CN101315253A

CN101315253A - 冷却水近路循环节能减排技术

Info

Publication number: CN101315253A
Application number: CNA2008100554331A
Authority: CN
Inventors: 张贵祥; 张文峰; 索敬云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2028-07-21
Also published as: CN101315253B

Abstract

本发明公开了冷却水近路循环节能减排技术，即冷却水经凝汽器换热后，部分冷却水通过由阀门、循环水泵组成的近路循环通道再次送入凝汽器进行换热，换热升温后的冷却水输出经冷却塔冷却降温或回收利用系统使用降温后，经循环水泵回送凝汽器进行再循环，冷却水经循环利用浓缩产生的碱性排污水作为脱硫吸收液。是节能、节水、环保和降低运行成本提高效率等多功能于一体的集成创新技术，特别是在累积热能余热回收、资源循环利用和节能减排方面取得了重大新突破，是火电共性关键技术，推广应用量大面广，经济、社会和环保效益巨大。

Description

冷却水近路循环节能减排技术

技术领域

本发明涉及一种冷却水近路循环节能减排技术，主要用于火力发电领域。

背景技术

水资源的缺乏、能源枯竭和环境污染严重是目前普遍存在的现象。21世纪的水源、能源和环境问题更是世界普遍关注的问题。近年来、随着现代科学技术的快速发展、使迄今为止一直未能有效利用的低温热能日益受到人们的重视，在尚未有效利用的低温热能中，火力发电厂低温热能就是其中之一。

火力发电厂标志型建筑循环水冷却塔常年吞云吐雾，绝大部分热量经冷却塔白白排放到大气中，这既造成了低温热能的浪费和宝贵水资源的流失，还对环境造成了热污染，同时也增加了SO₂、CO₂、烟尘、灰渣排放对环境的污染，发电效率较高的超临界压力电厂只有40％，而一般的中温中压和高温高压发电效率分别只有24.5％和30.5％，热能的损失率高于利用率，水的利用率也不超过40％，由此可见火力发电厂节能减排的关键在于余热的回收利用，潜在的经济、社会和环保效益巨大。

在余热回收利用方面，小型机组采用了“大流量小温差”单机低真空循环水供暖技术取得了较好的效果，使煤耗大幅度下降水耗大幅度降低，这项“大流量小温差”单机低真空循环水供热技术的不足在于，循环利用效率低采暖面积半径受到限制，机组的出力下降幅度大仅适用于小机组，大中型机组应用由于机组效率降低，循环水量大难以实现，本发明的冷却水近路循环节能减排技术，可以高效地实现余热回收利用问题。

发明内容

一种冷却水近路循环节能减排技术。即冷却水经凝汽器换热后，部分冷却水通过由阀门、循环水泵组成的近路循环通道再次送入凝汽器进行换热，换热升温后的冷却水输出经塔冷却降温或回收利用系统使用降温后，经循环水泵回送凝汽器进行再循环，冷却水经循环利用浓缩产生的碱性排污水作为脱硫吸收液。

本发明取的技术进步：是一项节能、节水、环保和降低运行成本提高效率等多功能于一体的集成创新技术，特别是在累积热能余热回收，资源循环利用和节能减排方面取得了重大新突破，经济、环保和社会效益巨大，具体体现在：

1、增效节能

采用的提速防垢强化换热，可提高机组出力2％以上；采用水源热泵回收用于凝结水加热，余热回收利用10％左右；低温余热回收利于供暖，供暖期低温余热回收利用根据供暖系统的需求，中小型机组可以做到100％；多项措施使发电煤耗降低25％以上，kW/h发电煤耗降到250g以下。

2、节水减污

余热的回收利用，减少了由冷却塔冷却造成的蒸发损失；提速防垢、杀菌灭藻和强化换热技术，增加了冷却水的浓缩倍率减少补充水10％以上；废水脱硫的资源化利用，可以做到工业废水的“零排放”，使水耗降低20％以上。

3、减排环保

供暖期低温余热回收利用和机组效率的提高，使发电煤耗大幅减少，大大度降低了燃煤造成的SO₂、CO₂、烟尘、灰渣排放对环境的污染；水耗的减少，降低了废水排放对周围水系统的污染；水处理采用物理处理方法，不会造成二次污染。

4、降低运行成本提高生产效率

采用近路循环加大了冷却水水温，减小了流量，使循环冷却系统的效率提高，同时提高了机组的真空度，增加了出力，降低了循环冷却系统电能；采用提速防垢、杀菌灭藻、强化换热技术减少了化学处理的用药量。

采用冷却水近路循环节能减排技术，实现资源循环利用，节能环保，我国能源以火电为主(约占70％)，推广应用量大面广。

附图说明

图1、为本发明流程图

图2、为本发明余热直接供暖实施例流程图

图3、为本发明余热水源热泵回收利用实施例流程图

图4、为自转变流态清洗强化换热装置示意图

1——自转螺旋清洗单元； 2——保安隔离单元；3——导流齿；

4——穿接轴线；5——低阻支架；6——旋转固定滚珠

具体实施方式

以附图为实例对本发明进一步描述

图1、图2、图3、图4、为本发明实施例工艺流程图

本发明实施例是在凝汽器循环冷却水的进出口处经扩容器连接由阀门、磁电式水处理器、循环水泵串联组成的近路循环通道，冷却水经凝汽器换热后，部分冷却水通过近路循环通道再次送入凝汽器进行换热，换热升温后输出经冷却塔冷却降温或回收利用系统使用降温后，经循环水泵回送凝汽器进行再循环，冷却水经循环利用浓缩产生的碱性排污水作为脱硫吸收液。

本发明中解决其技术问题所采用的技术方案

1、解决污垢、腐蚀和强化换热技术问题采用的技术方案

1.1采用强化换热凝汽器，清洗管壁污垢提高换热效果。即在凝汽器换热管内增装自转变流态清洁强化换热装置，结构及原理：

自转变流态清洁强化换热装置结构如图4所示，由带有轴孔的自转螺旋清洗单元、保安隔离单元、低阻支架、旋转固定滚珠和穿接轴线组成，自转螺旋清洗单元采用螺旋结构流线型结构设计并设有强化换热的导流齿，整体结构应用单元组合，降低了阻力提高了清洗自转频率；保安隔离单元采用三叶六面螺旋结构，功能是防止自转螺旋清洗单元重叠。

凝汽器换热管内增装自转变流态清洁强化换热装置后，在水流的作用下自转螺旋清洗单元受力自动旋转，清洁换热面阻止污垢滞留和微生物滋长；自转螺旋清洗单元装置上的导流齿，不断改变换热管内梯度分布的水流状态，同时进一步提高了换热面水流速度，强化了换热效果，降低了热阻。

自转变流态清洁强化换热装置主要功效是：使换热管内直流变涡流，紊流区水流速度降低，过渡层水流速度增加，滞留层变薄，阻止换热面污垢滞留和微生物滋长，使水中的碳酸钙和污垢不易在管壁上滞留而带出，从而实现了清洁和强化换热的双重功效，提高了机组出力，降低了煤耗和水耗。

1.2采用近路循环通道提高凝汽器换热管水流速度，解决换热管壁污垢问题。即在凝汽器冷却水的进出口处增加由阀门、磁电式水处理器、循环水泵和管道组成的近路循环通道，如图1、图2、图3所示，冷却水经凝汽器换热后，部分冷却水通过近路循环系统再次送入凝汽器进行换热，特别是冬季冷却水温低低水量小时，使凝汽器内循环冷却水水量增大流速度提高，不仅避免碳酸水垢和污垢在管闭上滞留而带出，而且进一步提高了清洗与换热效果。

循环水泵采用变频循环水泵，根据室外温度变化引起的冷却水温度的变化，在保证换热管水流速度的同时自动调节水量满足输出水温的要求，即冬季(供暖期)加大回流量，满足供暖期供水水温要求，夏季减小回流量。

1.3近路循环通道中安装磁电式水处理器，阻垢除垢杀菌灭藻。利用物理场(高频电磁场、高压静电场或低压电场等)对水进行处理，即使水以一定的流速切割磁线的方式对水进行处理，导致其各种分子、离子获得一定的磁能而发生形变，破坏了它的结垢能力，以达到防止水垢产生的目的，

并根据需要来设定相应的电气参数，使防垢率＞95％，除垢率＞95％，杀菌率＞97％，灭藻率达97％。

当水质能够满足冷却水浓缩倍率要求的情况下不腐蚀结垢时，可不采用磁电式水处理器。

1.4其他防腐蚀技术的应用。采用阴极保护防腐：对凝汽器、金属输水管道采用较为成熟的牺牲阳极的阴极保护措施；选材防腐：凝汽器换热管管材选择耐腐蚀性能好，容许水流速度高的不锈钢管或钛管；涂层防腐：主要是对循环冷却系统的非换热设备(如水管，凝汽器水室、循环水泵等设备)进行涂层防腐处理。

2、解决提高循环冷却系统效率技术问题采用的技术方案

采用近路循环系统，增加循环冷却水温差。由强化换热凝汽器、近路循环通道组成的近路循环系统，如图1、图2、图3所示，经强化换热凝汽器换热后，部分冷却水通过近路循环通道再次送入强化换热凝凝汽器进行换热，提高输出冷却水温度；在保证循环水量的情况下，使循环冷却水系统高温差运行，冷却水水温与室外温差加大，提高了冷却塔冷却效果，从而提高循环冷却系统效率，通常近路循环系统路径在几米内，而循环冷却系统的路径在几百米，采用近路循环系统增加循环冷却系统温差，提高循环冷却系统效率明显。

3、解决余热高效回收利用技术问题采用的技术方案

采用近路循环系统，累积热能提高水温。循环冷却水的温度不仅与室外环境温度有关，而且与近路循环系统和循环冷却系统的冷却水量的比值有关，即近路循环系统的冷却水量越大，输出的水温越高，控制两系统的水量在满足换热管换热防垢水流速度的情况下，改变两系统的水量比值，在满足机组安全高效运行的同时，使余热温度升至满足供水温度要求，(《JGJ_142-2004，地面辐射供暖技术规程》温度为35-50℃，壁式高温散热供水水温为50℃以上)。通常凝汽器换热管水流速度选择2-6m/s，两系统冷却水量的比值选择0-3。

余热的回收利用方法：一是直接用于低温地面辐射供暖系统如图2所示，经使用降温后回收到冷却塔底部池内进行再循环，全额回收的小型机组也可采用直接用于壁式高温散热系统；二是通过具有双向功效的水源热泵，向不同水质的凝结水加温，或通过水源热泵向集中空调和壁式高温散热供暖系统提供热源需求，实现余热的回收利用，经水源热泵吸收冷却后的冷却水回收到冷却塔底部池内进行再循环如图3所示；上述方法可在同一台机组上同时应用。

4、循环利用浓缩产生的碱性排污水作为脱硫吸收液的技术方案

冷却水近路循环节能减排技术，采用了多项提速防垢、阻垢除垢、杀菌灭藻、强化换热技术，这些均属于物理处理方法，冷却水不再(或少量)加入化学药物控制酸碱度，通过自然浓缩使总碱度增加pH值升高，自然浓缩产生的pH值在8.5-12的碱性排污水通过管道送入脱硫系统作为脱硫吸收液，通过酸碱中和达到废水资源化利用，如图1、图2、图3所示。

冷却水近路循环节能减排技术，不仅适应于淡水循环冷却系统，而且应用于海水冷却系统，提速防污垢和阻止大型污损生物附着的功效会充分发挥。

Claims

1、一种冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于循环水经凝汽器换热后，部分循环水通过由阀门、循环水泵组成的近路循环通道再次送入凝汽器进行换热，换热升温后的循环水输出经冷却塔冷却降温或回收利用系统使用降温后，经循环水泵回送凝汽器进行再循环。

2、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：凝汽器采用强化换热凝汽器，即在凝汽器换热管内增装具有在线自动清洗与强化换热双重效果的自转变流态清洗强化换热装置。

3、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：循环水泵采用变频调节循环水泵，根据室外温度变化和循环水温度的变化以进行自动调节循环水量。

4、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：近路循环通道可由阀门、磁电式水处理器，循环水泵和管道串联组成。

5、根据权利要求4所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：磁电式水处理器是指采用高频电磁场、高压静电场或低压电场对水进行阻垢、缓蚀、杀菌和灭藻的处理，降低热阻提高循环水的浓缩倍率。

6、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：由近路循环通道与凝汽器组成的近路循环系统，其凝汽器的循环水流速在2-6m/s。

7、根据权利要求6所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：采用近路循环系统换热升温累积热能，调节近路循环系统与循环冷却系统水量的比值，在满足机组安全高效运行的同时，使输出水温升高满足直接供暖或经水源热泵供暖温度需求，达到余热高效回收利用。

8、根据权利要求6所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：采用近路循环系统换热升温累积热能，经水源热泵给不同水质的凝结水加温，实现热能回收利用。

9、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：回收利用系统是指通过水源热泵吸收热能给不同水质的凝结水加热和作为集中供暖系统热源，或者直接作为供暖系统的热源，三者可在同台机组上同时应用。

10、根据权利要求1所述的冷却水近路循环节能减排技术，其特征在于：冷却水经循环利用浓缩产生的碱性排污水作为脱硫吸收液，pH值在8.5-12。