CN108072284A - 一种湿式冷却塔除雾收水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种湿式冷却塔除雾收水装置，包括由底流管、排水管、锥段、进气管、溢流管和支管安装孔组成的旋风分离单元；由导流单元外壳、导流叶片、集水腔、集水腔排水口和排水口组成的导流单元；由纤维聚结滤筒、缓冲腔和出气口组成的纤维聚结单元。本发明能高效回收湿热气体中夹带及冷凝的雾滴，当雾滴粒径在2.5～27.5μm时，回收率可达90％以上；所回收水分水质符合循环水使用标准，可以全部返回循环水使用，达到湿式冷却塔节水的目的；同时，能够减轻冷却塔排气口水雾对环境的影响，降低军团菌等影响人体健康的微生物的扩散。
Description
技术领域
本发明涉及工业节能降耗和环保领域，尤其涉及一种湿式冷却塔除雾收水装置。
背景技术
冷却塔作为一种有效的循环水冷却设备，在电力、化工、冶金、造纸及纺织等需要大量冷却水的行业被广泛使用。其中，湿式冷却塔是使用最多的冷却塔类型，是通过喷淋使温度较高的循环水与冷空气直接接触完成热交换达到冷却目的。在降温后的循环水被重新送回循环水系统的同时，部分循环水被蒸发或被空气夹带排出塔外。夹带液滴的湿热空气在冷却塔塔口处与环境中的冷空气热交换后形成水雾，不仅造成循环水的损失，还是雾霾、周围建筑物冬季结冰等环境问题的主要根源。因此，对湿式冷却塔进行除雾收水，有利于循环水利用率的提高及工业用水模式的调整；同时，控制冷却塔排空口处水雾能够减弱工厂周围雾霾的形成，避免环境空气质量恶化及军团菌等微生物的传播。虽然现已有采用干式冷却塔、在冷却塔内安装高效收水器或高压静电除雾装置等方法，但这些措施仍存在不少缺点，限制了其应用推广。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种湿式冷却塔除雾收水装置，用以克服冷却塔塔顶排气口处水滴随空气排出的不足，实现节能降耗和保护环境的目的。
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种湿式冷却塔除雾收水装置，包括由底流管、排水管、锥段、进气管、溢流管和支管安装孔组成的旋风分离单元；由导流单元外壳、导流叶片、集水腔、集水腔排水口和排水口组成的导流单元；由纤维聚结滤筒、缓冲腔和出气口组成的纤维聚结单元。连接关系是：旋风分离单元上端通过内螺纹接管与导流单元连接，导流单元上端通过法兰与纤维聚结单元连接。
所述的旋风分离单元，上端为带有切向进气口的圆柱形进气管，进气管的圆柱段中心位置设置有溢流管，进气管圆柱段下方通过法兰连接有锥段，锥段下端设置有圆柱形的底流管，底流管左右两侧分别设置有排水管和支管安装孔，在旋风分离单元内部中间位置设置有减阻回水管，减阻回水管顶端通过其顶部的螺纹接口与导流单元的集水腔排水口连接，底端延伸至旋风分离单元底流管内，微孔喷淋管安装在减阻回水管外侧，形成夹套结构，进水支管穿过支管安装孔，并通过螺纹与微孔喷淋管相连。
所述的导流单元结构为上下开口的圆锥形，导流单元中间设置有集水腔，集水腔与导流单元外壳之间设置有导流叶片，导流单元下端与集水腔连接设置有集水腔排水口，沿导流单元外壳外壁圆周设置有排水口。
所述的纤维聚结单元内设置有与集水腔相连的纤维聚结滤筒，纤维聚结滤筒上方与纤维聚结单元顶端相连，且纤维聚结单元顶端的出口与纤维聚结滤筒相连。
在上述技术方案中，所述的排水管管口低于锥段底部的距离h与由进气管和锥段组成的旋流单元总高H之比为0～0.2。
在上述技术方案中，所述的纤维聚结单元内吊装有纤维聚结滤筒，所用滤材为聚四氟乙烯覆膜聚酯纤维无纺布，过滤精度为3～5μm。
在上述技术方案中，所述的排水口设置在距导流单元底面1/3-1/4处，沿导流单元外壳外壁圆周均匀等间距设置2-4个。
在上述技术方案中，所述的纤维聚结单元上设置有缓冲腔，缓冲腔的底端与纤维聚结单元顶端的出口相连，缓冲腔顶端中央设置有出气孔。
在上述技术方案中，所述的湿式冷却塔除雾收水装置内壁设置有疏水涂层，例如喷涂含有硅氟官能团的超疏水纳米可控自聚涂料涂层，用以降低空气与器壁摩擦，减少液滴挂壁滞留现象。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)能高效回收湿热气体中夹带及冷凝的雾滴，当雾滴粒径在2.5～27.5μm时，回收率可达90％以上；
(2)所回收水分水质符合循环水使用标准，可以全部返回循环水使用，达到湿式冷却塔节水的目的；
(3)能够减轻冷却塔排气口水雾对环境的影响，降低军团菌等影响人体健康的微生物的扩散。
附图说明
图1为导流单元和纤维聚结单元的连接结构示意图；
图2为旋风分离单元结构示意图；
图3为导流单元结构示意图；
图4为减阻回水管和微孔喷淋管结构示意图；
图5为本发明整体结构示意图；
其中：1、旋风分离单元；2、内螺纹接管；3、导流单元；4、纤维聚结单元；5、纤维聚结滤筒；6、缓冲腔；7、底流管；8、排水管；9、锥段；10、进气管；10-1、切向进气口；10-2圆柱段；11、溢流管；12、支管安装孔；13、导流单元外壳；14、导流叶片；15、集水腔；16、集水腔排水口；17、排水口；18、螺纹接口；19、减阻回水管；20、微孔喷淋管；21、进水支管；22、出气口。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案：
一种湿式冷却塔除雾收水装置，包括由底流管7、排水管8、锥段9、进气管10、溢流管11和支管安装孔12组成的旋风分离单元1；由导流单元外壳13、导流叶片14、集水腔15、集水腔排水口16和排水口17组成的导流单元3；由纤维聚结滤筒5、缓冲腔6和出气口22组成的纤维聚结单元4。连接关系是：旋风分离单元上端通过内螺纹接管2与导流单元连接，导流单元上端通过法兰与纤维聚结单元连接。
所述的旋风分离单元，上端为带有切向进气口10-1的圆柱形进气管，进气管的圆柱段10-2中心位置设置有溢流管，进气管圆柱段下方通过法兰连接有锥段，锥段下端设置有圆柱形的底流管，底流管左右两侧分别设置有排水管和支管安装孔，在旋风分离单元内部中间位置设置有减阻回水管19，减阻回水管顶端通过其顶部的螺纹接口18与导流单元的集水腔排水口连接，底端延伸至旋风分离单元底流管内，微孔喷淋管20安装在减阻回水管外侧，形成夹套结构，进水支管21穿过支管安装孔，并通过螺纹与微孔喷淋管相连。减阻回水管能够稳定旋风分离单元内形成的漩涡并有效降低其压降；同时将导流单元集水腔中的水导入旋风分离单元，进而通过排水管排出。微孔喷淋管向旋风分离单元内喷适量的水能够促进水蒸气的冷凝，增强除雾回收效果；在装置运行期间其喷淋量由冷却塔排出湿热气体的温度决定。
所述的导流单元结构为上下开口的圆锥形，导流单元中间设置有集水腔，集水腔与导流单元外壳之间设置有导流叶片，导流单元下端与集水腔连接设置有集水腔排水口，沿导流单元外壳外壁一周且距导流单元底面1/3-1/4处设置有2-4个排水口，若导流单元处因强旋流形成滞留的环形液流，则可通过排水口排出。导流单元能够将经过旋风分离单元后带有强旋涡的气流变为更加均匀的流动而后送至纤维聚结单元。
所述的纤维聚结单元内设置有与集水腔相连的纤维聚结滤筒，纤维聚结滤筒上方与纤维聚结单元顶端相连，且纤维聚结单元顶端的出口与纤维聚结滤筒相连。
上述的纤维聚结单元上设置有缓冲腔，缓冲腔的底端与纤维聚结单元顶端的出口相连，缓冲腔顶端中央设置有出气孔。
上述的排水管管口低于锥段底部的距离h与由进气管和锥段组成的旋流单元总高H之比为0～0.2，以此调节锥段9底部底流管的液封高度，过高的液封高度的液封高度将破坏旋风分离单元内形成的漩涡；而过低的液封高度则不利于液封水面对分散液滴的捕集。在上述技术方案中，所述的导流单元外壳、导流叶片、集水腔均为锥顶角为50°～70°的圆台结构，过小的锥顶角不能将带有漩涡的气流整合均匀；而过大的锥顶角则会增大装置体积，造成材料和空间的浪费。
上述的纤维聚结单元内吊装有纤维聚结滤筒，所用滤材为聚四氟乙烯覆膜聚酯纤维无纺布(河北四通滤清器厂)，过滤精度为3～5μm，过小的过滤精度会导致装置压降急剧增大，增加能耗；而过大的过滤精度则会导致液滴回收率下降。
上述湿式冷却塔除雾收水装置内壁设置有疏水涂层，例如喷涂含有硅氟官能团的超疏水纳米可控自聚涂料涂层，用以降低空气与器壁摩擦，减少液滴挂壁滞留现象。
本发明的实验原理如下：
夹带雾滴的湿热气体通过进气口10进入装置后，在旋风分离单元1内形成旋转方向相同、轴向运动方向相反的内、外螺旋运动，运动轨迹如图2所示。湿热气所夹带的雾滴在外螺旋区螺旋向下运动时，由于离心力的作用，雾滴向旋风分离单元1的壁面运动并汇集成液流流向锥段9底部的底流管7，并通过排水管8排出。经过外螺旋运动后，未被收集的雾滴随气体沿着微孔喷淋管的外壁螺旋向上运动。期间，通过进水支管21向微孔喷淋管20注水，同时向旋风分离单元1内喷水，能够促进湿热气中所含水蒸气的冷凝并捕集部分内螺旋运动中未被收集的雾滴，增强除雾回收效果。
当夹带雾滴的气流螺旋向上，依次通过溢流管11、内螺纹接管2进入导流单元3后，雾滴在气流带动下在导流叶片14表面相互碰撞聚集，汇成液滴直至形成环形液流，通过排水口17排出。当气流继续向上运动，通过导流单元3后进入纤维聚结单元4，仍然夹带在空气中的微小液滴及在运动中进一步冷凝产生的液滴在纤维聚结滤筒5的拦截下汇聚为液流滴入导流单元3的集水腔15，由减阻回水管19输送至锥段9的底部底流管后由排水管8排出。
使用上述装置进行水蒸汽的处理，向装置中通入夹带雾滴的湿热气体，雾滴粒径在2.5～27.5μm，
1.调节排水管8管口位置h，使得其等于0.2H，当湿热气体含液浓度为9g/m3，以14m/s进入装置时，雾滴回收率可达91.4％；
2.调节排水管8管口位置h，使得其等于0，当湿热气体的含液浓度为9g/m3，以14m/s进入装置时，雾滴回收率可达93.2％；
3.调节排水管8管口位置h，使得其等于0，当湿热气体的含液浓度为9g/m3，以11m/s进入装置时，雾滴回收率可达96.4％；
4.调节排水管8管口位置h，使得其等于0，当湿热气体的含液浓度为9g/m3，以17m/s进入装置时，雾滴回收率可达93.3％；
5.调节排水管8管口位置h，使得其等于0.1H，当湿热气体的含液浓度为9g/m3，以14m/s进入装置时，雾滴回收率可达92.3％。
本发明能高效回收湿热气体中夹带及冷凝的雾滴，当雾滴粒径在2.5～27.5μm时，回收率可达90％以上；所回收水分水质符合循环水使用标准，可以全部返回循环水使用，达到湿式冷却塔节水的目的；同时，能够减轻冷却塔排气口水雾对环境的影响，降低军团菌等影响人体健康的微生物的扩散。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，包括由底流管、排水管、锥段、进气管、溢流管和支管安装孔组成的旋风分离单元；由导流单元外壳、导流叶片、集水腔、集水腔排水口和排水口组成的导流单元；由纤维聚结滤筒、缓冲腔和出气口组成的纤维聚结单元；旋风分离单元上端通过内螺纹接管与导流单元连接，导流单元上端通过法兰与纤维聚结单元连接；
所述的旋风分离单元，上端为带有切向进气口的圆柱形进气管，进气管的圆柱段中心位置设置有溢流管，进气管圆柱段下方通过法兰连接有锥段，锥段下端设置有圆柱形的底流管，底流管左右两侧分别设置有排水管和支管安装孔，在旋风分离单元内部中间位置设置有减阻回水管，减阻回水管顶端通过其顶部的螺纹接口与导流单元的集水腔排水口连接，底端延伸至旋风分离单元底流管内，微孔喷淋管安装在减阻回水管外侧，形成夹套结构，进水支管穿过支管安装孔，并通过螺纹与微孔喷淋管相连；
所述的导流单元结构为上下开口的圆锥形，导流单元中间设置有集水腔，集水腔与导流单元外壳之间设置有导流叶片，导流单元下端与集水腔连接设置有集水腔排水口，沿导流单元外壳外壁圆周设置有排水口；
所述的纤维聚结单元内设置有与集水腔相连的纤维聚结滤筒，纤维聚结滤筒上方与纤维聚结单元顶端相连，且纤维聚结单元顶端的出口与纤维聚结滤筒相连。
2.根据权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述的排水管管口低于锥段底部的距离h与由进气管和锥段组成的旋流单元总高H之比为0～0.2。
3.根据权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述的纤维聚结单元内吊装有纤维聚结滤筒，所用滤材为聚四氟乙烯覆膜聚酯纤维无纺布，过滤精度为3～5μm。
4.根据权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述的排水口设置在距导流单元底面1/3-1/4处，沿导流单元外壳外壁圆周均匀等间距设置2-4个。
5.根据权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述的纤维聚结单元上设置有缓冲腔，缓冲腔的底端与纤维聚结单元顶端的出口相连，缓冲腔顶端中央设置有出气孔。
6.根据权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述的湿式冷却塔除雾收水装置内壁设置有疏水涂层，用以降低空气与器壁摩擦，减少液滴挂壁滞留现象。
7.根据权利要求6所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置，其特征在于，所述疏水涂层为含有硅氟官能团的超疏水纳米可控自聚涂料涂层。
8.如权利要求1所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置在冷却塔除雾收水中的应用。
9.根据权利要求8中所述的一种湿式冷却塔除雾收水装置在冷却塔除雾收水中的应用，其特征在于，当雾滴粒径在2.5～27.5μm时，回收率可达90％以上。
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