一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置

摘要

本发明公开了一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，包括设置在大型自然通风冷却塔顶部的由多级多线—水膜电极模块并联的多线—水膜电极模块集合，多线—水膜电极模块包括设在模块支持托架周边的硅橡胶复合绝缘子串，在模块支持托架中并列设置有若干个垂直分布的水膜电极，沿水膜电极间隔设置有与其平行且具有电极间距的多线电极，若干个多线电极通过连接导线并联接入高压直流电源，水膜电极通过连接导线接地；多个模块支持托架通过支持绳索多级并联连接，沿冷却塔离子风激励区表面覆盖。本发明采用多线—水膜电极形式，发生的离子射流与冷却塔上升气流中的水雾结合，提高水12％～45％的蒸发水损回收效率。

权利要求

1.一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：包括设置在大型自然通风冷却塔(12)顶部的由多级多线—水膜电极模块(9)并联的多线—水膜电极模块集合(11)，所述多线—水膜电极模块(9)包括一个模块支持托架(1)，以及设在模块支持托架(1)周边的硅橡胶复合绝缘子串(2)，在模块支持托架(1)中并列设置有若干个垂直分布的水膜电极(3)，沿水膜电极(3)间隔设置有与其平行且具有电极间距的多线电极(4)，若干个多线电极(4)通过第一连接导线(13)并联接入高压直流电源(14)，若干个水膜电极(3)通过第二连接导线(13，)接地；多个模块支持托架(1)通过支持绳索(10)多级并联连接，沿大型自然通风冷却塔(12)顶部的离子风激励区表面覆盖；

所述水膜电极(3)包括电极托架(7)，以及沿电极托架(7)边框用铝箔、塑料压制形成的收水薄膜(8)；水膜电极是具有一定强度的多层薄膜，内层为薄金属膜结构，外层喷涂塑料涂料；水膜电极工作时电极表面会被水雾覆盖形成水层，该水层起主要导电作用。

2.根据权利要求1所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：所述多线电极(4)包括多线电极支架，以及垂直分布在多线电极支架上的若干个线托架(6)，放电电极线(5)等间距平行地张紧在等距的线托架(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：所述多线电极支架通过支架脚垂直支撑在模块支持托架(1)上。

4.根据权利要求1‐3任一项所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：多级多线‐水膜电极模块(9)通过支持绳索(10)串接为单层并联的多线‐水膜电极模块。

5.根据权利要求4所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：多级单层并联的多线‐水膜电极模块(9)沿大型自然通风冷却塔(12)顶部紧密排列，且各水膜电极(3)和多线电极(4)沿大型自然通风冷却塔(12)纵向分布。

6.根据权利要求1所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：所述模块支持托架(1)为玻璃钢材质。

7.根据权利要求1所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：所述多线电极(4)在与限流保护电阻(15)串联后再接入高压直流电源(14)，水膜电极(3)接入不锈钢材质的支持绳索(10)后接地。

8.根据权利要求1所述的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，其特征在于：所述多线电极(4)加设的高压直流电源(14)的电压为30KV～80KV。

说明书

一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高压电晕放电水回收装置，具体涉及一种多级并联多线—水膜电极结构的火电厂冷却塔离子风水回收装置。

背景技术

[0002] 目前淡水资源短缺已成为我国经济发展的重要制约因素。作为国民经济基础产业和重要能源行业的火力发电是工业用水大户，一座1000MW装机容量的火电厂的耗水量相当于一个中等城市(约100万人口)的用水量。在湿式冷却的火力发电厂中，冷却塔作为火力发电厂的重要辅助生产设备，其循环冷却水用量占总用水量的60％～80％。循环冷却水在塔内与空气进行传热传质冷却过程中将会产生水损失，主要包括蒸发损失、风吹损失和排污损失三部分，占到全厂耗水量的65％～75％。因此，冷却塔节水在火力发电厂节水乃至整个工业节水进程中有着举足轻重的地位。

[0003] 现有的冷却塔节水技术如安装机械式收水器以减少风吹损失，降低冷却塔收水器上方饱和湿空气温度使其部分水蒸气凝结减少蒸发损失，提高循环冷却水的浓缩倍率以减少排污损失。目前，上述这些冷却塔节水技术存在着诸如节水效果不理想，成本高等问题。因此，亟需一种新型冷却塔节水技术克服传统节水技术的不足。

[0004] 目前国内外正在研究的利用电晕放电产生离子风的技术，已在不同的领域(如强化散热、静电除尘、空气流体控制和航空推进等)得到国内外学者的广泛研究。电晕放电离子风是指在极不均匀电场中，相对曲率半径较小电极附近在电晕放电过程产生大量的离子，这些离子在电场作用下与周围空气流体发生动量交换形成空气射流运动。将电晕放电离子风原理应用于冷却塔节水技术上尚不常见。

[0005] 在直流高电压作用下，一般采用针‐板电极、针‐环电极或线‐网电极等简单电极形式就能产生一个有限的空间电荷区和平均风速约2～3m/s离子风。采用线‐水膜电极不仅可以较大面积的节省地电极金属材料，减小收水装置的重量，节约成本，并且通过在收水时合成塑料薄膜上被水雾覆盖形成的水膜作为大面积的接地电极还能高效的收集更多的水汽。

发明内容

[0006] 为了克服传统冷却塔技术中节水效果不理想，节水成本较高等问题，本发明提供一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，采用该新型电极形式的离子风水回收装置能更高效的收集冷却塔的蒸发水损和风吹水损，降低火电厂冷却塔水回收成本。

[0007] 本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，包括设置在大型自然通风冷却塔顶部的由多级多线—水膜电极模块并联的多线—水膜电极模块集合，所述多线—水膜电极模块包括一个模块支持托架，以及设在模块支持托架周边的硅橡胶复合绝缘子串，在模块支持托架中并列设置有若干个垂直分布的水膜电极，沿水膜电极间隔设置有与其平行且具有电极间距的多线电极，若干个多线电极通过连接导线并联接入高压直流电源，若干个水膜电极通过连接导线接地；多个模块支持托架通过支持绳索多级并联连接，沿大型自然通风冷却塔顶部覆盖。

[0009] 进一步，所述多线电极包括多线电极支架，以及垂直分布在多线电极支架上的若干个线托架，放电电极线等间距平行地张紧在等距的线托架上。

[0010] 进一步，所述多线电极支架通过支架脚垂直支撑在模块支持托架上。

[0011] 进一步，所述水膜电极包括电极托架，以及沿电极托架边框用铝箔、塑料压制形成的收水薄膜。

[0012] 进一步，多个多线‐水膜电极模块通过支持绳索串接为单层并联的多线‐水膜电极模块。

[0013] 进一步，多个单层并联的多线‐水膜电极模块沿大型自然通风冷却塔顶部紧密排列，且各水膜电极和多线电极沿大型自然通风冷却塔纵向分布。

[0014] 进一步，所述模块支持托架为玻璃钢材质。

[0015] 进一步，所述多线电极在与限流保护电阻串联再接入高压直流电源，水膜电极接入不锈钢材质的支持绳索后接地。

[0016] 进一步，所述多线电极加设的高压直流电源的电压为30KV～80KV。

[0017] 本发明用于冷却塔循环损失水的高效回收，与现有的机械式除水器水回收装置相比，具有以下优点：

[0018] 1)采用多线—水膜电极形式，发生的离子射流与冷却塔上升气流中的水雾结合，可完全回收冷却塔循环损失水中的风吹水损；离子风场中含有大量的湍流漩涡，加速冷却塔上升气流中水汽的碰撞，提高水回收效率；离子射流中的带电粒子为气流中过饱和蒸汽提供凝结核，加速气流中水蒸气的凝结，在不同的气象条件下可以回收12％～45％的蒸发水损。一般在夏季时，外界气温较高，故而蒸发水损回收率较低，仅为12％左右。在冬季时则可以达到45％左右。

[0019] 2)采用并联多线—水膜电极模块形式，在各个模块产生的离子风作用区间互不干扰的情况下，得到大面积的离子风作用区域，提高冷却塔循环损失水的回收效率。

[0020] 3)采用平铺式的水膜电极形式，离子风中的凝集水雾打在水膜电极的薄膜上，在薄膜上形成一层导电水膜。该水膜可作为接地极板，与线电极形成大量的离子射流，扩大了离子风的作用范围，大大提高了电极材料的利用率·。

[0021] 4)系统架设于塔顶内部，由于横向离子风的作用，相比于冷却塔底部，塔顶内气体密度低，气压低，冷却塔顶部气体流动速度更快，使与塔外大气环境热量交换速率提升，加速冷却塔排放水汽的液化与回收。

[0022] 5)采用此水回收装置，冷却塔顶部飘逸的水汽大量降低，大大降低冷却塔排放气体对周围环境的影响。

[0023] 6)系统采用多线‐水膜电极，并且采用钢索作为支撑结构，减轻了装置质量，节约材料，节约成本且易于安装。

[0024] 7)装置采用模块化设计，便于生产、安装及检修维护。

附图说明

[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

[0026] 图1为本发明的多线—水膜电极模块示意图。

[0027] 图2为本发明的单级多线电极的结构图。

[0028] 图3为本发明的单级水膜电极的结构图。

[0029] 图4为本发明的冷却塔水回收装置的单层模块铺设示意图。

[0030] 图5为本发明的冷却塔水回收装置的架设俯视图。

[0031] 图6为本发明的冷却塔水回收装置位置图。

[0032] 图1～图6中：1、模块支持托架；2、硅橡胶复合绝缘子串；3、水膜电极；4、多线电极；5、放电电极线；6、线托架；7、电极托架；8、收水薄膜；9、多线‐水膜电极模块；10、支持绳索；
11、多线‐水膜电极模块集合；12、大型自然通风冷却塔，13、第一连接导线；13，、第二连接导线；14、高压直流电源；15、限流保护电阻。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0034] 由图1、图5、图6所示，本发明的一种多级并联多线—水膜电极离子风冷却塔水回收装置，包括设置在大型自然通风冷却塔12顶部的由多级多线—水膜电极模块9并联的多线—水膜电极模块集合11，其中多线—水膜电极模块9包括一个模块支持托架1，以及设在模块支持托架1周边的硅橡胶复合绝缘子串2，在模块支持托架1中并列设置有若干个垂直分布的水膜电极3，沿水膜电极3间隔设置有与其平行且具有电极间距的多线电极4，前一级的多线电极4和后一级的水膜电极3组合为一个单元的多线—水膜电极，每级多线—水膜电极的多线电极4与水膜电极3形成电极间距。若干个多线电极4通过第一连接导线13并联接入高压直流电源14，若干个水膜电极3通过第二连接导线13，接地；多个模块支持托架1通过支持绳索10多级并联连接，沿大型自然通风冷却塔12顶部的离子风激励区表面覆盖。

[0035] 如图2所示，所述多线电极4包括多线电极支架，以及垂直分布在多线电极支架上的若干个线托架6，放电电极线5等间距平行地张紧在等距的线托架6上。放电电极线5为平行排列的导电细丝，采用不易变形的耐腐蚀材料。多线电极支架通过支架脚垂直支撑在模块支持托架1上。

[0036] 如图3所示，所述水膜电极3包括电极托架7，以及沿电极托架7边框用铝箔、塑料压制形成的收水薄膜8。水膜电极实际上是一种具有一定强度的多层薄膜，内层为薄金属膜结构，增强电极导热性能；外层喷涂塑料涂料，保护金属电极不受腐蚀；水膜电极工作时电极表面会被水雾覆盖形成水层，该水层为主要导电结构。整个薄膜电极张紧在电极支架上，并且可靠接地。

[0037] 如图4所示，多个多线‐水膜电极模块9通过支持绳索10串接到模块支持托架1的连接环上，将模块水平挂接，构成单层并联的多线‐水膜电极模块9。多级并联的多线—水膜电极模块9为模块化装置，模块并联数量视冷却塔出风口直径而定，并联后安装于冷却塔顶端。

[0038] 如图5所示，多个单层并联的多线‐水膜电极模块9沿大型自然通风冷却塔12顶部紧密排列，且各水膜电极3和多线电极4沿大型自然通风冷却塔12纵向分布。

[0039] 对于不同型号的冷却塔，本发明水回收装置的规格不同。

[0040] 本实施例的多线电极4与水膜电极3形成电极间距为30～50cm；多线电极4与水膜电极3的电极高度为30～60cm。

[0041] 多线电极4的线间距为5～10cm，多线电极4的线直径为1～3mm。

[0042] 多线—水膜电极模块9的长度为5～10m，多线—水膜电极模块9的宽度为3～6m，多线—水膜电极模块9的高度为120～150cm。

[0043] 多线—水膜电极加设的高压直流电源电压为30KV～80KV。水回收装置架设于冷却塔塔顶内部，架设高度在50m～150m范围内。

[0044] 本发明以出风口直径为54.652m的冷却塔为例：

[0045] 将10根直径1mm，长度4m的放电电极线5，以5cm的间距平行地张紧在宽度2cm的电极托架6上，形成多线电极4。用铝箔、塑料压制形成收水薄膜7，张紧在电极托架6上，形成水膜电极3。多线电极4和水膜电极3以40cm为间距依次平行排列在模块支持托架1上构成多线‐水膜电极模块9。模块支持托架1材料为玻璃钢，具有耐腐蚀、机械强度高，绝缘性能优异的特点。

[0046] 在冷却塔塔顶平行铺设不锈钢支持绳索10，绳索间距为4m，弧垂为0.5m。在绳索下方依次紧密排列多线‐水膜电极模块9，各个模块要求较好的水平度，但高度不要求完全等高。在垂直于9根不锈钢绳索的方向上可再增加2～3根钢索，并且与原钢索互相固定，以减少钢索震动，同时也平衡钢索对冷却塔的水平作用力。

[0047] 放电电极在与限流保护电阻15串联再接入高压直流电源，水膜电极可接入不锈钢绳索后接地。可以使用不锈钢索或者其他绳索架设。

[0048] 实施时，模块内与模块间的线电极3与水膜电极4需保证相邻极板有足够的电气间隙。

[0049] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。