CN204165445U - 基于正渗透技术的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种基于正渗透技术的冷却系统，包括换热器、具有液体入口和液体出口的冷却塔，补水器，其中，换热器包括供第一换热流体通过的第一换热通道和供第二换热流体通过的第二换热通道，第二换热通道以从第一换热流体中吸热的方式与第一换热通道热耦合。补水器具有空腔和位于空腔中的正渗透膜，正渗透膜将空腔分隔为接收第二换热流体的第一腔室和容纳原料液以通过所述正渗透膜向第一腔室中的第二换热流体补水的第二腔室。第一腔室具有供经补水后的第二换热流体排出的出口，该出口与冷却塔的液体入口流体连通，冷却塔的液体出口与第二换热通道的入口流体连通。上述基于正渗透技术的冷却系统中的冷却塔受腐蚀程度低且杂质积累少。

Description

基于正渗透技术的冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于正渗透技术的冷却系统。

背景技术

发电厂、燃料化工型炼油厂和许多其他工业流程中包括大量需要消耗大量的水冷却的设备。通常，将上述设备中的热量通过换热器释放到冷水中，将冷水加热成热水，然后该部分热水进入冷却塔中冷却后，又变为冷水循环进入换热器。在该循环过程中，必须不断地将水添加到冷却塔中，以弥补蒸发损失。其中，所添加的水多为诸如自来水等含有杂质的水。在循环的过程中，冷却塔中会出现诸如盐的杂质的积累。一方面，该积累会影响冷却塔的冷却效果，另一方面，杂质会腐蚀冷却塔和相关设备。在现有技术中，工作人员需要定期清理冷却塔，由此造成了繁重的劳动负担。此外，在饮用水量紧张的今天，使用自来水一方面成本很高，另一方面也造成了资源的浪费。

实用新型内容

针对上述现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种其中的冷却塔受腐蚀程度低且杂质积累少的基于正渗透技术的冷却系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于正渗透技术的冷却系统，包括：换热器，包括供第一换热流体通过的第一换热通道和供第二换热流体通过的第二换热通道，第二换热通道以从第一换热流体中吸热的方式与第一换热通道热耦合；冷却塔，具有液体入口和液体出口；还包括：补水器，具有空腔和位于空腔中的正渗透膜，正渗透膜将空腔分隔为接收第二换热流体的第一腔室、和容纳原料液以通过正渗透膜向第一腔室中的第二换热流体补水的第二腔室；其中，第一腔室具有供经补水后的第二换热流体排出的出口，该出口与冷却塔的液体入口流体连通；冷却塔的液体出口与第二换热通道的入口流体连通。

根据本实用新型，还包括：流体连通在第一腔室的出口和冷却塔的液体入口之间的除盐装置。

根据本实用新型，除盐装置为除盐水泵。

根据本实用新型，除盐装置为电渗析器。

根据本实用新型，在冷却塔的液体出口和第二换热通道的入口之间设置有泵。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的基于正渗透技术的冷却系统，第二换热流体在流过换热器中的第二换热通道时，吸收来自第一换热通道中的第一换热流体的热量而升温，升温后的第二换热流体进入补水器的第一腔室中，补水器的第二腔室中的原料液通过中的水通过正渗透膜进入第一腔室中以向位于第一腔室中的第二换热流体补水。补水后的第二换热流体流出第一腔室并进入冷却塔，部分水蒸发排出冷却塔，而冷却塔中剩余的第二换热流体循环进入第一换热通道。由此，补水器补充了第二换热流体在随后在冷却塔中将要损失的水分。一方面，所加入第二换热流体的水是由正渗透膜渗透出的水，具有较少的杂质(杂质的来源包括水自身中的盐的杂质以及来自空气中的灰尘和污染和来自冷却塔系统的腐蚀的杂质)，可减少甚至避免对于冷却塔的腐蚀以及减少甚至避免杂质沉积在冷却塔中所带来的清理问题，以及减少甚至避免冷却塔的腐蚀和杂质沉积对整个基于正渗透技术的冷却系统的冷却效果的影响，从而获得冷却效果好的基于正渗透技术的冷却系统。另一方面，补充第二换热流体在冷却塔中损失的水分的水的来源不局限于现有技术中的自来水，可优选的使用其他需要脱水的废液等，既降低了使用该基于正渗透技术的冷却系统的成本，又达到了为其他废液脱水的功能进而同时降低了其他工艺的成本。

附图说明

图1是本实用新型的第一个实施例的示意图；

图2是本实用新型的第二个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行描述。

参照图1，本发明的基于正渗透技术的冷却系统的一个实施例，包括换热器1、冷却塔2和补水器3。

其中，换热器1包括第一换热通道11和第二换热通道12，第一换热通道11供第一换热流体通过，第二换热通道12供第二换热流体通过。第二换热通道12以从第一换热流体中吸热的方式与第一换热通道11热耦合，换言之，第一换热流体中的热量传递到第一换热通道11，第一换热通道11将该热量传递给第二换热通道12，该部分热量加热第二换热通道12中的第二换热流体。由此，降低了第一换热流体的温度，起到了冷却的作用。优选地，第一换热流体在第一换热通道11中的流动方向与第二换热流体在第二换热通道12中的流动方向相反。

补水器3具有空腔和位于空腔中的正渗透膜31，正渗透膜31将空腔分隔为第一腔室和第二腔室33。其中，第一腔室32的入口通过第一管路6与第二换热通道12的出口流体连通，从而第二换热通道12中被加热的第二换热流体通过第一管路6进入到第一腔室32中。即，第一腔室32接收由第二换热通道12排出的第二换热流体。第二腔室33流体连通有第二管路7和第三管路8。原料液通过第二管路7进入第二腔室33中，即在本基于正渗透技术的冷却系统使用时，第二腔室33中容纳原料液。通过正渗透膜31，原料液中的水渗透进入到第一腔室32中，从而向第一腔室32中的第二换热流体补水，同时，脱水后的原料液从第三管路8排出第二腔室33。可理解，原料液提供穿过正渗透膜向第二换热流体中补充的水。为使得通过正渗透膜31原料液中的水能够渗透进入到第一腔室32中，第二换热流体作为驱动液，原料液的渗透压低于第二换热流体的渗透压。

冷却塔2具有液体入口21、液体出口22、气体入口23和气体出口24。其中液体入口21和气体出口24位于冷却塔2的塔底，液体入口22位于冷却塔2的塔底，气体入口23位于冷却塔2的侧壁。

此外，第一腔室32具有供经补水后的第二换热流体排出的出口。第一腔室32的出口通过第四管路9与冷却塔2的液体入口21流体连通，由此，经补水后的第二换热流体通过第四管路9流入到冷却塔2中。经补水后的第二换热流体在冷却塔2中与由气体入口23进入的空气换热，经补水后的第二换热流体温度下降并且其中部分水会变成水蒸气随空气由气体出口24排出。冷却塔2的液体入口22与第二换热通道12的入口流体连通。可理解，第二换热流体在换热器1、补水器3和冷却塔2中循环流动，并在流动的过程中依次经历：在换热器1中升温，在补水器3中补水，在冷却塔2中降温并损失部分水、回到换热器1中。在其中，由于对第二换热流体在送入冷却塔2之前已经进行了补水操作以弥补随后在冷却塔2中的水的损失，基于正渗透技术的冷却系统中的第二换热流体的总量维持恒定或在很小的范围内波动。

此外，在冷却塔2的液体入口22和第二换热通道12的入口之间设置有泵5。

由此，第一换热通道11中流过的第一换热流体被上述基于正渗透技术的冷却系统冷却。其中，一方面，所加入第二换热流体的水是由正渗透膜31渗透出的水，具有较少的杂质，可减少甚至避免对于冷却塔2的腐蚀以及减少甚至避免杂质沉积在冷却塔2中所带来的清理问题，以及减少甚至避免冷却塔的腐蚀和杂质沉积对整个基于正渗透技术的冷却系统的冷却效果的影响，从而获得冷却效果好的基于正渗透技术的冷却系统。另一方面，补充第二换热流体在冷却塔2中损失的水分的水的来源不局限于现有技术中的自来水，可优选的使用其他需要脱水的废液等，既降低了使用该基于正渗透技术的冷却系统的成本，又达到了为其他废液脱水的功能进而同时降低了其他工艺的成本。本实用新型也无需间歇性地排出或“排放”一部分冷却塔2中的第二换热流体以控制腐蚀且抑制积盐，进而节约了资源。可理解，本实用新型的冷却系统中应用了正渗透技术，即本实用新型的冷却系统是基于正渗透技术的冷却系统。更具体地，本实用新型的冷却系统中应用正渗透技术进行对冷却塔的补水。换言之，本实用新型的冷却系统是基于正渗透补水技术的冷却系统。

参照图2，在本实用新型的第二个实施例中，基于正渗透技术的冷却系统还包括流体连通在第一腔室32的出口和冷却塔2的液体入口21之间的除盐装置4。渗透进入第一腔室32的水被过滤掉大量杂质，但仍可能具有少量的盐。在具有少量盐的水补入第二换热流体后随之一起进入到冷却塔2之前，先进行除盐处理，以进一步减少甚至避免进入到冷却塔2中的补水后的第二换热流体对冷却塔2的腐蚀以及冷却塔2中盐的积累。优选的除盐装置4为除盐水泵。当然不局限于此，在其他可选的实施例中，除盐装置4为电渗析器。

优选地，第二换热流体为氧化三甲胺、硫代甜菜碱、三甲基甘氨酸、肌氨酸、甘油磷酸胆碱、肌醇、牛磺酸、甜菜碱、氨基酸、多元醇、单糖、二糖、多糖、甲胺、甲基衍生化合物、尿素、三乙酸甘油酯、基乙烯醇、新琼二糖、海藻糖和天然提取物中一种或多种。更具体地，氨基酸可以为组氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、精氨酸、亮氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、半胱胺酸、苯丙氨酸、谷氨基酸、苏氨酸、谷氨酸、色氨酸、甘氨酸、缬氨酸、鸟氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、丝氨酸、牛磺酸和酪氨酸中的一种或多种，多元醇可以为乙二醇、丙二醇、丙三醇和聚乙二醇中的一种或多种，单糖可以为葡萄糖和果糖中的一种或两种，二糖可以为蔗糖和乳糖中的一种或两种；多糖可以为纤维素、聚葡萄糖和淀粉醣中的一种或多种，天然提取物可为皂树皮和乳酸中的一种或两种。

优选地，正渗透膜31为纤维素酯膜，薄膜复合膜(诸如聚酰胺/聚砜、PBI膜和聚醚砜的复合膜)。并且在使用时，将正渗透膜31沿垂直方向放置。

优选地，上述两个实施例中所使用的原料液可以为垃圾渗滤液、炼油废水、纸浆制造和/或造纸废水、药品加工废水、浓缩食品获得的水、以及浓缩制药产生的水，或来自诸如海水的低价值的水。

在现有技术中，通常使用传统的MBR(膜生物反应器)来处理污水(含有悬浮固体和溶解的固体)。在将上述污水作为原料液应用在本实用新型的基于正渗透技术的冷却系统中时，所有的悬浮固体和基本上所有溶解的固体被阻止通过上述正渗透膜31。通过上述正渗透膜31的水比通过膜生物反应器中的微过滤提取的水具有高得多的纯度，并且结垢速率的数量级低于膜生物反应器的微过滤的结垢速率。

另外，第一换热通道11可连接任何需要提供冷源的设备，即通过该基于正渗透技术的冷却系统冷却第一换热流体，冷却后的第一换热流体作为其他设备的冷源。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于正渗透技术的冷却系统，包括： 换热器(1)，包括供第一换热流体通过的第一换热通道(11)和供第二换热流体通过的第二换热通道(12)，所述第二换热通道(12)以从所述第一换热流体中吸热的方式与所述第一换热通道(11)热耦合； 冷却塔(2)，具有液体入口(21)和液体出口(22)； 其特征在于，还包括： 补水器(3)，具有空腔和位于所述空腔中的正渗透膜(31)，所述正渗透膜(31)将所述空腔分隔为接收所述第二换热流体的第一腔室(32)、和容纳原料液以通过所述正渗透膜(31)向所述第一腔室(32)中的第二换热流体补水的第二腔室(33)； 其中，所述第一腔室(32)具有供经所述补水后的第二换热流体排出的出口，该出口与所述冷却塔(2)的所述液体入口(21)流体连通；所述冷却塔(2)的所述液体出口(22)与所述第二换热通道(12)的入口流体连通。 

2.根据权利要求1所述的基于正渗透技术的冷却系统，其特征在于，还包括： 流体连通在所述第一腔室(32)的出口和所述冷却塔(2)的所述液体入口(21)之间的除盐装置(4)。 

3.根据权利要求2所述的基于正渗透技术的冷却系统，其特征在于， 所述除盐装置(4)为除盐水泵。 

4.根据权利要求2所述的基于正渗透技术的冷却系统，其特征在于， 所述除盐装置(4)为电渗析器。 

5.根据权利要求1所述的基于正渗透技术的冷却系统，其特征在于， 在所述冷却塔(2)的液体出口(22)和所述第二换热通道(12)的入口之间设置有泵(5)。