阅读说明：本技术 一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统及方法 (Waste water treatment system and method for comprehensively utilizing waste heat of air cooling island and solar energy ) 是由 牟文彪 王文欣 颜亦磊 华敏 沈叔云 封立林 陈彪 吴贤豪 徐浩然 黄斐鹏 陈雨 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统,包括：蒸汽分配管、轴流风机、冷却三角顺流管束、冷却三角逆流管束、废水来路进三联箱、脱硫废水流量计、脱硫废水温度计、脱硫废水进料管、脱硫废水进料泵、顶部水箱、屋脊水槽、V形导流蒸发槽、废水集液槽、可调三通及脱硫废水循环水泵、脱硫废水循环回路管、脱硫废水自回流管和脱硫废水池。本发明的有益效果是：V形导流蒸发槽在不影响空冷岛散热的情况下紧凑布局；室外温度高时可减少阳光对于空冷凝汽器的直射,增加空冷凝汽器的换热效果；脱硫废水自回流管连接脱硫废水池,冬季室外温度低时保持脱硫废水池的温度,增加空冷凝汽器的换热效果,可以应用在废水蒸发减量处理领域。(The invention relates to a waste water disposal system for comprehensively utilizing waste heat of an air cooling island and solar energy, which comprises: the device comprises a steam distribution pipe, an axial flow fan, a cooling triangular downstream pipe bundle, a cooling triangular upstream pipe bundle, a wastewater incoming three-way header, a desulfurization wastewater flowmeter, a desulfurization wastewater thermometer, a desulfurization wastewater inlet pipe, a desulfurization wastewater feed pump, a top water tank, a ridge water tank, a V-shaped diversion evaporation tank, a wastewater collecting tank, an adjustable three-way and desulfurization wastewater circulating water pump, a desulfurization wastewater circulating loop pipe, a desulfurization wastewater self-return pipe and a desulfurization wastewater pool. The invention has the beneficial effects that: the V-shaped diversion evaporation tanks are compactly distributed under the condition of not influencing the heat dissipation of the air cooling island; when the outdoor temperature is high, the direct irradiation of sunlight to the air-cooled condenser can be reduced, and the heat exchange effect of the air-cooled condenser is improved; the desulfurization wastewater is from back flow connection desulfurization wastewater pool, keeps the temperature of desulfurization wastewater pool when outdoor temperature is low winter, increases the heat transfer effect of air cooling condenser, can use in waste water evaporation decrement processing field.)

一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统及方法

技术领域

本发明涉及环保领域，尤其包括一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统及方法。

背景技术

发电厂脱硫废水作为废水梯级利用的最终环节，由于含盐量高，成分复杂，且有一定的腐蚀性，其历来是火电行业废水处理的难点，也是影响燃煤机组废水零排放的关键，其处理工艺一直受到业内持续关注。

空冷凝汽器是一种通过空气直接冷却汽轮机的排汽，空气与排汽之间进行热交换的凝汽器，由椭圆形扁平基管钎焊铝翅片的管束组成。直接空冷系统所需要的冷却空气，通常直接由机械通风方式供应。主要应用于我国西北部干燥少雨，水资源匮乏的地区。汽轮机排汽通过粗大的排汽管送到户外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，使乏汽凝结为水进入热井，再经凝结水泵送入汽轮机的回热系统。

空冷凝汽器的降温原理是通过空气与排汽之间进行热交换而夏季室外温度高，太阳直射情况下的空冷凝汽器的温度会大大高于环境温度，空冷凝汽器的换热效果会大打折扣。夏季空冷凝汽器的排汽温度很多情况下都高于55℃甚至逼近60℃，真空度也由冬季的8kPa下降到20kPa。真空度降低有增加发电煤耗、限制夏季高峰发电量、真空泵内气蚀、增加循环水耗量等不良影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统及方法。

这种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统，包括：蒸汽分配管、轴流风机、冷却三角顺流管束、冷却三角逆流管束、废水来路进三联箱、脱硫废水流量计、脱硫废水温度计、脱硫废水进料管、脱硫废水进料泵、顶部水箱、屋脊水槽、V形导流蒸发槽、废水集液槽、可调三通及脱硫废水循环水泵、脱硫废水循环回路管、脱硫废水自回流管和脱硫废水池；

所述冷却三角顺流管束、冷却三角逆流管束和蒸汽分配管相连通并交汇于蒸汽分配管的出口；冷却三角顺流管束和冷却三角逆流管束向正下方张开一定角度且整体呈屋脊式倒V形；轴流风机设置于蒸汽分配管出口的正下方；

所述废水来路进三联箱和脱硫废水池底部出水口均通过管道接入脱硫废水进料泵的入口，脱硫废水进料泵的出口连接脱硫废水进料管的一端，脱硫废水进料管的另一端接入顶部水箱的入水口；脱硫废水进料管上设有脱硫废水流量计和脱硫废水温度计；顶部水箱的出水口接入屋脊水槽的入水口，位于屋脊水槽两端的出水口分别连接V形导流蒸发槽的两个起始端，V形导流蒸发槽以空冷岛屋脊为对称轴，平行并高于冷却三角顺流管束和冷却三角逆流管束；V形导流蒸发槽两侧末端的正下方分别都设有废水集液槽；

所述两个废水集液槽的出水口均连接可调三通及脱硫废水循环水泵的入口；所述可调三通及脱硫废水循环水泵的出口分成两路：一路接入脱硫废水循环回路管的一端，脱硫废水循环回路管的另一端接入顶部水箱的入水口；另一路接入脱硫废水自回流管的一端，脱硫废水自回流管的另一端与废水来路进三联箱的入水口和脱硫废水池的入水口均相连；所述脱硫废水循环回路管和脱硫废水自回流管上均设有脱硫废水流量计和脱硫废水温度计。

作为优选，所述V形导流蒸发槽的夹角大于或等于当地冬至日太阳高度角余角的两倍；V形导流蒸发槽中每条槽由整块板压成，铺满整个空冷岛顶部；V形导流蒸发槽两侧的顶部间隔大于废水集液槽的槽体宽度；V形导流蒸发槽底部呈弧状。

作为优选，所述屋脊水槽布置在平行并高于空冷岛屋脊处。

作为优选，所述蒸汽分配管的入口连接汽轮机排气管，冷却三角顺流管束和冷却三角逆流管束均通过凝结水泵接入汽轮机的回热系统。

这种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统的运行方法，包括如下步骤：

步骤1、将脱硫废水从废水来路进三联箱的出口和脱硫废水池的出口接出至脱硫废水进料管，通过脱硫废水进料泵将脱硫废水打入顶部水箱；

步骤2、脱硫废水从顶部水箱自流流入平行并高于空冷岛屋脊布置的屋脊水槽，然后自流分配进入V形导流蒸发槽，V形导流蒸发槽平行并高于冷却三角顺流管束和冷却三角逆流管束；脱硫废水顺流而下并吸收空冷岛散热和太阳能热量；

步骤3、通过步骤2充分换热并蒸发后的脱硫废水流入空冷岛两侧的废水集液槽；

步骤4、废水集液槽中换热并蒸发后的脱硫废水一部分被可调三通及脱硫废水循环水泵打回顶部水箱，进行再次换热；余下的脱硫废水通过脱硫废水自回流管自流回流至脱硫废水循环回路管或脱硫废水池。

作为优选，步骤1所述废水来路进三联箱中的废水通过管道进入脱硫废水池。

作为优选，步骤1和步骤4所述废水来路进三联箱出口、脱硫废水池出口、脱硫废水自回流管和脱硫废水循环回路管的管路选用防腐蚀材质。

作为优选，步骤1中的脱硫废水进料泵和步骤4中的可调三通及脱硫废水循环水泵配置有备用回路，备用回路通往废水来路进三联箱。

作为优选，步骤1至步骤4中：

V形导流蒸发槽材质为304及以上不锈钢，V形导流蒸发槽的槽体宽度小于或等于2米，材料厚度在2～25mm之间，V形导流蒸发槽的机械固定方式为铆接、螺栓连接或法兰连接；

屋脊水槽材质为304及以上的不锈钢，材料厚度在2～25mm之间，槽体宽度大于等于30cm，屋脊水槽的槽体深度大于等于30cm；供水量大于等于2t/h；

废水集液槽材质为304及以上不锈钢，材料厚度在2～25mm之间，槽体宽度大于等于30cm，深度大于等于30cm，容量大于1小时脱硫废水产生量；

脱硫废水自回流管选用衬胶钢管或标号304及以上的不锈钢，厚度在2～25mm之间，流量大于等于2t/h；

脱硫废水进料管、脱硫废水循环回路管、脱硫废水自回流管和其他上下水管配有保温层且密封；

可调三通及脱硫废水循环水泵通过远程调控；可调三通及脱硫废水循环水泵连接的管路流量大于等于1t/h，选用衬胶钢管或标号304及以上的不锈钢，厚度在2～25mm之间。

可计算单日将废水提升的温度：

上式中，Q_WO为废水投入量，单位为kg；c为水的比热容，单位为J/kg*K；η为热损失率，按97％～99％取值；q为当天每小时平均汽机回流水量，单位为kg/h，t为当天运行小时数；r为水的汽化潜热，单位为J/kg；δ为某一确定日期的赤纬角；λ为该地区纬度；β为V形导流蒸发槽与水平方向的偏角；ω'_SS为V形导流蒸发槽日落时的太阳时角；K_T为该地区晴朗指数；ψ_ext为大气外界辐射强度，取值为1350w/m²；A为V形蒸发槽的总面积，单位为m²。

本发明的有益效果是：本发明提供一种利用太阳能及空冷岛散热对脱硫废水进行加热，以达到浓缩减量的效果。室外温度高时可减少阳光对于空冷凝汽器的直射，增加空冷凝汽器的换热效果，同时进行脱硫废水浓缩减量；冬季室外温度低时则可以利用空冷岛散热将脱硫废水浓缩减量，并回流保持脱硫废水池的温度，使其持续自然蒸发，同时可帮助增加空冷凝汽器的换热效果。在不影响空冷岛散热的情况下紧凑布局，可以应用在废水蒸发减量处理领域。

附图说明

图1为空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统示意图。

附图标记说明：蒸汽分配管1、轴流风机2、冷却三角顺流管束3、冷却三角逆流管束4、废水来路进三联箱5、脱硫废水流量计6、脱硫废水温度计7、脱硫废水进料管8、脱硫废水进料泵9、顶部水箱10、屋脊水槽11、V形导流蒸发槽12、废水集液槽13、可调三通及脱硫废水循环水泵14、脱硫废水循环回路管15、脱硫废水自回流管16、脱硫废水池17。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

空冷岛包括蒸汽分配管1、冷却三角顺流管束3、冷却三角逆流管束4和轴流风机2。

浙能新疆阿克苏电厂配有两台空冷350MW机组，其废水在综合利用后最终成为高盐高杂质的脱硫废水，经过废水来路进三联箱5处理后仍然具有高盐高腐蚀性，蒸发结晶是主要处理方法。阿克苏地区夏季炎热，太阳直射下空冷凝汽器温度大大高于环境温度影响真空度。虽然蒸发量高，但是在开机的情况下无法完全蒸发消耗废水。而冬季，废水则长期结冰，无法自然蒸发减量。由于空冷岛通常位于30m左右高位，若高空结晶，清理维护会成为麻烦，因此本装置为加热减量装置，结晶。

如图1所示，以该电厂作为案例设计的蒸发减量装置为：

从三联箱出口及脱硫废水池17。接出脱硫废水至脱硫废水进料管8，通过脱硫废水进料泵9将脱硫废水清水打入顶部水箱，后自流流入平行并高于空冷岛屋脊布置的屋脊水槽11。然后，自流分配进入平行并高于冷却三角顺流管束3、冷却三角逆流管束4布置的V形导流蒸发槽12，顺流而下吸收空冷岛散热及太阳能加热，充分换热并蒸发后的脱硫废水流入空冷岛两侧的废水集液槽13。在集液槽出口三通阀门的调整下，一部分液体被循环回路水泵打回顶部水箱10，进行再次换热，余下部分液体自流回流至脱硫废水池17或废水来路进三联箱5进口。

脱硫废水进料管8为带保温的φ80mm的衬胶钢管，顶部水箱10容量为9m³。屋脊水槽11材料为304不锈钢，厚度3mm，宽度为60cm，深度为50cm，用一块钢板卷成。V形导流蒸发槽12材料为304不锈钢，厚度为3mm，宽度为1m，夹角为110°，间隔2m，每块导流槽用一块钢板卷成。两侧集液槽材料为304不锈钢，厚度3mm，宽度50cm，深度50cm，用一块钢板卷成。液体循环回路为带保温的φ50mm的衬胶钢管。自流回流使用带保温的φ80mm的衬胶钢管。

一种空冷岛废热及太阳能综合利用的废水处置系统的运行方法，包括但不限于如下步骤：

步骤1、将脱硫废水从废水来路进三联箱5的出口和脱硫废水池17的出口接出至脱硫废水进料管8，通过脱硫废水进料泵9将脱硫废水打入顶部水箱10；

步骤2、脱硫废水从顶部水箱10自流流入平行并高于空冷岛屋脊布置的屋脊水槽11，然后自流分配进入V形导流蒸发槽12，V形导流蒸发槽12平行并高于冷却三角顺流管束3和冷却三角逆流管束4；脱硫废水顺流而下并吸收空冷岛散热和太阳能热量；

步骤3、通过步骤2充分换热并蒸发后的脱硫废水流入空冷岛两侧的废水集液槽13；

步骤4、废水集液槽13中换热并蒸发后的脱硫废水一部分被可调三通及脱硫废水循环水泵14打回顶部水箱10，进行再次换热；余下的脱硫废水通过脱硫废水自回流管16自流回流至脱硫废水循环回路管15或脱硫废水池17。

步骤1所述废水来路进三联箱5中的废水通过管道进入脱硫废水池17。

步骤1和步骤4所述废水来路进三联箱5出口、脱硫废水池17出口、脱硫废水自回流管16和脱硫废水循环回路管15的管路选用防腐蚀材质。

步骤1中的脱硫废水进料泵9和步骤4中的可调三通及脱硫废水循环水泵14配置有备用回路，备用回路通往废水来路进三联箱5。

步骤1至步骤4中：

V形导流蒸发槽12材质为304及以上不锈钢，V形导流蒸发槽12的槽体宽度小于或等于2米，材料厚度在2～25mm之间，V形导流蒸发槽12的机械固定方式为铆接、螺栓连接或法兰连接；

屋脊水槽11材质为304及以上的不锈钢，材料厚度在2～25mm之间，槽体宽度大于等于30cm，屋脊水槽11的槽体深度大于等于30cm；供水量大于等于2t/h；

废水集液槽13材质为304及以上不锈钢，材料厚度在2～25mm之间，槽体宽度大于等于30cm，深度大于等于30cm，容量大于1小时脱硫废水产生量；

脱硫废水自回流管16选用衬胶钢管或标号304及以上的不锈钢，厚度在2～25mm之间，流量大于等于2t/h；

脱硫废水进料管8、脱硫废水循环回路管15、脱硫废水自回流管16和其他上下水管配有保温层且密封；

可调三通及脱硫废水循环水泵14通过远程调控；可调三通及脱硫废水循环水泵14连接的管路流量大于等于1t/h，选用衬胶钢管或标号304及以上的不锈钢，厚度在2～25mm之间。

可计算单日将废水提升的温度：

上式中，Q_WO为废水投入量，单位为kg；c为水的比热容，单位为J/kg*K；η为热损失率，按97％～99％取值；q为当天每小时平均汽机回流水量，单位为kg/h，t为当天运行小时数；r为水的汽化潜热，单位为J/kg；δ为某一确定日期的赤纬角；λ为该地区纬度；β为V形导流蒸发槽12与水平方向的偏角；ω'_SS为V形导流蒸发槽12日落时的太阳时角；K_T为该地区晴朗指数；ψ_ext为大气外界辐射强度，取值为1350w/m²；A为V形蒸发槽的总面积，单位为m²。

在夏季室外温度高时减少阳光对于空冷凝汽器的直射，增加空冷凝汽器的换热效果，并利用太阳能及空冷凝汽器散热对脱硫废水进行加热，以达到浓缩减量的效果；冬季则可以利用空冷岛散热将脱硫废水浓缩减量，并回流保持脱硫废水池的温度，使其持续自然蒸发，同时可帮助增加环境湿度，对于周边环境具有积极意义。

该蒸发器设计可有效提升单个蒸馏器蒸发效率，进行空冷岛废热热量利用，降低脱硫废水表面蒸气压，充分利用太阳能的同时最大程度减少对空冷岛上升空气的遮挡，实现较紧凑的布局，提高总体面积利用效率，应用于空冷岛废热蒸干脱硫废水处理领域，集液槽后的循环系统可减少克服废水的势能的电泵能耗，有利于废水吸热蒸发，脱硫废水加热后回流至脱硫废水池，可保持池内废水在冬季不结冰，维持系统循环运行及自然蒸发。