CN102260004A - 应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，能够保证主生产装置更长期安全稳定运行。它包括有水质测试加药系统、排气排污系统，各系通过管道连接，冷却水可依次通过水质测试加药系统、排气排污系统，还包括有供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统，除铁铜等排气排污系统的一个出口通过管道分别与供暖与热水系统以及大型分离式热管闭式冷却系统连接，供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统之间属于并联关系，升温后从除铁铜等排气排污系统出来的冷却水直接进入供暖与热水系统提供采暖与热水来利用冷却水中的热量，如果回水温度低于系统要求的冷却温度，则不开启大型分离式热管闭式冷却系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种闭路工业循环冷却水装置及方法，更具体的说涉及一种应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置及方法。
背景技术
循环冷却水系统是石油化工、冶金、火力发电、核电、制药、电子加工、食品加工、造纸、酿造等众多行业的生产工艺流程中充当着非常重要的操作单元，循环冷却水用量占工业用水总量的70％以上，开发循环冷却水系统的节水技术对降低工业用水量，节约水资源具有重要意义。目前，大型工业企业(如大型石化企业)普遍采用的冷却水系统是敞开式循环冷却水系统，系统流量通常都为上万立方米/每小时。敞开式循环冷却水系统在运行过程中，与主生产装置上的冷却设备进行热量交换后的冷却水，在凉水塔里水滴通过与空气的接触传热和蒸发传热的过程发生能量交换，降低水温，温度降低后的冷却水进入系统循环使用。由于敞开式循环冷却水系统中冷却水在与空气进行热量交换的过程中的水汽的蒸发，随着系统运行时间的增加，蒸发水量累计增大，冷却水中的金属离子或矿物质浓度逐渐升高而被浓缩，生产装置中的冷却器在易发生腐蚀、结垢。与此同时，由于冷却水与空气的接触，为微生物的生长提供了有利条件，系统内细菌、藻类等微生物大量繁殖形成生物粘泥，会导致水质恶化、传热效率降低、甚至堵塞水冷器等一系列问题发生，严重影响企业的正常生产。为了防止结垢、腐蚀和微生物大量繁殖等现象的发生，普遍的做法是向敞开式循环冷却水系统中投加定量的水处理剂(缓蚀、阻垢、杀菌剂，大多为有机物，少量为无机物)以维持冷却水的水质稳定。敞开式循环冷却水系统运行过程中，由于冷却水在凉水塔中不断地蒸发，储水量不断减少；同时含有多种水处理剂和矿物质的冷却水不断被浓缩，需要向外排放。所以敞开式循环冷却水系统需要在不断地大量补充优质水的同时排放出对环境有严重影响的污水。少量工业企业使用密闭式循环冷却水系统，密闭式循环冷却水系统在循环过程中，冷却水不接触空气，水量变化很小，水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化，冷却水与生产介质发生热量交换温度升高后，在空冷换热器中冷却。密闭式循环冷却水系统中冷却水的水质优良、可长期保持主生产装置上的冷却设备安全、稳定的运行，无需补加优质水和外排循环水，节水效果明显，但是空冷换热器所需要的换热面积很大，所以冷却水流量通常只能为几百～几千m3/h，用于较小规模的生产过程，如钢铁企业的高炉系统。
为了解决密闭式循环冷却水系统运行流量小，敞开式循环冷却水系统运行过程中严重浪费水资源和外排水污染环境的问题，需要研发一种能够适用于各类工业企业、耗水量小、对环境污染小的新型循环冷却水系统。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题和不足，提供了一种应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，该装置能够保证主生产装置更长期、安全、稳定的运行，同时只需补加少量因系统密闭性不好而渗漏的水，可克服目前闭路工业循环冷却水装置仅用于冷却水流量较小规模的生产过程的缺点，基本不排污，对环境污染小，冬季可利用水冷却过程产生的热进行采暖和产热水，其它季节可产热水，高效、节能、环保。
本发明的技术方案如下：
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，包括有水质测试加药系统、除油系统和除铁铜等排气排污系统，各系统之间通过管道连接，冷却水可依次通过水质测试加药系统、除油系统和除铁铜等排气排污系统，其中该闭路工业循环冷却水装置还包括有供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统，除铁铜等排气排污系统的一个出口通过管道分别与供暖与热水系统以及大型分离式热管闭式冷却系统连接，供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统之间属于并联关系，升温后从除铁铜等排气排污系统出来的冷却水直接进入供暖与热水系统提供采暖与热水来利用冷却水中的热量，如果冷却水中的热量能全部通过供暖与热水系统利用掉则不需要开启大型分离式热管闭式冷却系统即如果回水温度低于系统要求的冷却温度，则不开启大型分离式热管闭式冷却系统，否则开启大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量。水质测试加药系统作用是测试运行中的水质是否符合运行要求，除油系统、除铁铜等排气排污系统则是根据水质测试的数据情况来决定是否开启，如果满足运行条件不需开启。
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其进一步的技术方案是所述的供暖与热水系统由暖气片、热水箱、三通阀和各类管道及管件组成，升温后的冷却水通过三通阀与室内暖气片相连，通过室内热水箱外壳向室内散热完成供暖；室内自来水通过三通阀与室内热水箱相连，自来水通过热水箱中的暖气片加热来产热水，产出的热水通过三通阀进入浴室或其它使用热水的装置。再进一步的技术方案是所述的暖气片用铝材或碳钢制作，其作用是用来加热放入热水箱的自来水产热水，同时为冬季室内采暖提供热量；所述的热水箱可用铝材或碳钢制作，其作用是用来存放暖气片加热后的热水备用，同时充当冬季室内采暖的换热面。
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其进一步的技术方案是所述的大型分离式热管闭式冷却系统包括有水域、蒸发段即吸热段、冷凝段即放热段、蒸汽上升管和液体下降管，蒸发段位置低于冷凝段，分离式热管内部处于工作介质的汽液两相状态；杂质气体分压不超过ltorr，杂质气体指除了工作介质蒸汽以外的所有气体，杂质气体的分压是指在其一个标准大气压时，沸点温度状态下分压，用于表征其含量；蒸汽上升管中蒸汽的运动整体朝上，任何位置不能有向下运动的部分；液体在液体下降管中的运动整体朝下，任何位置不能有向上运动的部分；当大型分离式热管闭式冷却系统开启时，冷却水热量由大型分离式热管传递到周围水域。再进一步的技术方案是所述的水域为自然水域或人工水域，所述的自然水域为江、河或湖；所述的人工水域为工业循环冷却水系统中的集水池。再进一步的技术方案还可以是所述的大型分离式热管的内部工作介质为低沸点介质，沸点低于80℃，其中所述的低沸点介质优选为水、酒精、丙酮或氟氯昂。
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其进一步的技术方案是所述的冷却水为脱盐水，加入少量水处理剂以维持水质的长期稳定，用于在生产设备与生产介质发生热量传递。
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水的处理方法，将冷却水通过上述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置进行处理。
本发明的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水的处理方法，其进一步的技术方案包括以下步骤：
(1)通过循环水泵将循环冷却水进入生产设备与生产介质进行热量交换；
(2)如果冷却水中的热量能全部通过供暖与热水系统利用掉则从生产设备流出的循环冷却水全部进入供暖与热水系统用于冬季供暖和产热水；否则一部分进入供暖与热水系统用于冬季供暖和产热水，另一部分大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量；
(3)通过供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统的水作为循环冷却水再次进行步骤(1)和(2)的循环。
本发明的装置工作过程大致如下：升温后的冷却水可进入供暖与热水系统提供采暖与热水来利用冷却水中的热量，如果冷却水中的热量能全部通过供暖与热水系统利用掉则不需要开启大型分离式热管闭式冷却系统，否则开启大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量，大型分离式热管闭式冷却系统中的水域可以是自然水域江河湖也可以是人工水域如工业循环冷却水系统中的集水池。冬季升温后的冷却水(60～80℃)通过三通阀1与室内暖气片相连，通过室内热水箱外壳向室内散热完成供暖；室内自来水通过三通阀3与室内热水箱相连，自来水通过热水箱中的暖气片加热来产热水，产出的热水通过三通阀进入浴室等。如果冷却水中的热量不能全部通过供暖与热水系统利用掉则开启大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量，利用工作介质两次相变，可以在(25～45℃)的温度差下，实现热量传递交换掉多余的热量。通过供暖与热水系统与大型分离式热管闭式冷却系统后的冷却水汇合后的温度为50～70℃重新用于循环冷却。由于水温较高水中基本上不会产生微生物。所以只要加入足量缓蚀剂装置即可在运行。
本发明的有益效果是：
在循环冷却水装置运行的过程中，内循环冷却水不与空气接触，水量变化小(补充少量泄露水)，水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化，保持水质长期稳定。它克服了目前闭路工业循环冷却水装置仅用于冷却水流量较小规模的生产过程的缺点，冬季可利用水冷却过程产生的热进行采暖和产热水，其它季节可产热水，高效、节能、环保，大大降低了外排水对周边环境的污染。
附图说明
图1是本发明大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置工艺流程图；
图2是图1中的供暖与热水系统的结构示意图；
图3是图1中的大型分离式热管闭路冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅限定于这些实施例。
实施例1
本发明的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置应用于某石化企业的炼油生产装置。如图1所示，本例中，所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水系统为密闭式循环冷却水系统，采用优质水作为冷却水(冷却介质)，使用的水处理剂配方为：2mg/L的ZnSO4、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐，设计循环流量为10000m3/h，通过循环水泵使冷却水循环。循环冷却水在生产设备与生产介质进行热量交换；循环冷却水在进入生产设备前的温度T1＝70℃，从生产设备流出的循环冷却水温度T2＝80℃。从生产设备流出的循环冷却水产生的热可全部被供暖与热水系统消耗，不需要图1中的大型分离式热管闭路冷却系统，从生产设备流出的循环冷却水直接进入供暖与热水系统如图2所示。冬季时80℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室内暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来实现供暖；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室内暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。其它季节80℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室外暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来冷却；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室外暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。按进入供暖与热水系统水温度80℃出供暖与热水系统水温度70℃计，放热量为114MW，按供暖要求400W/m2计算，按照每人洗澡用50升(60℃热水)计算，大约可提供2800户(户均面积100m2)的采暖和热水供应。日常运行中，当测试系统发现油超标时则开启图1中的除油系统；当测试系统发现铁铜等离子超标时则开启图1中的除铁铜等排气排污系统。所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置节水量为约2060万吨/年，减少外排水量约520万吨/年，少排出含有机膦的药剂和对水生物有害的杀生剂约100吨(以同等规模敞开式循环冷却水系统3倍浓缩倍数运行为基准)；每年节煤约4万吨(以冬季3个月为基准)，直接经济效益超过2000万元。
实施例2
本发明的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置应用于某石化企业的化肥生产装置。如图1所示，本例中，所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水系统为密闭式循环冷却水系统，采用优质水作为冷却水(冷却介质)，使用的水处理剂配方为：2mg/L的ZnSO4、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐，设计循环流量为10000m3/h，通过循环水泵使冷却水循环。循环冷却水在生产设备与生产介质进行热量交换；循环冷却水在进入生产设备前的温度T1＝60℃，从生产设备流出的循环冷却水温度T2＝70℃。从生产设备流出的循环冷却水产生的热不可全部被供暖与热水系统消耗，需要开启图1中的大型分离式热管闭路冷却系统，从生产设备流出的循环冷却水直接进入供暖与热水系统如图2所示。一部分冬季时70℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室内暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来实现供暖；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室内暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。其它季节70℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室外暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来冷却；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室外暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。按进入供暖与热水系统水温度70℃出供暖与热水系统水温度60℃计，放热量为114MW，按供暖要求400W/m2计算，按照每人洗澡用50升(60℃热水)计算，大约可提供2800户(户均面积100m2)的采暖和热水供应，但该厂家属区建筑面积约20万，有约五分之一的热量多余，冬季可通过调节三通阀1和三通阀2与供暖系统的室内外暖气片连通，分流部分冷却水至室外，将多余热量在室外散掉；其它季节可将与室外的水箱表面积增大，增大散热面积将多余的热量散掉。日常运行中，当测试系统发现油超标时则开启图1中的除油系统；当测试系统发现铁铜等离子超标时则开启图1中的除铁铜等排气排污系统。所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置节水量为约2060万吨/年，减少外排水量约520万吨/年，少排出含有机膦的药剂和对水生物有害的杀生剂约100吨(以同等规模敞开式循环冷却水系统3倍浓缩倍数运行为基准)；每年节煤约3万吨(以冬季3个月为基准)，直接经济效益超过1500万元。
实施例3
本发明的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置应用于某电力企业的生产装置。如图1所示，本例中，所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水系统为密闭式循环冷却水系统，采用优质水作为冷却水(冷却介质)，使用的水处理剂配方为：2mg/L的ZnSO4、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐，设计循环流量为20000m3/h，通过循环水泵使冷却水循环。循环冷却水在生产设备与生产介质进行热量交换；循环冷却水在进入生产设备前的温度T1＝60℃，从生产设备流出的循环冷却水温度T2＝70℃。从生产设备流出的循环冷却水产生的热不可全部被供暖与热水系统消耗，需要开启图1中的大型分离式热管闭路冷却系统，从生产设备流出的循环冷却水直接进入供暖与热水系统如图2所示。一部分冬季时70℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室内暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来实现供暖；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室内暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。其它季节70℃的循环冷却水经三通阀1和三通阀2与供暖系统的室外暖气片连通，通过暖气片外的产热水的水箱的散热来冷却；热水系统可通过三通阀3和三通阀4与室外暖气片的热水箱连通产生热水供洗浴等用。按进入供暖与热水系统水温度70℃出供暖与热水系统水温度60℃计，放热量为114MW，按供暖要求400W/m2计算，按照每人洗澡用50升(60℃热水)计算，大约可提供5600户(户均面积100m2)的采暖和热水供应，但该厂区建筑面积约28万，有约二分之一的热量多余，冬季可通过调节三通阀1和三通阀2与供暖系统的室内外暖气片连通，分流部分冷却水至室外，将多余热量在室外散掉；其它季节可将与室外的水箱表面积增大，增大散热面积将多余的热量散掉；再多余的热量可开启如图1中的大型分离式热管闭式冷却系统将多余的热量交换掉。日常运行中，当测试系统发现油超标时则开启图1中的除油系统；当测试系统发现铁铜等离子超标时则开启图1中的除铁铜等排气排污系统。所述的大型分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置节水量为约4120万吨/年，减少外排水量约1040万吨/年，少排出含有机膦的药剂和对水生物有害的杀生剂约200吨(以同等规模敞开式循环冷却水系统3倍浓缩倍数运行为基准)；每年节煤约4万吨(以冬季3个月为基准)，直接经济效益超过2000万元。
Claims (10)
1.一种应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，包括有水质测试加药系统、除油系统和除铁铜等排气排污系统，各系统之间通过管道连接，冷却水可依次通过水质测试加药系统、除油系统和除铁铜等排气排污系统，其特征在于该闭路工业循环冷却水装置还包括有供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统，除铁铜等排气排污系统的一个出口通过管道分别与供暖与热水系统以及大型分离式热管闭式冷却系统连接，供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统之间属于并联关系，升温后从除铁铜等排气排污系统出来的冷却水直接进入供暖与热水系统提供采暖与热水来利用冷却水中的热量，如果冷却水中的热量能全部通过供暖与热水系统利用掉则不需要开启大型分离式热管闭式冷却系统即如果回水温度低于系统要求的冷却温度，则不开启大型分离式热管闭式冷却系统，否则开启大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量。
2.根据权利要求1所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的供暖与热水系统由暖气片、热水箱、三通阀和各类管道及管件组成，升温后的冷却水通过三通阀与室内暖气片相连，通过室内热水箱外壳向室内散热完成供暖；室内自来水通过三通阀与室内热水箱相连，自来水通过热水箱中的暖气片加热来产热水，产出的热水通过三通阀进入浴室或其它使用热水的装置。
3.根据权利要求2所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的暖气片用铝材或碳钢制作，其作用是用来加热放入热水箱的自来水产热水，同时为冬季室内采暖提供热量；所述的热水箱可用铝材或碳钢制作，其作用是用来存放暖气片加热后的热水备用，同时充当冬季室内采暖的换热面。
4.根据权利要求1所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的大型分离式热管闭式冷却系统包括有水域、蒸发段即吸热段、冷凝段即放热段、蒸汽上升管和液体下降管，蒸发段位置低于冷凝段，分离式热管内部处于工作介质的汽液两相状态；杂质气体分压不超过1torr；蒸汽上升管中蒸汽的运动整体朝上，任何位置不能有向下运动的部分；液体在液体下降管中的运动整体朝下，任何位置不能有向上运动的部分；当大型分离式热管闭式冷却系统开启时，冷却水热量由大型分离式热管传递到周围水域。
5.根据权利要求4所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的水域为自然水域或人工水域，所述的自然水域为江、河或湖；所述的人工水域为工业循环冷却水系统中的集水池。
6.根据权利要求4所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的大型分离式热管的内部工作介质为低沸点介质，沸点低于80℃。
7.根据权利要求6所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的低沸点介质为水、酒精、丙酮或氟氯昂。
8.根据权利要求1所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置，其特征在于所述的冷却水为脱盐水。
9.一种应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水的处理方法，其特征在于：将冷却水通过如权利要求1～8任一所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置进行处理。
10.根据权利要求9所述的应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)通过循环水泵将循环冷却水进入生产设备与生产介质进行热量交换；
(2)如果冷却水中的热量能全部通过供暖与热水系统利用掉则从生产设备流出的循环冷却水全部进入供暖与热水系统用于冬季供暖和产热水；否则一部分进入供暖与热水系统用于冬季供暖和产热水，另一部分大型分离式热管闭式冷却系统交换掉冷却水中多余的热量；
(3)通过供暖与热水系统和大型分离式热管闭式冷却系统的水作为循环冷却水再次进行步骤(1)和(2)的循环。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100648538A CN102260004A (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置及方法 |
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| CN2011100648538A CN102260004A (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102260004A true CN102260004A (zh) | 2011-11-30 |
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ID=45006878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100648538A Pending CN102260004A (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 应用分离式热管技术的闭路工业循环冷却水装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102260004A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105713720A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-29 | 吉首大学 | 一种油脂浸出的冷却水循环系统 |
| CN105953287A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-21 | 安徽省绿巨人环境技术有限公司 | 一种工业废水再利用装置 |
| CN106091069A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 安徽省绿巨人环境技术有限公司 | 一种废水再利用装置 |
| CN106123087A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-16 | 安徽省绿巨人环境技术有限公司 | 一种工业废水二次回用装置 |
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2011
- 2011-03-17 CN CN2011100648538A patent/CN102260004A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111130 |