一种结合地埋管的全季节节水系统及其工作方法

本发明属于烟气节水，具体涉及一种结合地埋管的全季节节水系统及其工作方法。

背景技术：

1、湿法脱硫是煤炭行业的耗水大户，湿法脱硫后的工业饱和烟气中水分的回收，可以缓解煤炭行业烟气净化带来的干旱问题。饱和烟气中水蒸气的质量分数随温度下降逐渐冷凝，强化传热改善材料导热性能和冷却水的相对流量及温度，是提高饱和烟气节水效率的方法。北方资源型城市电价和能源相对便宜，且太阳能风能资源充足，考虑牺牲余热回收来保证水分回收是有效可行的方案。烟气速度越快，除雾器的收水效果越差，实验得到烟气速度在3～15m/s区间的除雾器的收水效率为90％～70％。

2、现有节水装置普遍存在的问题是循环冷却除盐水温度过高(大约30℃～40℃)、冷却水相对流量小，从而导致换热效率低、凝结水量小，且不能实现跨季节冷资源利用，冷凝水流量不能智能调控，冷凝水流量小、节水效果不显著。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结合地埋管的全季节节水系统及其工作方法，自动化程度高，冷凝水流量可控，全季节节水效果好，能够跨季节储冷，实现了冷凝水全年流量稳定，污水处理性价比高，节水效果好。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、本发明公开了一种结合地埋管的全季节节水系统，包括冷凝装置、喷淋清洁装置、空冷装置、冷水机组、可再生能源电力系统、储冷材料、循环冷却水水泵、多层水平地埋管循环水泵、污水处理装置、烟气荷电装置、环形烟气通道、若干竖直地埋管和多层水平地埋管；

4、冷凝装置、喷淋清洁装置、烟气荷电装置和环形烟气通道沿烟气管的进口至出口方向依次设在烟气管内；储冷材料设置在岩土上方，多层水平地埋管设置在储冷材料内；竖直地埋管为同轴套管，若干竖直地埋管并联，且上段设在储冷材料内，下段设在岩土内；若干竖直地埋管和多层水平地埋管的进口分别与循环冷却水水泵连接，循环冷却水水泵分别与空冷装置和冷水机组连接；空冷装置与冷凝装置的出口连接，空冷装置设有空冷装置旁路；冷水机组分别与冷凝装置和喷淋清洁装置的进口连接，冷水机组设有冷水机组旁路；多层水平地埋管循环水泵与多层水平地埋管连接；

5、环形烟气通道的前段和后段分别设有产生方向相反磁场的磁场发生装置，并且在环形烟气通道的径向设有若干除雾装置，环形烟气通道下部连接有收水装置；冷凝装置的下方设有若干收水口，收水口通过管道与污水处理装置连接，污水处理装置分别连接至储水装置和冷凝装置的进口；可再生能源电力系统通过输电线路分别与冷水机组、循环冷却水水泵和多层水平地埋管循环水泵连接。

6、优选地，储冷材料外层包覆有保温隔板。

7、优选地，多层水平地埋管的每层管道迂回设置且相邻管道间距相等，相邻两层管道走向相互垂直；相邻竖直地埋管的间距为互相不形成热干扰的最小间距。

8、优选地，空冷装置连接有空冷装置阀门，所述空冷装置旁路上设有空冷装置旁通阀门；冷水机组连接有冷水机组阀门，所述冷水机组旁路上设有冷水机组旁通阀门。

9、优选地，冷凝装置为管束式，所有冷凝管顺排排布，且冷凝管的长度方向与烟气的流向垂直，冷凝管的外表面设有疏水层。

10、优选地，除雾装置为折流板式、屋脊式和管式中的一种或多种；若干除雾装置沿环形烟气通道环向均布。

11、优选地，收水装置设在环形烟气通道的最大通流面积处的下方。

12、优选地，环形烟气通道及所述磁场发生装置的外部设有电磁屏蔽外壳。

13、优选地，喷淋清洁装置设在冷凝装置的中段并朝向冷凝装置中段的背风侧。

14、本发明公开的上述结合地埋管的全季节节水系统的工作方法，包括：

15、工业饱和或过饱和烟气经过冷凝装置时水蒸汽被充分冷凝，冷凝水由收水口进入污水处理装置处理后，一部分进入储水装置收集，另一部分作为冷凝装置的冷却水补充；喷淋清洁装置对冷凝装置中沉积的颗粒物进行清洁；烟气在烟气荷电装置处荷电后进入环形烟气通道，产生径向离心的速度分量，出环形烟气通道会产生径向向心的速度分量，荷电液滴和荷电颗粒物在相反方向磁场中受洛伦兹力发生旋转，与除雾装置碰撞并收集在收水装置中；

16、冬季，来自冷凝装置的循环冷却水通过空冷装置冷却，然后在循环冷却水水泵的作用下部分进入多层水平地埋管，将冷资源储存在储冷材料中；部分进入竖直地埋管补充岩土冷资源；最后进入冷凝装置和喷淋清洁装置；可再生能源电力系统给循环冷却水水泵和空冷装置供电并储存部分电力供冷水机组在夏季使用；

17、夏季，多层水平地埋管在多层水平地埋管循环水泵的作用下，在储冷材料内进行循环，使储冷材料的温度分布均匀；来自冷凝装置的循环冷却水在冷水机组冷却，然后在循环冷却水水泵的作用下由竖直地埋管的内管进入地下，先与岩土进行换热，后与储冷材料进行换热，最后进入冷凝装置和喷淋清洁装置。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

19、本发明公开的一种结合地埋管的全季节节水系统，结合了多层水平地埋管和竖直地埋管，利用地下恒温环境的同时避免了长时间工作热堆积问题。夏季用竖直地埋管和冷水机组冷却循环冷却水，可以分配冷源在降低循环冷却水温度的同时节省功耗，冬季充分利用环境冷资源冷凝烟气、储存冷资源和通入竖直地埋管降温岩土避免热堆积。夏季多层水平地埋管内有独立循环系统在储冷材料中形成充分的热扰动避免竖直管取冷时造成的温度分布不均。本发明采用的环形烟气通道，烟气产生周向速度分量，荷电液滴和颗粒在方向相反磁场的作用下受到洛伦兹力绕环形烟道轴线旋转，并与环形烟道内布置的垂直于烟气流向的除雾装置和收水装置发生碰撞，脱除效率与液滴垂直通过的速度相关，液滴仅在洛伦兹力的作用下产生速度与除雾装置碰撞，荷电液滴旋转与除雾器碰撞，降低除雾器压降，增大除雾器收水效率。

20、本发明公开的上述结合地埋管的全季节节水系统的工作方法，自动化程度高，冷凝水流量可控，全季节节水效果好，能够跨季节储冷，实现了冷凝水全年流量稳定，污水处理性价比高，节水效果好。

技术特征：

1.一种结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，包括冷凝装置(1)、喷淋清洁装置(2)、空冷装置(5)、冷水机组(8)、可再生能源电力系统(9)、储冷材料(12)、循环冷却水水泵(15)、多层水平地埋管循环水泵(16)、污水处理装置(19)、烟气荷电装置(20)、环形烟气通道(23)、若干竖直地埋管(10)和多层水平地埋管(11)；

2.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，储冷材料(12)外层包覆有保温隔板(13)。

3.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，多层水平地埋管(11)的每层管道迂回设置且相邻管道间距相等，相邻两层管道走向相互垂直；相邻竖直地埋管(10)的间距为互相不形成热干扰的最小间距。

4.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，空冷装置(5)连接有空冷装置阀门(4)，所述空冷装置旁路上设有空冷装置旁通阀门(3)；冷水机组(8)连接有冷水机组阀门(7)，所述冷水机组旁路上设有冷水机组旁通阀门(6)。

5.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，冷凝装置(1)为管束式，所有冷凝管顺排排布，且冷凝管的长度方向与烟气的流向垂直，冷凝管的外表面设有疏水层。

6.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，除雾装置(24)为折流板式、屋脊式和管式中的一种或多种；若干除雾装置(24)沿环形烟气通道(23)环向均布。

7.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，收水装置(25)设在环形烟气通道(23)的最大通流面积处的下方。

8.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，环形烟气通道(23)及所述磁场发生装置的外部设有电磁屏蔽外壳(26)。

9.根据权利要求1所述的结合地埋管的全季节节水系统，其特征在于，喷淋清洁装置(2)设在冷凝装置(1)的中段并朝向冷凝装置(1)中段的背风侧。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的结合地埋管的全季节节水系统的工作方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开的一种结合地埋管的全季节节水系统及其工作方法，属于烟气节水技术领域。包括冷凝装置、喷淋清洁装置、空冷装置、冷水机组、可再生能源电力系统、储冷材料、循环冷却水水泵、多层水平地埋管循环水泵、污水处理装置、烟气荷电装置、环形烟气通道、若干竖直地埋管和多层水平地埋管。本发明结合了多层水平地埋管和竖直地埋管，利用地下恒温环境的同时避免了长时间工作热堆积问题；自动化程度高，冷凝水流量可控，全季节节水效果好，能够跨季节储冷，实现了冷凝水全年流量稳定，污水处理性价比高，节水效果好。

技术研发人员：杨富鑫,吴盛源,谭厚章,杜君文,李升
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11