一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统的制作方法

本技术涉及火电厂冷却，具体为一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统。

背景技术：

1、火电厂循环水冷却系统主要通过水的蒸发散热、接触散热及辐射散热等几种形式实现热量交换。蒸发散热是热水在冷却塔内形成水滴或水膜，与空气接触时水分蒸发吸收汽化潜热（约2260kj/kg），使水温降低。接触散热是‌热水与空气直接接触时，通过传导和对流传热将显热带走。冷却塔设计通过增大气水接触面积（如填料层）和延长接触时间（逆流/横流布局）提升效率；辐射散热‌是在大型冷却池中，热水通过电磁波形式辐射热量，但占比较小，通常仅贡献约5%的冷却量；其中，冷却塔是主要的降温设备，‌塔高通常达百米，通过喷淋系统形成水雾，搭配风机强制通风。热负荷可达2000-5000kw/m2，但是冷却效率受环境湿度影响显著。对于火电厂循环水冷却环节中，现有设备存在的技术缺陷有：

2、1、真空闪蒸器出口蒸汽温度(≤40℃)无法直接回收，需额外加热装置，导致能源浪费；

3、2、板式换热器在进水温度>38℃时结垢速率非线性上升，严重影响换热效率和设备寿命；

4、3、空冷塔在高湿环境(rh>80%)时辐射涂层失效；导致散热效率显著下降。

5、此外，传统真空闪蒸冷却器采用单一粒径雾化设计，无法根据水温动态调整液滴尺寸——在高温工况（＞40℃）下使用固定50μm粒径会因液滴表面积不足导致蒸发效率降低15-20%，而在低温工况（≤40℃）下使用30μm细粒径则会增加25%以上的雾化能耗，进一步加剧了冷却系统的性能瓶颈。 这些问题相互叠加，造成传统冷却系统在高温高湿环境下难以满足火电厂的冷却需求。

6、同时本领域存在一定的技术偏见，行业标准《dl/t 5523-2017》认定闪蒸蒸汽回收经济性临界点为45℃，这一标准导致低温余热回收技术长期处于停滞状态，无法突破低温蒸汽利用的技术瓶颈。

技术实现思路

1、本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，解决高温高湿环境下循环水冷却失效问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

3、一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，包括真空闪蒸冷却器、板式换热器和空冷塔；真空闪蒸冷却器包括壳体，壳体内从上至下依次为雾化腔、闪蒸腔和旋流分离腔；通过电厂开式水管道、高温循环水管道将循环水引入真空闪蒸冷却器形成一级降温；真空闪蒸冷却器的旋流分离腔的循环水出口与板式换热器连接，通过板式换热器使循环水形成二级降温；板式换热器与空冷塔连接，通过空冷塔行成三级降温。

4、进一步的，真空闪蒸冷却器顶部的蒸汽出口与喷射器连接，喷射器与除氧器连接。

5、进一步的，真空闪蒸冷却器的雾化腔内布置双模态喷嘴阵列。

6、进一步的，旋流分离腔内置三层螺旋角折流板。

7、进一步的，板式换热器分为两个独立腔室，分别为一腔室和二腔室；旋流分离腔通过循环水管分别与一腔室和二腔室连接；经一腔室和二腔室换热后的循环水，进入空冷塔。

8、进一步的，二腔室内设置有湍流发生器，湍流发生器包括两个平行设置的波纹板，两个波纹板之间通过卡扣均匀布置连接有x型湍流阵列单元。

9、进一步的，x型湍流阵列单元是x形的不锈钢材质板结构。

10、进一步的，闪蒸腔腔体内壁敷设有硅酸铝纤维板，底部设置液封装置；且闪蒸腔连接有水环式真空泵。

11、进一步的，空冷塔内部设置有散热翅片，空冷塔的顶部连接有轴流风机。

12、本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：

13、1、本实用新型解决了高温高湿气象条件下开式水冷却问题，避免出现冷却塔出口水温无法满足凝汽器换热需求。

14、2、实现低温蒸汽回收的突破：在32℃实现蒸汽回收（较行业标准降低13℃），每吨蒸汽节约标煤8kg。

15、3、高湿环境适应性：rh=85%时空冷塔散热效率衰减率≤15%（常规60%）

16、4、结垢抑制：板换结垢速率≤50g/m²·月（较常规200g下降75%）

17、5、系统煤耗：入口水温每降低1℃，供电煤耗减少1.1g/kwh。

18、性能指标与常规冷却系统比较具体参见下表：

19、

20、综上所述，本实用新型采用双级喷射器设计的真空闪蒸冷却器实现32℃低温蒸汽回收，突破了传统回收温度限制；特别是双模态喷嘴阵列的30μm/50μm自动切换设计，通过水温联锁控制实现不同工况下的雾化效率最优，解决了单一粒径设计的固有矛盾。x型湍流阵列与碱性冷却介质的组合应用有效抑制了板式换热器的结垢问题；石墨烯-二氧化硅复合涂层的改良空冷塔显著提升了高湿环境下的散热稳定性；这些创新不仅解决了现有技术的单点缺陷，更通过三级协同系统实现了整体性能的突破，打破了行业技术偏见对低温余热回收的限制。

1.一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，包括真空闪蒸冷却器（3）、板式换热器（4）和空冷塔（5）；真空闪蒸冷却器（3）包括壳体，壳体内从上至下依次为雾化腔（101）、闪蒸腔（102）和旋流分离腔（103）；通过电厂开式水管道（1）、高温循环水管道（2）将循环水引入真空闪蒸冷却器（3）形成一级降温；真空闪蒸冷却器（3）的旋流分离腔（103）的循环水出口与板式换热器（4）连接，通过板式换热器（4）使循环水形成二级降温；板式换热器（4）与空冷塔（5）连接，通过空冷塔（5）行成三级降温。

2.根据权利要求1所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，真空闪蒸冷却器（3）顶部的蒸汽出口与喷射器（6）连接，喷射器（6）与除氧器（7）连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，真空闪蒸冷却器（3）的雾化腔（101）内布置双模态喷嘴阵列。

4.根据权利要求1所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，旋流分离腔（103）内置三层螺旋角折流板。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，板式换热器（4）分为两个独立腔室，分别为一腔室（401）和二腔室（402）；旋流分离腔（103）通过循环水管分别与一腔室（401）和二腔室（402）连接；经一腔室（401）和二腔室（402）换热后的循环水，进入空冷塔（5）。

6.根据权利要求5所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，二腔室（402）内设置有湍流发生器，湍流发生器包括两个平行设置的波纹板（403），两个波纹板（403）之间通过卡扣均匀布置连接有x型湍流阵列单元（404）。

7.根据权利要求6所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，x型湍流阵列单元（404）是x形的不锈钢材质板结构。

8.根据权利要求1所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，闪蒸腔（102）腔体内壁敷设有硅酸铝纤维板，底部设置液封装置；且闪蒸腔（102）连接有水环式真空泵（8）。

9.根据权利要求1所述的一种基于真空闪蒸-低品位热回收的循环水梯级协同降温系统，其特征在于，空冷塔（5）内部设置有散热翅片，空冷塔（5）的顶部连接有轴流风机。