CN102774898B - 漂浮散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水处理技术，具体公开一种漂浮散热装置，包括浮体机构、超温水提升机构及超温水喷射机构，其中：所述超温水提升机构及所述超温水喷射机构安装于所述浮体机构的浮体上，以浮于水体的水面上；所述超温水提升机构的潜水泵从水体底部水体中泵入超温水并提升到预设扬程高度；所述超温水喷射机构通过配水管与所述超温水提升机构连通，以将提升的超温水喷射到空气中散热，冷却后的超温水自然落入水体中。本发明可充分利用水体水面设置散热装置进行水体散热和增氧，有利于降低工程造价，降低电耗，实现节能环保之目的。

Description

漂浮散热装置

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别涉及一种适合在核/火电厂、钢铁厂、化工厂等向水体排放超过环境水温限值废水（下称超温水）的场合使用的漂浮散热装置，亦可用于鱼塘等水体的降温和增氧。

背景技术

核/火电厂、钢铁厂、化工厂等在生产过程中均产生大量热废水，这些热废水若直接向环境水体排放，通常难以满足相关法规要求，对水环境和水生态可能会产生灾难性影响，甚至会引起大范围水域内生物的消失；对排放口附近区域的水产养殖也可能产生较大影响，由此产生的经济损失和纠纷也越来越多。

为减轻超温水对水环境、水生态和水产养殖的影响，满足相关法规要求，近些年的工程实践中开始尝试采用将超温水排至远离岸线的深水、强流场区域，以增加掺混、扩散能力，减小受超温水影响的水面面积。但该工程措施往往受到水文和水下地形条件的限制，工程造价通常也较高，不便于推广应用。

工程实践中也有在陆域设置专用冷却塔、冷却池和喷水池的，其将部分超温水冷却满足相关要求后再排入到水体，但冷却塔、冷却池和喷水池的设置将增加征地面积，同时冷却设施的投资和电耗也将大幅增加，使得该辅助冷却技术的应用受到限制。为进一步说明，下面对常见的冷却塔和喷水池冷却流程和存在的主要问题进行分析。

冷却塔冷却措施的主要流程是：超温水→泵房内提升泵提升→供水管道→冷却塔→排水管道（或渠道）→水体。冷却塔通过蒸发和接触散热等途径，将超温水中的部分热量导入大气。为保证冷却功能的实现，尚需为冷却塔配套设置提升泵房、供水管道、排水管道等供排水设施。上述设施需在陆域设置，以保证其可施工性和可维护性；冷却塔和提升泵房应高出百年一遇高水位。因此，冷却塔辅助冷却方式的主要问题是：提升泵扬程过高（通常在20m左右），能耗大；工程量大，建设成本高；占用较多土地资源，土地利用率低。这些缺点，制约了冷却塔辅助冷却方式在实际工程中的采用。

喷水池冷却措施的主要流程是：超温水→泵房内提升泵提升→供水管道→喷射装置→排水管道（或渠道）→水体。为保证冷却功能的实现，尚需配套设置喷水池（含配水管和支墩、支架）、提升泵房、供水管道、排水管道等供排水设施。上述设施需在陆域设置，以保证其可施工性和可维护性；喷头和提升泵房应高出百年一遇高水位。因此，喷水池冷却方式的主要问题是：提升泵扬程较高（通常在10m左右），能耗大；工程量大，建设成本高；占用较多土地资源；安装维护不方便。这些缺点，制约了喷水池冷却方式在实际工程中的采用。因而有必要研发一种新的超温水散热装置，以达到节约投资、节能、环保的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、安装维修方便的漂浮散热装置，可以较好地实现节约投资、节能、环保效果。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是提供一种漂浮散热装置，包括浮体机构、超温水提升机构及超温水喷射机构，其中：所述超温水提升机构及所述超温水喷射机构安装于所述浮体机构的浮体上，以浮于水体的水面上；所述超温水提升机构的潜水泵从水体底部泵入超温水并提升到预设扬程高度；所述超温水喷射机构通过配水管与所述超温水提升机构连通，以将提升的超温水喷射到空气中散热，冷却后的超温水自然落入水体中；所述超温水提升机构包括泵筒，所述潜水泵容纳于所述泵筒内，所述潜水泵的入口外露于所述泵筒的底部，所述潜水泵的出口位于所述泵筒的内部，所述超温水喷射机构通过所述配水管与所述泵筒连通。

较优地，所述泵筒的顶部设置检修、封堵用的法兰和堵板。

较优地，所述超温水喷射机构包括喷头，所述喷头位于所述配水管的末端，所述配水管的首端与所述泵筒连通。

较优地，所述配水管的首端粘接安装于所述浮体上。

较优地，所述配水管和所述喷头为多组，均匀分布在所述泵筒的四周。

较优地，所述超温水提升机构、所述超温水喷射机构安装于所述浮体上。

较优地，所述超温水喷射机构配水管暗装于浮体内部。

较优地，所述超温水提升机构的法兰和堵板、所述超温水喷射机构喷头和所述浮体的顶部高出水面。

较优地，所述超温水提升机构和所述超温水喷射机构安装于所述浮体的中央位置。

较优地，泵筒、法兰、堵板、配水管、浮体均为玻璃钢材质。

较优地，若干个漂浮散热装置组成一组漂浮散热单元，该组漂浮散热单元的各漂浮散热装置之间通过不锈钢材质的管卡和连接杆连接。

较优地，向潜水泵供电所需的电缆固定于连接杆上。

较优地，每组漂浮散热单元通过缆绳固定于位于水体底部的固定墩上。

较优地，缆绳的末端附近设有浮球。

较优地，由若干组漂浮散热单元组成漂浮散热系统，组与组之间亦通过连接杆连接。

与现有技术相比，本发明的漂浮散热装置提出了探索核/火电厂、钢铁厂、化工厂等超温水冷却的新途径，可提高排水设施利用率，减少投资，降低电耗，减轻超温水对水环境和水生态的影响，减轻超温水排放对水产养殖的影响，形成高效节能环保的漂浮式散热装置和流程。具体而言，将本发明漂浮散热装置成组设置于水体内，可替代陆域设置的冷却塔、冷却池和喷水池，最终实现辅助冷却；夏季用于养鱼池等设施，可实现水体的降温和增氧，保证鱼类的正常生长。

采用这种漂浮散热装置进行冷却的方式，与冷却塔冷却方式相比，可减少初投资30%左右，节省电耗40%左右，并可减少土地资源占用；与陆域喷水池冷却方式相比，可减少初投资20%左右，节省电耗60%左右，并可大幅减少土地资源占用。特别地，该漂浮式散热装置还具有结构简单、易于加工和安装等特点。在有条件的场合推广漂浮式散热装置，可取得较好的经济和社会效益，对水环境和水生态保护，减轻超温水对水产养殖影响，促进可持续性发展具有非常重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1是本发明漂浮散热装置的工作过程图；

图2是采用本发明漂浮散热装置的超温水冷却系统的平面布置图；

图3是图2中本发明漂浮散热装置一较优实施例的俯视图；

图4是图3的A-A剖面图。

图1～图4中，有关附图标记为：

100、漂浮散热装置，101、浮体，102、潜水泵，103、泵筒，104、喷头，105、配水管，106、带堵板法兰（法兰和堵板）；

200、连接设施，201、管卡，202、连接杆；

300、固定设施，301、缆绳，302、浮球，303、固定墩；

400、电缆。

具体实施方式

本发明较优实施例采用漂浮散热装置进行冷却方式：通过充分利用排水明渠或其它超温水水体的水面，设置浮动漂浮散热装置冷却，可很好地解决现有技术存在的问题，具有冷却设施简单、易于管理、初投资少、年费用低等优点。核/火电厂、钢铁厂、化工厂等超温水冷却时，采用这种漂浮散热装置可取得良好的效果。文献查询表明，核/火电厂、钢铁厂、化工厂等超温水采用漂浮散热装置进行冷却的方式未见报道；夏季在鱼塘等设施内设置漂浮散热装置，实现鱼塘水体的降温和增氧，保证鱼类的正常生长的方式亦未见报道

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，是本发明漂浮散热装置的工作过程图。该漂浮散热装置的工作过程主要包括以下工序：

S101、超温水提升机构从水体底部泵入超温水并提升到预设扬程高度，采用潜水泵取水，且通过泵筒向喷射机构供水，简化了配水系统，降低了配水系统投资和水头损失。

S102、超温水喷射机构将提升的超温水喷射到空气中散热，可通过喷头形成细水滴，将热量传给空气带走，利用空气直接换热无需借助冷却塔，节省冷却塔风机能耗。

S103、冷却后的温排水自然落入水体中，从而完成水体的降温，其中：浮体机构使潜水泵和喷射机构漂浮于水体中，无需建设陆域泵房、输水管道等工程，工程量小，且无需额外征地；由于潜水泵和喷射机构均可随潮位变化而上下浮动，潜水泵扬程仅4m左右，有利于降低电耗。

根据上述超温水冷却原理，可构建本发明的超温水冷却系统。该系统通过冷却装置和流程的创新，可大幅降低提升泵扬程（4m左右），降低电耗，其工程量小，且无需额外征地。

本发明超温水冷却系统较优实施例中采用多组漂浮散热装置对超温水进行冷却，这种漂浮散热装置可采用多种结构形式。关键部件在于超温水提升机构和超温水喷射机构，其中：超温水提升机构从水体中泵入超温水并提升到预设扬程高度；超温水喷射机构与超温水提升机构连通，以将提升的超温水喷射到空气中散热，冷却降温后的超温水自然落入水体中。

上述漂浮散热装置漂浮式安装于水体内，实现超温水的冷却，可实现节能环保效果。与现有固定式喷水池冷却设施相比，其主要优点在于可大幅降低支敦和支架等工程费用，且安装、维修较为方便，运行电耗也大大降低，以下进一步进行详细描述。

为了实现超温水提升机构和超温水喷射机构的上浮，漂浮散热装置需相应设置浮体机构。其用于安装超温水提升机构和超温水喷射机构，使得它们浮于水体的水面上。所述浮体机构包括多种结构，可以为一个简单的密闭腔或船状物，也可采用支架+浮筒的结构形式实现，更简单地是采用比重较低材料制成的托板式结构，优选地采用后一结构。

参见图2，表示采用本发明漂浮散热装置的超温水冷却系统的平面布置图。该超温水冷却系统包括多组漂浮散热装置100，每一组由四个漂浮散热装置100组成一个漂浮散热单元，可用巡视、检修船S拉到检修位置P进行检修；各漂浮散热单元的漂浮散热装置之间通过连接设施200连接，每一组漂浮散热装置100分别通过固定设施300固定于水体W底部的固定墩303上。具体地，每组四个漂浮散热装置100之间通过连接设施200的不锈钢类材质管卡201和连接杆202相互连接，各组漂浮散热单元间亦通过管卡201和连接杆202相互连接，从而增加装置的整体稳定性；每组装置通过缆绳301固定于水体底部的固定墩303上，防止漂浮散热装置100被水流带走；缆绳301末端附近设有浮球302，保证缆绳末端浮于水面，便于安装、检修；各组漂浮散热装置通过连接杆相连，向漂浮散热装置100的超温水提升机构潜水泵102供电的电缆400固定于连接杆202上，安装方便，固定可靠。当然，连接设施200、固定设施300也可采用其它习知的现有技术，不在赘述。

同时参见图3、图4，表示本发明漂浮散热装置的较优实施例。该漂浮散热装置100由浮体101、潜水泵102、泵筒103、喷头104、配水管105、带堵板法兰（法兰和堵板）106等部件构成，其中喷头104采用ABS塑料，浮体101、泵筒103、配水管105和带堵板法兰106均采用玻璃钢材质，优点在于自重较轻，方便制造，环境适应性亦较好。

上述漂浮散热装置100可具有多种结构形式，以下举例对该漂浮散热装置100各主要部分的结构详细进行描述。

如图3、图4所示，潜水泵（可根据需要选用市场上的现成设备）102和泵筒103构成超温水提升机构，其中：潜水泵102容纳于泵筒103内，其入口外露于泵筒103的底部，出口位于泵筒103的内部，泵入的超温水可暂存于泵筒内部。较优地，泵筒103的顶部设置检修、封堵用的带堵板法兰106，可以方便潜水泵102检修。

配水管105和喷头104构成超温水喷射机构，其中：喷头104位于配水管105的末端，配水管105的首端与泵筒103连通，由此使得与泵筒103连通的超温水喷射机构在压力下将提升的超温水喷射到空气中散热冷却。较优地，配水管105和喷头104为多组（图3中为4组），其中每一喷头104流量控制为10t/h左右，喷头中心距水面0.5m左右；这些配水管105及喷头104均匀分布在泵筒103的四周，可使超温水喷射均匀，最终形成细水滴，将热量传给空气带走。较优地，配水管105暗装于浮体内部，便于配水管的连接、固定和保护。

超温水提升机构的泵筒103和潜水泵102、超温水喷射机构的配水管105和喷头104组合粘接安装于浮体上，在浮体101的作用下使漂浮散热装置100整体漂浮于水体的水面上。如图3、图4所示，浮体由若干块玻璃钢板粘接而成，加工容易、成本较低；超温水提升机构和超温水喷射机构安装于浮体的中央位置，有利于保持整个漂浮散热装置的平衡；且超温水提升机构、超温水喷射机构和浮体101的顶部高出水面，使整个漂浮散热装置100的主要部件露出水面。

本实施例中，漂浮散热装置100可充分利用水体水面进行冷却，它漂浮于水体的水面上，其中潜水泵102自明渠底部取水，通过喷头104形成的细水滴，将热量传给空气带走。该漂浮散热装置辅助冷却方式主要流程是：水体底部超温水→装置内潜水泵提升→配水管→喷头喷出细水滴→水体表面。由此，通过这种冷却装置和流程的创新，可大幅降低提升泵的扬程（本实施例中潜水泵扬程仅在4m左右），降低电耗，工程量小，且无需额外征地。

为实现更好的效果，上述漂浮散热装置可优选地采用下述设置进行原则：（1）每个漂浮散热装置设置4个喷头；（2）每个喷头流量控制在10t/h左右，喷头中心距水面0.5m左右；（3）浮体、泵筒、配水管和带堵板法兰均采用玻璃钢材质；（4）在泵筒上部设置带堵板法兰，以方便潜水泵检修。

这种漂浮散热装置安装、施工十分简便，主要是将成组布置的漂浮散热装置通过不锈钢类材质管卡和连接杆相互连接成漂浮散热单元，各漂浮散热单元通过缆绳固定于水底固定墩上而实现平面定位，再将潜水泵供电所需的电缆亦固定于连接杆上，各个漂浮散热装置的平面布置如图2所示。

在实施完整的超温水冷却系统时，可采用下述流程进行：（1）根据相关法规、工程海域功能区划、环境敏感点情况，确定排水口超温水温度和热量限制值；（2）根据当地气象条件、水体布置和水面面积，通过计算确定漂浮散热装置数量；（3）工厂化制作漂浮散热装置；（4）将若干漂浮散热装置通过连接杆进行组合，并用缆绳将构成的各个漂浮散热单元固定于水体底部的固定墩上；（5）架设电缆，将它们固定于连接杆上；（6）通电运行，并根据实际冷却效果优化、调整所有漂浮散热装置的布置。

采用本发明漂浮散热装置进行冷却的方式具有明显的技术优势：与冷却塔冷却方式相比，可减少初投资30%左右，节省电耗40%左右，并可减少土地资源占用；与陆域喷水池冷却方式相比，可减少初投资20%左右，节省电耗60%左右，并可大幅减少土地资源占用。因此，该漂浮散热装置还具有结构简单，易于加工和安装等特点。在有条件的工程推中广漂浮散热装置辅助冷却，可取得较好的经济和社会效益，对水环境和水生态保护，减轻超温水对水产养殖影响，促进可持续性发展具有非常重要的意义。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种漂浮散热装置，其特征在于，包括浮体机构、超温水提升机构及超温水喷射机构，其中：所述超温水提升机构及所述超温水喷射机构安装于所述浮体机构的浮体上，以浮于水体的水面上；所述超温水提升机构的潜水泵从水体底部泵入超温水并提升到预设扬程高度；所述超温水喷射机构通过配水管与所述超温水提升机构连通，以将提升的超温水喷射到空气中形成细水滴散热，冷却后的超温水自然落入水体中；所述超温水提升机构包括泵筒，所述潜水泵容纳于所述泵筒内，所述潜水泵的入口外露于所述泵筒的底部，所述潜水泵的出口位于所述泵筒的内部，所述超温水喷射机构通过所述配水管与所述泵筒连通；其中，所述泵筒的顶部设置检修、封堵用的法兰和堵板。

2.如权利要求1所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述泵筒、法兰、堵板、配水管、浮体均为玻璃钢材质。

3.如权利要求1所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述超温水喷射机构包括喷头，所述喷头位于所述配水管的末端，所述配水管的首端与所述泵筒连通。

4.如权利要求3所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述配水管的首端粘接安装于所述浮体上。

5.如权利要求3所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述配水管和所述喷头为多组，均匀分布在所述泵筒的四周。

6.如权利要求3所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述配水管暗装于所述浮体内部。

7.如权利要求3所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述超温水提升机构的法兰和堵板、所述超温水喷射机构喷头和所述浮体的顶部高出水面。

8.如权利要求1所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述泵筒粘接安装于所述浮体的中央位置。

9.如权利要求1所述的漂浮散热装置，其特征在于，多个漂浮散热装置组成一组漂浮散热单元，该组漂浮散热单元的各漂浮散热装置之间通过不锈钢类材质的管卡和连接杆连接。

10.如权利要求9所述的漂浮散热装置，其特征在于，向潜水泵供电所需的电缆固定于所述连接杆上。

11.如权利要求9所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述每组漂浮散热单元通过缆绳固定于位于水体底部的固定墩上。

12.如权利要求11所述的漂浮散热装置，其特征在于，所述缆绳的末端附近设有浮球。

13.如权利要求9所述的漂浮散热装置，其特征在于，由若干组漂浮散热单元组成漂浮散热系统，组与组之间亦通过连接杆连接。