)新技術，特別是在累積熱能余熱回收、資源循環(huán)利用和節(jié)能減排方面取得了重大新突破，是火電共性關鍵技術，推廣應用量大面廣，經濟、社會和環(huán)保效益巨大。
文檔編號F28B9/06GK101315253SQ20081005543
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權日2008年7月21日
發(fā)明者張文峰, 張貴祥, 索敬云 申請人:張貴祥