CN1563830B - 循环冷却水降温及热量回收利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环冷却水降温及热量回收利用的系统和方法，是一个全封闭式的循环工作系统和方法，是由冷量利用循环工作系统，热泵工质循环工作系统，热量利用循环工作系统组成，利用热泵技术原理，把循环冷却水作为低品位热源，通过热泵工质的循环工作过程，提取循环冷却水中的热量，转换成高品位热能，迫使循环冷却水降温，高品位热能供给热用户再利用，本系统和方法的一端可以为循环冷却水制冷降温，另一端可以制热供给热用户，本发明的有益效果是：一个系统和方法同时能满足冷用户和热用户两种不同的需求，节约高品位能源，节约水资源，降低循环冷却水成本，降低为热用户供热成本，消除给周边环境造成的污染。

Description

循环冷却水降温及热量回收利用的方法
所属技术领域 
本发明涉及一种循环冷却水的降温及热量回收利用的系统和方法，这种系统和方法，一端制冷，一端制热，同一系统和方法能同时满足循环冷却水的降温，热量回收，及向热用户供热的两种需要。 
背景技术
目前，化工厂，热电厂，钢铁厂，机械、仪器、仪表、电子、电器制造厂，食品加工，酿造行业，冷冻及冷库生产工艺流程中需要的循环冷却水降温的系统和方法，都是采用冷却水塔(晾水塔)和冷却水池等设备，采取开放式的自然对流冷却降温的方法。让循环冷却水与室外空气在冷却水塔中上下相对流动，迫使室外空气把循环冷却水中的热量吸收并带走，热量从冷却水塔中散失的同时还会造成一定数量的循环冷却水量的损失，这种冷却水塔、冷却水池的开放式自然对流的冷却方式，受自然环境、季节和温、湿度变化条件的很大影响，循环冷却水的温度很不稳定，也会给周边环境造成污染。 
发明内容
为了克服冷却水塔、冷却水池的开放式自然对流冷却系统和方法的不足，减少循环冷却水量的损失，把循环冷却水的热量回收并给以充分利用，本发明是一个全封闭式的循环工作系统和方法，一端可以为循环冷却水制冷降温，另一端可以制热供给热用户，同一系统和方法，同时能满足冷用户和热用户的两种不同需求。 
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：把循环冷却水作为低品位热源，利用热泵技术原理，提取循环冷却水中的热量，转换成高品位热能，传递输送给热用户利用，循环冷却水被提取热量后，温度降低并达到标准要求，制成生产工艺流程中需用的循环冷却水，通过循环冷却水管线，输送回生产工艺流程中做循环冷却水使用。 
本发明的系统和方法，由以下三个循环工作系统组成： 
1、冷量利用循环工作系统，主要由换热器、循环泵、蒸发器、管道及其内部流动的中间介质构成。 
2、热泵工质循环工作系统，主要由压缩机、蒸发器、膨胀调节阀、冷凝器、管道及其内部流动的热泵工质构成。 
3、热量利用循环工作系统，主要由冷凝器、循环泵、热用户、管道及其内  部流动的供热循环水构成。 
三个循环系统的工作运行过程如下： 
1、冷量利用循环，循环冷却水经换热器降温，达到标准要求后，输送回原生产工艺流程中做冷却水循环使用，同时，换热器中的热量通过中间介质经循环泵及管道送入热泵的蒸发器，被热泵工质吸取热量，温度降低后返回换热器中，继续与循环冷却水进行热量交换，中间介质可以是水，也可采用其它换热效率更高的物质。 
2、热泵工质循环，热泵工质在蒸发器吸取热量，经压缩机压缩后，进入冷凝器放出热量，然后经膨胀调节阀节流后，进入蒸发器继续吸取热量。 
3、热量利用循环，热量利用系统的供热循环水被冷凝器加热，并送到热用户，经过散热或换热被利用，供热循环水温度降低，经循环泵返回冷凝器继续重新被加热。 
本发明所采用的技术方案，主要依据的是热泵工作技术原理，热泵主要设备包括压缩机、冷凝器、膨胀调节阀、蒸发器，热泵本质上就是制冷机，热泵工质经压缩机压缩后，在冷凝器中液化并放出热量，然后经膨胀调节阀进入蒸发器中气化并吸收热量，再经压缩机压缩后进入冷凝器放出热量，如此不停的循环工作，即可达到为循环冷却水制冷降温的目的，又可达到为热用户供热的目的。 
本发明的有益效果是，可以在为循环冷却水降温的同时，能严格控制温度参数，把热量回收并供给热用户，可以提高汽轮机的工作效率，可以提高锅炉的热效率，可以提高生产工艺流程中的生产效率，节约高品位能源、节约水资源，降低循环冷却水成本，降低为热用户供热成本。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
图1是本发明的原理图及第一个实施例的系统图 
图2是本发明的第二个实施例的系统图 
图3是本发明的第三个实施例的系统图 
图中1、控制阀门，2、冷却水塔，3、冷却水池，4、控制阀门，5、控制阀门，6、换热器，7、控制阀门，8、循环泵，9、蒸发器，10、压缩机，11、冷凝器，12、膨胀调节阀，13、热用户，14、循环泵，15、热泵，16、汽轮机，17、锅炉，18、循环泵，19、蒸汽冷凝器，20、锅炉给水泵，21、热泵。 
具体实施方式
在图1所示的本发明的原理图及第一个实施例的系统图中，循环冷却水经  控制阀门1、4、5、7进入换热器6，与中间介质在换热器6中进行热量交换后，返回原循环冷却水系统之中，在生产工艺流程中作为循环冷却水使用，新建的生产厂中，循环冷却水系统可以取消冷却水塔2和冷却水池3，也可保留有冷却水塔2和冷却水池3，作为备用或调节循环冷却水温度用，已建成的老厂系统改造中，应尽可能保留原有的冷却水塔2和冷却水池3，作为循环冷却水系统的备用和调节设备。 
中间介质在管道中经循环泵8输送，不停的在换热器6与蒸发器9之间循环流动，在换热器6里从循环冷却水中吸收热量，然后传递转移到蒸发器9，与热泵工质进行热量交换。 
热泵工质循环工作系统由蒸发器9、压缩机10、冷凝器11、膨胀调节阀12构成，热泵工质在蒸发器9中与中间介质进行热量交换，吸收中间介质带来的热量后经压缩机10压缩并进入冷凝器11，在冷凝器11之中与热用户的供热循环水进行热量交换，热泵工质在冷凝器11之中冷却后经膨胀调节阀12，回到蒸发器9，与中间介质继续进行热量交换，热泵工质的循环工作，不断地把在蒸发器9吸收的热量传递转移到冷凝器11之中。 
热用户的供热循环水通过管道及循环泵14，在冷凝器11与热13用户之间不停的循环流动，把在冷凝器11中吸收的热量传递转移给热用户。 
本发明的系统和方法，使用换热器6、热泵机组中的蒸发器9、压缩机10、冷凝器11、膨胀调节阀12及循环泵8和14，通过中间介质、热泵工质和供热循环水的不停的循环工作过程中，为循环冷却水降温的同时进行了热量的回收和为热用户供热。 
在图2所示的第二个实施例系统图中，与图1所示的第一个实施例系统图相对比，其特征是取消了换热器6、循环泵8，其它的设备及运行系统和方法则完全相同。 
图2所示的第二个实施例的目的和有益效果，是为了取消中间介质循环换热系统、取消换热器6、循环泵8及管道，可以节省投资，减少一个换热流程和系统，可以提高总的换热效率，降低运行成本。 
图1和图2两种实施例的应用区别主要是，对循环冷却水的水质要求不同，要依据循环冷却水的温度、PH值、浊度、悬浮物及对蒸发器9的腐蚀和堵塞状况择优确定实施方案。 
图3所示的第三个实施例的特征是，本发明应用在热电厂或其它有汽轮机16及锅炉17的生产工艺过程中，可严格控制蒸汽冷凝器19及汽轮机16、末端蒸汽冷凝汽和水的温度参数，可稳定地提供能使汽轮机组运行效率最高的循环  冷却水，提高汽轮机组工作效率和发电效率，在为循环冷却水降温的同时，通过热泵21可以把回收的热量传递转移到热交换器6之中，迫使蒸汽凝结水与中间介质进行热量交换，把蒸汽凝结水的温度升高后，经锅炉给水泵20再进入锅炉17之中，由于锅炉给水温度提高，可以节约锅炉所消耗的高品位燃料能源。 

Claims (1)

1.一种涉及热电厂、化工厂循环冷却水降温冷却方法的发明，其特征是：采用热泵技术，把热电厂、化工循环冷却水作为水源热泵机组的低温水源，提取回收低温热能，并将其转换为高品位热能，作为一种新热源供给用户使用，采用热泵技术及其相关设备，一端可以为热电厂、化工厂循环冷却水封闭式降温冷却，另一端可以回收利用低温热能作为一种新热源为用户供热，这种方法是以热泵技术原理为核心，是由三个循环工作流程构成，一是冷量利用循环，二是热泵工质循环，三是热量利用循环，循环冷却水经控制阀门(1、4、5、7)进入换热器(6)，与中间介质在换热器(6)中进行热量交换降低温度后，返回原循环冷却水系统之中，在生产工艺流程中作为循环冷却水使用，中间介质在管道中经循环泵(8)输送，不停的在换热器(6)与蒸发器(9)之间循环流动，在换热器(6)里从循环冷却水中吸收热量，然后传递转移到蒸发器(9)与热泵工质进行热量交换，热泵工质在蒸发器(9)中吸收中间介质带来的热量后，经压缩机(10)压缩进入冷凝器(11)，在冷凝器(11)之中与热用户的供热循环水进行热量交换，热用户的供热循环水管道及循环泵(14)的强制循环，在冷凝器(11)与热用户(13)之间不停的循环流动，把在冷凝器(11)中吸收的热量传递转移给热用户，本发明的系统和方法就是使用换热器(6)、热泵机组的蒸发器(9)、压缩机(10)、冷凝器(11)、膨胀调节阀(12)、以及循环泵(8)和(14)，通过中间介质、热泵工质和供热循环水的在管道内不停的封闭循环工作，为循环冷却水采取封闭式降温的同时进行了热量的回收和为热用户供热。
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