CN107388693B - 一种节能闭式循环水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水冷却技术领域，具体涉及一种新型节能闭式循环水冷却系统，包括闭式冷却塔、设置于闭式冷却塔内的管式换热器，管式换热器内的冷却水出口连通循环水泵，管式换热器内的冷却水入口与氮氧压缩机组连通，所述的循环水泵的第一出口通过给水管路与氮氧压缩机组的入口连通以形成第一闭式循环冷却水系统；循环水泵的第二出口依次通过给水管路连通水冷却塔、冷冻水泵、空气冷却塔，所述的空气冷却塔的出口通过给水管路与水冷却塔的入口连通形成第二闭式循环水冷却系统。本发明为闭式循环，能够避免空气中的杂质和有害物质进入循环水主网对循环水系统的污染，避免换热器因结垢而损坏，延长其使用寿命，且换热效率高，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及水冷却技术领域，具体涉及一种新型节能闭式循环水冷却系统。
背景技术
冷却水作为最常用的冷媒广泛应用于冶金、电力、炼油、化工等行业，据统计，冷却水占工业总用水量的80%以上。无论从节能还是从经济方面考虑，冷却水都应循环利用。根据循环冷却水是否与大气直接接触，循环冷却水系统分为闭式和开式两种。目前，工业循环冷却水系统一般采用开式循环系统，冷却设施常采用机械通风式凉水塔，由于循环水与空气充分接触，开式循环冷水系统主要存在以下缺点：
水耗量大，除有效利用的一部分蒸发汽化吸收循环水热量的有效水耗，还有很大一部分风吹损失、排污损失的无效损耗；能耗高，对于机械通风式凉水塔，用于强制通风的风机需要消耗很大一部分电能；维护费用高，凉水塔填料需要定期更换，更换周期为2~3年，增加设备维护费用；此外，为维持循环水水质要求：浊度、微生生物含量、钙镁离子浓度等，开式循环系统需要设置旁滤器、加药系统，增加系统水、电、药剂费用；水质差，由于循环水直接与大气接触，水中溶解氧总是饱和状态以及二氧化碳在传热面解析逸散，再加上水中吸收了空气中灰尘、微生物，预冷系统中，空气进入空冷塔下部，由下向上穿过空冷塔中的传质传热单元，依次与冷却水和冷冻水进行逆流接触而进行传热传质以达到冷却空气的目的；但空气中未被过滤掉的杂质和水溶性有害物质（NH3、HCl、SO2、NO2等）则进入循环水中并汇集于空冷塔底部，最终进入循环水主管网，循环水水质较差，易造成换热器效率降低、结垢、腐蚀，缩短设备使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型节能闭式循环水系统，该系统能够避免空气中的杂质和有害物质进入循环水主网对循环水系统的污染，避免换热器因结垢而损坏，延长其使用寿命，且换热效率高，降低成本。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：一种新型节能闭式循环水系统，其特征在于：包括闭式冷却塔、设置于闭式冷却塔内的管式换热器，管式换热器内的冷却水出口连通循环水泵，管式换热器内的冷却水入口与氮氧压缩机组连通，所述的循环水泵的第一出口通过给水管路与氮氧压缩机组的入口连通以形成第一闭式循环冷却水系统；
循环水泵的第二出口依次通过给水管路连通水冷却塔、冷冻水泵、空气冷
却塔，所述的空气冷却塔的出口通过给水管路与水冷却塔的入口连通形成第二闭式循环水冷却系统。
冷冻水泵与空气冷却塔之间连通有冷水机组。
所述的空气冷却塔的下部出口前联通有第一空气压缩机组，第一空气压缩机组的入口处联通有自洁式空气过滤器。
所述的水冷却塔的下部出口前联通有用于对循环水进行冷却的氮气管道。
所述的空气冷却塔内设置有填料，所述的填料设置为一段以减少空气冷却塔的阻力和冷冻水泵的扬程。
所述氮氧压缩机组包括并联设置的第二空压机组、氧压机组和氮压机组。
所述的第一、二空气压缩机的出口处均设置有末级冷却器，以使第一、二空气压缩机出口的温度小于等于40度。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本发明的循环水系统将管式换热器置于闭式冷却塔内，通过流动的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果，整个循环水系统为闭式循环，避免循环水与空气直接接触而导致的对水质污染；则本发明的循环水系统中主要的杂质来源为原料空气，其经空气冷塔与水进行换热时，空气中的杂质等被水清洗，并随循环水聚集于空冷塔底部，空气冷却塔排出的循环水不进入循环水总管网，而是直接进入水冷塔，作为水冷塔的补充水，这样可以避免空气中的杂质对循环水系统的污染，从而避免各个换热器产生结垢，能使换热器更加高效的工作，增加其使用寿命，有效的降低整套装置的运行能耗以及运行成本。
将空气冷却塔内部填料由原来的两段改为一段，则在保证空冷塔出气温度的前提下，可以降低空冷塔高度，减少空冷塔的阻力以及冷冻水泵的扬程，同时也能减少因空气冷却塔的高度过高而引起的冷却水泵及相应的管道、阀门、电器等配套设备的增加。
本发明提供了个一种水耗低、电耗少、水质好，可保证工业装置稳定、安全、长周期运行的新型节能闭式循环水系统，该系统符合我国工业装置节能、节水、环保的基本国策。
附图说明
图1为本发明新型节能闭式循环水系统的实施例一的结构示意图。
图中标记： 1、自洁式空气过滤器，2、第一空气压缩机组，3、空气冷却塔，4、冷水机组，5、冷冻水泵，6、水冷却塔,7、氮气管道、8、循环水泵，9、第二空气压缩机组，10、氧压机组，11、氮压机组，12、管式换热器，13、闭式冷却塔,81、第一出口，82、第二出口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
本发明的新型节能闭式循环水系统实施例一，包括闭式冷却塔13、设置于闭式冷却塔13内的管式换热器12，管式换热器12内的冷却水出口连通循环水泵8，管式换热器12内的冷却水入口与氮氧压缩机组连通，所述的循环水泵8的第一出口81通过给水管路与氮氧压缩机组的入口连通以形成第一闭式循环冷却水系统；
循环水泵8的第二出口82依次通过给水管路连通水冷却塔6、冷冻水泵5、空气冷却塔3，所述的空气冷却塔3的出口通过给水管路与水冷却塔6的入口连通形成第二闭式循环水冷却系统。
冷冻水泵5与空气冷却塔3之间连通有冷水机组4。
所述的空气冷却塔3的下部出口前联通有第一空气压缩机组2，第一空气压缩机组2的入口处联通有自洁式空气过滤器1。
所述的水冷却塔6的下部出口前联通有用于对循环水进行冷却的氮气管道7。
所述的空气冷却塔3内设置有填料，所述的填料设置为一段以减少空气冷却塔的阻力和冷冻水泵的扬程。
所述氮氧压缩机组包括并联设置的第二空气压缩机组9、氧压机组10和氮压机组11。
所述的第一、二空气压缩机的出口处均设置有末级冷却器，以使第一、二空气压缩机出口的温度小于等于40度。
本发明系统流程如下：管式换热器内的冷却水由循环水泵抽出经循环水泵一部分排放到氮氧压缩机组，氮氧压缩机组内的冷却水再次经换热器的入口进入换热器内部；由循环水泵抽出的另外一部分冷却水经连通管路进入水冷却塔内进行水冷，水冷却塔的下部出口排出冷却水经由冷冻水泵和冷水机组的冷却之后进入空气冷却塔进行空冷，在空气冷却塔的下部出口前还联通有第一空气压缩机组，第一空气压缩机的入口设置有自洁式空气过滤器，这样由空气冷却塔排出的冷却水然后经给水管路连接到水冷却塔的入口处，这样形成了第二闭式循环水冷却系统。
本发明的循环水系统将管式换热器置于闭式冷却塔内，通过流动的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果，整个循环水系统为闭式循环，避免循环水与空气直接接触而导致的对水质污染；则本发明的循环水系统中主要的杂质来源为原料空气，其经空气冷塔与水进行换热时，空气中的杂质等被水清洗，并随循环水聚集于空冷塔底部，空气冷却塔排出的循环水不进入循环水总管网，而是直接进入水冷塔，作为水冷塔的补充水，这样可以避免空气中的杂质对循环水系统的污染，从而避免各个换热器产生结垢，能使换热器更加高效的工作，增加其使用寿命，有效的降低整套装置的运行能耗以及运行成本。
将空气冷却塔内部填料由原来的两段改为一段，则在保证空冷塔出气温度的前提下，可以降低空冷塔高度，减少空冷塔的阻力以及冷冻水泵的扬程；同时由于第一空气压缩机组出口设置末级冷却器，能减少因第一空气压缩机组出口温度高而引起的冷却水泵及相应的管道、阀门、电器等配套设备的增加。
本发明提供了个一种水耗低、电耗少、水质好，可保证工业装置稳定、安全、长周期运行的新型节能闭式循环水系统，该系统符合我国工业装置节能、节水、环保的基本国策。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种节能闭式循环水系统，其特征在于：包括闭式冷却塔、设置于闭式冷却塔内的管式换热器，管式换热器内的冷却水出口连通循环水泵，管式换热器内的冷却水入口与氮氧压缩机组连通，所述的循环水泵的第一出口通过给水管路与氮氧压缩机组的入口连通以形成第一闭式循环冷却水系统；
循环水泵的第二出口依次通过给水管路连通水冷却塔、冷冻水泵、空气冷却塔，所述的空气冷却塔的出口通过给水管路与水冷却塔的入口连通形成第二闭式循环水冷却系统。
2.根据权利要求1所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：冷冻水泵与空气冷却塔之间连通有冷水机组。
3.根据权利要求1所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：所述的空气冷却塔的下部出口前联通有第一空气压缩机组，第一空气压缩机组的入口处联通有自洁式空气过滤器。
4.根据权利要求1所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：所述的水冷却塔的下部出口前联通有用于对循环水进行冷却的氮气管道。
5.根据权利要求1所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：所述的空气冷却塔内设置有填料，所述的填料设置为一段以减少空气冷却塔的阻力和冷冻水泵的扬程。
6.根据权利要求3所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：所述氮氧压缩机组包括并联设置的第二空气压缩机组、氧压机组和氮压机组。
7.根据权利要求6所述的一种节能闭式循环水系统，其特征在于：所述的第一空气压缩机组、第二空气压缩机组的出口处均设置有末级冷却器，以使第一空气压缩机组、第二空气压缩机组出口的温度小于等于40度。
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