CN109231616A - 工业冷却循环水处理综合解决装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业冷却循环水处理综合解决装置，包括冷凝器、水泵和设置有冷却塔积水盘的冷却塔，还包括杀菌灭藻器和浓缩倍数自动控制系统，冷凝器出口分别与杀菌灭藻器进口和冷却塔进水口连接，杀菌灭藻器出口与冷却塔进水口连接，冷却塔出口通过水泵后与冷凝器进口连接，冷却塔的出口通过水泵后与冷凝器的进口连接，冷却塔上设置有补水管和排污管；本发明还提供一种工业冷却循环水处理方法：使用变频分离式吸垢器、杀菌灭藻器、排污螺栓和电导率控制器四者配合使用，达到有效控制冷却循环中的钙镁离子浓度、电导率数值、微生物量等，还能预防碳钢的腐蚀。

Description

工业冷却循环水处理综合解决装置及方法

技术领域

本发明涉及的一种工业冷却循环水处理方法，具体涉及一种工业冷却循环水处理综合解决装置及方法。

背景技术

工业用水的现状：随着我国工业的发展，淡水消耗量急速增加，在城市用水中，工业用水约占总用水量的60～80％，其中冷却水用量占整个工业用水量的70～80％。据有关资料显示我国的工业用水重复利用率平均为40～50％，我国城市工业万元产值耗水量达340立方米，是发达国家的10～20倍。耗水量高，重复利用率低，是我国工业系统水资源利用的突出问题，因此，节约工业冷却水，使有限的水源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重，而采用循环冷却水技术是工业领域节水的主要方法。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的工业冷却循环水处理综合解决装置及方法。

本发明提供一种工业冷却循环水处理综合解决装置，包括冷凝器、水泵和设置有冷却塔积水盘的冷却塔，还包括杀菌灭藻器和浓缩倍数自动控制系统；

所述冷凝器出口分别与杀菌灭藻器进口和冷却塔进水口连接，杀菌灭藻器出口与冷却塔进水口连接；所述冷却塔出口通过水泵后与冷凝器进口连接；

所述冷却塔的出口通过水泵后与冷凝器的进口连接；

所述冷却塔上设置有补水管和排污管；

所述浓缩倍数自动控制系统包括电导率传感器、电动阀和防御保主控器；所述电导率传感器设置在冷却塔的冷却塔积水盘中；所述电动阀包括冷却塔排污阀和冷却塔补水阀，冷却塔排污阀和冷却塔补水阀分别设置在冷却塔的补水管和排污管上；所述电导率传感器分别与电导率传感器、冷却塔排污阀和冷却塔补水阀信号连接；

所述冷凝器上设置有碳钢制成的端盖，端盖上设置有锌合金制成的排污螺栓。

作为对本发明工业冷却循环水处理综合解决装置的改进：

所述排污螺栓中Al为0.1-0.5质量％，Cd为0.025-0.07质量％，Fe为≤0.005质量％，Pb为≤0.006质量％，Cu为≤0.005质量％，其他杂质≤0.1质量％，余量为Zn。

作为对本发明工业冷却循环水处理综合解决装置的进一步改进：

所述杀菌灭藻器包括盒体和与盒体配合使用的盖板；

所述盒体沿长度方向上的两侧分别设置有杀菌进水口和杀菌出水口；所述杀菌进水口与冷凝器出口连接，杀菌出水口与冷却塔的冷却塔积水盘连接；

所述盒体内腔中设置有UV灯管，UV灯管的长度方向与盒体的长度方向相同；

所述盒体内腔底部设置有三角条，三角条的长度方向与盒体的长度方向垂直；

所述盖板上设置有出风口和进风口，出风口位于杀菌进水口一侧，进风口位于杀菌出水口一侧；

所述出风口与冷却塔内腔连通；

所述UV灯管的高度高于进水口和出水口的高度。

作为对本发明工业冷却循环水处理综合解决装置的进一步改进：

还包括变频分离式设备；所述变频分离式设备包括电源机箱和集垢器；所述电源机箱和集垢器信号连接，集垢器设置在冷却塔的冷却塔积水盘中。

本发明还提供一种工业冷却循环水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、冷却水从冷凝器的出口流出后分为两路，一路从杀菌灭藻器的杀菌进水口进入盒体内腔中；另一路通过冷却塔的进口进入冷却塔内腔中，作为冷却水从上往下淋入冷却塔积水盘中；

2)、启动UV灯管对盒体内腔中的冷却水进行杀菌并产生臭氧，被杀菌后的冷却水从杀菌出水口流出后进入冷却塔的冷却塔积水盘；同时室外抽风从进风口进入盒体内腔中，然后风将带有臭氧的空气从进风口送入冷凝器的进风口从而进入冷却塔的内腔；

3)、冷却塔内腔中的空气中的臭氧溶解在从上往下淋入冷却塔积水盘的冷却水中，对冷却水进行杀菌；

4)、经过盒体杀菌后的冷却水与经过臭氧杀菌后的冷却水在冷却塔的冷却塔积水盘中混合后从冷却塔的出口流出，通过水泵后进入冷凝器。

6、根据权利要求1所述的工业冷却循环水处理方法，其特征在于：

步骤2)中的UV灯管同时产生185nm和254nm波长的紫外线。

本发明工业冷却循环水处理综合解决装置及方法的技术优势为：

本发明使用变频分离式吸垢器、杀菌灭藻器、排污螺栓和电导率控制器四者配合使用，达到有效控制冷却循环中的钙镁离子浓度、电导率数值、微生物量等，还能预防碳钢的腐蚀。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明工业冷却循环水处理综合解决装置的结构示意图；

图2为图1中杀菌灭藻器36的盒体2的结构示意图；

图3为与图2盒体2配合使用的盖板6的俯视结构示意图；

图4为图3的主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、工业冷却循环水处理综合解决装置，如图1-4所示，包括依次连接冷凝器31、冷却塔32和水泵33。

冷凝器31出口分别与杀菌灭藻器36和冷却塔32连接，杀菌灭藻器36出口与冷却塔32连接，杀菌灭藻器36出口通过水泵33后与冷凝器31进口连接。

冷却塔32的出口通过水泵33后与冷凝器31的进口连接。

冷凝器31使用壁垒保，利用电化学原理，采用特种合金材料锌合金，保护换热器和重要部件免受锈蚀的侵害。

锌合金采用符合国标《GB-T21448-2008埋地质管道阴极保护技术规范》，化学成分如下：

此处的发明点为采用符合要求的锌合金制成棒状，并用车床做成跟冷水主机的冷凝器31的排污螺栓一样规格的螺纹。这样，能直接将冷凝器31的排污螺栓替换成此锌合金，并利用牺牲阳极法，保护冷凝器31免受腐蚀。

冷水机组常用的冷凝器31为卧式管壳冷凝器，冷凝器31左右两侧均设置有端盖，右侧端盖的上部有出水口，下部有进水口。

左右两端盖的下半部分均设置有排污螺栓。左右两端盖均由碳钢制成，排污螺栓均由锌合金制成。端盖和锌合金直接接触，形成原电池，达到保护冷凝器31端盖和冷凝器31筒体与冷却水接触的部分，免受被腐蚀的风险。

冷却塔32中设置有电导率传感器43和变频分离式设备。

变频分离式设备，包括变频输出的电源机箱和集垢器，集垢器可直接平放在冷却塔积水盘底部。集垢器内设置有有钛合金阴极，贵金属阳极。变频分离式设备工作时，受变频电源影响，水中的阳离子会不断靠近钛合金阴极，然后在钛合金阴极上析出。

变频分离式设备利用变频分离式吸垢技术(现有技术，专利号201621209541.6《变频分离式水处理设备的控制系统》)，控制变频电源，通过放置在水中的集垢器，实时吸附水中的钙镁离子。直接将水垢从水中分离，进而彻底解决结垢问题。

冷却塔32内腔底部设置有冷却塔积水盘。冷却塔32还连接有冷却塔32补水管(含冷却塔补水阀41)和冷却塔32排污管(含冷却塔排污阀42)。冷却塔32补水管和排污管分别是单独的水管，一般是冷却塔32标配，独立于冷却塔32的进出水口。冷却塔32的补水口和排污口均设置在冷却塔32底部的冷却塔积水盘上。

冷却塔32进水口位于冷却塔32顶部，冷却塔32进水口与位于冷却塔32内腔顶部的补水器相连。冷却塔32出水口一般位于冷却塔32底部的冷却塔积水盘上。

冷却塔32的进水从冷却塔32顶部的进水口淋下来，然后聚集在冷却塔32底部的冷却塔积水盘，冷却塔积水盘最底端有出水口。冷却塔32排污口位于冷却塔积水盘上。

杀菌灭藻器36利用紫外线，高效杀灭蓝绿藻和军团菌，其包括盒体2和盖板6。

盒体2沿长度方向上的两侧分别设置有杀菌进水口1和杀菌出水口15。

盒体2内腔中设置有五根等距平行设置的75W的UV灯管14(紫外线灯管)，UV灯管14的长度方向与盒体2的长度方向相同。UV灯管14的两端分别设置在两个固定架16上，固定架16固定设置在盒体2内腔底部。

UV灯管14采用T5标准的低压汞灯，UV灯管14能同时产生185nm和254nm波长的紫外线(UV灯管14可以使用T5低压汞齐灯)，紫外线具有杀菌功能。盒体2内254nm紫外线照的射剂量对于盒体2底部的水流，达到12000μws/cm²，足以杀灭水中99.99％的菌藻。

盒体2内腔底部设置有1-2个高5mm的三角条13，三角条13的长度方向与盒体2的长度方向垂直(三角条13和盒体2的长度方向两者均为水平设置)，是为了起到缓流和稳定水流的作用。为了让水流平稳且按设计流速流过UV灯管14的照射范围，以达到充分杀菌的效果。

盒体2上加一个配合使用的盖板6，盖板6上打三个直径40mm的圆孔，盖板6左侧一个是出风口4，外接一个漩涡气泵；右侧两个是进风口5，用于从室外抽风。出风口4位于盒体2的杀菌进水口1一侧的正上方，进风口5位于杀菌出水口15一侧的正上方。这样设计风的流动方向和底部水流的方向相反，能利用一部分水的蒸发潜热，并使通风充分与整个UV灯管14接触，无死角。能将UV灯管14的温度保持在45度以下的高效工作区间内，进而达到最高效率的紫外线产出率。

盒体2为650mm*1000mm的不锈钢盒，盖板6为660mm*1010mm四周带50mm翻边的不锈钢盖子。盖板6的作用是罩在盒体2上，保护盒体2内的UV灯管14，并提供一定的通风和观察功能。

出风口4和进风口5的通风风量流速为9m³/h，适当的通风既起到了帮助提高UV灯管14的紫外线产出率散热，同时又将UV灯管14产生的185nm波长的紫外线与空气充分接触，并产生一定量的臭氧，然后将含有臭氧的空气排进冷却循环水中，达到最高效率的紫外线利用率。

出风口4和进风口5上均设置有直角弯管7，直角弯管7中设置有呈45°的内反射镜，直角弯管7(反射镜)能将出风口4和进风口5中的光线90°折射到外部，既避免了维护人员直视紫外线的风险，又能让维护人员不用打开盖板3就能通过直角弯管7的内反射镜的漫反射光，看到UV灯管14等是否正常运行。

UV灯管14的高度高于杀菌进水口1和杀菌出水口15的高度，UV灯管14的高度一致高于循环水的水位，UV灯管14和循环水不会直接接触。因此灯管表面不会积聚水垢，可以长时间使用，不必清洗灯管。

杀菌进水口1与冷凝器31出口连接，杀菌出水口15与冷却塔32的内腔连接，出风口4(直角弯管7)通过管道与冷却塔32的内腔连通，从盒体2抽取的气体由于经过UV灯照射含有臭氧，将这些臭氧的空气排放进冷却塔32中，臭氧溶解在冷却塔32中的冷却水中后，强氧化性的臭氧具有一定的杀菌作用。

出风口4与冷却塔32内腔连接，出风口4能将风吹进冷却塔32中，冷却塔32中从上往下淋的水就会与有臭氧的空气接触，就能利用臭氧达到杀菌的作用。

盒体2的安装高度应该高于冷却塔积水盘，以便利用高度差将杀菌灭藻器36处理后的水回流至冷却塔积水盘。

浓缩倍数自动控制系统包括电导率传感器43、电动阀和防御保主控器44(即防御保主控器)。浓缩倍数自动控制系统能有效预防水垢的产生。电导率传感器43设置在冷却塔积水盘中，电动阀包括冷却塔排污阀42和冷却塔补水阀41，冷却塔排污阀42和冷却塔补水阀41分别设置在冷却塔32补水管和冷却塔32排污管上。

冷水主机的冷却循环水的浓缩倍数，是指冷却循环水的电导率与补水电导率的比值。在不做任何水处理的条件下，一般浓缩倍数超过3就会有结垢的倾向。因此，本发明通过在冷却循环水中设置电导率传感器43的形式，电导率传感器43能实时监测水的浓缩倍数，若超过警戒值(人为设置)，则与冷却塔32排污口的冷却塔排污阀42联动，开启自动排污换水模式，并可与冷却塔补水阀41联动，强行补水。以此来避免冷却循环水结垢。

冷却塔32的模式是进水从冷却塔32上部淋下来，然后聚集在冷却塔32底部的冷却塔积水盘，冷却塔积水盘最底端有出水口。冷却塔32排污口位于冷却塔积水盘上，通过防御保主控器控制排污口的阀门开/关，以达到主动排污，有效控制冷却水电导率和浓缩倍数的功能。

从冷凝器31的出口流出的水有一部分流入杀菌灭藻器36，另一部分直接流入冷却塔32，进入冷却塔积水盘中。

本发明的使用方法为：

1)、冷却水从冷凝器31的出口流出后分为两路，一路从杀菌灭藻器36的杀菌进水口1进入盒体2内腔中；另一路通过冷却塔32的进口进入冷却塔32内腔中，作为冷却水从上往下淋入冷却塔积水盘中；

2)、启动UV灯管14对盒体2内腔中的冷却水进行杀菌并产生臭氧，被杀菌后的冷却水从杀菌出水口15流出后进入冷却塔32的冷却塔积水盘；同时室外抽风从进风口5进入盒体内腔中，然后风将带有臭氧的空气从进风口5送入冷凝器31的进风口从而进入冷却塔32的内腔；

3)、冷却塔32内腔中的空气中的臭氧溶解在从上往下淋入冷却塔积水盘的冷却水中，臭氧具有强氧化性能起到一定的杀菌作用，对冷却水进行杀菌；

4)、经过盒体2杀菌后的冷却水与经过臭氧杀菌后的冷却水在冷却塔积水盘中混合后从冷却塔32的出口流出，通过水泵33后进入冷凝器31。

对比例1：将实施例1中的排污螺栓从锌合金制成替换成普通材料(不锈钢等)制成，并且在冷凝器31内表面涂抹一层锌合金，其余等同于实施例1；

对比例1具有以下缺点：1、锌基牺牲阳极的消耗速度比较快，制成排污螺栓状易于更换和制造；2、在冷机使用现场，在冷凝器31内表面二次涂抹锌基材料或镀锌的实施难度很大，几乎不可能。

对比例2：将实施例1中的排污螺栓由锌合金制成改成申请号201580071901.2《制冷剂分配器的制造方法、制冷剂分配器的制造装置、制冷剂分配器、热交换器及空气调节装置》中的含锌的铝-硅合金；其余等同于实施例1；

对比例2中是将铝基牺牲阳极材料均匀涂敷于复杂形状的铝制制冷剂-空气换热器，只能用于纯铝材料的防腐。本发明通过将锌基牺牲阳极制成螺纹棒状，直接与与碳钢筒体接触，通过碳钢-锌的高低电位差形成原电池，然后达到牺牲锌基材料，防止碳钢被腐蚀。

对比例3：取消实施例1中的杀菌灭藻器36，冷凝器31出口流出的水全部进入冷却塔32，其余等同于实施例1。

对比例3具有以下缺点：由于没有杀菌灭藻器36，冷却水中会不断积聚大量微生物，导致1)水体微生物繁殖严重，甚至有军团菌繁殖的风险；2)大量的微生物和微生物实体如果积聚在冷却塔32内的碳钢管上，会引起微生物腐蚀碳钢。

对比例4：将“UV灯管14能同时产生185nm和254nm波长的紫外线”改成“只产生185nm波长的紫外线”或者“只产生254nm波长的紫外线”，其余等同于实施例1。

对比例4具有以下缺点：1)若只能产生185nm波长的紫外线，则由于185nm波长的紫外线穿透能力弱，不能完全杀死水流中的微生物，虽然它能激化空气产生臭氧，但效果相较于254nm波长的紫外线；2)若只能产生254nm波长的紫外线，则由于254nm波长的紫外线穿透能力强，可以杀灭水流中的微生物，但不能激化空气产生臭氧。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.工业冷却循环水处理综合解决装置，包括冷凝器(31)、水泵(33)和设置有冷却塔积水盘的冷却塔(32)，其特征在于：还包括杀菌灭藻器(36)和浓缩倍数自动控制系统；

所述冷凝器(31)出口分别与杀菌灭藻器(36)进口和冷却塔(32)进水口连接，杀菌灭藻器(36)出口与冷却塔(32)进水口连接；所述冷却塔(32)出口通过水泵(33)后与冷凝器(31)进口连接；

所述冷却塔(32)的出口通过水泵(33)后与冷凝器(31)的进口连接；

所述冷却塔(32)上设置有补水管和排污管；

所述浓缩倍数自动控制系统包括电导率传感器(43)、电动阀和防御保主控器(44)；所述电导率传感器(43)设置在冷却塔(32)的冷却塔积水盘中；所述电动阀包括冷却塔排污阀(42)和冷却塔补水阀(41)，冷却塔排污阀(42)和冷却塔补水阀(41)分别设置在冷却塔(32)的补水管和排污管上；所述电导率传感器(43)分别与电导率传感器(43)、冷却塔排污阀(42)和冷却塔补水阀(41)信号连接；

所述冷凝器(31)上设置有碳钢制成的端盖，端盖上设置有锌合金制成的排污螺栓。

2.根据权利要求1所述的工业冷却循环水处理综合解决装置，其特征在于：

所述排污螺栓中Al为0.1-0.5质量％，Cd为0.025-0.07质量％，Fe为≤0.005质量％，Pb为≤0.006质量％，Cu为≤0.005质量％，其他杂质≤0.1质量％，余量为Zn。

3.根据权利要求2所述的工业冷却循环水处理综合解决装置，其特征在于：

所述杀菌灭藻器(36)包括盒体(2)和与盒体(2)配合使用的盖板(3)；

所述盒体(2)沿长度方向上的两侧分别设置有杀菌进水口(1)和杀菌出水口(15)；所述杀菌进水口(1)与冷凝器(31)出口连接，杀菌出水口(15)与冷却塔(32)的冷却塔积水盘连接；

所述盒体(2)内腔中设置有UV灯管(14)，UV灯管(14)的长度方向与盒体(2)的长度方向相同；

所述盒体(2)内腔底部设置有三角条(13)，三角条(13)的长度方向与盒体(2)的长度方向垂直；

所述盖板(6)上设置有出风口(4)和进风口(5)，出风口(4)位于杀菌进水口(1)一侧，进风口(5)位于杀菌出水口(15)一侧；

所述出风口(4)与冷却塔(32)内腔连通；

所述UV灯管(14)的高度高于进水口(1)和出水口(15)的高度。

4.根据权利要求3所述的工业冷却循环水处理综合解决装置，其特征在于：

还包括变频分离式设备；所述变频分离式设备包括电源机箱和集垢器；所述电源机箱和集垢器信号连接，集垢器设置在冷却塔(32)的冷却塔积水盘中。

5.利用如权利要求1-4任一所述的综合解决装置的工业冷却循环水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、冷却水从冷凝器(31)的出口流出后分为两路，一路从杀菌灭藻器(36)的杀菌进水口(1)进入盒体(2)内腔中；另一路通过冷却塔(32)的进口进入冷却塔(32)内腔中，作为冷却水从上往下淋入冷却塔积水盘中；

2)、启动UV灯管(14)对盒体(2)内腔中的冷却水进行杀菌并产生臭氧，被杀菌后的冷却水从杀菌出水口(15)流出后进入冷却塔(32)的冷却塔积水盘；同时室外抽风从进风口(5)进入盒体内腔中，然后风将带有臭氧的空气从进风口(5)送入冷凝器(31)的进风口从而进入冷却塔(32)的内腔；

3)、冷却塔(32)内腔中的空气中的臭氧溶解在从上往下淋入冷却塔积水盘的冷却水中，对冷却水进行杀菌；

4)、经过盒体(2)杀菌后的冷却水与经过臭氧杀菌后的冷却水在冷却塔(32)的冷却塔积水盘中混合后从冷却塔(32)的出口流出，通过水泵(33)后进入冷凝器(31)。

6.根据权利要求1所述的工业冷却循环水处理方法，其特征在于：

步骤2)中的UV灯管(14)同时产生185nm和254nm波长的紫外线。