CN102778139A - 温排水辅助冷却方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水处理技术，具体公开一种适合在滨海核/火电厂等场合使用的温排水辅助冷却方法、装置及系统。该方法利用设置于排水明渠中的提升机构自排水明渠泵入温排水并提升到预没扬程高度，通过设置于排水明渠中的喷射机构喷射到空气中散热，冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温。该装置包括温排水提升机构和温排水喷射机构，可实现温排水提升、喷射以实现水体自然降温。该系统采用多组温排水辅助冷却装置，每一组温排水辅助冷却装置分别通过缆绳固定于排水明渠的导流堤上进行平面定位，由此可充分利用排水明渠水面而设置辅助冷却装置进行散热，有利于减少工程建设，降低电耗，实现节能环保之目的。

Description

温排水辅助冷却方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别涉及一种温排水辅助冷却方法、装置及系统，十分适合在核/火电厂、化工厂和钢铁厂等场合大量排出热废水的条件下使用。

背景技术

国内滨海核/火电厂一般以海水为核电厂设备的冷却水，采用直流循环方式，直接通过明渠将含有大量余热的冷却水排水(亦称温排水)排入近岸海域。随着单机容量和规划容量的大幅增加，温排水所携带的热量和影响范围也随之加大，这对工程海域的海洋环境和海洋生态可能会产生灾难性影响，甚至会引起大范围水域内生物的消失；这对工程海域海水养殖也可能产生很大影响，由此产生的经济损失和纠纷也越来越多；同时，温排水对核电厂自身的取水也将产生不利影响，由此增加了核电厂的建设、运行和维护成本。

为减轻温排水对海洋环境和海洋生态的影响，满足相关排放要求，近些年的工程实践中开始尝试采用将温排水排至远离岸线的深水、强流场区域，以增加掺混、扩散能力，尽可能减小受温排水影响的水面面。但该工程措施往往受到海域水文和海底地形条件的限制，工程造价通常也较高，不便于推广应用。

工程实践中也有在陆域设置专用冷却塔、冷却池和喷水池的，将部分温排水冷却后再排入到水体，但冷却塔、冷却池和喷水池的设置将增加征地面积，同时冷却塔和喷水池的投资和电耗也将较高，使得上述各辅助冷却技术的应用受到限制。为进一步说明，以下对常见的冷却塔辅助冷却流程和存在的主要问题进行分析。

冷却塔辅助冷却措施的主要流程是：排水明渠→泵房内提升泵提升→供水管道→冷却塔→排水管道(或渠道)→排水明渠。冷却塔通过蒸发和接触散热等途径，将温排水中的部分热量导入大气。为保证冷却功能的实现，尚需为冷却塔配套设置提升泵房、供水管道、排水管道等供排水设施。上述设施需在陆域设置，以保证其可施工性和可维护性；冷却塔和提升泵房应高出百年一遇高潮位(通常情况下要比多年平均海平面高4m左右)，以保证系统的运行安全。因此，冷却塔辅助冷却方式的主要问题是：提升泵扬程过高(通常在20m左右)，能耗大；工程量大，建设成本高；占用较多土地资源，土地利用率低。这些缺点制约了冷却塔辅助冷却方式在实际工程中的采用，因而有必要研发一种新的温排水处理技术，以达到节省投资、节能、环保的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种温排水辅助冷却方法、装置及系统，有助于实现节省投资、节能、环保。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是提供一种温排水辅助冷却方法，包括以下步骤：利用设置与排水明渠中的提升机构自排水明渠泵入温排水并提升到预设扬程高度，通过设置于明渠中的喷射机构喷射到空气中散热，使冷却后的温排水自然落入水明渠中，从而完成水体的降温。

相应地，本发明还提供一种温排水辅助冷却装置和系统。该温排水辅助冷却装置包括温排水提升机构和温排水喷射机构，其中：所述温排水提升机构从排水明渠泵入温排水并提升到预设扬程高度；所述温排水喷射机构与所述温排水提升机构连通，以将提升的温排水喷射到空气中散热，冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温。该温排水辅助冷却系统包含多组温排水辅助冷却装置，每一组温排水辅助冷却装置分别通过缆绳固定于排水明渠的导流堤上进行平面定位，向辅助冷却装置供电的电缆亦固定于缆绳上。

较优地，所述温排水提升机构包括潜水泵和泵筒，所述潜水泵容纳于所述泵筒内，所述潜水泵的入口外露于所述泵筒的底部，所述潜水泵的出口位于所述泵筒的内部，所述温排水喷射机构与所述泵筒连通。

较优地，所述泵筒的顶部设置检修、封堵用的活接头。

较优地，所述活接头带有堵板。

较优地，所述温排水喷射机构包括配水管和喷头，所述喷头位于所述配水管的末端，所述配水管的首端与所述泵筒连接。

较优地，所述配水管和所述喷头为多组，均匀分布在所述泵筒的四周。

较优地，每一喷头流量控制为10±0.5t/h，喷头中心距水面0.5±0.05m。

较优地，所述喷头、所述配水管及所述泵筒为TP316材质。

较优地，温排水提升机构和/或温排水喷射机构固定安装于排水明渠内。

较优地，温排水提升机构和/或温排水喷射机构漂浮安装于排水明渠内。

较优地，包括浮体机构，所述温排水提升机构和所述温排水喷射机构安装于所述浮体机构上，以浮于排水明渠的水面上。

较优地，所述浮体机构包括支架和至少一个浮筒，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒安装于所述支架上。

较优地，所述浮筒为ABS塑料一次成型。

较优地，所述支架包括托板，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒固定安装于所述托板上。

较优地，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒的顶部高出所述托板的上表面。

较优地，所述浮筒为多个，均匀分布在所述托板的角部位置，所述温排水提升机构和所述温排水喷射机构安装于所述托板的中央位置。

较优地，包括上托板和下托板，所述上托板和所述下托板通过固定件形成一体式的所述托板。

较优地，固定件上开孔，配水管自孔中穿过，使配水管得以固定。

较优地，浮筒通过上托板和下托板上的特殊开孔被卡固于支架上。

较优地，所述上托板和所述下托板为TP316材质。

在此基础上，本发明还提供一种温排水辅助冷却系统，包括多组以上所述的温排水辅助冷却装置，所述温排水辅助冷却装置之间通过可拆卸缆绳相连，每一组温排水辅助冷却装置分别通过缆绳固定于排水明渠的导流堤上进行平面定位。

较优地，将每组缆绳通过固定墩固定于排水明渠的导流堤上。

较优地，每一温排水提升机构的导电电缆固定于相应组缆绳上。

与现有技术相比，本发明的温排水辅助冷却方法、装置及系统提出了探索核/火电厂等场合辅助冷却的新途径、新方法，可提高排水设施利用率，减少投资，降低电耗，减轻温排水对海洋环境、海洋生态、海水养殖的影响，形成高效节能环保的温排水辅助冷却装置和流程。具体而言，将本发明的温排水辅助冷却装置成组设置于排水明渠内，可替代陆域设置的冷却塔、冷却池和喷水池，最终实现辅助冷却。

采用这种温排水辅助冷却方式，与冷却塔辅助冷却方式相比，可减少初投资30％左右，节省电耗40％左右，并可减少土地资源占用；与陆域喷水池冷却方式相比，可减少初投资20％左右，节省电耗60％左右，并可大幅减少土地资源占用。特别地，温排水辅助冷却装置还具有结构简单，易于加工和安装等特点。在有条件的工程推广漂浮散热辅助冷却，可取得较好的经济和社会效益，对海洋环境和生态保护，促进可持续性发展具有非常重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术中所需使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1是本发明温排水辅助冷却方法的流程图；

图2是本发明温排水辅助冷却系统一较优实施例的平面布置图；

图3是图2中本发明温排水辅助冷却装置一较优实施例的俯视图；

图4是图3的A-A剖面图。

图1～图4中，有关附图标记为：

100、温排水辅助冷却装置，101、上托板，102、下托板，103、浮筒，104、潜水泵，105、泵筒，106、喷头，107、配水管，108、带堵板活接头，109、固定件；

200、缆绳(含电缆)；

300、固定墩；

400、导流堤。

具体实施方式

本发明较优实施例采用温排水辅助冷却方式实现水体降温：通过充分利用排水明渠水面，在明渠内设置温排水提升机构供水，在排水明渠水面上设置喷射机构喷水冷却，可很好地解决现有技术存在的问题，具有冷却设施简单、易于管理、初投资少、年费用低等优点。用于滨海核/火电厂温排水辅助冷却时，采用这种温排水辅助冷却装置可取得良好的效果。文献查询表明，滨海核/火电厂温排水采用利用排水明渠等水面，设置温排水提升机构和喷射机构，实现喷水冷却的辅助冷却方式未见报道。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，表示本发明温排水辅助冷却方法较优实施例的流程图，其主要包括以下步骤：

S101、温排水提升机构从排水明渠(或其它温排水水体)底部泵入温排水并提升到预设扬程高度，采用潜水泵取水，且通过泵筒向喷射机构供水，简化了配水系统，降低了配水系统投资和水头损失。

S102、温排水喷射机构将提升的温排水喷射到空气中散热，可通过喷头形成细水滴，将热量传给空气带走，利用空气直接换热无需借助冷却塔，节省冷却塔风机能耗。

S103、冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温，其中：浮体机构使潜水泵和喷射机构漂浮于排水明渠中，无需建设陆域泵房、输水管道等工程，工程量小，且无需额外征地；由于潜水泵和喷射机构均可随潮位变化而上下浮动，潜水泵扬程仅4m左右，有利于降低电耗。

根据上述温排水辅助冷却方法，可构建本发明的温排水辅助冷却系统。该系统通过冷却装置和流程的创新，可大幅降低提升泵扬程(4m左右)，降低电耗，其工程量小，且无需额外征地。

本发明温排水辅助冷却系统较优实施例中采用多组温排水辅助冷却装置对温排水进行冷却，这种温排水辅助冷却装置可采用多种结构形式。关键部件在于温排水提升机构和温排水喷射机构，其中：温排水提升机构从排水明渠底部泵入温排水并提升到预设扬程高度；温排水喷射机构与温排水提升机构连通，以将提升的温排水喷射到空气中散热，冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温。

上述温排水提升机构和喷射机构可为固定式安装或漂浮式安装于排水明渠内，实现温排水的辅助冷却。优选地，温排水辅助冷却装置采用漂浮式温排水辅助冷却装置，主要优点在于可大幅降低支敦和支架等工程费用，且安装、维修较为方便，运行电耗也大大降低，对排水明渠水流流态影响也较小。以下进一步进行详细描述。

为了实现温排水提升机构和温排水喷射机构的上浮，漂浮散热装置需相应设置浮体机构。其用于安装温排水提升机构和温排水喷射机构，使得它们浮于排水明渠的水面上。所述浮体机构包括多种结构，可以为一个简单的密闭腔或船状物，也可采用支架+浮筒的结构形式实现，优选地采用后一结构。

参见图2，表示本发明温排水辅助冷却系统一较优实施例的平面布置图。该温排水辅助冷却系统包括多组温排水辅助冷却装置100(优选为漂浮式温排水辅助冷却装置)，其中每一组温排水辅助冷却装置100分别通过缆绳200固定于排水明渠的导流堤400上进行平面定位。具体地，每组缆绳200通过固定墩300固定于排水明渠的导流堤400上，防止温排水辅助冷却装置100漂浮走；每组温排水辅助冷却装置100的温排水提升机构的导电电缆固定于相应组缆绳200上，安装方便，固定可靠。

同时参见图3、图4，表示本发明温排水辅助冷却装置的较优实施例。它为漂浮式的温排水辅助冷却装置100，由上托板101、下托板102、浮筒103、潜水泵104、泵筒105、喷头106、配水管107、带堵板活接头108、固定件109等部件构成，其中浮筒103采用ABS塑料一次成型，喷头106、配水管107、上托板101、下托板102和泵筒105均采用TP316(不锈钢)材质，优点在于方便制造，环境适应性好。

上述漂浮式温排水辅助冷却装置100可具有多种结构形式，以下举例对该漂浮式温排水辅助冷却装置100各主要部分的结构详细进行描述。

如图3、图4所示，潜水泵(可根据需要选用市场上的现成设备)104和泵筒105构成温排水提升机构，其中：潜水泵104容纳于泵筒105内，其入口外露于泵筒105的底部，出口位于泵筒105的内部，泵入的温排水可暂存于泵筒内部。较优地，泵筒105的顶部设置封堵用的活接头，其为带有堵板活接头108，可以方便潜水泵104检修。

配水管107和喷头106构成温排水喷射机构，其中：喷头106位于配水管107的末端，配水管107的首端与泵筒105连接，由此使得与泵筒105连通的温排水喷射机构在压力下将提升的温排水喷射到空气中散热冷却。较优地，配水管107和喷头106为多组(图3中为4组)，其中每一喷头106流量空制为10t/h左右，喷头中心距水面0.5m左右；这些配水管107及喷头106均匀分布在泵筒105的四周，可使温排水喷射均匀，最终形成细水滴，将热量传给空气带走。

支架和至少一个浮筒103构成浮体机构机构，温排水提升机构的泵筒104和潜水泵104、温排水喷射机构的配水管107和喷头组合和浮筒103安装于支架上，在浮筒103的作用下使漂浮式温排水辅助冷却装置100整体漂浮于排水明渠的水面上。如图3、图4所示，该支架包括上托板101和下托板102，它们通过固定件109形成一体式的托板，其中固定件109上开孔，配水管107自孔中穿过，使配水管107得以固定，而浮筒103通过上托板101和下托板102上的特殊开孔(形状、位置等视浮筒而定)被卡固于支架上；浮筒103为多个(图中为4个)，由ABS塑料一次成型，它们均匀分布在托板的角部位置，而温排水提升机构和温排水喷射机构安装于托板的中央位置，有利于保持整个漂浮式温排水辅助冷却装置的平衡；且温排水提升机构、温排水喷射机构和浮筒103的顶部高出托板的上表面，使整个漂浮式温排水辅助冷却装置的主要部件露出水面。

本实施例中，漂浮式温排水辅助冷却装置100可充分利用排水明渠水面进行辅助冷却，它漂浮于排水明渠水面，其中潜水泵104自明渠取水，通过喷头106形成的细水滴，将热量传给空气带走。该漂浮式温排水辅助冷却装置辅助冷却方式主要流程是：排水明渠底部温排水→装置内潜水泵提升→配水管→喷头喷出细水滴→排水明渠表层。由此，通过这种冷却装置和流程的创新，可大幅降低提升泵的扬程(本实施例中潜水泵扬程仅在4m左右)，降低电耗，工程量小，且无需额外征地。

为实现更好的效果，上述漂浮式温排水辅助冷却装置可采用下述设置进行原则：(1)每个漂浮式温排水辅助冷却装置设置4个喷头；(2)每个喷头流量控制在10t/h左右，喷头中心距水面0.5m；(3)浮筒采用ABS塑料一次成型，喷头、配水管、托板和泵筒均采用TP316材质；(4)在泵筒上部设置带堵板活接头，以方便潜水泵检修。

这种漂浮式温排水辅助冷却装置安装、施工十分简便，主要是：若干温排水辅助冷却装置之间通过可拆卸缆绳相连而组成一组，将成组布置的漂浮式温排水辅助冷却装置通过两端固定于排水明渠导流堤上的缆绳实现平面定位，再将潜水泵供电所需的电缆亦固定于缆绳上，各个漂浮式温排水辅助冷却装置布置如图2所示。

在实施完整的温排水辅助冷却系统时，可采用下述流程进行：(1)根据相关法规、工程海域功能区划、环境敏感点情况，确定排水口温排水温度和热量限制值；(2)根据当地气象条件、排水明渠布置和水面面积，通过计算确定漂浮式温排水辅助冷却装置数量；(3)工厂化制作漂浮式温排水辅助冷却装置；(4)架设漂浮式温排水辅助冷却装置固定和电缆敷设所需的缆绳，安装漂浮式温排水辅助冷却装置；(5)通电运行，并根据实际冷却效果优化、调整所有漂浮式温排水辅助冷却装置的布置。

采用本发明温排水辅助冷却方式具有明显的技术优势：与冷却塔辅助冷却方式相比，可减少初投资30％左右，节省电耗80％左右，并可减少土地资源占用；与陆域喷水池冷却方式相比，可减少初投资20％左右，节省电耗50％左右，并可大幅减少土地资源占用。因此温排水辅助冷却装置还具有结构简单、易于加工和安装等特点。在有条件的工程推中广漂浮散热装置辅助冷却，可取得较好的经济和社会效益，对海洋环境和生态保护，促进可持续性发展具有非常重要的意义。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种温排水辅助冷却方法，其特征在于，利用设置于排水明渠中的提升机构自排水明渠泵入温排水并提升到预设扬程高度，通过设置于排水明渠中的喷射机构喷射到空气中散热，冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温。

2.一种温排水辅助冷却装置，其特征在于，包括温排水提升机构和温排水喷射机构，其中：所述温排水提升机构从排水明渠泵入温排水并提升到预设扬程高度；所述温排水喷射机构与所述温排水提升机构连通，以将提升的温排水喷射到空气中散热，冷却后的温排水自然落入排水明渠中，从而完成水体的降温。

3.如权利要求2所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述温排水提升机构包括潜水泵和泵筒，所述潜水泵容纳于所述泵筒内，所述潜水泵的入口外露于所述泵筒的底部，所述潜水泵的出口位于所述泵筒的内部，所述温排水喷射机构与所述泵筒连通。

4.如权利要求3所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述泵筒的顶部设置封堵用的活接头。

5.如权利要求4所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述活接头带有堵板。

6.如权利要求3所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述温排水喷射机构包括配水管和喷头，所述喷头位于所述配水管的末端，所述配水管的首端与所述泵筒连接。

7.如权利要求6所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述配水管和所述喷头为多组，均匀分布在所述泵筒的四周。

8.如权利要求7所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，每一喷头流量控制为10±0.5t/h，喷头中心距水面0.5±0.05m。

9.如权利要求7所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述喷头、所述配水管及所述泵筒为TP316材质。

10.如权利要求2所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述温排水提升机构和/或温排水喷射机构固定安装于排水明渠内。

11.如权利要求2所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述温排水提升机构和/或温排水喷射机构漂浮安装于排水明渠内。

12.如权利要求11所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，包括浮体机构，所述温排水提升机构和所述温排水喷射机构安装于所述浮体机构上，以浮于排水明渠的水面上。

13.如权利要求12所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述浮体机构包括支架和至少一个浮筒，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒安装于所述支架上。

14.如权利要求13所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述浮筒为ABS塑料一次成型。

15.如权利要求13所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述支架包括托板，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒固定安装于所述托板上。

16.如权利要求15所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述温排水提升机构、所述温排水喷射机构和所述浮筒的顶部高出所述托板的上表面。

17.如权利要求15所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述浮筒为多个，均匀分布在所述托板的角部位置，所述温排水提升机构和所述温排水喷射机构安装于所述托板的中央位置。

18.如权利要求15所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，包括上托板和下托板，所述上托板和所述下托板通过固定件形成一体式的所述托板。

19.如权利要求18所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，固定件上开孔，配水管自孔中穿过，使配水管得以固定。

20.如权利要求18所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，浮筒通过上托板和下托板上的特殊开孔被卡固于支架上。

21.如权利要求18所述的温排水辅助冷却装置，其特征在于，所述上托板和所述下托板为TP316材质。

22.一种温排水辅助冷却系统，其特征在于，包括多组如权利要求2～21任一项所述的温排水辅助冷却装置，所述温排水辅助冷却装置之间通过可拆卸缆绳相连，每一组温排水辅助冷却装置分别通过缆绳固定于排水明渠的导流堤上进行平面定位。

23.如权利要求22所述的温排水辅助冷却系统，其特征在于，将每组缆绳通过固定墩固定于排水明渠的导流堤上。

24.如权利要求22所述的温排水辅助冷却系统，其特征在于，每一温排水提升机构的导电电缆固定于相应组缆绳上。

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