CN108088276B - 北方工业循环水节水冷却工艺与装置 - Google Patents

Abstract

北方工业循环水节水冷却工艺与装置，现行空冷在我国北方缺水地区，由于冬严寒、夏干热、大风、尘絮、昼夜温差大的共同作用，不能良好运行，导致该地区的工业循环水冷却还在广泛采用耗水量大的开式冷却工艺及装置。本发明利用缺水地区空气干燥特点，采用逆流、顺流和湍流气化喷雾水滴的方式，设计出一种能够消除空气中的胶体、灰尘、溶盐等对循环水的污染，比现行开式循环水冷却工艺降低水资源消耗75％以上的闭式循环水冷却工艺及装置，该工艺与装置应用于缺水地区汽轮机乏汽空冷，可进一步降低kwh热耗，增加发电量；该工艺与装置应用于缺水地区化工、冶金、建材等行业不仅降低75％水资源，还可降低能耗和成本各10％以上。

Description

北方工业循环水节水冷却工艺与装置

技术领域

本发明属于工业循环水领域，特别涉及中国北方缺水地区的工业循环水的冷却工艺技术与装置。

背景技术

随着人类社会的工业化进程，全球水资源耗用越来越大，各地有限的水资源也日益紧缺，尤其是我国富煤缺水的北方地区，利用丰富的煤炭资源进行煤化工和动力电的生产，均需耗用大量的循环水，将现行技术条件下不能再回收利用的，工艺余热送入冷却塔内，通过与空气的直接接触的开式蒸发冷却排向大气，导致巨量的水资源消耗，这已成为缺水地区煤化工不可承受之重和关键制约因素。

缺水地区为了节约水资源，已对包括汽轮机凝汽器循环水在内的等工艺介质广泛采用机械通风空冷、自然通风空冷、机械通风与自然通风相结合的混合通风空冷，或喷水冷却相结合的干湿混合空冷、或先空冷后蒸发空冷的干湿联合空冷等，来减少水资源消耗。

但由于我国北方缺水地区植被稀少，空气水汽含量低，不仅冬夏季节温差大，昼夜温差的变化幅度和速率更大，单纯的空冷在高温时段普遍能力不足，而现行的干湿联合空冷，基于利用的气化潜热巨大优点的设计思路，让喷入冷却空气中的雾状水大量在放热管束的翅片上气化，这一设计思路的产品均能获得立竿见影的良好效果。

但投运一段时间后，由于我国北方空气中夹带有较多的微尘、飞絮、胶体及溶盐，被雾滴裹挟并部分沉积于放热管束的进口及翅片之间，其优异的冷却效果即出现下降，解决办法之一是高压水清除沉积物，既耗水又很难清除；之二是增加喷水量，随着运行时间的增加，沉积物在高湿和相对高温的环境下，日益坚硬更难清除；之三是在喷淋水中添加阻垢剂，并逐渐增加喷水量；解决办法之四是取消翅片，将水直接喷在光管上，这是目前最为广泛的蒸发空冷，其热量就完全依靠水的蒸发带走，最终的综合效益与开式水冷相比，效果也好不了多少。

再一种办法是干、湿冷却严格分开，先纯粹的不喷水的干空冷后再湿冷，由于中国北方的昼夜温差变化大，再加上流体效应使自然风在空冷塔外产生的前方增压，两侧及斜后方减压作用，不仅带来局部的大范围非均匀流动，更使大型的空冷塔周围的空气流场的大气压力差别达数十甚至百Pa以上，使空冷岛周围的进风严重不均，冷却效果大打折扣，尽管有蒸发湿冷补偿，其空冷的节水效益又被增加的水耗、能耗所吞没，所以空冷发电的煤耗普遍要比水冷高5～10％。由于化工、冶金等的工艺冷却要求循环水温度要由40℃降到≤30℃，比电厂汽轮机冷却器循环水要求更为严格，由于现行干湿联合冷却的投资效益比并不好，所以在中国北方工业许多行业的循环水，至今几乎仍然全部采用冷却效果可靠，但大量耗水的开式凉水冷却，其结果是地表水几乎用光，并大量采用地下水，许多地区已导致地下水位急剧下降。

我国北方地处北半球西风带内，一年四季吹风时间多，风速大，植被稀少，空气沙尘、飞絮含量高，冬季严寒，夏季白天干热，昼夜温差巨大，致使现行的各种空冷均不能在这种环境下为工业生产提供更好的循环水冷却公用工程。

发明内容

本发明的目的，就是开发一种能够克服高温、严寒、大风、尘絮四大危害的新的空冷工艺与装置，该空冷工艺应用于我国北方缺水地区的化工、冶金、电力等行业的循环水冷却，能够避免空气中的胶体、灰尘、溶盐等对循环水的污染，比现行开式循环水冷却工艺降低水资源消耗75％以上，排污水减少85％，化学药品费用减少85％，电耗10％，运行成本减少10％。

北方工业循环水节水冷却工艺与装置，由干冷放热管束、轴流风机及固定构架、风筒、喷雾装置和蒸发空冷组成，其特征在于：

在风筒(7)下部周围的干冷放热管束(6)进风侧安装除尘网(1)，并采用带有位移功能的真空吸尘装置对除尘网(1)进行连续循环吸尘，以减少除尘网(1)的空气阻力；在干冷放热管束(6)和除尘网(1)之间安装轴流风机及固定构架(5)；再在轴流风机及固定构架(5)和除尘网(1)之间安装对冷却空气降温的喷雾装置(3)；在除尘网(1)与喷雾装置(3)之间设置逆流气化区(2)；在喷雾装置(3)与轴流风机及固定构架(5)之间设置顺流气化区(4)；中国北方夏季15℃～35℃时段，空气相对湿度多数在35％甚至25％以下，喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的低湿度空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；

喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的低湿度空气中，脱盐水雾滴吸收空气的热量后气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；具体操作时根据当地、当时空气的初始湿度控制脱盐水喷雾量，在空气湿度达到95％时，空气温度下降的度数可达5～15℃，降温后的空气，在经轴流风机叶片(5-1)增压的同时，使残余的雾滴在轴流风机叶片高速旋转产生的湍流空气中得到完全的气化，这样既使空气温度进一步降低，使降温后的空气与干冷放热管束(6)之间的传热对数平均温差大幅增加，有利于空气吸收干冷放热管束(6)放出的热量，同时又防止了雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果。

喷雾装置(3)由四组喷头组成，每组喷头的数量由循环水冷却负荷确定；第一组、第二组、第三组、第四组的喷雾量比值为1∶2∶4∶8，经组合后，同一供水压力下开关不同组和的阀门，即可形成总喷雾量为1至15倍的均等增量，且雾滴均匀，既节能，又能防止喷雾不足，降低循环水冷却效果，还能防止过量喷雾，使雾滴不能按时完全气化，被空气裹挟到干冷放热管束(6)气化的弊端，达到根据环境空气温度、湿度精确控制喷雾量的目的，喷雾均等增量的开关组合方式具体详见下表：

喷雾装置(3)中的第一组喷头(13)、第二组喷头(14)、第三组喷头(15)、第四组喷头(16)的安装方式如图17、图18、图19、图20所示，即第四组(16)由于喷水最大，雾滴气化需要的时间最长，在迎风向的最前面，无论单独喷雾还是与其它组的组合喷雾，均能获得与空气接触最长的时间，以利于雾滴的完全气化；第一组喷头喷雾量最小，雾滴气化需要的时间最短，安装在迎风向的最后面；

当气温上升，轴流风机全开，循环水温度不能降到工艺要求值时，根据冷却空气需要降温度数，以每kg空气降低1℃，喷雾水的基数，按上表中的工艺要求喷雾倍数，选择开启对应喷雾组，组合成工艺要求的倍数喷入即可；

采用脱盐水作为闭式循环冷却水工质，水质纯净，大大降低水质控制工艺难度、工艺管理费用；有效防止设备管路腐蚀，成倍提高换热器工作寿命，大幅降低设备维修费用；没有循环水污垢沉积，保持换热器良好传热性能，提高循环水温差，减少循环水量，降低循环水泵电耗；有效保障主体工艺更佳运行；没有循环污水排放，大幅降低排污水处理成本；

循环泵(17)安装在来自主工艺换热器的高温循环水管路上，使其高温循环水加压后进入干空冷，以消除在干冷放热管束(6)顶部出现负压，导致空气漏入循环水系统，或循环水泵(17)进口出现负压，甚至循环水中断的事故；由于干空冷处在循环水泵(17)出口，相对压力高，喷雾脱盐水不需专用加压泵和专用管路，直接就近的循环水泵接入喷雾管道即可，既简化工艺，又节省投资；

采用直径1.2米及以下小直径轴流风机，轴流风机轮毂与防护等级IP55电机直连、同转速运行，电机轴承黄油润滑，电机功率小，这样设计的目的不仅省掉减速机、重型机械润滑油、变频器投资和运行费用、能耗，更主要的是小直径风机叶片尺寸小，产生的湍流旋涡直径小、湍流脉动频率高，特别有利于空气与微小雾滴的热交换，能够可靠的保证空气中雾滴的气化，可靠的防止雾滴在翅片表面气化残留沉积物，降低空冷效果；还由于现行化工、冶金、发电的循环水量每小时通常都在数万吨量级以上，空冷塔直径达数十米甚至160余米，高度多在100米以上，布置在风筒(7)下部圆周的干冷放热管束单元迎风面积达数千到数万平方米不等，这样大的圆柱形迎风面，实际运行证明，其进风速度是很难均匀的，现行的办法就是通过百叶窗来减小进风多的区域的进风量，这就导致相当多的换热区域，因冷却空气流量不足，而冷却效果下降，为弥补这一不足，又采取增加风筒高度来解决，特别是风频率高的地区，既增加投资又增加安全风险，还会又带来冬天抽力过剩引发低温冻结事故的风险。

本发明采用小轴流风机安装在达数千到数万平方米的迎风面积上，无论是何种原因导致的任意区域进风不均，均可通过DCS自动启停其对应区域的轴流风机予以补偿；进风多的区域，可停下一些轴流风机，本发明在轴流风机进口安装有卷帘风门(5-5)，停下的轴流风机会联动关闭风门，而不会造成正常运行风机的风，通过停下的风机倒流出来的问题；进风少的区域则可多开、或全开轴流风机，弥补其进风不足；采用小直径轴流风机不仅使轴流风机叶片在非水平安装运行时，叶片在重力场中力矩变化小，不易疲劳损坏；轴流风机功率小，补偿电容小，启动电流冲击小，完全可以通过DCS遥控现场继电器直接启停，而不需要将轴流风机启停开关安装在配电室，既降低其投资又便于集群有序启停；冬天气温低时，仅用风筒的抽风能力即可满足冷却需要，轴流风机根据需要既可全停，也可根据需要对任意区域轴流风机进行启动，补偿其风量不足。

将部分轴流风机的电机设计为电动发电机，在冬季更低气温时段，可利用风筒(7)的过剩抽风能量，在轴流风机上转变为电能回馈到供电系统中；在夏季吹风时段正对来风方向的风机，由于风力有效降低了风机叶片前后的压差，因而可有效降低电机负荷，使电机处于节电甚至发电运行，将其害转化为利。

将轴流风机的固定构架(5)设计为具有90°旋转功能，以便在不需轴流风机送风，也不需要减少冷却空气流量时，将轴流风机及其固定构架旋转90°，以减少冷却空气流动阻力，增加冷却空气进入干冷放热管束单元的流量，提高空冷效果。

采用本发明所述轴流风机的设置方式，①不仅可弥补夏季风筒抽力不足，增加夏季空冷效果，降低增加风筒高度的投资和安全风险；②还可在采用脱盐水喷雾时，利用轴流风机叶片的高速旋转产生的空气湍流加速雾滴的气化，消除脱盐水中微量的固溶物在翅片上沉积，降低传热性能的危害；③又可均匀空冷塔巨大的迎风面上的进风，消除环境风等因素造成的进风不均的危害，甚至利用风力发电，并大幅提高吹风时段的空冷效果；④冬季低温时段，风筒抽力过剩很容易导致放热管束冻坏事故，利用风机叶片阻滞冷却空气流动产生的旋转推力，通过电机转换为电能，既降低了放热管束冻坏的风险又回收了能量。

本发明所述的干冷放热管束(6)中的放热管束采用倒U型结构，其顶端设有交叉导流管(9)和(10)以使管内上下流动的循环水通过交叉导流管进入迎风面的不同区域，既可减少干冷放热管束(6)同平面温差，又可冬季有效防冻。

干冷放热管束(6)与风机及固定构架(5)的三角形布置结构组合，如附图5～8所示；基管壁厚1.2～1.6mm，圆管内径29毫mm、或27mm、或25mm、或22mm、或20mm，其外轧制铝翅片，翅化比15～25；或扁平翅片管、椭圆翅片管、整体翅片穿管放热管束，放热管束如附图3～4所示，在风筒底部圆周方式布置。

本发明在进风侧虽然设置了除尘网，冷却空气中的微小浮尘仍会大量进入放热管束，沉积在翅片表面，降低其散热能力，本发明采取由无油压缩机提供压缩空气，对干冷放热管束单元中的翅片通过DCS程控系统，依次进行每天一次的连续吹扫除尘，以保持翅片干净的良好散热能力。除尘网上的滤除物采用移动真空吸尘机，沿环形除尘网每天循环吸尘一次，既清除除尘网上的杂物，也减少滤网的空气阻力。

空气喷雾降温过程描述：

冷却空气先经滤网(低压静电除尘网)除去空气中夹带的植物纤维等杂物，以消除其对放热管束沉积堵塞而减低传热效果。

第二步，将常温脱盐水，以雾状喷入冷却空气中蒸发，利用水的蒸发潜热大、空气比热容低的特点，使空气相对湿度由30％以下，上升到80～90％，并将冷却空气的温度降低10℃左右，即将夏季干球温度25℃～35℃气温降为15℃～25℃，具体方法是，先利用喷雾装置将脱盐水如附图17所示，向除尘网方向，即逆着冷却空气流动方向喷雾，以强化雾滴在逆流气化区(2)与空气的对流传热蒸发速率，使空气降温6℃～9摄氏度，然后是含有少量雾滴的空气再谁气流进入顺流气化区(4)，使未气化的雾滴继续气化，还有少量雾滴被空气裹挟进入轴流或混流轴流风机叶片(5-1)高速旋转升压，使空气中残留的微量雾滴在高速旋转叶片带来的高强度湍流中进一步迅速吸热、气化，使空气温度再降低1℃～3℃，达到总降温5～15℃设计要求。

第三步，出轴流风机后相对湿度＜90％的25℃干空气，进入干冷塔，吸收放热管束散发的占循环水总放热≥60％热量，使循环水的温度由40℃降到30℃～34℃，冷却空气温度由15～25℃升高到30℃～35℃后进入风筒，利用空气温度升高密度相对降低后产生的升力，从风筒顶部排入高空大气之中，同时也减少轴流风机能耗。

第四步，出第一放热管束单元的循环水进入采用喷水蒸发空冷工艺装置，利用蒸发冷却能提供接近当地湿球温度(在中国北方通常低于25℃)和传热系数高的特点，既降低循环水冷却装置投资，又将循环水温度冷却到低于大气温度5℃以上的工艺指标要求值(≤30℃)内，由于中国北方纬度高、海拔高，气温≥25℃的全年累计小时数通常＜1000h，约占全年时段的11.5％以下，这是全年耗水最大的时段，但由于循环水冷却没有直接蒸发过程，故没有开式循环冷却的蒸发、排污、风吹损失，只有脱盐水的10％的排污损失，其量比前者减少了50％以上。

本发明工艺和装置的进一步描述：

夏季气温25℃～35℃高温时段，即使轴流风机全开，由于干冷放热管束上的对数平均温差大幅减小，空气温升低，风筒抽力也大幅下降，是根本无法满足循环水温度由40℃降到30℃的工艺要求的，喷雾装置的喷雾量以使冷却空气相对湿度达到90％为上限喷雾降温，通常可降低空气温度5～15℃，使干冷放热管束(6)上的对数平均温差大幅上升，可使60％以上的冷却负荷通过干冷放热管束单元排向大气，剩下40％以下的热量，通过运行附图16所示的蒸发空冷单元来保证循环水温度降到工艺要求温度(≤30℃)，所以采用本发明所述的空冷工艺，由于只有最大40％的降温负荷，蒸发空冷单元的装置投资、能耗，与纯粹的干、湿切换冷却方式相比，理论上可下降60％。

具体到实施项目，如太原、银川地区的湿冷发电机组，不需对汽轮机进行任何改造，仅需在冷却塔增加干冷塔的相关装置，也能保证夏季25℃～35℃高温时段的汽轮机背压低于10kPa的工艺指标规定。从而既节省了宝贵的水资源，又节省了汽轮机改造费用，还保证了达到湿冷发电机组热效率。

夏季15℃～25℃中温时段，蒸发空冷单元停止工作，干冷塔的轴流风机全开，根据气温高低，通过改变喷入干冷放热管束(6)的喷雾水量来保证循环水温度降到工艺要求温度(≤30℃)，冷却空气先经滤网除去空气中夹带的纤维、碎屑、飞絮等杂物，以消除其对放热管束沉积堵塞而减低传热效果；根据气温，将少量常温脱盐水，以雾状喷入冷却空气中蒸发，使空气相对湿度由＜40％上升到80～90％，利用水的蒸发潜热大、空气比热容低的特点，将冷却空气的温度降低后，空气再经轴流或混流轴流风机叶片高速旋转升压，使空气中残留的微量雾滴在高速旋转叶片带来的高强度湍流中迅速吸热、气化，使空气温度进一步降低至15℃，夏季15℃～25℃中温时段的喷水量，根据当时当地的大气压力、温度、湿度通过DCS控制适时调节，既使喷雾降温后的冷却空气温度达到固定的温度15℃值上，以便为工业装置提供稳定的冷却条件，又充分利用中温时段中的相对低温的16～18℃，有效减少水资源消耗；出轴流风机后，相对湿度＜90％的15℃干空气，进入干冷放热管束(6)，吸收放热管束散发的占循环水总放热≥100％热量，使循环水的温度由40℃降到≤30℃；冷却空气吸热后温度由15℃升高到30℃后进入风筒(7)，利用空气温度升高密度相对降低后产生的升力，从风筒(7)顶部排入高空大气之中，同时也减少轴流风机能耗；由于干冷塔已将循环水温度降到≤30℃以下，故在夏季15℃～25℃中温时段，不需要开启耗水的蒸发空冷塔；夏季15℃～25℃中温时段，在中国北方要占到在全年时段的30～35％，由于充分利用了15～20℃的低温空气，由于循环水冷却没有直接蒸发过程，故没有开式循环冷却的蒸发、排污、风吹损失，只有脱盐水的10％的排污损失，其量比这一时段的开式冷却前者减少了60％以上。

冬季＞5℃～≤15℃时段，气温相对低，干冷塔停止喷雾，根据气温高低确定轴流风机开启数量，通过改变进入干冷塔的冷却空气量来保证循环水温度降到工艺要求温度(≤30℃)；干冷塔停止喷雾，蒸发空冷塔停止工作。

冬季-5℃～5℃时段，气温相对低，换热后空气温升大，风筒(7)抽力大，根据气温高低确定干冷塔轴流风机开启数量，或全停风机，或将风机及固定构架，如附图14～15所示旋转90°，通过改变进入干冷塔冷却空气量，既降低风机电耗，又保证循环水温度降到工艺要求的≤30℃；干冷塔停止喷雾，蒸发空冷塔停装置止工作。

冬季-5℃～℃-10时段，气温相对低，冷却空气用量减小，换热后空气温升大，风筒(7)抽力大，干冷塔轴流风机停止供电运行，根据气温高低确定卷帘风门(5-5)开启数量，通过改变进入干冷塔冷却空气流量，卷帘风门(5-5)开启数量保证循环水温度降到工艺要求温度(≤30℃)，干冷塔停止喷雾，蒸发空冷塔停止工作。

冬季-10℃～-20℃时段，气温低，冷却空气用量进一步减小，换热后空气温升大，风筒(7)抽力大，风机进入发电运行模式，根据气温高低和循环冷却水温度确定卷帘风门(5-5)开启数量和运行轴流风机励磁电流，通过改变进入干冷塔冷却空气量，卷帘风门(5-5)开启数量保证循环水温度降到工艺要求温度(≤30℃)；干冷塔停止喷雾，蒸发空冷塔停止工作。

干冷塔运行期间，清除除尘网上杂物的真空吸尘装置和清除管束翅片上积灰吹灰装置需同样运行。

附图说明

图1为现行间接空冷主要结构立面简图；

图2为现行间接空冷主要结构平面简图，现行间接空冷，即汽轮机凝汽器循环水空冷塔，主要由风筒、放热管束、百叶窗组成，环境高温、严寒、自然风、尘、絮均能恶化空冷性能；

图3为本案所述的一种闭式循环水冷却工艺与装置主要结构的立面简图；

图4为本案所述的一种闭式循环水冷却工艺与装置主要结构的平面简图；

图5为本案在放热管束顶部增加了交叉换向管的放热管束主视图；

图6为本案在放热管束顶部增加了交叉换向管的放热管束俯视图；

图7为本案在放热管束顶部增加了交叉换向管的放热管束左视图；

图8为两放热管束与风机组成冷却三角图；

图9为风机及固定构架主视图，每件固定构架上的风机数量不限制为3台；

图10为风机及固定构架俯视图；

图11为风机及固定构架左视图；

图12两放热管束与风机组成冷却三角，进风侧处于运行状态的风机布置图，风机数量不限于图中所示数量；

图13进风侧风机布置方式左视图；

图14本装置处于自然通风工作期间风机处于停运状态的主视图；

图15本装置处于自然通风工作期间风机处于停运状态的左视图；

图16循环泵(17)安装在来自主工艺换热器的高温循环水管路上，干空冷可单独工作，也可与蒸发空冷串联工作的流程框图；

图17本装置喷雾方向示意图；

图18喷雾装置处于四组全开喷雾工作状态时，顺空气流向视图；

图19喷雾装置处于四组全开喷雾工作状态时，俯视图；

图20喷雾装置处于四组全开喷雾工作状态时，左视图。

图中：

1 除尘网，主要用于除去漂浮在冷却空气中的飞絮，纤维等杂物；

2 逆流气化区，夏季需要喷雾降温时，通过逆冷却空气流动方向喷雾，以利于雾滴与空气的热交换，以加快雾滴气化；

3 喷雾装置；

4 顺流气化区，逆流气化区未气化的雾滴，在随冷却空气流动过程中继续气化；

5 风机及固定构架，也是雾滴在风机叶片高速旋转的湍流空气中的最终气化区；

5-1 风机叶片；

5-2 固定构架；

5-3 风圈；

5-4 电机；

5-5 卷帘风门，以便在风机运行时，卷起风门，无阻力的畅通空气，在需要阻止空气流通时，放下风门，阻止空气流通；

6 干冷放热管束；

7 风筒；

8 百叶窗；

9 交叉导流管1；

10 交叉导流管2；

11 密封件；

12 喷雾水总管；

13 第一组喷头；

14 第二组喷头；

15 第三组喷头；

16 第四组喷头；

17 循环水泵；

18 蒸发空冷的循环喷淋水泵。

具体实施方式

实施例1：

40000t/h工业循环水由40℃冷却到30℃，由开式冷却塔改用本工艺装置。

该装置地处海拔1300米，夏季最高气温35℃，大气压88kPa，相对湿度30％，露点温度23.2℃；冬季最低气温-26℃，年运行8760h，原装置年补水量6916000吨。

采用本工艺装置，建设如说明书附图2、3所示的干冷塔一座，塔高115米，塔出口直径90米，塔底直径100米，总散热面积120万m²；将开式冷却塔内冷却填料换成蒸发换热管，改造为蒸发空冷塔。

主要运行控制方式如下：

气温≤-10℃时段时段459h，干冷塔采用自然通风，停2/3风机，关闭风机上的卷帘风门，1/3风机利用风筒过剩抽力，自动加载励磁电流，处于发电运行，阻滞寒冷空气大规模进入干冷塔冻坏放热管束，控制冷却后循环水温度≥20℃，≤30℃。

-7℃＜气温≤0℃时段1568h，干冷塔采用自然通风，根据气温逐步开启风气上的卷帘风门，随着气温上升开完全部风门，以确保循环水干冷后温度≥20℃，≤30℃。

0℃＜气温≤15℃时段2764h，随着气温上升逐步运行、增加风机数量，以确保循环水干冷后温度≤30℃。

15℃＜气温≤25℃时段2985h，根据气温在增加风量的同时，根据空气相对湿度启用喷雾装置，按发明内容所述工艺根据空气温度和相对湿度对空气降温，空气降温最大喷雾量以相对湿度≤90％为限，根据本实施例所在地气象资料可知，25℃空气经喷雾降温后，进入放热管束的冷却空气温度可降到15℃，可保证循环水经干冷后温度≤30℃。

25℃＜气温≤35℃时段984h，干冷塔风机全开，喷雾至空气湿度90％，当干冷塔出口循环水温度＞30℃时，附图16所示的蒸发空冷单元，并根据干冷塔出口循环水温度，控制蒸发空冷单元的喷水量，以保证蒸发空冷单元出口循环水温度≤30℃。

干冷塔运行期间，清除除尘网上杂物的真空吸尘装置和清除管束翅片上积灰吹灰装置需同样运行。

由于本装置仅在气温＞15℃后才在干冷塔逐步增加喷水至湿度90％，直到气温＞25℃后启用蒸发空冷单元，且干冷放热管束单元换热后的空气温升t_s与，喷雾降温后的空气温降t_j相等及其以后时段，即t_s＝t_j后，循环水的热量Q才是完全由水的气化潜热带入大气的。而这一时段根据当地气象资料，在全年8760h中只有984h，也就只有11.2％。所以本工艺装置全年节水率可达到75％以上，5187000t/y。

实施例2：

电厂300Mw海勒间接空冷改用本工艺。

该装置地处海拔1300米，夏季最高气温35℃，大气压88kPa，相对湿度30％，露点温度23.2℃；冬季最低气温-26℃，年运行8760h。

在现行的海勒间接空冷放热管束进风侧，按照本案所述工艺装置加装上风机及固定构架、除尘网、真空装置、压缩空气吹灰装置。

由于现行电厂已建成的海勒间接空冷岛风筒较高，加上本案加装了风机补偿了夏季风筒抽风能力，冷却效果已可充分保障，所以不需再增加喷雾冷却单元，仅需将原海勒空冷岛做如上改造即可。

主要运行控制方式如实施例1，夏季高温时段风机全开，风量比原来自然通风增加40％以上，冷却后循环水温度完全保证在33℃以下，在凝汽器温升10℃达到43℃，加上凝汽器端差2.5℃为，凝汽侧45.5℃，夏季汽轮机凝汽器压力完全可以小于10kPa，增加发电量5％，冬季和吹风时段，由于各方位风量的控制措施，远比原来的百叶窗精确，汽轮机完全可以在水冷背压4-6kPa压力下运行，比原来的自然通风降低40％，以上，可增加发电量4％，以全年运行6000h计，300Mw机组每kwh可减低煤耗15克。每年可减低煤耗2.7万t/y，减排CO₂6.75万t/y。

Claims (6)

1.北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于：在风筒(7)下部周围的干冷放热管束(6)进风侧安装除尘网(1)，并采用带有位移功能的真空吸尘装置对除尘网(1)进行连续循环吸尘；在干冷放热管束(6)和除尘网(1)之间安装轴流风机及固定构架；再在轴流风机及固定构架和除尘网(1)之间安装对空气降温的喷雾装置(3)，在除尘网(1)与喷雾装置(3)之间设置逆流气化区(2)，在喷雾装置(3)与轴流风机及固定构架之间设置顺流气化区(4)；

喷雾装置(3)由四组喷头组成，每组喷头的数量由循环水冷却负荷确定：第一组、第二组、第三组、第四组的喷雾量比值为1∶2∶4∶8，经组合后，同一供水压力下开关不同组合的阀门，即可形成总喷雾量为1至15倍的均等增量；

喷雾装置(3)中的第一组喷头(13)、第二组喷头(14)、第三组喷头(15)、第四组喷头(16)的安装方式：第四组喷头(16)由于喷水最大，雾滴气化需要的时间最长，在迎风向的最前面；第一组喷头喷雾量最小，雾滴气化需要的时间最短，安装在迎风向的最后面；

循环泵(17)安装在来自主工艺换热器的高温循环水管路上，喷雾脱盐水直接接入喷雾水管道(12)；

轴流风机直径≤1.2米，轴流风机进口安装卷帘风门(5-5)，任意区域进风不均，可通过DCS集群有序启停其轴流风机予以补偿；

夏季15℃～35℃时段，喷雾装置(3)将脱盐水以雾滴喷入穿过除尘网(1)的空气中，吸收空气的热量后气化，再经轴流风机叶片(5-1)增压的同时，使残余的雾滴在轴流风机叶片高速旋转产生的湍流空气中得到完全的气化，在使空气的湿度增加至≤95％的同时，空气温度迅速下降；

当气温上升，轴流风机全开，循环水温度不能降到工艺要求值时，根据冷却空气需要降温度数，以每kg空气降低1℃的喷雾水基数，按工艺要求喷雾倍数，选择开启对应喷雾组，组合成工艺要求的倍数喷入即可。

2.根据权利要求1所述的北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于，将部分轴流风机的电机设计为电动发电机。

3.根据权利要求1所述的北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于，将轴流风机的固定构架设计为具有90°旋转功能。

4.根据权利要求1所述的北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于，干冷放热管束(6)中的放热管束采用倒U型结构，其顶端设有交叉导流管(9、10)以使管内上下流动的循环水通过交叉导流管进入迎风面的不同区域；干冷放热管束(6)基管壁厚1.2～1.5mm，圆管内径29mm、或27mm、或25mm、或22mm、或20mm，其外轧制铝翅片，翅化比15～25；干冷放热管束(6)或为扁平翅片管、或椭圆翅片管、或整体翅片穿管放热管束。

5.根据权利要求1所述的北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于，由无油压缩机提供压缩空气，对干冷放热管束(6)中的翅片进行每天一次的连续吹扫除尘；除尘网上的滤除物采用移动真空吸尘机，沿环形除尘网(1)每天循环吸尘一次。

6.根据权利要求1所述的北方工业循环水节水冷却方法，其特征在于，干冷塔运行期间，清除除尘网上杂物的真空吸尘装置和清除管束翅片上积灰的吹灰装置需同样运行。

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