CN107339905B - 循环冷却水控制中温的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环冷却水控制中温的装置，具有依次连接的换热装置A、中温水出口、泵送装置、换热装置B、回水出口、回流控制阀、回水入口。回流控制阀后面通过旁路控制阀连接中温水出口后的管路；中温水出口具有温度计量装置；换热装置B上连接有测量壳程中压力的压力表。控制装置通过温度信号线连接并接受温度计量装置的温度信号，通过回流控制线连接并控制回流控制阀的开合。其方法是当温度计量装置测得的水温与32‑40℃有异同时，分别控制回路控制阀和旁路控制阀的开合度。本发明能减少能源消耗，减少管路结垢现象。

Description

循环冷却水控制中温的装置及其方法

技术领域

本发明涉及热交换装置的冷媒或回水工艺参数的控制设备及其控制技术。

背景技术

热交换装置（或热交换器）具有热交换管路和外围壳体，在热交换管路（管程）中流动一种高温热媒（或低温冷媒）液体，在外围壳体内部与热交换管路之间的间隙（壳程）中流动另一种低温冷媒（或高温热媒）液体，两种液体通过热交换管路的管壁进行热交换，低温液体的温度得以提高，高温液体的温度得以降低。通常技术中，要求两种液体的温差越大越好，才能使得热交换效率越高。但是过大的温差也容易造成负面影响，热胀冷缩导致设备的使用寿命下降，而且管路内液体流速较低内壁容易结垢。

专利申请号为2014104188912的利用污氮气降低IGCC循环冷却水温度的方法及装置，通过管道将空分系统产生的污氮气引入冷却塔底部的换热填料下部，并通过管道上的配气喷嘴，使污氮气均匀地分布在冷却塔底部；污氮气通过冷却塔上下部压差，向冷却塔上部流动，通过换热填料，与循环冷却水完成逆流传热传质过程，实现循环冷却水的降温。该发明的冷却液温度低，容易凝结成冰水，流速较低，容易堵塞管路，只适合填料换热方式，不适合冷凝管冷却方式。

专利申请号为2014103505281的发明涉及一种冷却塔冷却水的温度控制系统，该系统包括温度传感器(3)、温控器、变频器、水泵(2)、冷却塔(4)及冷凝器(1)，所述的温度传感器(3)设置在水泵(2)与冷凝器(1)之间的进水管上，所述的温控器通过外接电路分别接通至温度传感器(3)和变频器上，所述的变频器通过电路与冷却塔(4)中的风机相接通。与现有技术相比，该发明虽涉及冷却水的控温方法，但并未能解释冷却温度的高低对冷却效果和冷却装置带来哪些影响。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种管路不宜结垢、能耗较低的循环冷却水控制中温的装置及其控制方法。

技术方案：

本发明提供一种循环冷却水控制中温的装置，按循环水流经路线，具有依次连接的回水入口、换热装置A（冷却装置或者热交换装置）、中温水出口、泵送装置、中温水入口、换热装置B（内含加热器或者热交换管路）、回水出口、回流控制阀（通过阀门开合的大小控制流入回水入口的水量大小）、回水入口。回流控制阀后面另有一支路通过旁路控制阀（通过阀门开合幅度控制旁路流过水量的大小）连接中温水出口后的管路；中温水出口与中温水入口之间具有测量管路中水温的温度计量装置；换热装置B上连接有测量壳程中热交换媒介压力的压力表。

经过换热装置A的降温，所得中温水的水温降低为32-40℃左右。经过换热装置B的升温，所得中温水的温度提升至50-65℃，成为回水，回水无需温度过高，以便节约能源消耗；而且回水与中温水的温差较小，减少管路的热应力。

另有控制装置，控制装置通过温度信号线连接温度计量装置并接受其传送的温度信号；控制装置通过回流控制线连接回流控制阀并控制其阀门的开合幅度；控制装置通过旁路控制线连接旁路控制阀并控制其阀门的开合幅度；控制装置通过压力信号线连接压力表并接受其传送的压力信号。

换热装置A优选为风冷冷却塔（内含回水的喷淋装置，与冷风进行有效热交换的换热器或填料，冷风入口，降温溶液储槽—中温水储槽），冷却塔配套有驱动风冷叶片转动的风冷电机，控制装置可以通过风冷控制线连接风冷电机，并控制其输出功率的大小，进而进一步控制风冷的能力和回流水的降温效果。

本发明的控制方法如下：

当温度计量装置测得的水温为32-40℃时，回流控制阀维持原有开合程度，或者风冷电机维持原有输出功率。

当温度计量装置测得的水温为高于32-40℃时，控制装置控制完全闭合旁路控制阀。或者控制装置还控制风冷电机提高输出功率，加大抽风能力，快速降低回流水的温度。

当温度计量装置测得的水温为低于32-40℃时，控制装置控制风冷电机减低输出功率，减小抽风能力，缓慢降低回流水的温度。当温度计量装置测得的水温为低于15-32℃时，控制装置控制旁路控制阀加大开度，让较多的回水直接泵送至中温水入口供换热装置B进行再加热，无需经过换热器的热交换再冷却（甚至低于冷风温度，不可能再降温），减少无效的能源消耗和管路负荷。或者控制装置还控制风冷电机减低甚至停止输出功率，减小甚至停止抽风，基本不再降低回流水的温度。

当压力表测量的壳程压力数据大于设计压力时，说明热交换媒介和回水的温度偏高，这时控制装置控制回流控制阀的开度增大，增加中温水以及回水的流量。

本发明中，中温水与高温热媒的温差比低温水（1-32℃）与高温热媒的温差小，因此中温水与热媒的热交换效果虽然不如低温水，但是其热涨冷缩引起的热应力小，能够减小跑冒滴漏现象以及延长管路的使用寿命。当然，为了弥补热交换效果欠佳的不足，本发明采用的泵送装置为增压泵送装置，泵送压力为0.5-2MPa，来增加水路循环回流的流速，产生的额外动力效果能够满足：在单位时间内，其携带的冷量与正常水速正常水压的低温水（1-32℃）所携带的冷量基本一致，从而达到相同的热交换效果。同时，流速增加，对循环水管路内壁的冲刷能力增强，不易结垢。

有益效果：

1）由于采用中温水而非低温水（1-32℃）作为换热装置B的入水，管路中不易产生过大的热应力。

2）由于采用中温水，水温高，散热快，容易在循环冷却塔中冷却，循环冷却塔冷却风机的运行时间和功率下降，明显降低循环冷却塔电耗。进行热交换的热媒的温度可以低于通常热交换装置采用的高温水汽的温度，从而减少了高温水汽产生所需要的能源消耗，进一步减小了热交换管路的热应力，延长管路的使用寿命。

3）流量增加，流速提高，能够带来相同的冷却效果；对管路内壁的冲刷能力增大，管路内部不易积垢，既提高了冷源与热源的热交换效果，又减少了管路维修除垢的工作量。

附图说明

图1是本发明的一种装置结构和水路连接示意图；

图中，1-喷淋装置；2-换热装置A；3-冷风入口；4-中温水储槽； 5-中温水出口； 6-增压泵送装置；7-中温水入口；8-换热装置B；9-回水出口；10-换热装置A；11-温度计量装置；12-控制装置；13-旁路控制阀；14-回流控制阀；15-风冷电机；16-风冷叶片；18-压力表；20-温度信号线；21-旁路控制线；22-回流控制线；23-风冷控制线；24-压力信号线；30-回水入口。

具体实施方式

如附图1所示的循环冷却水控制中温的装置，具有依次连接的回水入口、换热装置A、中温水出口、泵送装置、中温水入口、换热装置B、回水出口、回流控制阀，回流控制阀再连接到回水入口。回流控制阀后另有一支路连接到中温水出口后的管路，该支路上具有控制流量的旁路控制阀；中温水出口与中温水入口之间的管路上具有测量管路中水温的温度计量装置；换热装置B上连接有测量壳程中热交换媒介压力的压力表。

另有控制装置，控制装置通过温度信号线连接温度计量装置并接受其传送的温度信号，控制装置通过回流控制线连接回流控制阀并控制其阀门开合幅度，控制装置通过旁路控制线连接旁路控制阀并控制其阀门开合幅度，控制装置通过压力信号线连接压力表并接受其传送的压力信号。

换热装置A为风冷冷却塔，冷却塔配套有驱动风冷叶片转动的风冷电机，控制装置能够通过风冷控制线连接风冷电机，并控制其输出功率的大小。

本装置工作过程中，当过换热装置A的循环水的水温降低为35-40℃，换热装置B让中温水温度提升至55-65℃。

当水温为高于35℃时，控制装置控制完全闭合旁路控制阀；当温度计量装置测得的水温为低于35℃时，控制装置控制风冷电机减低输出功率。当温度计量装置测得的水温为低于20℃时，控制装置控制旁路控制阀加大开度。

Claims (6)

1.一种循环冷却水控制中温的装置，其特征在于：按循环水流经路线，具有依次连接的回水入口、换热装置A、中温水出口、泵送装置、中温水入口、换热装置B、回水出口、回流控制阀，回流控制阀再连接到回水入口；回流控制阀后另有一支路连接到中温水出口后的管路，该支路上具有控制流量的旁路控制阀；中温水出口与中温水入口之间的管路上具有测量管路中水温的温度计量装置；换热装置B上连接有测量壳程中热交换媒介压力的压力表；

所述换热装置A为风冷冷却塔，冷却塔配套有驱动风冷叶片转动的风冷电机，控制装置能够通过风冷控制线连接风冷电机，并控制其输出功率的大小；

所述泵送装置为增压泵送装置，泵送压力为0.5-2MPa，来增加水路循环回流的流速，产生的额外动力效果能够满足：在单位时间内，其携带的冷量与正常水速正常水压的低温水所携带的冷量基本一致，从而达到相同的热交换效果。

2.如权利要求1所述的循环冷却水控制中温的装置，其特征在于：另有控制装置，控制装置通过温度信号线连接温度计量装置并接受其传送的温度信号，控制装置通过回流控制线连接回流控制阀并控制其阀门开合幅度，控制装置通过旁路控制线连接旁路控制阀并控制其阀门开合幅度，控制装置通过压力信号线连接压力表并接受其传送的压力信号。

3.一种循环冷却水控制中温的方法，其特征在于：采用权利要求1所述的循环冷却水控制中温的装置，经过换热装置A的循环水的水温可降低为32-40℃，换热装置B让中温水温度可提升至50-65℃。

4.如权利要求3所述的循环冷却水控制中温的方法，其特征在于：当温度计量装置测得的水温为高于32-40℃时，控制装置控制完全闭合旁路控制阀，或者控制装置还控制风冷电机提高输出功率；当温度计量装置测得的水温为低于32-40℃时，控制装置控制风冷电机减低输出功率。

5.如权利要求4所述的循环冷却水控制中温的方法，其特征在于：当温度计量装置测得的水温为低于15-32℃时，控制装置控制旁路控制阀加大开度，或者控制装置还控制风冷电机减低甚至停止输出功率。

6.如权利要求3、4或5所述的循环冷却水控制中温的方法，其特征在于：当压力表测量的壳程压力数据大于设计压力时，控制装置控制回流控制阀的开度增大。