本發(fā)明屬于熱力發(fā)電及海水淡化，具體涉及一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、核電及火電等熱力發(fā)電技術(shù)，在汽輪機(jī)做功后的蒸汽均需要在冷凝器中通過冷源水冷卻凝結(jié)成水，海水是冷源水的主要水源之一。

2、海水直冷需要熱力發(fā)電組建在海邊，這樣會(huì)對(duì)海洋有一定的熱污染，再加上隨著工業(yè)的發(fā)展，滿足海邊建立電站的廠址越來越稀少，在后續(xù)熱力發(fā)電廠采用海水直冷的方式越來越少，而采用海水循環(huán)冷卻的方式越來越多。

3、海水循環(huán)冷卻的原理是，海水經(jīng)過冷凝器中吸收汽輪機(jī)排汽的熱量后，溫度升高，形成高溫海水，高溫海水進(jìn)入冷卻塔上部噴淋層，在噴淋層形成霧狀液滴下落，與從冷卻塔下部上升的氣流接觸，液滴中的部分水被蒸發(fā)，由于蒸發(fā)吸熱，液滴溫度降低，最終從凝汽器來的高溫海水被冷卻形成低溫海水，目前高溫海水和低溫海水的溫差有10℃左右。從液滴中蒸發(fā)的水形成蒸汽，蒸汽與從下部上行的空氣形成氣汽流，從冷卻塔頂部排向大氣。一臺(tái)1000mw的熱力發(fā)電機(jī)組，采用海循環(huán)冷卻技術(shù)，從冷卻塔排出的蒸汽量大約為5000t/h，這些蒸汽最終會(huì)散落在周圍環(huán)境中，對(duì)周圍環(huán)境有一定污染。

4、同時(shí)，熱力發(fā)電廠除了需要冷源水外還需要大量淡水，海濱電廠一般采用海水淡化的方式獲得淡水。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)目前濱海熱力發(fā)電廠海水循環(huán)冷卻存在的問題及需要通過海水淡化獲得淡水的現(xiàn)狀，提供了一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)及方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，包括冷卻塔，以及由下向上依次布置在冷卻塔中的海水池、進(jìn)風(fēng)層、填料層、噴淋層、淡水收集層和冷凝層；

4、從噴淋層噴出的霧狀水依次穿過填料層和進(jìn)風(fēng)層匯聚到海水池中；

5、從進(jìn)風(fēng)層進(jìn)入的空氣，在冷卻塔中向上流動(dòng)，依次穿過填料層和噴淋層；

6、向上流動(dòng)的空氣與向下流動(dòng)的水霧在填料層和噴淋層接觸后，部分水蒸發(fā)，水蒸氣與向上流動(dòng)的氣流形成氣汽流，氣汽流繼續(xù)向上流動(dòng)，穿過淡水收集層和冷凝層，氣汽流中的蒸汽在冷凝層凝結(jié)，形成水滴，向下匯聚在淡水收集層。

7、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，海水池、進(jìn)風(fēng)層、填料層、噴淋層、淡水收集層和冷凝層的各層之間留有的安裝檢修的空間。

8、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，還包括海水補(bǔ)水裝置、濃水排出裝置

9、海水補(bǔ)水裝置的出口接在海水池的第一入口，海水池的第一出口接在濃水排出裝置的入口。

10、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，還包括循環(huán)水泵和冷卻水泵；

11、海水池的第二出口接在冷卻水泵的入口，海水池的第三出口接在循環(huán)水泵的入口，冷卻水泵的出口接在冷凝層的入口，冷凝層的出口接在噴淋層的第一入口。

12、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，還包括濃水用戶、冷凝器、二次凈化裝置和淡水用戶；

13、濃水排出裝置的出口接在濃水用戶入口，循環(huán)水泵出口接在冷凝器的入口，冷凝器的出口接在噴淋層的第二入口，淡水收集層的出口接在二次凈化裝置的入口，二次凈化裝置的出口接在淡水用戶的入口。

14、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，冷凝層由帶有向上彎的翅片管組成。

15、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，冷凝層的入口接翅片管的管內(nèi)入口，從冷卻水泵出口的溫度較低的海水流經(jīng)翅片管的管內(nèi)；翅片管排列至少兩層，同一層翅片管的翅片留有間隙，用于氣汽流通過；兩層翅片管錯(cuò)開布置，即下層翅片管的翅片間隙正對(duì)上層翅片管的管子；從淡水收集層向上流動(dòng)的氣汽流，經(jīng)過溫度較低的翅片管外部后，水凝結(jié)，形成凝水；翅根留有流水孔，聚集在翅片上部的凝水向下落入淡水收集層中；冷凝層的出口接翅片管的管內(nèi)出口，冷凝層的出口出來的海水進(jìn)入噴淋層的第一入口。

16、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，淡水收集層由眾多風(fēng)帽組成。

17、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，氣汽流從下部進(jìn)入風(fēng)帽，轉(zhuǎn)向后流出風(fēng)帽，轉(zhuǎn)向過程中部分液滴落入淡水收集層中；從冷凝層冷凝的液滴掉在風(fēng)帽上部，流進(jìn)入淡水收集層中；淡水收集層收集的凝結(jié)水和分離水從淡水收集層的出口進(jìn)入二次凈化裝置中。

18、一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的方法，該方法基于所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，包括：

19、海水池中的海水，經(jīng)循環(huán)水泵提升壓頭后進(jìn)入冷凝器與汽輪機(jī)排汽交換熱量后，溫度升高，形成高溫海水；

20、高溫海水經(jīng)過冷凝器后進(jìn)入噴淋層中，形成霧狀水；

21、霧狀水向下滴落過程中與向上流動(dòng)的空氣接觸，部分水蒸發(fā)，海水被濃縮形成濃縮海水；

22、水在蒸發(fā)過程中吸熱，會(huì)使?jié)饪s海水溫度降低，形成低溫濃縮海水；

23、低溫濃縮海水匯集于海水池；

24、海水池中的海水，經(jīng)冷卻水泵進(jìn)入到冷凝層，使得冷凝層的溫度降低，在填料層、噴淋層產(chǎn)生的蒸汽通過溫度較低的冷凝層后凝結(jié)成淡水液滴，淡水液滴匯集于淡水收集層；

25、淡水收集層的淡水流入二次凈化裝置，根據(jù)淡水用戶的需求進(jìn)一步處理，形成滿足淡水用戶需求的淡水；

26、從冷凝層排出的海水，從噴淋層的第一入口進(jìn)入到噴淋層中；

27、當(dāng)海水池中海水的含鹽量達(dá)到預(yù)定值后，部分濃縮海水通過濃水排出裝置進(jìn)入濃水用戶，濃水用戶對(duì)含鹽量較高的海水進(jìn)一步利用；

28、海水池中的海水部分被蒸發(fā)，部分排出后，水位降低，通過海水補(bǔ)水裝置補(bǔ)充海水，使其達(dá)到正常水位。

29、本發(fā)明至少具有以下有益的技術(shù)效果：

30、本發(fā)明提供的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)及方法，通過在循環(huán)冷卻塔上部加裝冷凝層和淡水收集層，可以凝結(jié)、收集大部分排往大氣的蒸汽，節(jié)約了水資源，減少了對(duì)周圍環(huán)境的污染；對(duì)于海水循環(huán)冷卻技術(shù)來說，海水在循環(huán)塔內(nèi)蒸發(fā)形成的蒸汽含鹽量較少，蒸汽凝結(jié)產(chǎn)生的水即為淡水，將這些淡水在淡水收集層收集即實(shí)現(xiàn)了海水的淡化；通過加裝冷凝層，使得大部分蒸汽凝結(jié)，減少了冷卻塔上部的氣壓，可以加快從冷卻塔底部上升的空氣流速，增強(qiáng)了冷卻塔的冷卻效果，可以獲得更低的海水溫度，因此可以減小循環(huán)水泵的容量，降低投資和運(yùn)行成本。

31、進(jìn)一步，本發(fā)明所增加的冷卻水泵，其容量幾乎和循環(huán)水泵減少的容量相抵，因此也無需增加更多的投資成本和運(yùn)行成本。

32、進(jìn)一步，海水的淡化過程實(shí)際利用了發(fā)電機(jī)組的廢熱，不需要額外能量，也不需要水處理膜，人員的操作也很少，因此運(yùn)行費(fèi)用較低。

33、進(jìn)一步，淡水收集層在冷卻塔上部，位置較高，可以通過非能動(dòng)的形式達(dá)到用戶，二次處理僅需要少量費(fèi)用即可實(shí)現(xiàn)更高水質(zhì)的要求。

技術(shù)特征：

1.一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，包括冷卻塔(12)，以及由下向上依次布置在冷卻塔(12)中的海水池(1)、進(jìn)風(fēng)層(2)、填料層(3)、噴淋層(4)、淡水收集層(5)和冷凝層(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，海水池(1)、進(jìn)風(fēng)層(2)、填料層(3)、噴淋層(4)、淡水收集層(5)和冷凝層(6)的各層之間留有的安裝檢修的空間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，還包括海水補(bǔ)水裝置(9)、濃水排出裝置(10)

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，還包括循環(huán)水泵(13)和冷卻水泵(15)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，還包括濃水用戶(11)、冷凝器(14)、二次凈化裝置(7)和淡水用戶(8)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，冷凝層(6)由帶有向上彎的翅片管組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，冷凝層(6)的入口接翅片管的管內(nèi)入口，從冷卻水泵(15)出口的溫度較低的海水流經(jīng)翅片管的管內(nèi)；翅片管排列至少兩層，同一層翅片管的翅片留有間隙，用于氣汽流通過；兩層翅片管錯(cuò)開布置，即下層翅片管的翅片間隙正對(duì)上層翅片管的管子；從淡水收集層(5)向上流動(dòng)的氣汽流，經(jīng)過溫度較低的翅片管外部后，水凝結(jié)，形成凝水；翅根留有流水孔，聚集在翅片上部的凝水向下落入淡水收集層(5)中；冷凝層(6)的出口接翅片管的管內(nèi)出口，冷凝層(6)的出口出來的海水進(jìn)入噴淋層(4)的第一入口。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，淡水收集層(5)由眾多風(fēng)帽組成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，氣汽流從下部進(jìn)入風(fēng)帽，轉(zhuǎn)向后流出風(fēng)帽，轉(zhuǎn)向過程中部分液滴落入淡水收集層(5)中；從冷凝層(6)冷凝的液滴掉在風(fēng)帽上部，流進(jìn)入淡水收集層(5)中；淡水收集層(5)收集的凝結(jié)水和分離水從淡水收集層(5)的出口進(jìn)入二次凈化裝置(7)中。

10.一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的方法，其特征在于，該方法基于權(quán)利要求5所述的一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括冷卻塔，以及由下向上依次布置在冷卻塔中的海水池、進(jìn)風(fēng)層、填料層、噴淋層、淡水收集層和冷凝層；該方法中，從噴淋層噴出的霧狀水依次穿過填料層和進(jìn)風(fēng)層匯聚到海水池中，從進(jìn)風(fēng)層進(jìn)入的空氣，在冷卻塔中向上流動(dòng)，依次穿過填料層和噴淋層；向上流動(dòng)的空氣與向下流動(dòng)的水霧在填料層和噴淋層接觸后，部分水蒸發(fā)，水蒸氣與向上流動(dòng)的氣流形成氣汽流，氣汽流繼續(xù)向上流動(dòng)，穿過淡水收集層和冷凝層，氣汽流中的蒸汽在冷凝層凝結(jié)，形成水滴，向下匯聚在淡水收集層。本發(fā)明利用循環(huán)冷卻水實(shí)現(xiàn)了對(duì)海水的淡化。

技術(shù)研發(fā)人員：馬曉瓏,馬子晗,李太江,韓傳高,田曉,祁沛垚,劉俊峰,張震,杜明勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23