一種用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括至少一個或多個放電電極，所述放電電極至少設(shè)置于冷卻塔的上端出口附近且不影響氣流的上升，所述放電電極連接高壓電源，且在高壓電源的激勵下放電產(chǎn)生等離子體。電極通過高壓放電產(chǎn)生等離子體，作用于向上擴(kuò)散的水霧使之?dāng)y帶電荷，這些帶電水霧顆粒相互吸引或被收集電極吸引并凝聚，最后由于重力的作用下落而實現(xiàn)回收再利用。本發(fā)明可以有效解決冷卻塔水損失的問題。
【專利說明】一種用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及放電等離子體水霧凝聚領(lǐng)域，特別涉及一種用于冷卻塔的水汽回收處 理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國淡水資源緊缺，水資源緊張嚴(yán)重影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在電力工業(yè)中，許多新建 或擴(kuò)建的電廠都受到供水能力的制約；有些正在運(yùn)行的電廠機(jī)組由于供水能力的減少而降 低出力運(yùn)行。而在許多制冷或換熱領(lǐng)域中，同樣存在利用冷卻塔和水汽來進(jìn)行熱量交換以 便降溫的系統(tǒng)。在上述涉及冷卻塔的領(lǐng)域中，冷卻塔是耗水的主要部分，因此冷卻塔水損失 的回收勢在必行。這對于降低耗水量，提高經(jīng)濟(jì)性，加快綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括至 少一個或多個放電電極，所述放電電極至少設(shè)置于冷卻塔的上端出口附近且不影響氣流的 上升，所述放電電極連接高壓電源，且在高壓電源的激勵下放電產(chǎn)生等離子體。
[0004] 本發(fā)明所述的水汽回收處理系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點：⑴本發(fā)明放電電極幾乎不增 加冷卻塔中空氣排向大氣的阻力，并且可以通過高壓電源激勵下的等離子體來高效回收水 汽；（2)如果放電電極邊緣與冷卻塔內(nèi)壁進(jìn)一步貼合，可以全面覆蓋整個冷卻塔，對所有的 水霧都可以起到促進(jìn)凝聚的作用；（3)如果放電電極表面安裝放電突起，可以進(jìn)一步增強(qiáng) 局部電場強(qiáng)度以增強(qiáng)回收效果。（4)便于增設(shè)放電電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置，以提高安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0006] 圖2為本發(fā)明另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007] 圖3為本發(fā)明另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖4為本發(fā)明另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 就本發(fā)明而言，最基礎(chǔ)的實施例在于提出了：一種用于冷卻塔的水汽回收處
[0010] 理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個或多個放電電極，所述放電電極至少設(shè)置于冷卻 塔的上端出口附近且不影響氣流的上升，所述放電電極連接高壓電源，且在高壓電源的激 勵下放電產(chǎn)生等離子體。
[0011] 該實施例中，所述放電電極連接高壓電源后產(chǎn)生等離子體，使得從冷卻塔的上端 出口處向上擴(kuò)散出去的水霧被凝聚，并在重力的作用下降落實現(xiàn)回收再利用。
[0012] 就該實施例而言，其原理是放電產(chǎn)生等離子體，其中的帶電粒子會隨著熱空氣向 高空運(yùn)動，這個過程中，負(fù)離子與氣溶膠結(jié)合形成大量帶電氣溶膠，這些帶電氣溶膠作為高 效凝結(jié)核能夠吸收水分，從而使水滴體積不斷增大，最后在重力的作用下降落。需要指出的 是，這與現(xiàn)有技術(shù)中的通過在冷卻塔內(nèi)放置金屬網(wǎng)明顯屬于不同的技術(shù)路線，因為冷卻塔 內(nèi)放置金屬網(wǎng)這一現(xiàn)有技術(shù)是利用：在水霧上升過程中和金屬網(wǎng)之間摩擦帶電，從而在電 暈線產(chǎn)生的電場作用下受力做定向移動，最后聚集下落。
[0013] 在另一個實施例中：所述系統(tǒng)還包括電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置，所述監(jiān)測保護(hù)裝置 用于實時監(jiān)測放電的電壓和電流，并且在發(fā)生擊穿的故障后及時切斷所述高壓電源。
[0014] 就該實施例而言，比如當(dāng)電極間發(fā)生擊穿產(chǎn)生電弧時，電壓跌落，電流增加，如果 以預(yù)先設(shè)定閾值的方式（當(dāng)然，也可以是其他監(jiān)測方式），那么當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值時， 系統(tǒng)開始報警，并且發(fā)出信號及時切斷電源以防止事故發(fā)生。
[0015] 可選的：所述放電電極包括與冷卻塔出口所在平面呈水平布置的水平電極，所述 水平電極四周與冷卻塔的內(nèi)壁貼合。該實施例意在以水平布置為例，限定一種常規(guī)的電極 布置方式及附加的電極四周的貼合方式。更重要的，放電電極與冷卻塔內(nèi)壁貼合，可以全面 覆蓋整個冷卻塔，對所有的水霧都可以起到促進(jìn)凝聚的作用。
[0016] 更進(jìn)一步的，在另一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括一個或多個接地的電極作為收 集電極，所述收集電極為金屬網(wǎng)；當(dāng)為一個收集電極時，其位置在所有放電電極的上方；當(dāng) 為多個收集電極時，所述收集電極至少設(shè)置于每兩個相鄰的放電電極之間；更優(yōu)選的，所述 收集電極與放電電極距離介于l〇cm到lm之間，該距離為經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)多次布置后的效果 而綜合得出，相對而言，在該距離范圍內(nèi)可以獲得效果與成本的平衡。關(guān)鍵在于：由于水汽 向上運(yùn)動，收集電極設(shè)計在放電電極上方，可以進(jìn)一步對等離子體處理后的水汽進(jìn)行凝聚 使其最后掉落以優(yōu)化回收效果。
[0017] 與水平布置相應(yīng)的，在另一個實施例中：所述放電電極包括與冷卻塔出口所在平 面呈堅直布置的至少2塊平行排列的堅直電極，所述堅直電極通過絕緣桿固定，所述堅直 電極的縱向高度介于l〇cm至50cm之間，該距離為經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)多次布置后的效果而綜合 得出，相對而言，在該距離范圍內(nèi)可以獲得效果與成本的平衡。事實上，為了優(yōu)化回收作用， 也可以混合配置放電電極，既采用水平布置，也采用堅直布置，當(dāng)然，這會增加成本。
[0018] 更進(jìn)一步的，對于堅直布置，在另一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括一個或多個接地 的電極作為收集電極，所述收集電極為金屬網(wǎng)或金屬板，所述收集電極至少設(shè)置于每相鄰 的兩個放電電極，所述放電電極與收集電極的距離介于l〇cm至lm之間；優(yōu)選的，也是由于 水汽向上運(yùn)動的緣故，在另一個實施例中，至少一個收集電極的高度高于一個放電電極以 便于對氣流中水汽的收集。
[0019] 在另一個實施例中，所述放電電極至少選擇如下一種作為放電電極：金屬網(wǎng)或金 屬板。就該實施例而言，其依然要服從第一實施例的限定，即所述放電電極至少設(shè)置于冷卻 塔的上端出口附近且不影響氣流的上升。金屬網(wǎng)或金屬板可以是單獨的，也可以是一個平 面上的多個金屬網(wǎng)或多個金屬板，當(dāng)為一個平面上的多個放電電極時，其互相間隔要以不 影響氣流的上升為最根本原則。金屬的材質(zhì)可以是銅、不銹鋼等。
[0020] 在另一個實施例中：所述放電電極外層包裹絕緣介質(zhì)，從而產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，避 免放電電極被水汽腐蝕。
[0021] 在另一個實施例中：所述高壓電源為正弦電源，其電壓和頻率可以調(diào)節(jié)。比如，當(dāng) 水汽的排量和排速增大時，升高電壓和頻率，增大放電功率從而提高處理效率。更優(yōu)選的： 高壓電源為雙極性或單極性脈沖電源，這是為了增加其放電均勻性。
[0022] 在另一個實施例中：放電電極表面設(shè)置突起，這樣能夠增強(qiáng)局部電場強(qiáng)度，降低放 電電壓，并提高整個放電均勻性，以及等離子體對水汽的滲透深度。
[0023] 下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用 于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范 圍。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明的冷卻塔水汽回收處理系統(tǒng)包括放電電極100和電壓電流監(jiān) 測保護(hù)裝置200。
[0025] 放電電極100連接高壓電源，在高電壓的激勵下放電產(chǎn)生等離子體。電壓電流監(jiān) 測保護(hù)裝置200可以實時監(jiān)測放電的電壓和電流，并且在發(fā)生擊穿的故障后可以及時切斷 電源，以防事故發(fā)生。下面具體說明。
[0026] 實施例A
[0027] 請參閱圖2,本實施例中的冷卻塔水汽回收處理系統(tǒng)包括水平放置的金屬網(wǎng)狀的 放電電極100,和電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置200。
[0028] -層放電電極100邊緣與冷卻塔內(nèi)壁緊密貼合。在高電壓的激勵下放電產(chǎn)生等離 子體。高壓電源可以是正弦電源，它的頻率和電壓可根據(jù)冷卻塔內(nèi)水汽的排量和排速進(jìn)行 調(diào)節(jié)。具體實現(xiàn)時可以設(shè)置一傳感器用于檢測水汽排出的速度，同時設(shè)置一控制器，控制器 根據(jù)接收到的傳感器檢測到的水汽排放速度相應(yīng)調(diào)節(jié)高壓電源的電壓或頻率。當(dāng)水汽的排 量和排速增大時，升高電壓和頻率，增大放電功率從而提高處理效率。根據(jù)研究表明，產(chǎn)生 高濃度帶電粒子的等離子體的最佳驅(qū)動頻率為50Hz到100MHz。因為頻率低時，放電穩(wěn)定性 欠佳，而頻率過高，電子濃度迅速升高從而導(dǎo)致負(fù)離子濃度下降。
[0029] 電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置200可以實時監(jiān)控放電的電壓電流波形和幅值。如果發(fā)生 擊穿等故障，電壓電流上升到一定閾值，則有控制器接收到信號將電源及時切斷以防事故 發(fā)生。
[0030] 為了降低放電電壓，本發(fā)明實施例中的放電電極100上還可以設(shè)置有突起101，突 起101可以設(shè)置多個，突起可以為針狀也可以為凸臺狀，效果略有差異。
[0031] 以上是對本發(fā)明上述實施例A的結(jié)構(gòu)做了介紹，下面對本裝置的水汽回收處理過 程以其他實施例形式做進(jìn)一步介紹。
[0032] 所述本實施例中金屬網(wǎng)狀放電電極100可以電離空氣產(chǎn)生等離子體，其中含有大 量帶電粒子，這些帶電粒子隨著熱空氣上升，并與氣溶膠結(jié)合形成大量的帶電氣溶膠，這些 帶電氣溶膠作為高效凝結(jié)核可以吸收周圍水分快速增長，從而使水珠體積不斷增大，最后 在重力的作用下降落實現(xiàn)回收再利用。
[0033] 而電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置200可以實時監(jiān)控放電電壓電流波形和幅值，一旦遇到 擊穿或是其他故障，可以迅速反應(yīng)，切斷電源以防事故發(fā)生，增強(qiáng)了安全性。
[0034] 實施例B
[0035] 本實施例重點介紹與其他實施例的不同之處，相同之處不再贅述。以水平放置的 金屬網(wǎng)放電電極為例，參閱圖3,不同之處在于放電電極100包括兩層，一層為水平放電電 極102, 一層為收集電極103。收集電極在水平放電電極上方，可以對進(jìn)一步對處理后的水 汽進(jìn)行凝聚最后掉落。與實施例A相同，電極也可以設(shè)置放電突起101，在此不再詳述。
[0036] 實施例C
[0037] 請參閱圖4,不同之處在于放電電極100為數(shù)塊堅直布置、平行排列的金屬板組 成，這些板由絕緣桿104固定，也可以選擇金屬網(wǎng)，也可以設(shè)置突起，此處不再詳述。這樣的 話可以構(gòu)成數(shù)個通道，每一個通道都可以產(chǎn)生放電等離子體對水汽進(jìn)行處理，更加提高處 理效率。也可以在相鄰兩個放電電極之間再增加一層接地的金屬網(wǎng)或金屬板作為堅直收集 電極105,放電電極與堅直收集電極的距離介于20cm至lm之間。收集電極的高度可以高于 放電電極以便于對氣流中水汽的收集。
[0038] 以上對本發(fā)明所提供的用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文 中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫 助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對 本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于冷卻塔的水汽回收處理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括至少一個或多個 放電電極，所述放電電極至少設(shè)置于冷卻塔的上端出口附近且不影響氣流的上升，所述放 電電極連接高壓電源，且在高壓電源的激勵下放電產(chǎn)生等離子體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括電壓電流監(jiān)測保護(hù)裝置， 所述監(jiān)測保護(hù)裝置用于實時監(jiān)測放電的電壓和電流，并且在發(fā)生擊穿的故障后及時切斷所 述高壓電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述放電電極包括與冷卻塔出口所在平 面呈水平布置的水平電極，所述水平電極四周與冷卻塔的內(nèi)壁貼合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述放電電極包括與冷卻塔出口所在平 面呈堅直布置的至少2塊平行排列的堅直電極，所述堅直電極通過絕緣桿固定，所述堅直 電極的縱向高度介于l〇cm至50cm之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放電電極至少選擇如下一種 作為放電電極：金屬網(wǎng)或金屬板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述放電電極外層包裹絕緣介質(zhì)，從而產(chǎn) 生介質(zhì)阻擋放電，避免放電電極被水汽腐蝕。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓電源為正弦電源，其電壓和頻率 可以調(diào)節(jié)，更優(yōu)選的：高壓電源為雙極性或單極性脈沖電源，以增加其放電均勻性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)選的：放電電極表面設(shè)置突起，以增強(qiáng) 局部電場強(qiáng)度，降低放電電壓，并提高整個放電均勻性，以及等離子體對水汽的滲透深度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括一個或多個接地的電極 作為收集電極，所述收集電極為金屬網(wǎng)；當(dāng)為一個收集電極時，其位置在所有放電電極的上 方；當(dāng)為多個收集電極時，所述收集電極至少設(shè)置于每兩個相鄰的放電電極之間；更優(yōu)選 的，所述收集電極與放電電極距離介于l〇cm到lm之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括一個或多個接地的電極 作為收集電極，所述收集電極為金屬網(wǎng)或金屬板，所述收集電極至少設(shè)置于每相鄰的兩個 放電電極，所述放電電極與收集電極的距離介于l〇cm至lm之間；優(yōu)選的，至少一個收集電 極的高度高于一個放電電極以便于對氣流中水汽的收集。
【文檔編號】F28F25/00GK104089522SQ201410324109
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】劉定新, 李策, 王小華, 榮命哲 申請人:西安交通大學(xué)