CN106277193A - 一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统，包括冷却塔、工艺换热器、余热回收热交换器、苦咸水自动加药装置、正渗透装置、预处理装置、苦咸水进料泵、循环水泵、汲取剂补充装置和过滤装置，冷却塔的下方水池通过管道与汲取剂补充装置、循环水泵、循环冷却水管道、余热回收热交换器与工艺换热器连接；苦咸水进料泵出口通过管路与预处理装置、工艺换热器、正渗透装置连接。本发明的系统处理苦咸水作为循环冷却系统补水，解决各地苦咸水水质不一、且不稳定的运行难题，只需添加必要的缓蚀剂与杀生剂，降低传统系统的药剂使用费用；充分利用循环水中的热量，提高正渗透系统的效率；降低循环冷却塔的进水温度，减少冷却塔的初始投资。

Description

一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统
技术领域
本发明属于循环冷却技术领域，特别是涉及一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统。
技术背景
我国人均水资源占有量仅为全球人均水量的1/4，淡水资源匮乏，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。因此，水资源的高效利用、合理开发和有效保护，是关系我国经济社会可持续发展的重要课题。
苦咸水是指水中各类盐的总浓度大于1000mg/L的水源。苦咸水在地下水资源储量中占有非常高的比例，调查数据表明：我国地下水资源中，29％是不适宜直接饮用的苦咸水，覆盖区域占我国国土面积的16％，在地表水相对缺乏的北方干旱、半干旱地区，地下苦咸水有时甚至是唯一的水源，具有巨大的开发利用潜力。
在苦咸水分布广泛地区，由于不同区域苦咸水含盐类型及含盐量不同，即使同一区域苦咸水水质随时间也会发生变化，将其按照传统方式作为补充水进入循环冷却系统时，所产生的材料腐蚀、结垢等不确定性，会导致循环冷却系统加药方案改变及水处理药剂类型及用量的不确定，增加额外的经济费用及人力成本，且较难控制系统安全、稳定、高效运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统。
本发明的技术方案概述如下：
一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统，包括冷却塔1、工艺换热器2、余热回收热交换器3、苦咸水自动加药装置4、正渗透装置5、预处理装置6、苦咸水进料泵7、循环水泵8、汲取剂补充装置11和过滤装置12，冷却塔1的下方设置有水池9；水池9通过管道与循环水泵8连接；汲取剂补充装置11连接在水池9和循环水泵8之间的管道上；循环水泵8通过循环冷却水管道10与所述余热回收热交换器3连接，余热回收热交换器3通过管道与工艺换热器2的工艺换热器第二入口23连接；工艺换热器第二出口24通过管道与冷却塔1连接；苦咸水进料泵7通过管道依次与预处理装置6、工艺换热器2的工艺换热器第一入口21连接；循环冷却水管道10的上游通过管道依次与过滤装置12、正渗透装置5的正渗透装置第二入口53连接，正渗透装置第二出口54与循环冷却水管道10的下游连接；苦咸水自动加药装置4通过管道与正渗透装置第二出口54与余热回收热交换器3之间的管道连接；工艺换热器2的工艺换热器第一出口22通过管道与正渗透装置第一入口51连接，正渗透装置5上设置有正渗透装置第一出口52。
汲取剂优选MgCl2的饱和溶液、MgSO4的饱和溶液或CaCl2的饱和溶液。
苦咸水自动加药装置4优选：双泵单控组合式自动加药装置或三泵双控组合式全自动加药装置。
汲取剂补充装置11优选双泵单控组合式自动加药装置或三泵双控组合式全自动加药装置。
工艺换热器2优选板式换热器、管壳式换热器或套管式换热器。
正渗透装置5中的正渗透膜的材质优选醋酸纤维素、聚苯并咪唑、聚醚砜或三乙酸纤维素。
本发明的优点：
(1)本发明的系统，注入汲取剂的循环水作为汲取液与苦咸水在正渗透膜间产生渗透压差，该渗透压差将苦咸水中的渗透水补充进循环冷却系统中，而且不引入额外的盐分和悬浮物，使循环冷却水的水质更趋于稳定，循环水系统不再需要排污，仅使用必要的缓蚀剂及杀生剂，不再需要阻垢剂，有效提高了系统运行的稳定性与经济性。
(2)本发明的系统，在正渗透补水循环冷却系统中设置了工艺换热器，使进入正渗透装置的苦咸水和循环水充分进行换热。该换热器能够充分利用冷却塔循环水中的热量，提高进入正渗透装置中的苦咸水的温度，降低循环冷却塔的进水温度。一方面，通过提高进入正渗透装置苦咸水的温度，提高了正渗透装置的渗透率，增加了正渗透装置的产水量，从而降低了正渗透装置的初始投资等费用；另一方面，通过降低循环冷却塔的入口水温，减小了循环冷却塔的热负荷，从而降低了循环冷却塔的初始投资和运行费用。
附图说明
图1为利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统的结构示意图；
图中标号为：
1-冷却塔 2-工艺换热器
3-余热回收热交换器 4-苦咸水自动加药装置
5-正渗透装置 6-预处理装置
7-苦咸水进料泵 8-循环水泵
9-水池 10-循环冷却水管道
11-汲取剂补充装置 12-过滤装置
21-工艺换热器第一入口 22-工艺换热器第一出口
23-工艺换热器第二入口 24-工艺换热器第二出口
51-正渗透装置第一入口 52-正渗透装置第一出口
53-正渗透装置第二入口 54-正渗透装置第二出口
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统，见图1，包括冷却塔1、工艺换热器2(板式换热器)、余热回收热交换器3、苦咸水自动加药装置4(选用双泵单控组合式自动加药装置)、正渗透装置5(正渗透装置5中的正渗透膜的材质为醋酸纤维素)、预处理装置6、苦咸水进料泵7、循环水泵8、汲取剂补充装置11(汲取剂补充装置为双泵单控组合式自动加药装置，汲取剂为MgCl2的饱和溶液)和过滤装置12，冷却塔1的下方设置有水池9；水池9通过管道与循环水泵8连接；汲取剂补充装置11连接在水池9和循环水泵8之间的管道上；循环水泵8通过循环冷却水管道10与所述余热回收热交换器3连接，余热回收热交换器3通过管道与工艺换热器2的工艺换热器第二入口23连接；工艺换热器第二出口24通过管道与冷却塔1连接；苦咸水进料泵7通过管道依次与预处理装置6、工艺换热器2的工艺换热器第一入口21连接；循环冷却水管道10的上游通过管道依次与过滤装置12、正渗透装置5的正渗透装置第二入口53连接，正渗透装置第二出口54与循环冷却水管道10的下游连接；苦咸水自动加药装置4通过管道与正渗透装置第二出口54与余热回收热交换器3之间的管道连接；工艺换热器2的工艺换热器第一出口22通过管道与正渗透装置第一入口51连接，正渗透装置5上设置有正渗透装置第一出口52。
还可以选用MgSO4的饱和溶液或CaCl2的饱和溶液替代MgCl2的饱和溶液。
还可以选用三泵双控组合式全自动加药装置替代双泵单控组合式自动加药装置。
汲取剂补充装置11可采用市面上能够购得的自动加药装置如双泵单控组合式自动加药装置或三泵双控组合式全自动加药装置，通过检测循环水中汲取剂的浓度，自动调节汲取剂的补充量。
还可以用管壳式换热器或套管式换热器替代板式换热器。
还可以用聚苯并咪唑、聚醚砜或三乙酸纤维素替代醋酸纤维素。
在系统的苦咸水自动加药装置4中加入缓蚀剂和杀生剂。
缓蚀剂可以选择无机缓释剂(如钼酸系等)或有机缓蚀剂(如唑类等)单剂或复合。
杀生剂可以选择氧化性(如次氯酸或次氯酸钠等)或非氧化性(如异噻唑啉酮或季铵盐类等)。
一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统工作原理如下：
(1)苦咸水作为原料液经预处理装置处理后被输送至工艺换热器中，在工艺换热器中苦咸水吸收循环水中的热量，升温后进入到正渗透装置的原料液侧发生正渗透过程。
(2)汲取剂补充装置将汲取剂添加到从冷却塔出来的循环水中，通过流量调节，添加了汲取剂的一部分循环水，作为汲取液进入正渗透装置的汲取液侧发生正渗透过程，另一部分不参加正渗透过程。
(3)在正渗透过程中，苦咸水中的水分子在正渗透压的推动下进入汲取液侧(即循环水中)，而渗透后的浓缩苦咸水被排放。
(4)得到补充的循环水与不参加正渗透的循环水混合后，在循环水管路中与来自苦咸水自动加药装置的水处理药剂进行混合，经余热回收热交换器换热升温后在工艺换热器中与作为原料液的苦咸水进行换热，降低温度后进入冷却塔，在冷却塔中与空气换热降温，并流至塔下水池中再由循环水泵加压进行下一循环。
(5)系统运行过程中汲取剂补充量根据循环冷却系统中汲取液的浓度来确定，以饱和MgCl2溶液作为汲取剂为例，当汲取液浓度低于0.3mol/L时，汲取剂补充装置启动，向循环冷却系统中补充汲取剂；当汲取液的浓度高于0.4mol/L时，汲取剂补充装置停止运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统，包括冷却塔(1)、工艺换热器(2)、余热回收热交换器(3)、苦咸水自动加药装置(4)、正渗透装置(5)、预处理装置(6)、苦咸水进料泵(7)、循环水泵(8)、汲取剂补充装置(11)和过滤装置(12)，冷却塔(1)的下方设置有水池(9)；其特征是：水池(9)通过管道与循环水泵(8)连接；汲取剂补充装置(11)连接在水池(9)和循环水泵(8)之间的管道上；循环水泵(8)通过循环冷却水管道(10)与所述余热回收热交换器(3)连接，余热回收热交换器(3)通过管道与工艺换热器(2)的工艺换热器第二入口(23)连接；工艺换热器第二出口(24)通过管道与冷却塔(1)连接；苦咸水进料泵(7)通过管道依次与预处理装置(6)、工艺换热器(2)的工艺换热器第一入口(21)连接；循环冷却水管道(10)的上游通过管道依次与过滤装置(12)、正渗透装置(5)的正渗透装置第二入口(53)连接，正渗透装置第二出口(54)与循环冷却水管道(10)的下游连接；苦咸水自动加药装置(4)通过管道与正渗透装置第二出口(54)与余热回收热交换器(3)之间的管道连接；工艺换热器(2)的工艺换热器第一出口(22)通过管道与正渗透装置第一入口(51)连接，正渗透装置(5)上设置有正渗透装置第一出口(52)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述汲取剂为MgCl2的饱和溶液、MgSO4的饱和溶液或CaCl2的饱和溶液。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是苦咸水自动加药装置(4)为双泵单控组合式自动加药装置或三泵双控组合式全自动加药装置。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是汲取剂补充装置(11)为双泵单控组合式自动加药装置或三泵双控组合式全自动加药装置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征是工艺换热器(2)为板式换热器、管壳式换热器或套管式换热器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征是正渗透装置(5)中的正渗透膜的材质为醋酸纤维素、聚苯并咪唑、聚醚砜或三乙酸纤维素。
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