一种火电厂冷却塔水蒸汽回收系统

技术领域

本发明涉及一种火电厂冷却塔水蒸汽回收系统，属于节能技术领域。

背景技术

据统计，全国的燃煤电厂每年耗水量超过70亿立方米，其中冷却塔的耗水量占全厂耗水总量的六成以上，大量水分从冷却塔蒸发，以水蒸汽的形式逸散到大气中。

高温水蒸汽与低温陶瓷膜管相遇时，水蒸汽会在陶瓷膜管的表面或者膜孔中发生凝结，形成的凝结水在压差、温差、浓度差的协同作用下，渗透进入膜管内部，实现水分回收。目前，陶瓷膜组件已用于回收烟囱排烟中的水分。

发明内容

本发明设计一种火电厂冷却塔水蒸汽回收系统，该系统由陶瓷膜组件、板式换热器、蓄水箱、联箱、水泵、阀门组成；系统包括内循环子系统和外循环子系统，内循环子系统用于回收水蒸汽，外循环子系统用于提供低温冷却介质；内、外循环子系统并联联结；内、外循环子系统的交集是板式换热器。

陶瓷膜组件的法兰孔板厚度不超过30毫米；法兰孔板上开凿若干个螺纹孔，螺纹孔的数量等于陶瓷膜管和支撑杆数量之和；螺纹孔的位置关于法兰孔板的中心呈中心对称排布；两个螺纹孔之间的最小距离不得小于10毫米；螺纹孔的内径比陶瓷膜管的外径至少大3毫米，至多大6毫米。

陶瓷膜组件的水室由底座法兰、水箱本体、接头组成；底座法兰、水箱本体、接头采用焊接方式进行连接；底座法兰与法兰孔板长、宽尺寸保持一致，二者采用螺栓进行连接；接头呈圆柱体，用于和水管或其他膜组件进行连接，接头高度不小于80毫米。

陶瓷膜组件的水室内部设置了两个将水室体积四等分的隔板，这种设计可以对冷却水的流动发挥引导作用；在垂直风向隔板上开凿圆孔，更加有利于在烟气流动方向上水路流场的均匀分布。

陶瓷膜管是单通道亲水性陶瓷膜管；陶瓷膜管长度不得小于700毫米，陶瓷膜管外径不得大于15毫米；陶瓷膜管孔径不得小于0.4纳米，孔隙率在20%—60%范围内（包含20%和60%）；陶瓷膜管可以承受至少1.0兆帕的压力。

内循环子系统启动时，将火电厂除盐水注入蓄水箱（16）内，保证液位在蓄水箱（16）高度1/3至2/3之间；关闭联箱（21）、（24）上的通大气阀；关闭水泵（26）；开启阀门（18）、（20）、（22）、（23）、（25）、（27）、（28）；检查上述流程操作无误后，开启水泵（17）；待蓄水箱（16）水位不再下降转而上升时，证明内循环子系统充满冷却水，保证了子系统管道内是处于真空状态；确认内循环子系统管道内处于真空状态之后，开启水泵（26），之后迅速关闭阀门（27），最后开启联箱（21）、（24）上的通大气阀，内循环子系统即进入正常工作状态。

当环境温度小于30摄氏度时，关闭外循环子系统的阀门（32），从冷水池引接的冷却水即可满足需求；当环境温度大于等于30摄氏度时，开启阀门（32），利用火电厂循环水补水（31）降低外循环子系统板式换热器（19）的入口冷却介质温度；经过板式换热器（19）后，外循环子系统的冷却水温度升高，排入火电厂循环水回水母管（35），内循环子系统的冷却水温度降低，回到蓄水箱（16），继续循环流动；为减少外循环子系统发生故障的可能性，在板式换热器（19）出入口之间设置旁路，并通过阀门（33）的开闭，控制旁路的工作状态。

陶瓷膜组件所用钢材选用304不锈钢。

本发明的有益效果为：基于陶瓷膜组件的回收系统可以有效回收冷却塔排出的水蒸汽，大大降低冷却塔的水分耗散，实现火电厂水资源的节约利用。

附图说明

图1为：火电厂冷却塔示意图。

图2为：陶瓷膜组件示意图。

图3为：陶瓷膜组件A-A向剖视图。

图4为：陶瓷膜组件水室俯视图。

图5为：水室B-B向剖视图。

图6为：水室C-C向剖视图。

图7为：内循环子系统流程示意图。

图8为：外循环子系统流程示意图。

编号说明：（1）为冷水池，（2）为冷却塔配水系统，（3）为挡水器，（4）为陶瓷膜组件，（5）为冷却塔，（6）为支撑杆，（7）为螺栓，（8）为陶瓷膜管，（9）为水箱本体，（10）为底座法兰，（11）为法兰孔板，（12）为接头，（13）为密封圈，（14）为垂直风向隔板，（15）为平行风向隔板，（16）为蓄水箱，（17）为水泵，（18）为阀门，（19）为板式换热器，（20）为阀门，（21）为联箱，（22）为阀门，（23）为阀门，（24）为联箱，（25）为阀门，（26）为水泵，（27）为阀门，（28）为阀门，（29）为水泵，（30）为阀门，（31）为火电厂循环水补水，（32）为阀门，（33）为阀门，（34）为阀门，（35）为火电厂循环水回水母管。

具体实施方式

本发明设计一种火电厂冷却塔水蒸汽回收系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行说明。

陶瓷膜组件（4）横置于冷却塔（5）中，冷却塔（5）中的水蒸汽自下而上掠过陶瓷膜管（8），陶瓷膜管（8）内部通以冷却水，水蒸汽在陶瓷膜管（8）外表面或者膜孔中发生凝结，形成的凝结液在压差、温差、浓度差等驱动力的协同作用下，渗透进入陶瓷膜管（8）内，实现水蒸汽的回收。

内循环子系统启动时，将火电厂除盐水注入蓄水箱（16）内，保证液位在蓄水箱（16）高度1/3至2/3之间；关闭联箱（21）、（24）上的通大气阀；关闭水泵（26）；开启阀门（18）、（20）、（22）、（23）、（25）、（27）、（28）；检查上述流程操作无误后，开启水泵（17）；待蓄水箱（16）水位不再下降转而上升时，证明内循环子系统充满冷却水，保证了子系统管道内是处于真空状态；确认内循环子系统管道内处于真空状态之后，开启水泵（26），之后迅速关闭阀门（27），最后开启联箱（21）、（24）上的通大气阀，内循环子系统即进入正常工作状态。

当环境温度小于30摄氏度时，关闭外循环子系统的阀门（32），从冷水池引接的冷却水即可满足需求；当环境温度大于等于30摄氏度时，开启阀门（32），利用火电厂循环水补水（31）降低外循环子系统板式换热器（19）的入口冷却介质温度；经过板式换热器（19）后，外循环子系统的冷却水温度升高，排入火电厂循环水回水母管（35），内循环子系统的冷却水温度降低，回到蓄水箱（16），继续循环流动；为减少外循环子系统发生故障的可能性，在板式换热器（19）出入口之间设置旁路，并通过阀门（33）的开闭，控制旁路的工作状态。

本发明设计了可用于火电厂的冷却塔水蒸汽回收系统；回收系统采用陶瓷膜组件可以实现水蒸汽的有效回收，大大降低冷却塔的水分耗散；陶瓷膜组件可以满足火电厂实际运行的要求。任何基于该发明构思的技术方案均落入本申请的保护范围。