负责人:杨兰均

所在学院：电气学院

一、项目简介

热电厂冷却塔每年消耗大量水资源，其中冷却塔循环损失水量占到全厂耗水量的65%~75%，这些水损大多从冷却塔顶端以水雾的形式逸散。目前仍没有有效的措施对这些水损进行回收。

本团队设计了一种新型冷却塔水回收装置，该装置基于空气放电离子风技术利用高压大曲率电极产生的离子风对水雾进行回收，通过装置可以获得90%以上的水回收率，折合每度电可以回收1.13t水。

图1 水回收装置实验平台

二、装置效果分析

团队从工程造价，投入产出比，环保价值3个指标出发，对该收水装置进行评价，具体如下：

本收水装置采用多级并联蜂巢单元的模块化设计，吊床式架设方案，多线-水膜结构的电极形式，极大节约了装置材料。装置主要采用PVC材料作蜂巢室壁，不锈钢丝作多线电极，玻璃钢作绝缘支撑框架，总造价约为74万元（以一座出风口直径54.462m热电厂冷却塔为例），单位面积造价约为317元/。

投入产出对比：对于离子风冷却塔收水装置，投入为装置的单位面积消耗的电能的费用，而产出则为装置单位面积回收水的费用。本装置产生离子风时单位工作面积能耗为：

以冷却塔在加装离子风收水装置之后的单位面积水回收量计算。通过实验可知，水汽环境模拟平台单位面积排水速率为0.068 m³/h，装置回收效率为91.3%。得到单位面积水回收量为：

保守估计工厂电价为0.5元/度，工业水价为3元/立方米。

综上所述，本装置的投入产出比为

。

结合调研数据计算，该装置单位面积年净收益预计可达1625元/(m²·年)，在投入使用的1~2年内即可收回制造成本。

三、创新点

将空气电晕离子风原理应用于水回收领域、自维持式水膜电极的使用、蜂巢式多级并联模块化设计、高压-接地-高压分层化设计解决绝缘问题、吊床式安装方案。

针对装置进行一系列实验，确定了装置蜂巢式结构，以及最优放电极形式、工作电压等关键参数。考虑到冷却塔顶端的水汽环境和装置自身的特点，本装置中创新性地采用了自维持式的水膜电极，在保证了水回收率的同时节约材料、减轻装置质量。本作品的技术关键包括装置参数的优化确定、恶劣工作条件下的绝缘问题以及高空大质量物体的架设问题的解决。

四、市场前景及应用

本产品作为一种新型冷却塔节水装置。冷却塔是现代工业重要的配套设施，除运用于火电厂冷却塔之外，还广泛应用于石化、冶金、电力等工业领域。

从环保的角度来看，自然通风冷却塔被广泛使用于我国内陆缺水地区的火电厂，每年消耗大量淡水资源，如果推广使用离子风节水装置，那么就能有效减少这些火电厂的水损失，从而有利于缓解我国的用水压力，推动我国水资源与生态环境的可持续发展。

本团队提出模块化设计方案，使装置适用于不同规模冷却塔，同时吊床式安装方案可将装置质量控制在3.5kg/，降低成本，提高安全性。装置单位面积制造成本317元/

，投入产出比达到1:9.0，经济效益显著。结合调研数据计算，该装置预计可使2x300MW亚临界机组的火电厂耗水率降低10.36%。如果在全国范围内全面推广使用该冷却塔水回收装置，预计每年可为我国节约淡水4.3亿，节能减排效果明显。

图2 网络结构安装效果图 图3“吊床式”安装效果