CN104864659B - 冷却水节能循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了冷却水节能循环系统，包括以管道依次连通的真空蒸发装置、热水池、热源、第一初级减压蒸发装置、至少一个中间减压蒸发装置和第一末级减压蒸发装置，第一末级减压蒸发装置的低温水出口连通至热水池与热源之间的管道上；中间减压蒸发装置的蒸汽出口以管道依次连通有第一次级热水池、第二初级减压蒸发装置、第二末级减压蒸发装置，第二末级减压蒸发装置的低温水出口连通至真空蒸发装置；第一末级减压蒸发装置以管道连通有第二次级热水池，该第二次级热水池的热水出口连通至第一次级热水池。本发明通过减压蒸发后获得的蒸汽继续加热冷却水回水，达到回收低温冷却水汽化潜热并节约冷却水消耗。

Description

冷却水节能循环系统

技术领域

本发明涉及冷却水技术，尤其涉及冷却水节能循环系统。

背景技术

冷却水系统分为直流冷却水系统和循环冷却水系统。如果冷却水对生产设备降温后即排放的系统，此时冷却水只用一次，称直流冷却水系统；若使已升温的冷却水流过冷却设备而使水温回降，再用泵送回生产设备再次使用的系统，称循环冷却水系统或冷却水循环系统。

循环冷却水系统又分封闭式和敞开式两种：

1.封闭式循环冷却水系统又称为密闭式循环冷却水系统。在这个过程中，冷却水温度升高而成为热水，在另一台换热设备中用其他冷却介质来进行冷却热水，经冷却后循环使用。密闭循环冷却水系统由两部分组成：一是冷却水的循环部分，二是对冷却水进行冷却的装置部分。封闭式虽然省水，但是受天气影响比较大，会导致部分水流动不好，冬天时甚至有水路冻冰的可能；而在夏天，由于天气过热又影响冷却效果，尤其是火电厂冷却水，如果温度过高，将直接影响发电效率。

2.在敞开式循环冷却水系统中，冷却水用过后不是立即排放掉，而是收回循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时会不断被蒸发损失。因此敞开式循环水系统中，冷却水的消耗比较大。

冷却水占工业用水的70％左右，而且敞开式循环水系统占比较大的比例。而冷却水系统不论封闭式还是敞开式，都向环境中排出大量的余热，造成热污染。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供冷却水节能循环系统，通过减压蒸发后获得的蒸汽继续加热冷却水回水，达到回收低温冷却水汽化潜热并节约冷却水消耗。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

冷却水节能循环系统，包括以管道依次连通的用于通入冷却水回水的真空蒸发装置、用于通入冷却水回水的热水池、热源、第一初级减压蒸发装置、至少一个中间减压蒸发装置和第一末级减压蒸发装置，第一末级减压蒸发装置的低温水出口连通至热水池与热源之间的管道上；中间减压蒸发装置的蒸汽出口以管道依次连通有第一次级热水池、第二初级减压蒸发装置、第二末级减压蒸发装置，第二末级减压蒸发装置的低温水出口连通至真空蒸发装置；第一末级减压蒸发装置以管道连通有第二次级热水池，该第二次级热水池的热水出口连通至第一次级热水池；热水池的热水出口以管道连通至第二次级热水池；真空蒸发装置的低温水出口以管道连通有用于供给冷却水的冷水池；第一次级热水池的热水出口以管道连通有第三次级热水池，第一初级减压蒸发装置的蒸汽出口通过管道与该第三次级热水池连通。

优选地，热水池的热水出口以管道连通有室外换热器或热水发电装置或烟囱式发电装置。

优选地，第一末级减压蒸发装置的低温水出口经过用于生成去离子水的水处理系统后连通至热水池。

优选地，中间减压蒸发装置的蒸汽出口还以管道连通至第一末级减压蒸发装置、第二末级减压蒸发装置和真空蒸发装置。优选地，第一初级减压蒸发装置、中间减压蒸发装置、第一末级减压蒸发装置、第二初级减压蒸发装置为闪蒸罐，第二末级减压蒸发装置为扩容罐。

优选地，闪蒸罐或者扩容罐包括罐体及设置于罐体上的蒸汽出口、热水入口、压力传感器和分离出水的出水口，热水入口经一节流装置连通至罐体内。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过真空蒸发装置先将冷却水回水分离得到潜热蒸汽和可继续使用的冷却水，以充分利用冷却水回水的潜热，避免余热浪费，乃至避免热污染，经通入热源的第一加热通道后，在初级、中间、末级的减压蒸发装置形成的阶梯式蒸发分离作用下，经热源加热的热水被逐级蒸发分离得到不同的阶梯高压蒸汽和水，即不同压力、不同温度的水，以供不同的使用需求；此处得到的高压蒸汽形成第二加热通道，继续加热第一、第二次级热水池的热水，得到的高温水进行阶梯式的第二初级、第二末级的减压蒸发，得到的蒸汽继续加热热水，以得到不同的阶梯热水；也可通过第三次级热水池输出经第一初级减压蒸发装置输出高压蒸汽加热的高温热水，从而实现灵活地得到不同温度热水和不同压力的蒸汽，最大化利用了冷却水回水的潜热，同时也令冷却水的损失降至最低。

附图说明

图1为本发明冷却水节能循环系统的连接示意图；

图2为本发明闪蒸罐或扩容罐的结构示意图。

图中：1、真空蒸发装置；2、热水池；3、第一初级减压蒸发装置；4、中间减压蒸发装置；5、第一末级减压蒸发装置；6、第一次级热水池；7、第二初级减压蒸发装置；8、第二末级减压蒸发装置；9、第二次级热水池；10、冷水池；11、第三次级热水池；12、室外换热器；13、罐体；14、蒸汽出口；15、热水入口；16、压力传感器；17、出水口；18、节流装置；19、热源；20、第一加热通道；21、第二加热通道。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示的冷却水节能循环系统，包括以管道依次连通的用于通入冷却水回水的真空蒸发装置1、用于通入冷却水回水的热水池2、热源19、第一初级减压蒸发装置3、至少一个中间减压蒸发装置4和第一末级减压蒸发装置5，第一末级减压蒸发装置5的低温水出口连通至热水池2与热源19之间的管道上；中间减压蒸发装置4的蒸汽出口14以管道依次连通有第一次级热水池6、第二初级减压蒸发装置7、第二末级减压蒸发装置8，第二末级减压蒸发装置8的低温水出口连通至真空蒸发装置1；第一末级减压蒸发装置5以管道连通有第二次级热水池9，该第二次级热水池9的热水出口连通至第一次级热水池6；热水池2的热水出口以管道连通至第二次级热水池9；真空蒸发装置1的低温水出口以管道连通有用于供给冷却水的冷水池10；第一次级热水池6的热水出口以管道连通有第三次级热水池11，第一初级减压蒸发装置3的蒸汽出口14通过管道与该第三次级热水池11连通。

通过真空蒸发装置1先将冷却水回水分离得到潜热蒸汽和可继续使用的冷却水，以充分利用冷却水回水的潜热，避免余热浪费，乃至避免热污染，经通入热源19的第一加热通道20后，在初级、中间、末级的减压蒸发装置形成的阶梯式蒸发分离作用下，经热源19加热的热水被逐级蒸发分离得到不同的阶梯高压蒸汽和水，即不同压力、不同温度的水，以供不同的使用需求；此处得到的高压蒸汽形成第二加热通道21，继续加热第一、第二次级热水池9的热水，得到的高温水进行阶梯式的第二初级、第二末级的减压蒸发，得到的蒸汽继续加热热水，以得到不同的阶梯热水；也可通过第三次级热水池11输出经第一初级减压蒸发装置3输出高压蒸汽加热的高温热水，从而实现灵活地得到不同温度热水和不同压力的蒸汽，最大化利用了冷却水回水的潜热，同时也令冷却水的损失降至最低。第一加热通道20的供水最初是由热水池2和第一末级减压蒸发装置5形成的低温水混合而成；如果现场没有用于抽真空和提升压力的高压蒸汽，需要一开始就加热冷却水回水来生产高压蒸汽。可利用如发电厂的高压蒸汽先加热热水池的热水，之后，随着更高温热水的形成，不再从热水池2引水来加热，而是切换引更高温的水和第一末级减压蒸发装置5的低温水混合，最后送到热源19加热。当阶梯式的减压蒸发形成后，由高温的第二次级热水池9或者更高温的热水代替该第二次级热水池9，从而得到更多的热水。第二加热通道21加热的冷却水，经过第二初级减压蒸发装置7、第二末级减压蒸发装置8后产生的低温水送入真空蒸发装置1中，分离出的冷水送入冷水池10开始冷却循环。第一加热通道20最开始是加热热水池2的水，在比热水池2温度高的各级热水池形成后，改送温度高各级热水池的水到热源19加热，以更快获得热水和节省需要的热源19的能量输入。

当然，第二初级减压蒸发装置7和第二末级减压蒸发装置8之间，也可以形成阶梯式的减压蒸发流程。

如果需要的是高压蒸汽，第一加热通道20加热的最高温的热水，及第一初级减压蒸发装置3减压蒸发后得到的蒸汽，直接作为输出蒸汽；如果需要的是热水的话，该蒸汽加热第二加热通道21输出的中最高温的热水，从而得到所需的的热水。得到的高压蒸汽或者高温水，可以给锅炉给水加热；也可以接汽轮机等发电设备；也可以给低沸点工质加热；也可以给用户提供所需的蒸汽或者热水。

其中，各级热水池均为封闭水池；真空蒸发装置1可以是机械真空泵或者喷射真空泵或者两者组合抽汽而形成的真空罐，也可以是溴化锂等吸收式的真空蒸发装置1。冷却水回水喷入已经抽好真空的真空罐内，分离出低温冷水和水蒸气，低温冷水作为冷却水给水流入冷水池10，水蒸气用来加热冷却水回水并流入热水池2。分离出的低温冷水的温度应尽可能低些，能满足冷却水的温度及流量要求，同时使排出水蒸气的压力要尽可能高些，利于加热后续的冷却水回水。

热源19可采自锅炉，或者是省煤器出口的高温热水，或者是过热器后的高压蒸汽，或者是二者混合而成。经过与冷却水系统热交换后的低温水回到锅炉水系统，重新开始循环。

作为一个优选的实施方式，热水池2的热水出口以管道连通有室外换热器12或热水发电装置或烟囱式发电装置。冷却水被热源19加热到最高温后，可以以水或者饱和蒸汽的形式给锅炉自身的水加热，以最大限度降低损耗；无法利用的热水可以送到室外换热器12或者烟囱式发电装置，以充分回收能量。

作为一个优选的实施方式，第一末级减压蒸发装置5的低温水出口经过用于生成去离子水的水处理系统后连通至热水池2。冷却水量比较少时，可以全部采用去离子水；冷却水量如果特别多，用于被加热并流入热水池2的那部分冷却水，在加热至高温前先做去离子处理，或者该冷却水系统中，冷却换热器分为两部分，一部分采用普通冷却水，而另一部分采用的是去离子水，被加热的是去离子水那部分的冷却水。

作为一个优选的实施方式，中间减压蒸发装置4的蒸汽出口14还以管道连通至第一末级减压蒸发装置5、第二末级减压蒸发装置8和真空蒸发装置1。真空蒸发装置1工作过程中需要的引射蒸汽初期需要外部提供，后期，在阶梯式的减压蒸发装置正常工作后，由各减压蒸发蒸汽提供该引射蒸汽，该蒸汽或用于抽真空的真空蒸发和末级减压蒸发装置提升乏汽的压力，或用于真空蒸发装置1的吸收式稀溶液的溶剂蒸发。

作为一个优选的实施方式，第一初级减压蒸发装置3、中间减压蒸发装置4、第一末级减压蒸发装置5、第二初级减压蒸发装置7为闪蒸罐，第二末级减压蒸发装置8为扩容罐。第一加热通道20加热得到高温的冷却水经过一系列的减压蒸发，每一次的减压蒸发都分离出高温蒸汽和水，高温蒸汽用来通过第二加热通道21加热冷却水，分离出的水用于下一级减压蒸发；闪蒸罐，用高压蒸汽通过蒸汽喷射泵提升乏汽压力，然后给冷却水加热，而最终冷却下来的低温水与热水混合，再次送到热源19加热，经过多次反复加热后，如果低温水的离子浓度达到一定程度，则送到水处理系统，再生成去离子水。

具体地，如图2所示，闪蒸罐或扩容罐包括罐体13及设置于罐体13上的蒸汽出口14、热水入口15、压力传感器16和分离出水的出水口17，热水入口15经一节流装置18连通至罐体13内。在压力传感器16确认保证压力不变的情况下，通过节流装置18调整喷入的冷却水回水的流量和蒸汽排出的量来实现能量传递控制，以使各级减压蒸发装置产生的蒸汽温度、热水量最合理。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.冷却水节能循环系统，其特征在于：包括以管道依次连通的用于通入冷却水回水的真空蒸发装置、用于通入冷却水回水的热水池、热源、第一初级减压蒸发装置、至少一个中间减压蒸发装置和第一末级减压蒸发装置，第一末级减压蒸发装置的低温水出口连通至热水池与热源之间的管道上；中间减压蒸发装置的蒸汽出口以管道依次连通有第一次级热水池、第二初级减压蒸发装置、第二末级减压蒸发装置，第二末级减压蒸发装置的低温水出口连通至真空蒸发装置；第一末级减压蒸发装置以管道连通有第二次级热水池，该第二次级热水池的热水出口连通至第一次级热水池；热水池的热水出口以管道连通至第二次级热水池；真空蒸发装置的低温水出口以管道连通有用于供给冷却水的冷水池；第一次级热水池的热水出口以管道连通有第三次级热水池，第一初级减压蒸发装置的蒸汽出口通过管道与该第三次级热水池连通。

2.根据权利要求1所述的冷却水节能循环系统，其特征在于：热水池的热水出口以管道连通有室外换热器或热水发电装置或烟囱式发电装置。

3.根据权利要求1所述的冷却水节能循环系统，其特征在于：第一末级减压蒸发装置的低温水出口经过用于生成去离子水的水处理系统后连通至热水池。

4.根据权利要求1所述的冷却水节能循环系统，其特征在于：中间减压蒸发装置的蒸汽出口还以管道连通至第一末级减压蒸发装置、第二末级减压蒸发装置和真空蒸发装置。

5.根据权利要求1～4任一项所述的冷却水节能循环系统，其特征在于：第一初级减压蒸发装置、中间减压蒸发装置、第一末级减压蒸发装置、第二初级减压蒸发装置为闪蒸罐，第二末级减压蒸发装置为扩容罐。

6.根据权利要求5所述的冷却水节能循环系统，其特征在于：闪蒸罐或者扩容罐包括罐体及设置于罐体上的蒸汽出口、热水入口、压力传感器和分离出水的出水口，热水入口经一节流装置连通至罐体内。