CN105102918A - 冷却方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却加热的冷却剂的方法，所述方法包括：(a)将加热的冷却剂传送到蒸发冷却设备，其中所述冷却剂通过蒸发冷却；(b)从步骤(a)加热所述冷却剂的至少一部分，以提供加热的冷却剂；(c)从步骤(b)至步骤(a)再循环所述加热的冷却剂的至少一部分，以形成回路；其中所述方法还包括将所述冷却剂的至少一部分传送到反渗透装置，以形成滞留物溶液和渗透物溶液；将所述渗透物溶液的至少一部分引入到所述回路中；以及除去所述滞留物溶液。

Description

冷却方法
本发明涉及一种用于冷却加热的冷却剂的方法和一种冷却设备。该方法和设备可以用于控制冷却回路中的总溶解固体。
热交换器通常用于从工业过程除去多余的热。通常地，热交换器通过穿过换热器传送热工艺流而工作，其中热流与冷却剂间接接触。在此过程中，加热冷却剂并冷却工艺流。因此，离开热交换器的冷却剂比进入热交换器的冷却剂更热。与此相比，离开热交换器的工艺流比进入该交换器的热工艺流更冷。
加热的冷却剂可以通过诸如穿过冷却塔传送加热的冷却剂等蒸发过程进行冷却。在此类蒸发过程中，热通过蒸发(蒸发冷却)损失，这降低了剩余冷却剂的温度。然后，冷却的冷却剂可以再循环到热交换器，其中通过将冷却的冷却剂再循环到蒸发冷却设备加热并随后冷却所述冷却剂。然而，因为蒸发损失通常是纯溶剂(通常是水)，所以保留在冷却回路中的水或冷却剂与溶解固体浓缩，这可以导致结垢和腐蚀状况。由于生物生长、水垢形成、腐蚀和/或淤渣沉积，此类污染物可以引起例如积垢。防止或控制此问题的目前做法是从系统除去再循环的冷却剂(通常是水)的一部分作为清洗流(吹扫流)。通常地，作为吹扫流除去的冷却剂的一部分在蒸发冷却设备中冷却之后除去。因此，具有高的总溶解固体含量的水或冷却剂经由吹扫流从系统排出。通过将补充水和/或冷却剂添加到系统，解决了由吹扫流引起的相关联损失、蒸发和系统泄漏。通常地，总溶解固体中的补充水比冷却回路中的冷却剂(通常是水)更低。
操作冷却塔的现有技术方法是基于通常通过对导电性的在线分析保持固定的总溶解固体(TDS)浓缩在再循环流中。如上所述，这是通过从再循环回路释放冷却剂并用较低总溶解固体(TDS)浓缩的新鲜补充水替换来实现的。这意味着大量的新(新鲜)冷却剂必须送入再循环水系统中。此由于下列原因中的一个或多个可能是昂贵的：
(i)与获得和/或输送冷却剂相关联的成本；
(ii)与添加到冷却剂的添加剂/去垢剂/杀生物剂等相关联的成本；和/或
(iii)与在用作补充冷却剂(水)之前所需的冷却剂的任何预处理步骤相关联的成本。
此外，此类方法需要除去显著量的冷却剂作为吹扫流。吹扫冷却剂的随后处置也是昂贵的。这是因为吹扫流通常包含高水平的污染物，所述高水平的污染物是或可以被认为是有毒的/不可取的。因此，自来水公司征收工商业污水费(TEC)/款项，以处理此类废冷却剂。冷却塔的运营商通常支付TEC并且要求牌照/许可证，以便排出约定数量的从此类方法得到的废水。
本发明的一个目的是克服或解决用于冷却的现有技术方法/设备，或者至少向其提供一种商业上有用的替代方案。提供一种比已知的方法更经济有效地操作且/或在冷却系统的操作寿命内使用较少冷却剂的用于冷却加热的冷却剂的方法/设备是替代和/或附加目的。
提供一种用于冷却增加冷却剂浓缩周期的加热的冷却剂的方法/设备是替代和/或附加目的。提供一种其中减少在过程中结垢的用于冷却加热的冷却剂的方法/设备是替代和/或附加目的。
提供一种用于冷却增加冷却剂浓缩周期的加热的冷却剂的方法/设备是替代和/或附加目的。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于冷却加热的冷却剂的方法，所述方法包括：
(a)将加热的冷却剂传送到蒸发冷却设备，其中所述冷却剂通过蒸发冷却；
(b)从步骤(a)加热所述冷却剂的至少一部分，以提供加热的冷却剂；
(c)从步骤(b)至步骤(a)再循环所述加热的冷却剂的至少一部分，以形成回路；
其中所述方法还包括将所述冷却剂的至少一部分传送到反渗透装置，以形成滞留物溶液和渗透物溶液；将所述渗透物溶液的至少一部分引入到所述回路中；以及除去所述滞留物溶液。
现在本发明将进行进一步描述。在以下段落中，本发明的不同方面被更详细地定义。如此定义的每个方面可以与任何其他一个方面或多个方面组合，除非明确地相反指示。特别地，被指示为优选的或有利的任何特征可以与被指示为优选的或有利的任何其他一个特征或多个特征组合。
在本发明的另外方面中，提供了一种设备，所述设备包括：
用于加热冷却剂的热交换器；
用于冷却冷却剂的蒸发冷却设备；
其中所述热交换器与所述蒸发冷却设备流体连通并配置成使得在使用中，冷却剂可以将所述热交换器循环到所述蒸发冷却设备并回到所述热交换器；
具有入口、用于除去滞留物的第一出口和第二出口的反渗透装置；其中用于将冷却剂引入到所述反渗透装置中的入口与所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备流体连通；以及其中用于将渗透物从所述反渗透装置引入到所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备的第二出口与所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备流体连通。
在本发明中，加热的冷却剂优选地传送到反渗透装置。
冷却剂可以使用例如热交换器加热。热交换器可以优选地定位在反渗透装置的上游，使得在使用中，加热的冷却剂可以传送到反渗透装置。
在本发明中，该方法还有利地包括将酸性气体引入到冷却剂中。酸性气体优选地由二氧化碳组成，或者包括二氧化碳。特别地，二氧化碳可以有利地添加到冷却回路，以通过碳酸(H2CO3)的生产降低pH来控制碳酸氢盐(HCO3-)和碳酸盐(CO32-)。
酸性气体和反渗透的使用的组合已被发现在控制冷却回路中的溶解固体中特别有效。
在加热冷却剂之前，可以将酸性气体引入到冷却剂中。
所述设备还可以包括用于将酸性气体引入到冷却剂中的装置。此类用于将酸性气体引入到冷却剂中的装置优选地定位在热交换器的上游。可替代地，或者组合地，在热交换的下游可以添加酸性气体。
蒸发冷却设备可以包括例如冷却塔。
冷却剂可以包括例如河水、钻井水(井水)、总水管水(自来水)和/或回收的废水中的一者或多者。
冷却剂还可以包括从一种或多种结垢抑制剂、腐蚀抑制剂、杀生物剂、杀生物剂和它们的混合物中选择的添加剂。
所述方法还有利地包括将冷却剂的至少一部分传送到预处理阶段。该预处理阶段可以包括例如多介质过滤器、微过滤装置、纳米过滤装置、活性炭过滤器和超滤装置中的一个或多个。此类预处理通常将在引入到反渗透装置之前发生。
在优选实施例中，如本文所述的设备还包括超滤装置，所述超滤装置被优选地配置成使得在使用中，冷却剂在穿过反渗透装置之前穿过超滤装置。
在另一个优选实施例中，如本文所述的设备还包括碳过滤器装置，所述碳过滤器装置被优选地配置成使得在使用中，冷却剂在穿过反渗透装置之前穿过碳过滤器装置。
在本文所述的方法中，加热的冷却剂循环到蒸发冷却设备，在所述蒸发冷却设备中加热的冷却剂冷却。然后，冷却的冷却剂的至少一部分加热，以提供加热的冷却剂。然后加热的冷却剂的至少一部分再循环到蒸发冷却设备，以形成回路。因此，冷却剂的至少一部分围绕该回路再循环。
在该方法的步骤(c)中，基于加热的冷却剂总量的按体积计算的通常至少50％(优选地按体积的至少60％、更优选地按体积的至少80％、更优选地按体积的至少95％、更优选地按体积的至少98％、最优选地按体积的至少99％)的加热的冷却剂从步骤(b)再循环到步骤(a)。通常所有冷却剂在穿过热交换器之后在回路中返回到冷却塔。仅通过蒸发和风阻(此随空气温度变化)而产生的损失不受控制。吹扫流通常从冷却塔水池发生。
随着冷却剂反复地加热并进行蒸发冷却并随着蒸发发生，诸如溶解固体等污染物在再循环冷却剂中形成。由于生物生长、水垢形成、腐蚀和/或淤渣沉积，此类污染物可以引起例如积垢。
本文所述的方法包括将冷却剂的至少一部分传送到反渗透(RO)装置，以形成滞留物溶液和渗透物溶液。渗透物溶液的至少一部分引入到回路中，其中所述渗透物溶液的至少一部分可以围绕冷却回路再循环。滞留物溶液被除去并且可以被丢弃作为浓缩废溶液。
使用反渗透装置来处理冷却剂是有利的，因为反渗透装置允许冷却剂的一部分(渗透物溶液)被去除矿物质(与未处理的冷却剂相比，总溶解固体减少)且然后返回到冷却剂回路，同时反渗透装置将大量的溶解矿物质/杂质浓缩成较小的废流(滞留物溶液)。然后，可以除去滞留物溶液。
此外，通过将反渗透装置并入冷却剂回路中，或者通过至少使反渗透装置与冷却剂回路流体连通，而不是例如在补充进料或吹扫流上，冷却剂可以在要求吹扫冷却剂之前在回路中再循环更长时间。
反渗透装置的使用也可以允许增加浓缩的循环数。
如本文所用，冷却剂回路包括从加热装置(优选地热交换器)至蒸发冷却设备的冷却剂再循环回路并返回。其不包括吹扫或补充进料的处理。冷却剂回路可以是例如闭合回路、开放回路或半开放回路。
闭合回路冷却塔以与开放冷却塔类似的方式操作，除要被拒绝的热负荷穿过热交换盘管从工艺流体(该流体被冷却)转移到环境空气。该盘管用来将工艺流体和外部空气隔离，从而使其在闭合回路中保持干净且不受污染。此产生两个分离的流体回路：(1)外部回路，其中喷水通过盘管循环并与外部空气混合，和(2)内部回路，其中工艺流体在盘管内循环。在操作期间，热通过盘管从内部回路转移到喷水，且然后随着一部分水蒸发，转移到大气。
优选地，大量的冷却剂在回路中再循环使得冷却剂回路中的大多数冷却剂(基于总体积的按体积计算的通常至少50％、优选地至少90％、更优选地至少95％、更优选地至少98％的冷却剂)围绕回路再循环。
已经发现，通过将反渗透装置并入冷却剂回路中，冷却剂回路中的浓缩周期可以增加。术语浓缩周期用于描述系统进料源的量和从系统除去的吹扫量之间的质量流关系(或浓缩比)(或者系统中的总溶解固体(TDS)：补充溶液的总溶解固体(TDS)之比)。此也可以称为浓缩比。浓缩周期与系统中的冷却剂(通常包括水)的有效使用相互关联，以提供加热和冷却需要。高浓缩周期直接涉及来自系统的有利的低水平冷却剂(溶剂或水)损失。
缩写说明
●CR浓缩比或周期数
●MU补充率(立方米每小时)
●BD吹扫率(立方米每小时)
●E蒸发率(立方米每小时)
●TDS总溶解固体(毫克每升或mg/l)
●W风阻损失(立方米每小时)
围绕典型冷却塔的总质量平衡可以被认为是：
水平衡MU＝E+BD+W(等式1)
使用本发明，吹扫体积可以减小为零(或者可以基本上减小)并且从系统损失的基本所有(优选地所有)的水(除了经由E和W)可以是从反渗透装置除去并从反渗透装置回洗的滞留物溶液。
就补充流和吹扫流而言的浓缩周期可以描述为：
随着冷却剂在被吹扫之前通过系统再循环更长时间，增加浓缩周期是有利的，因为这样节省冷却剂。然而，随着溶解矿物质的水平随较高的浓缩周期提升，结垢和腐蚀潜在性增加。因此，所述过程中反渗透装置的包括旨在解决这些问题中的一些问题并提供一种其中可以实现最大浓缩周期的方法和/或设备以及一种可以在就水使用和/或能量而言的高(优选地)峰值效率下操作。
在冷却回路中而不是例如在补充冷却剂管线上安装反渗透装置的进一步优点是，减少具有一种可以响应于补充冷却剂需求变化的系统的需要，所述补充冷却剂需求将潜在地要求一系列的在冬季具有超大容量且在大部分的夏季具有充足容量的模块化反渗透装置。
进一步的优点是，反渗透装置也可以从冷却回路除去微生物和/或病原体并且在滞留物流中经由来自出口的废弃流处置所述微生物和/或病原体。
优选地，来自反渗透装置的所有渗透物溶液被引入冷却回路(再循环的冷却剂)中。将基于所产生的渗透物总体积的按体积计算的通常至少90％、优选地至少95％和更优选地至少98％的渗透物溶液、基于所产生的渗透物总体积的按体积计算的更优选地至少99％的渗透物溶液引入到回路，是有利的。更优选地，基本所有的所产生的渗透物溶液被引入到回路(再循环的冷却剂)中。将高量的渗透物溶液引入到回路中以便在必需将新冷却剂进给到系统中之前尽可能高地保持再循环系统中冷却剂的可能水平，是可取的。通常地，滞留物损失将约为基于引入到反渗透装置入口的冷却剂总体积的按体积计算的25％的冷却剂。
反渗透装置可以定位在冷却剂回路上的任何地方或者与冷却剂回路流体连通。所述方法和/或设备可经设计使得仅回路中(每个再循环回路中)的冷却剂的一部分传送到反渗透装置。所述反渗透装置可以经定位使得基于回路中冷却剂总体积的按体积计算的通常低于10％、优选地低于20％、更优选地低于30％、更优选地低于50％的冷却剂在该回路中传送到反渗透装置。
可替代地或另外地，反渗透装置可经定位使得基于回路中冷却剂总体积的按体积计算的通常至少50％、优选地至少60％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、更优选地至少99.5％的冷却剂或回路中的基本所有冷却剂传送到反渗透装置。因此，反渗透装置可经定位使得围绕回路流动的基本所有冷却剂穿过反渗透装置。将高水平的冷却剂传送到反渗透装置的一个优点是更多冷却剂可以被净化。
基于进入反渗透装置的冷却剂总体积的按体积计算的优选地低于35％、更优选地低于30％、更优选地约25％的冷却剂被丢弃作为滞留物。
优选地在本文所述的方法和/或设备中，热交换器定位在反渗透装置的上游，使得在使用中，加热的冷却剂可以传送到反渗透装置。因此，反渗透装置被优选地定位使得加热的冷却剂传送到反渗透装置中。在此实施例中，加热的冷却剂传送到反渗透装置中，形成滞留物溶液(其从系统或回路除去或丢弃)和渗透物溶液。然后，渗透物溶液的至少一部分被引入到其中渗透物溶液随后传送到蒸发冷却设备和其中渗透物溶液被冷却的回路中。本发明人已惊讶地发现，将加热的冷却剂而不是冷却的冷却剂传送到反渗透装置的一个优点是反渗透装置的功率效率将降低。在不希望受任何特定理论约束下，据认为这是因为加热的(或热的)冷却剂要求较小的压力来实现相同的总溶解固体除去。这可以是加热的冷却剂的粘度低于同等冷却的冷却剂的粘度的结果，并且这反过来影响水穿过膜的通量率。由于要求较低压力来实现相同的结果，相同量的冷却剂可以被处理用于较小的功率，从而潜在地导致高达30％的能量节约。
在附加或替代实施例中，反渗透装置经定位使得冷却的冷却剂传送到反渗透装置(即，冷却剂已从蒸发冷却设备传送，但尚未例如通过穿过热交换器加热)。在此实施例中，冷却的冷却剂传送到反渗透装置，形成滞留物溶液(其从系统或回路除去或丢弃)和渗透物溶液。然后，渗透物溶液的至少一部分被引入到其中渗透物溶液随后(例如通过穿过热交换器)加热的回路中。
一个或多个反渗透装置可以在所述的方法和/或设备中串联地或并联地使用。一个或多个反渗透装置可以定位在冷却回路中的不同地方(即，相对于蒸发冷却设备和/或加热装置，例如热交换器)。在使用一个以上的反渗透装置的情况下，可以独立地选择每个装置。因此，所述装置可以是相同的或不同的。在一个实施例中，多个反渗透装置可以串联地使用，使得滞留物中的至少一些从第一装置进给到第二装置，以进一步浓缩滞留物溶液。来自第一装置的渗透物和任选地来自第二装置的渗透物可以被重新引入到冷却剂回路中。优选地，按体积计算的高达75％的由第二装置处理的滞留物可以被重新引入到冷却回路中作为渗透物。
例如，任何合适的两阶段的反渗透装置可以在本发明中使用。
用于反渗透装置使用的常见膜材料包括聚酰胺薄膜复合材料(TFC)、醋酸纤维素(CA)和三醋酸纤维素(CTA)，其中膜材料绕管螺旋卷绕或者中空纤维包在一起。中空纤维膜具有比螺旋卷绕型膜更大的表面积和因此容量，但比螺旋卷绕型膜更容易阻塞，并且可以因此要求预处理阶段来减少积垢和堵塞。
优选地，从12.5巴至8.0巴的压力被施加到在反渗透装置中膜的高浓缩侧。
为了增加所要求保护的方法的效率，反渗透膜被优选地处理，以减少该装置中的膜的积垢和/或结垢。因此，抗结垢和/或抗积垢剂可以添加到冷却剂。所述膜通常在持续约每天一小时的回洗循环期间进行处理，以除去结垢并防止膜的积垢。这是所有反渗透装置的标准程序。
该方法还可以包括用于除去污染物的预处理步骤，如来自冷却剂的悬浮颗粒和/或生物物质。预处理步骤可包括传送冷却剂穿过超滤装置。合适的超滤装置在本领域中是已知的。
优选地，超滤单元经配置使得在使用中，冷却剂在穿过反渗透装置之前穿过超滤装置。因此，超滤装置优选地定位在反渗透装置的上游。这是有利的，因为它减少进入反渗透装置的污染物。
冷却剂可以穿过碳过滤器。优选地，加热的冷却剂穿过碳过滤器。
冷却剂可以穿过沙子和/或介质过滤器。优选地加热的冷却剂穿过沙子和/或介质过滤器。
在一个实施例中，该方法包括：将加热的冷却剂的至少一部分传送到多介质过滤器和/或超滤装置和/或活性炭装置；然后传送到反渗透装置；然后传送到蒸发冷却设备；以及随后加热冷却剂并围绕回路再循环冷却剂的至少一部分。所期望的或最优的预处理要求将取决于冷却剂的质量。所使用的预处理技术可以根据取决于用于除去所述污染物的物理-化学方法的具体情况，例如，尺寸排阻、吸附、过滤、重力沉降、重力分离(液压旋风分离器)进行确定。
优选地，冷却剂使用热交换器加热。如上所述，热交换器通常通过将热工艺流闯过交换器而工作，其中热流与冷却剂间接接触。在此过程中，加热冷却剂并冷却热交换器。因此，离开热交换器的冷却剂比进入热交换器的冷却剂更热。与此相比，离开热交换器的工艺流比进入该交换器的热工艺流更冷。
要冷却的工艺流可以是例如来自炼油、化学加工、电场、钢厂和其他制造工艺的工艺流。其中本发明可应用的其他工业过程包括在级间冷却剂和后级冷却剂中的压缩空气生产等。
本发明也可以在冷却大型商业建筑物，例如机场、办公大楼、会议中心、医院和旅馆中使用。
通常，冷却剂加热到高达25℃，优选地高达35℃、更优选地高达40℃的温度，这取决于其中使用所述方法/设备的具体方法。当冷却剂冷却时，通常冷却到接近湿球温度的温度。
任何合适的蒸发冷却设备可以在本发明中使用。一旦通过系统通常不适合于在本发明中使用。任何合适的冷却塔可以在本发明中使用。合适的冷却塔的示例包括自然通风和机械强制通风冷却塔、开放和闭合冷却塔。
蒸发冷却设备将通常包括例如盆或水池，其中冷却剂在落入冷却阶段之后捕获。
冷却剂优选地是水性的。优选地冷却剂包括水或基本上由水组成。冷却剂可以来自于地表水源，如湖泊、河流和溪流。可替代地和/或另外地，冷却剂可以来自于地下水源，如井或含水层。冷却剂可以包括河水、钻井水(井水)、总水管水(自来水)和/或回收(或处理的)废水。
根据所使用的冷却剂和冷却剂源，冷却剂可以具有高水平的悬浮固体和/或碎屑，如果不由预过滤系统除去，则所述高水平的悬浮固体和/或碎屑可以引起积垢。
通常，补充冷却剂经预处理，以除去悬浮固体、有机物质和微生物。操作员通常使用可用的最高质量的水，因为处理的成本将根据最初的质量变化。
无论冷却剂的源是什么，建议考虑用于冷却剂的若干质量条件，例如，冷却剂的pH、硬度、碱度和/或导电性。本文所述的方法可以因此包括下列中的一个或多个步骤：测量、监测和/或测试冷却剂的pH、硬度、碱度和/或导电性中的一个或多个。此外，本文所述的设备可以包括用于测量、监测和/或测试冷却剂的pH、硬度、碱度和/或导电性中的一个或多个的合适装置。例如，所述方法可以包括一个或多个碱度和/或导电性和pH探针。
优选地，本文所述的设备包括用于将酸性气体引入到冷却剂中的装置。更优选地，用于将酸性气体引入到冷却剂中的装置定位在热交换器的上游。用于将酸性气体引入到冷却剂的装置可以包括例如酸性气体(例如，CO2或SO2)配量设备。
优选地，所述方法/设备包括将酸性气体引入到冷却剂中。优选地，酸性气体被引入到循环冷却剂而不是补充进料中。酸性气体可以包括或由二氧化硫和/或二氧化碳组成。优选地，酸性气体包括或由二氧化碳组成。将二氧化碳气体引入到系统中是特别优选的。在冷却剂(通常为水)中形成的CO2种类取决于水的pH。这通常意味着主要作为在低于6.5的pH的H2CO3和未溶解的CO2；从pH6.5至pH8.3的H2CO3和主要地碳酸氢盐(HCO3 -)；和从pH8.3至pH10.3，主要地HCO3 -和碳酸根离子(CO3 2-)阴离子。在例如Ca2+和/或Mg2+等阳离子的存在下，所得的碳酸盐容易沉淀溶液，引起所述设备(例如膜和过滤器)的结垢和/或积垢。二氧化碳的加入可以有利地用于保持pH在一个水平，该水平推动平衡状态朝向碳酸氢盐(HCO3 -)、碳酸(H2CO3)和游离二氧化碳(CO2)从而减少所述设备的结垢和积垢。这意味着较高的总溶解固体浓缩可以保持。二氧化碳的添加也可以允许比如果反渗透单独地使用将实现的浓缩周期更大的浓缩周期。
进一步的优点是二氧化碳的添加可将无机酸(例如HCl和/或H2SO4)的量减少到冷却剂，以便保持pH在其中减少和/或基本上避免在再循环冷却剂中的结垢的水平(即在略为负值的Langellier结垢指数值)。如果可能避免所述设备的腐蚀，则避免添加大量的HCl和/或H2SO4是优选的。
本发明人已发现酸性气体(例如CO2)和反渗透装置的使用的组合在控制冷却水回路中的溶解固体中特别有效。
二氧化碳的添加可以基于pH和/或碱度、Ca2+浓度和/或冷却剂的导电性进行测量和/或控制。
用于测量冷却剂的pH和/或碱度的合适的设备的示例是Orp/pH复合电极和碱度探针。
通常，CO2将以约30mg/L-80mg/L的量添加到冷却剂。这是优选的，以便在进入反渗透装置之前调整pH在该范围中来保持基本所有的作为HCO3 -种类存在的钙。有利地，这也防止或减小在热交换器表面上的结垢累积的速率。
酸性气体可以在冷却过程中连续地注入冷却剂中，或者可以间歇性地注入。可以直接添加到冷却塔水池或添加到由反射装置产生的渗透物，所述渗透物反过来可以添加到冷却塔水池或贮水池。
虽然酸性气体可以在冷却剂回路中的任何点处添加到冷却剂，但是优选地添加到冷却的(未加热的)冷却剂。这是因为增加的酸性气体(例如CO2)减少在热交换器中结垢(随着热交换器上的结垢厚度降低了效率，延长在用于除垢的停机和维护设计热量排除的停机之间的时间段)。
一种或多种酸性气体进料可以包括在回路中。
所述方法还可以包括手动取样冷却剂，以确保配量水平是合适的。
在冷却方法期间连续地运行反渗透装置可以是有利的。可替代地，反渗透装置可以在分批型过程中运行(例如，在固定的时间量内，例如从每天15小时至22小时运行反渗透装置)，然后停止反渗透装置，同时冷却方法继续运行(例如从1小时至2小时)，且然后再次运行反渗透过程(例如从15小时至22小时)并重复。通常反渗透装置在24小时时间段期间停止进行清洗。
随着用于补充冷却剂(通常为水)的需求较少，本发明能够使操作员的整体操作成本降低，并且所排出的冷却剂的量(通常排到下水道的冷却剂的量)也将下降。
参考下列附图并仅通过示例的方式，现将进一步描述本发明，其中：
图1：示出用于执行根据本发明的实施例所述的方法/设备的流程图的示意图。
图2：示出用于执行根据本发明的替代实施例所述的方法/设备的流程图的示意图。
图3：示出用于执行根据本发明的另外的替代实施例所述的方法/设备的流程图的示意图。
附图(图1)上的编号示出下列部件：
5冷却回路泵
10蒸发冷却设备，例如冷却塔(例如包装的介质)
15CO2存储容器
20CO2气体
25用于将CO2引入到回路中的控制装置
28引入到热交换器的冷却剂
30热交换器
35来自热交换器的加热的冷却剂
40吹扫流
45冷却剂围绕回路再循环的方向
50冷却的冷却剂
60任选的预处理装置
65拒绝的滞留物溶液
70反渗透(RO)装置
75渗透物溶液
80引入到蒸发冷却设备的加热的冷却剂(约15℃至35℃)
90任选的增压泵流(3.0巴至3.5巴)
100水池或贮水池
穿过热交换器(30)的冷却剂(28)(从28至35)加热。随着冷却剂加热，工业工艺流(未示出)冷却。加热的冷却剂(35、80)从热交换器传送到蒸发冷却设备(10)，其中所述冷却剂通过蒸发冷却。蒸发冷却设备(10)可以是冷却塔。冷却的冷却剂(50)的至少一部分被再循环到热交换器(30)，其中所述冷却剂的至少一部分(从28至35)加热，且然后再循环到蒸发冷却设备(10)，以形成再循环冷却剂的冷却剂回路。冷却剂的至少一部分从冷却剂(或再循环)回路传送到反渗透装置(70)，以形成滞留物溶液(65)和渗透物溶液(75)。滞留物溶液从所述回路除去。渗透物溶液(75)的至少一部分被引入到所述回路中。渗透物(75)可以仅由水池(100)直接返回到冷却回路中。
因此，在一个实施例中，再循环回路中的冷却剂的至少一部分从热交换器(30)传送到反渗透装置(70)，从而形成引入到蒸发冷却设备(10)中且然后传送回到热交换器(30)的渗透物溶液(75)，并且重复该过程。
CO2存储容器(15)与回路流体连通，并且CO2气体(20)可以使用控制装置(25)送入回路。在此实施例中，CO2气体(20)在热交换器(30)的上游送入回路。这是有利的，因为增加的CO2减少在热交换器中结垢(延长其使用寿命)。
任选地一个或多个泵(5)可以用于围绕回路泵送冷却剂。
任选地，回路中的冷却剂被送入预处理装置(60)。优选地，预处理装置(60)除去或减少来自冷却剂的悬浮颗粒和/或污染物。优选地，预处理装置定位在反渗透装置(70)的上游(之前)，使得冷却剂在进入反渗透装置(70)之前进行净化。这将通过减少膜的结垢和/或积垢来延长反渗透装置中膜的寿命。
冷却剂的一部分可以从回路除去作为吹扫流(40)。有利地，将总溶解固体浓缩在从系统(回路)除去的滞留物溶液(65)中减小了所要求的吹扫流的量。
补充进料溶液(冷却剂)可以按照要求(未示出)添加到系统。
所述方法和/或设备还可以包括一个或多个pH和/或碱度测量计，和/或导电性测量计。
图2示出本发明的设备和方法的另一个实施例。图2中所用的参考标号与图1中所用的那些参考标号对应，但是已经用字母“a”进一步注解。在此实施例中，热交换器(30a)定位在反渗透装置(70a)的下游，并且CO2气体(20)进料是在反渗透装置(70a)和热交换器(30a)的上游。
图3示出本发明的设备和方法的另一个实施例。图2中所用的参考标号与图1中所用的那些参考标号对应，但已经用字母“b”进一步注解。在此实施例中，CO2气体(20)进料是在反渗透装置(70b)的上游且在热交换器(30b)的下游。
当介绍本公开的要素或本公开的优选实施例的要素时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在所述要素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括的并意味着可以存在除所列要素以外的附加要素。
前面的详细描述已经通过解释和说明的方式提供，并且不旨在限制随附权利要求书的范围。在本文所述的目前优选的实施例中的许多变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的，并且保留在随附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种用于冷却加热的冷却剂的方法，所述方法包括：
(a)将加热的冷却剂传送到蒸发冷却设备，其中所述冷却剂通过蒸发冷却；
(b)从步骤(a)加热所述冷却剂的至少一部分，以提供加热的冷却剂；
(c)从步骤(b)至步骤(a)再循环所述加热的冷却剂的至少一部分，以形成回路；
其中所述方法还包括将所述冷却剂的至少一部分传送到反渗透装置，以形成滞留物溶液和渗透物溶液；
将所述渗透物溶液的至少一部分引入到所述回路中；以及除去所述滞留物溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热的冷却剂传送到所述反渗透装置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括将酸性气体引入到所述冷却剂中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述酸性气体是二氧化碳或包含二氧化碳。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其还包括在加热所述冷却剂之前，将所述酸性气体引入到所述冷却剂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括穿过超滤装置传送所述冷却剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括使用热交换器加热所述冷却剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蒸发冷却设备包括冷却塔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却剂包括河水、钻井水(井水)、总水管水(自来水)和/或回收的废水。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却剂包括从一种或多种结垢抑制剂、腐蚀抑制剂、杀生物剂、杀生物剂和它们的混合物中选择的添加剂。
11.一种设备，其包括：
用于加热冷却剂的热交换器；
用于冷却冷却剂的蒸发冷却设备；
其中所述热交换器与所述蒸发冷却设备流体连通并配置成使得在使用中，所述冷却剂可以从所述热交换器循环到所述蒸发冷却设备并回到所述热交换器；
具有入口、用于除去滞留物的第一出口和第二出口的反渗透装置；其中用于将冷却剂引入到所述反渗透装置中的入口与所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备流体连通；以及其中用于将渗透物从所述反渗透装置引入到所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备的第二出口与所述热交换器和/或所述蒸发冷却设备流体连通。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述热交换器定位在所述反渗透装置的上游，使得在使用中，加热的冷却剂可以传送到所述反渗透装置。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的设备，其中所述设备还包括用于将酸性气体引入到所述冷却剂中的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中用于将所述酸性气体引入到所述冷却剂中的装置定位在所述热交换器的上游或下游。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的设备，其还包括超滤装置，优选地所述超滤装置被配置成使得在使用中，冷却剂在穿过所述反渗透装置之前穿过所述超滤装置。
16.根据权利要求11-14中任一项所述的设备，其还包括碳过滤器装置，优选地所述碳过滤器装置被配置成使得在使用中，冷却剂在穿过所述反渗透装置之前穿过所述碳过滤器装置。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的设备，其中所述蒸发冷却设备包括冷却塔。
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