CN215337829U - 一种适用于冷却塔的新型集雾装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及冷却塔集水技术领域,更具体地,涉及一种适用于冷却塔的新型集雾装置,包括用于收集雾滴的若干集雾单元、用于对若干集雾单元进行固定支撑的支撑单元,若干集雾单元在所述支撑单元上依次排列且与所述支撑单元连接,所述集雾单元包括可透气的亲水装置、若干可加速液滴凝集的锥状集雾器,若干锥状集雾器在所述亲水装置上依次排列且与所述亲水装置连接。本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种适用于冷却塔的新型集雾装置,本实用新型的集雾装置不需要增加额外的风机,仅通过利用特殊结构和材料的锥状集雾器来达到高效且高质量地集雾功能,本实用新型结构简单,需要的零部件少,故加工容易,成本低,十分适合广泛推广应用。

Description

一种适用于冷却塔的新型集雾装置
技术领域
本实用新型涉及冷却塔集水技术领域,更具体地,涉及一种适用于冷却塔的新型集雾装置。
背景技术
冷却塔是火力发电厂、石化、化工、造纸、冶金行业中用于冷却循环水的重要设备,然而在冷却塔运行的过程中始终伴有一系列的水损失,其中最为常见的是风吹损失和蒸发损失。风吹损失是由于风筒的抽力作用而使上升气流中夹带液滴的现象,其约占循环水量的0.2%-0.5%,在冷却塔中,风吹损失的降低通常采用收水器来达到回收液滴的目的,其由多组相互平行安装的波纹板叶片组成,即可有效降低气流中液滴的夹带量。收水器的工作原理为:当经填料增温增湿的上升气流进入弯曲通道收水器后,气流的方向发生急剧改变,液滴在自身的惯性作用下未能及时改变速度方向而撞击到收水器叶片上,从而从气流中分离出来。目前,市面上的收水器在收水效果上还有待改进,特别是针对细小液滴的去除效率上仍有很大不足,加之,不断排除塔外的细小液滴对风机和周围装置的使用寿命均会造成一定影响,在冬季时还易造成道路结冰,带来环境和安全问题。因此,提高收水器对液滴的收集性能不仅能节能节水,还能保护环境。
例如中国专利CN104913679A公开一种带消雾节水功能的收水器及蒸发冷却设备,其收水器由间壁式气-气换热器构成,收水器与蒸发冷却设备侧部的静压箱连接,静压箱外设有离心鼓风机,当处于消雾工况时,由鼓风机经静压箱向收水器的环境空气进口鼓入环境冷风,将设备内生成的湿热空气冷却析湿,冷凝水及飘滴水流回设备内,冷热空气在收水器上方混合后排出设备外,该设备虽然能将消雾、节水和收水三种功能集于一身,但是需要额外的风机,导致噪音大,能耗高且塔身易震动。
中国专利CN107726915A公开了一种骨架顺插式波浪对称性收水器,其包括具有若干波浪对称性收水器片的主体,片上间隔固定若干顺插式骨架、开槽插头、垫圈和开口销,其能将气流所带的水滴尽量捕获收集起来,并落入塔内的循环水池,但该收水器零件多,设备加工难度大,且维护困难,限制了其应用的广度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种适用于冷却塔的新型集雾装置,本实用新型的集雾装置不需要增加额外的风机,仅通过利用特殊的具有渐进润湿性的锥状集雾器来达到高效且高质量地集雾功能。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
提供一种适用于冷却塔的新型集雾装置,包括用于收集雾滴的若干集雾单元、用于对若干集雾单元进行固定支撑的支撑单元,若干集雾单元在所述支撑单元上依次排列且与所述支撑单元连接,所述集雾单元包括可透气的亲水装置、若干可加速液滴凝集的锥状集雾器,若干锥状集雾器在所述亲水装置上依次排列且与所述亲水装置连接。
本实用新型的集雾单元用于对冷却塔内气流中夹带的液滴、微小雾滴进行收集,具有加速液滴凝集的功能,具体地一方面是利用集雾单元的锥状结构,在对液滴进行收集的过程中,利用结构上形成的梯度,使液滴从尖端到底端运输过程中形成加速度,利用液滴自身的重力达到快速收集的功能;另一方面可采用具有渐进润湿性的材料在液滴运输的路径上逐渐增大对液滴的吸引力,从而对液滴进行有效地收集,具有梯度润湿性的材料是现有材料,可经过梯度电化学腐蚀后产生梯度化学改性进而产生梯度润湿性;研究表明,生长在沙漠的仙人掌棘表面特有的形状梯度而产生的拉普拉斯压力梯度以及结构梯度产生的润湿度梯度能够持续有效的收集雾气,其有着较大的液滴体积增长速率和运输速率,相比于具有单一润湿性的表面,即纯亲水或纯疏水表面,具有渐进润湿性的表面能在无外力的情况下运输相对较小的水滴,而单一的亲水或疏水表面,液滴的运输通常靠重力,然而重力运输需较大的液滴直径,不仅增加了液滴被上升的气流再次吹起的风险,而且阻碍了雾滴的整体可收集性。支撑单元用于对集雾单元进行固定与支撑,使集雾单元可稳固地放置,从而实现持续性地对雾滴进行收集的功能。本实用新型结构简单,需要的零部件少,故加工容易,成本低,十分适合广泛推广应用。
亲水装置在确保气流可顺利通过的情况下对气流中夹紧的雾滴进行收集,锥状集雾器用于进一步提升对雾滴的收集的效率及回收率;若干锥状集雾器在亲水装置上依次排列一方面可以增加与气流的接触面积,提升雾滴回收率;另一方面可以提升亲水装置的利用率,在亲水装置有限的面积内,尽可能多地分布锥状集雾器,提升雾滴收集效率。锥状集雾器与亲水装置之间可以是固定连接或可拆卸连接,固定连接可以简化结构,降低成本,可拆卸连接便于对锥状集雾器进行拆卸更换。
优选地,所述锥状集雾器为用具有梯度润湿性材料制成的锥状结构,所述锥状结构的尖端为疏水性材料,底端为亲水性材料,所述锥状结构的材料润湿性从尖端到底端逐渐增加。
优选地,所述锥状集雾器的长度L为5mm~10mm,尖端夹角α为7°~15°,且所述锥状集雾器为关于中轴线对称的锥状结构。。
优选地,所述亲水装置为亲水性金属丝网,所述锥状集雾器为锥状金属线线框。
优选地,所述亲水性金属丝网和/或所述锥状金属线线框均为由铝、镍、钛、铜中的任一种金属材料制成。
优选地,若干锥状金属线线框分布在所述亲水性金属丝网上的每两根金属丝交界处。
优选地,在所述亲水性金属丝网的两侧均设有若干锥状金属线线框。
优选地,若干集雾单元在所述支撑单元上平行且与所述支撑单元底部呈倾斜角β设置。
优选地,所述集雾单元与所述支撑单元底部的倾斜角β为30°~60°。
优选地,所述集雾单元的横截面为平行四边形,且相邻集雾单元的平行间距为15mm~25mm。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
(1)本实用新型的集雾装置放置于冷却塔内,可大幅提升对上升气流中夹带液滴的回收效率,同时无额外风阻,故不影响填料上方湿热空气的输出。
(2)本实用新型的具有渐进润湿性的锥状金属线线框能够自动捕集气流中液滴并实现较大的体积增长速率和运输速率,同时可有效降低二次夹带的风险。
(3)本实用新型的亲水性金属丝网能够自动捕集气流中的微小液滴,大幅提高装置对细小液滴的捕集效率。
(4)本实用新型的倾斜放置的集雾单元以及水平放置的锥状金属线线框能有效增加液滴从金属丝线框上排出的速率,液滴汇聚后经亲水性金属丝网滴落集水池中供循环使用,降低循环水的补水次数。
(5)本实用新型无需增加额外的能耗和配套辅机,结构简单,安装维修方便,成本低,节水节能,环保经济,实用性强。
附图说明
图1为本实用新型一种适用于冷却塔的新型集雾装置去掉上表面和侧表面后翻转180°的结构示意图;
图2为集雾单元的结构示意图;
图3为锥状集雾器的结构示意图;
图示标记说明如下:
1、集雾单元;11、锥状集雾器;12、亲水装置;2、支撑单元;L为锥状集雾器的长度;α为锥状尖端夹角;β为集雾单元与支撑单元底部的倾斜角。
图中箭头方向为气流方向。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本实用新型的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本实用新型的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
如图1至图2所示为本实用新型一种适用于冷却塔的新型集雾装置的实施例,包括用于收集雾滴的若干集雾单元1、用于对若干集雾单元1进行固定支撑的支撑单元2,若干集雾单元1在支撑单元2上依次排列且与支撑单元2连接,集雾单元1包括可透气的亲水装置12、若干可加速液滴凝集的锥状集雾器11,若干锥状集雾器11在亲水装置12上依次排列且与亲水装置12连接。
集雾单元1与支撑单元2连接方式可以有多种,既可以是固定连接,可以使集雾装置的结构比较简单,降低成本;也可以是活动连接,具体地,可以是转动连接,但是需要在原来的基础上增设紧固装置,转动连接的集雾单元1与支撑单元2可以实现灵活配置,可以根据需要对集雾单元1相对于支撑单元2的角度进行调整,调整完毕后用紧固装置对其进行固定,以满足顺应绝大部分气流的流向,增加集雾单元1与支撑单元2之间的接触面积,提升对气流中的雾滴的收集效率与回收率;在转动连接的基础上还可以增设控制器与对集雾单元1进行旋转驱动的驱动器及动力装置,使集雾单元1可以持续地相对于支撑单元2进行旋转,带动空气流动性,及增加集雾单元1与支撑单元2的接触面积,提升雾滴收集率;集雾单元1与支撑单元2之间还可以是可拆卸连接,便于对集雾单元1进行更换及维修。
亲水装置12在确保气流可顺利通过的情况下对气流中夹紧的雾滴进行收集,气流方向如图1箭头所示。
作为本实用新型的一个实施方式,锥状集雾器11为用具有梯度润湿性材料制成的锥状结构,锥状结构的尖端为疏水性材料,底端为亲水性材料,锥状结构的材料润湿性从尖端到底端逐渐增加。
锥状集结构的尖端为疏水性材料,可以使气流中的雾滴碰撞到尖端时迅速凝结并粘附于尖端上,底端为亲水性材料且锥状结构的材料润湿性从尖端到底端逐渐增加可以驱动雾滴在锥状结构上从尖端向底端移动,而且特有的形状梯度而产生的拉普拉斯压力梯度以及结构梯度产生的润湿度梯度能够持续有效的收集雾气,使锥状集雾器11具有较大的液滴体积增长速率和运输速率,相比于集雾器为纯亲水或纯疏水性材料或者不具备梯度的圆柱状结构,本实用新型采用具有渐进润湿性材料制成的锥状结构能在无外力的情况下运输相对较小的水滴,而单一的亲水或疏水表面,液滴的运输通常靠重力,然而重力运输需较大的液滴直径,不仅增加了液滴被上升气流再次吹起的风险,而且阻碍了雾滴的整体可收集性。具有梯度润湿性的材料是现有材料,可经过梯度电化学腐蚀后产生梯度化学改性进而产生梯度润湿性,将此种材料应用于锥状集雾器上,可以提升液滴的回收率及回收效率。
作为本实用新型的一个实施方式,锥状集雾器11的长度L为5mm~10mm,尖端夹角α为7°~15°,且锥状集雾器11为关于中轴线对称的锥状结构。
锥状集雾器11的长度L过长会使从尖端到底端的润湿性坡度过于平缓,进而影响雾滴收集使从尖端至底端的运输速率,进一步影响雾滴的收集效率;而锥状集雾器11的长度L过短,则无法发挥形状上与润湿性上的结构梯度,对雾滴的回收率造成影响;本实用新型是综合了雾滴的收集效率与回收率进行最优配置,将锥状集雾器11的轴长度L设置在5mm~10mm,而尖端夹角α为7°~15°时可以使梯度较为合适,有利于平衡雾滴的收集效率与回收率;当锥状集雾器11为关于中轴线对称的锥状结构时可进一步提升液滴的收集效率,在本领域技术人员的认知范围内,锥状集雾器11的长度L不限于5mm~10mm,尖端夹角α不限于7°~15°,锥状集雾器11不限于为关于中轴线对称的结构。
作为本实用新型的一个实施方式,亲水装置12为亲水性金属丝网,锥状集雾器11为锥状金属线线框。
亲水性金属网可以对在上升过程中直接碰撞到亲水装置12部分的夹带雾滴的气流进行雾滴的收集,亲水性金属网是由亲水溶剂改性得到的,优选地,亲水性金属丝网为铜网,例如:将在丙酮和乙醇溶液中清洗后的铜网浸入HS(CH2)11OH乙醇溶液中浸泡,在铜网表面腐蚀形成纳米多孔结构,然后用乙醇冲洗干净并在铜网表面修饰组装羟基硫醇。锥状集雾器11可以是由铜线缠绕而成的锥状框,将锥状集雾器11设置成线框结构,而没有采用密闭的实心结构是出于便于气流通过方面考虑的。
作为本实用新型的一个实施方式,若干锥状金属线线框分布在亲水性金属丝网上的每两根金属丝交界处。
将每个锥状金属线线框设置在亲水性金属丝网上两根金属丝的交界处可以便于锥状金属线线框的稳固放置,且可以根据亲水性金属丝网的结点来控制锥状金属线线框的数量,尽可能多地设置锥状金属线线框,提升与气流的接触面积,进而增加雾滴回收率。锥状金属线线框垂直于气流方向设置可以使锥状金属线线框得到充分地利用,增大与气流的接触面积。在本领域技术人员的认知范围内,锥状金属线线框也可以呈其他角度设置,不限于垂直于气流方向设置。
作为本实用新型的一个实施方式,亲水性金属丝网和/或锥状金属线线框均为由铝、镍、钛、铜中的任一种金属材料制成。
铜为常用的金属,且在铜经过梯度电化学腐蚀后产生梯度化学改性进而产生梯度润湿性后发现,铜对液滴的回收率较优,故亲水性金属丝网优选为亲水性铜网,锥状金属线线框优选为锥状铜线框。
作为本实用新型的一个实施方式,在亲水性金属丝网的两侧均设有若干锥状金属线线框。
在亲水性金属丝网的两侧均设置锥状金属线线框可以进一步地增加集雾装置与气流的接触面积,在气流的流经方向上设置更多的锥形金属线线框,尽量避免漏网之鱼,提升雾滴的回收率。
作为本实用新型的一个实施方式,若干集雾单元1在支撑单元2上平行且与支撑单元底部呈倾斜角β设置。
平行且与支撑单元2底部呈倾斜角β设置的集雾单元1可在湿热气流流经的过程中,利用集雾单元1对气流形成阻挡及对雾滴进行收集,使湿热气流在碰撞到集雾单元1时凝结成液滴,且可以在气体流经途中形成多重阻挡,相当于在液滴收集过程中形成多重保障,尽可能多地收集气流中的水分,尽可能少地减少气体流出时液滴的二次夹带。
作为本实用新型的一个实施方式,集雾单元1与支撑单元2底部的倾斜角β为30°~60°。
倾斜放置的集雾单元1以及水平放置的锥状金属线线框能有效增加液滴从金属线线框上排出的速率,液滴汇聚后经亲水性金属丝网滴落集水池中供循环使用,降低循环水的补水次数。优选地,将支撑单元2底部水平放置,而集雾单元1与支撑单元2底部的倾斜角β为30°~60°时可使集雾单元1与水平面的倾斜角为30°~60°,有利于增大集雾单元与液滴的接触面积,进一步提升液滴收集率;本实用新型的集雾装置能在较大气流速度下快速高效持续的捕集液滴并实现高效运输,从而提高整体集雾的可持续性。同时该装置有效解决了传统金属丝网除雾器对气流阻力大以及容易发生液滴二次夹带现象等问题。本实用新型的集雾器能够有效降低飘水率并减少冷却水被空气带走的量,降低冷却水损耗。
作为本实用新型的一个实施方式,集雾单元1的横截面为平行四边形,且相邻集雾单元1的平行间距为15mm~25mm。
集雾单元1的横截面不限于为平行四边形,还可以是其他的形状,如梯形、连续折叠的平面、S型曲面等;相邻集雾单元1的平行间距设置为15mm~25mm可以在确保集雾单元1与气流具有足够的接触面积并保证雾滴的回收率的同时,在相同长度的冷却塔内可以减少集雾单元1的数量,从而降低材料成本。当然了,在本领域技术人员的认知范围内,相邻集雾单元1的水平间距不限于15mm~25mm。
本实用新型的原理:
当冷空气被增温增湿后夹带着大量液滴进入本实用新型的集雾装置后,由于亲水性金属丝网和锥状金属线线框的存在,液滴一部分撞击到锥状金属线线框,锥状金属线线框经过梯度电化学腐蚀后梯度化学改性产生梯度润湿性,液滴在疏水的尖端体积增长速率低,但运输速度快,随着液滴移动界面的润湿度增加,液滴体积增长速率增加,运输速度减缓,故在整个液滴的捕集移动过程中,能保持较大的体积增长速率和运输速率;还有一部分液滴撞击到亲水性金属丝网,由于金属丝网的亲水性改性,雾滴容易在其表面吸附从而被捕集。该装置能高效回收气流中夹带的液滴,并且实现液滴的快速运输,可有效降低液滴二次夹带的风险,且对细小液滴捕捉效率高。
富含液滴的湿热气流经新型冷却塔收水器后,对于飘滴的回收能达到97%以上,若仅采用普通的波纹板收水器,仅能回收飘滴80%-90%,且普通的收水器对于细小液滴的捕集效果差,无法防止液滴二次夹带的发生,故本实用新型的集雾装置的节水意义深远;且本实用新型的集雾装置无需额外的风机,减少了设备数量,度投资成本和操作成本低,同时还具有维修和安装方便等优点。
显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,包括用于收集雾滴的若干集雾单元(1)、用于对若干集雾单元(1)进行固定支撑的支撑单元(2),若干集雾单元(1)在所述支撑单元(2)上依次排列且与所述支撑单元(2)连接,所述集雾单元(1)包括可透气的亲水装置(12)、若干可加速液滴凝集的锥状集雾器(11),若干锥状集雾器(11)在所述亲水装置(12)上依次排列且与所述亲水装置(12)连接。
2.根据权利要求1所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述锥状集雾器(11)为用具有梯度润湿性材料制成的锥状结构,所述锥状结构的尖端为疏水性材料,底端为亲水性材料,所述锥状结构的材料润湿性从尖端到底端逐渐增加。
3.根据权利要求2所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述锥状集雾器(11)的长度L为5mm~10mm,尖端夹角α为7°~15°,且所述锥状集雾器(11)为关于中轴线对称的锥状结构。
4.根据权利要求3所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述亲水装置(12)为亲水性金属丝网,所述锥状集雾器(11)为锥状金属线线框。
5.根据权利要求4所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述亲水性金属丝网和/或所述锥状金属线线框均为由铝、镍、钛、铜中的任一种金属材料制成。
6.根据权利要求5所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,若干锥状金属线线框分布在所述亲水性金属丝网上的每两根金属丝交界处。
7.根据权利要求6所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,在所述亲水性金属丝网的两侧均设有若干锥状金属线线框。
8.根据权利要求1至6任一项所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,若干集雾单元(1)在所述支撑单元(2)上平行且与所述支撑单元(2)底部呈倾斜角β设置。
9.根据权利要求7所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述集雾单元(1)与所述支撑单元(2)底部的倾斜角β为30°~60°。
10.根据权利要求8所述的适用于冷却塔的新型集雾装置,其特征在于,所述集雾单元(1)的横截面为平行四边形,且相邻集雾单元(1)的平行间距为15 mm~25 mm。
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