CN109205761A - 臭氧处理的循环冷却水系统及臭氧注入量控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了臭氧处理的循环冷却水系统及其臭氧注入量控制装置和方法。臭氧注入量控制装置，包括：臭氧产生设备，其连接至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，该臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；臭氧浓度主检测器，位于该冷却塔出口；多个臭氧浓度分支检测器，连接该臭氧产生设备，各个臭氧浓度检测器位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；以及控制器，根据该臭氧浓度主检测器检测的臭氧浓度控制该臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个臭氧浓度分支检测器检测的臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。

Description

臭氧处理的循环冷却水系统及臭氧注入量控制装置和方法
技术领域
本发明主要涉及水处理领域，尤其涉及一种臭氧处理的循环冷却水系统及其臭氧注入量控制装置和方法。
背景技术
循环冷却水应用臭氧技术(AOP)进行处理已经较为成熟。当前AOP技术的应用是根据循环冷却水系统的水量多少进行臭氧的投加，并依据水中ORP(Oxidation-ReductionPotential,氧化还原电位)仪表的检测数据进行总体的臭氧发生量控制。然而发现某些循环冷却水系统运行后会出现结垢或者腐蚀的情况，这表明现有的臭氧发生量控制手段存在臭氧浓度偏低或偏高的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种臭氧处理的循环冷却水系统及其臭氧注入量控制装置和方法，可以更准确、更经济地控制臭氧投加量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种臭氧注入量控制装置，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上，该臭氧注入量控制装置包括：
臭氧产生设备，其连接至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，该臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；
臭氧浓度主检测器，位于该冷却塔出口；
多个臭氧浓度分支检测器，连接该臭氧产生设备，各个臭氧浓度检测器位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；以及
控制器，根据该臭氧浓度主检测器检测的臭氧浓度控制该臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个臭氧浓度分支检测器检测的臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。
在本发明的一实施例中，各臭氧分支注入点设有电控阀，通过控制各个电控阀的开度来控制臭氧注入量。
在本发明的一实施例中，该控制器设于该臭氧产生设备内。
在本发明的一实施例中，该控制器分布设于各个臭氧分支注入点处。
本发明还提出一种臭氧处理的循环冷却水系统，包括冷却塔、多个换热器和如上所述的臭氧注入量控制装置。该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上。
在本发明的一实施例中，该多个换热器选择以下的一部分：冷冻机、冷凝器、板式热交换器、夹套反应器、模具生产设备、空压机以及空调。
本发明还提出一种臭氧注入量控制方法，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上，该臭氧注入量控制方法包括以下步骤：产生臭氧气体并送到至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，该臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；检测该冷却塔出口的主臭氧浓度；检测各换热器的进口管道和/或出口管道上的分支臭氧浓度；根据检测的主臭氧浓度控制该臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个分支臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。
在本发明的一实施例中，通过分别位于各臭氧分支注入点的电控阀的开度来控制各臭氧主注入点的臭氧注入量。
与现有技术相比，本发明按循环冷却水系统的不同，臭氧浓度控制设备设置不同地点、不同数量的臭氧注入点，以达到按不同工况的换热器要求自适应调节臭氧用量的目的，使得每个换热器获得更准确、更经济的臭氧投加量，取得更多的节水、节能、减排、杀菌的效果，延长设备的使用寿命，减少循环水系统清洗劳动强度。
附图说明
图1是具有多个换热器的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。
图2是本发明一实施例的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。
图3是本发明另一实施例的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。
图4是本发明一实施例的臭氧注入量控制方法流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
图1是具有多个换热器的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。参考图1所示，循环冷却水系统10包括冷冻机11、空压机12、冷凝器13、板式热交换器14、夹套反应器15、生产设备16、冷却塔17、集水池18以及多个循环水泵19。可以看出循环冷却水系统10包括冷冻机11、空压机12、冷凝器13、板式热交换器14、夹套反应器15以及生产设备16等各种各样的换热器。这些换热器分布设于循环冷却水系统10的管路上。这些换热器的名称、特点见下表1。
表1
可见随着循环冷却水系统10所包含的换热器种类由少变多，情况也将越来越复杂。
在采用臭氧技术(AOP)处理冷却水时，如果换热器种类少，例如只包含冷冻机的循环冷却水系统，系统参数稳定，处理控制也较稳定。如果换热器种类在只包含冷冻机的基础上再增加一种空压机，情况将稍加复杂，空压机需要较多的臭氧量。如果冷却水系统中，换热器种类再增加一种夹套反应器或生产设备(如模具生产设备)，情况将更加复杂，夹套反应器或模具等的生产设备随生产的进程，冷却水的量(冷却水含臭氧，也即臭氧的量)会变大，也会变小，最后会不用冷却水，流量变为0，换热器出口的冷却水温度也将有所变化，夹套反应器或模具等生产设备所需的实际臭氧量也就是变化的。
一般AOP的应用，臭氧注入到冷却水输出总管或冷却塔水槽中，以总管送出的水中的臭氧浓度进行控制。当检测到浓度低，即循环冷却水系统中的换热器需臭氧量(消耗臭氧量)大，臭氧设备自动加大臭氧发生所需功率；当检测到浓度高，即循环冷却水系统中的换热器需臭氧量(消耗臭氧量)小，臭氧设备自动降低臭氧发生的功率。这样的控制，适用于较简单的系统，换热器形式只包括冷冻机或空压机等一、二种换热器，且系统中各换热器的工况参数，如水流量、被冷却介质温度等变化不大，还能通过调节臭氧设备的臭氧发生功率来保持水中的臭氧浓度的相对稳定，可达到处理效果。
但如果是循环冷却水系统中包含有冷冻机、空压机、夹套反应器、生产设备等多种换热器，例如图1所示，采用一般的AOP应用方法处理，总管送出的水中臭氧浓度是一定的，而各换热器所需的臭氧量是不同的，臭氧需要量只能根据总体的检测数据进行调整，调整后送出的臭氧量与各换热器所需的臭氧量并不相符，处理结果达不到最佳预期效果。
本发明考虑在包括多种不同形式换热器，较为复杂的冷却水系统中，为适应不同工况的换热器，包括距离循环水泵很远位置的换热器(距离长，输送时间长，臭氧衰减，浓度降低，影响处理效果)，设置不同地点、不同数量的注入点，在总管送出一定浓度臭氧的基础上，通过这些注入点，按各换热器的不同臭氧需要量，以就地控制的方式，再适时增减臭氧需要量，做到全系统的控制模式，使各不同换热器得到各自所需的不同臭氧用量。
图2是本发明一实施例的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。参考图2所示，循环冷却水系统中集合了臭氧注入量控制装置，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上。臭氧注入量控制装置可包括臭氧产生设备21、臭氧浓度主检测器22、多个臭氧浓度分支检测器23、以及控制器24。臭氧产生设备21连接臭氧主注入点a、b和多个臭氧分支注入点25。臭氧浓度主检测器22位于冷却塔17出口，更具体为图中标记为c的位置。多个臭氧浓度分支检测器23连接臭氧产生设备21，各个臭氧浓度分支检测器23位于各换热器的进口管道上。图中将各个各个臭氧浓度分支检测器23进一步标记为23_1至23_6，分别设置在冷冻机11、空压机12、冷凝器13、板式热交换器14、夹套反应器15以及生产设备16的进口管道上。臭氧主注入点a位于冷却塔17内，臭氧主注入点b位于冷却塔17d出口。可以理解，臭氧主注入点也可以是1个或者多于2个。各个臭氧分支注入点25位于各换热器的进口管道上。图中将各个臭氧分支注入点25进一步标记为25_1至25_6，分别设置在冷冻机11、空压机12、冷凝器13、板式热交换器14、夹套反应器15以及生产设备16的进口管道上。
控制器24根据臭氧浓度主检测器22检测的臭氧浓度控制臭氧主注入点a、b的臭氧注入量。例如控制器24根据臭氧浓度主检测器22检测的臭氧浓度控制臭氧产生设备21产生的臭氧量。臭氧产生设备21产生臭氧后
并且控制器24分别根据各个臭氧浓度分支检测器23检测的臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点25的臭氧注入量。
如图2所示，生产设备16前后为串联形式，在第二个设备前可再多增加一组检测点23_3’和注入点25_6’，如有多个设备串联，也可如此处理。
在各臭氧分支注入点25设有电控阀26，它们也根据控制器24的控制信号调节开度来控制臭氧注入量。图中将电控阀26进一步标记为26_1至26_6，分别设置在各臭氧分支注入点25_1至25_6。
在图2中示出控制器24设于臭氧产生设备21内。控制器24可连接臭氧浓度主检测器22、多个臭氧浓度分支检测器23以及各电控阀26。
在另一实施例中，控制器24也可以是分布设于臭氧主注入点各个臭氧分支注入点处25_1至25_6的多个控制器的组合。各个控制器根据需要分别连接臭氧浓度主检测器22和多个臭氧浓度分支检测器23中的一部分，根据臭氧浓度来决定如何控制电控阀26。
在本发明中，各注入点和检测器的位置是可以变化的。例如各臭氧分支检测器23还可设置在换热器后的出口管道上。图3是本发明另一实施例的臭氧处理的循环冷却水系统的结构图。参考图3所示，还可以同时在换热器的进口和出口管道上设置各臭氧分支检测器23和27。臭氧分支检测器27作用可包括类似臭氧分支检测器23的功能以及包括所处换热器本身消耗的臭氧量变化值，此点同样可输出检测信号去控制所处换热器的注入点处的阀门开度。
在实际应用时，各注入点a、b和25，各检测器22和23按设计要求正常运行。
a、b为主注入点，c点为主检测控制点，先行设定一个浓度值为1单位(以下称为1U)的安全浓度。主管道注入后，送到各换热器11-16的进口处，浓度约在1U，下降不多，而实际上各换热器需要比1U浓度稍高的浓度。
比如，图3中，其中一换热器——冷冻机11的臭氧处理需要1.1U的臭氧浓度，该冷冻机11的臭氧分支检测器23_1事先设定1.2U控制值，当检测器23_1检测到总管道送来的水中臭氧浓度为1U，通知控制器24，控制器24即发出指令给臭氧分支注入点25_1处的电控阀26_1，阀门打开，补充注入0.1U的臭氧量，使进入冷冻机11的臭氧处理浓度整体达到1.1U的要求。若臭氧分支检测器23_1检测到的浓度有偏离，大于或小于了1.1U的浓度，通知控制器24，控制器24还将发出指令，实时调节电控阀26_1的大小，使进入冷冻机11的臭氧处理浓度维持在1.1U浓度附近。
再比如，图3中，另外一种换热器——生产设备16的臭氧处理需要1.2U的臭氧浓度，该生产设备16的臭氧分支检测器23_6事先设定1.2U控制值，当该臭氧分支检测器23_6检测到主管道送至第一个生产设备16进口处的水中臭氧浓度为1U时，通知控制器24，控制器24发出指令给臭氧分支注入点25_6处的电控阀26_6，阀门打开，补充注入0.1U的臭氧量，使进入生产设备16的臭氧处理浓度整体达到1.2U的要求。当经过第一个生产设备16后，水中残留臭氧浓度降低至0.6U，而第二个生产设备16’仍需要1.2U浓度的臭氧量，这里的臭氧分支检测器23_6’检测到浓度不够，通知控制器24，控制器24发出指令，打开臭氧分支注入点25_6’处的电控阀26_6’，补充0.6U的浓度，以达到第二个生产设备16’所需要的1.2U臭氧浓度。
随着换热器工作进程的继续，系统中某些换热器的工况发生改变，如上所述的生产设备16，在产品脱模时，模具产生热量少，所需冷却水量也变小，甚至当进入生产设备16的冷却水阀门A关闭，流量就小到为零，原本注入的臭氧量就显得太多，下游的臭氧分支检测器23_6’测得数据变高，反馈信号至控制器24，控制器24使得臭氧分支注入点25_6处的电控阀26_6调小，以调整回复到设置的1U的臭氧浓度控制点。若冷却水量为零，检测到的臭氧量会高出很多，电控阀26_6将会关闭，管中浓度就是安全的1U臭氧浓度。原来那些注入到生产设备16的臭氧量会根据系统的运行自动分配到其它换热器去。其它换热器也将自动进行校准，最后汇集到主要注入点a、b处，由检测点c处的臭氧主检测区22检测总臭氧需要量并反馈给控制器24。如果量过高，控制器24调整臭氧发生的臭氧发生功率，调整回复到设置的1U臭氧浓度控制点，送出的浓度保持稳定在安全浓度1U臭氧浓度。反之，若生产设备16重新启动，生产设备16的冷却水进口的臭氧分支检测器23_6检测臭氧量低了，通知控制器24，控制器24向臭氧分支注入点25_6发出信号，臭氧分支注入点25_6的电控阀26_6得到信号，逐渐开启，补充差值，调整到设置的浓度控制点。循环冷却水系统其它换热器所需臭氧量也相应调整，最终调整臭氧发生功率到设置的浓度控制点。
从另一个角度看，本发明提出一种臭氧注入量控制方法，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于循环冷却水系统的管路上。参考图4所示，该臭氧注入量控制方法包括以下步骤：
步骤401，产生臭氧气体并送到至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；
步骤402，检测冷却塔出口的主臭氧浓度；
步骤403，检测各换热器的进口管道和/或出口管道上的分支臭氧浓度；
步骤404，根据检测的主臭氧浓度控制臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个分支臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。
本发明的实施例按循环冷却水系统的不同，臭氧浓度控制设备设置不同地点、不同数量的臭氧注入点，以达到按不同工况的换热器要求自适应调节臭氧用量的目的，使得每个换热器获得更准确、更经济的臭氧投加量，取得更多的节水、节能、减排、杀菌的效果，延长设备的使用寿命，减少循环水系统清洗劳动强度。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种臭氧注入量控制装置，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上，该臭氧注入量控制装置包括：
臭氧产生设备，其连接至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，该臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；
臭氧浓度主检测器，位于该冷却塔出口；
多个臭氧浓度分支检测器，连接该臭氧产生设备，各个臭氧浓度检测器位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；以及
控制器，根据该臭氧浓度主检测器检测的臭氧浓度控制该臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个臭氧浓度分支检测器检测的臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。
2.根据权利要求1所述的臭氧注入量控制装置，其特征在于，各臭氧分支注入点设有电控阀，通过控制各个电控阀的开度来控制臭氧注入量。
3.根据权利要求1所述的臭氧注入量控制装置，其特征在于，该控制器设于该臭氧产生设备内。
4.根据权利要求1所述的臭氧注入量控制装置，其特征在于，该控制器分布设于各个臭氧分支注入点处。
5.一种臭氧处理的循环冷却水系统，包括：
冷却塔；
多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上；
如权利要求1-4任一项所述的臭氧注入量控制装置。
6.如权利要求5所述的臭氧处理的循环冷却水系统，其特征在于，该多个换热器选择以下的一部分：冷冻机、冷凝器、板式热交换器、夹套反应器、模具生产设备、空压机以及空调。
7.一种臭氧注入量控制方法，应用于臭氧处理的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔和多个换热器，该多个换热器分布设于该循环冷却水系统的管路上，该臭氧注入量控制方法包括以下步骤：
产生臭氧气体并送到至少一个臭氧主注入点和多个臭氧分支注入点，该臭氧主注入点位于该冷却塔内或该冷却塔出口，各个臭氧分支注入点位于各换热器的进口管道和/或出口管道上；
检测该冷却塔出口的主臭氧浓度；
检测各换热器的进口管道和/或出口管道上的分支臭氧浓度；
根据检测的主臭氧浓度控制该臭氧主注入点的臭氧注入量，且分别根据各个分支臭氧浓度单独控制各个臭氧分支注入点的臭氧注入量。
8.根据权利要求7所述的臭氧注入量控制装置，其特征在于，通过分别位于各臭氧分支注入点的电控阀的开度来控制各臭氧主注入点的臭氧注入量。
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