CN204227792U - 一种节水型循环冷却水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节水型循环冷却水系统，包括闭式循环供水单元和开式循环供水单元两部分；开式循环供水单元包括冷却塔、风机、喷水系统、散热填料、敞口水池、循环水泵、供水管、换热器、回水管；闭式循环供水单元包括冷却塔、风机、第二喷水系统、散热盘管、敞口水池、密闭水池、循环水泵、供水管、换热器、回水管。集成了开式和闭式循环冷却水系统的优点，在相同换热条件下，大大降低了开式循环冷却水系统的负荷，从而减少了整个系统的蒸发损失及排污损失，能产生明显的节水效益。

Description

一种节水型循环冷却水系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种循环冷却水节水技术，尤其涉及一种节水型循环冷却水系 统。

背景技术

[0002] 在工业和空调用水中，冷却水占很大比重。据统计，石油、化工、电力、冶金工业企 业中，冷却水用量占总有水量的大致比例分别在90. 1 %、87. 3%、85. 4%和99%。从节能、 经济及环境保护三方面考虑，冷却水都应该实现循环利用。

[0003] 目前常用的循环冷却水系统分为闭式和开式两种，其核心设备冷却塔也相应分为 两种。

[0004] 闭式冷却塔（也叫蒸发式空冷器或密闭式冷却塔）是将管式换热器置于塔内，通 过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质 不受污染，因此消耗水量极少。但由于主要靠空气间接接触换热，因此最低换热温度主要受 空气干球温度（以北京为例，夏季日平均干球温度5d为31. rc )制约，对于化工系统（一 般供水温度30°C，回水温度40°C )传热效率相对较低，一般要在管外部喷水，靠蒸发降温才 能满足使用要求。

[0005] 开式冷却塔通过将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上，填料提供了更 大的接触面，通过水与空气的接触，达到换热效果。再有风机带动塔内气流循环，将与水换 热后的热气流带出，从而达到冷却。由于是空气与水直接接触换热，水分蒸发带走了大量 热量，因此最低换热温度主要受空气湿球温度（以北京为例，夏季日平均干球温度5d为 26. 4°C )的制约，对于化工系统（一般供水温度30°C，回水温度40°C )传热效率相对较高， 但存在蒸发浓缩、杂质污染和溶解氧腐蚀等问题，因此需要消耗较多的水，一般占到整个系 统的3%左右。

[0006] 目前国内大型煤化工、热电等项目大多都规划建设在富煤缺水的西北地区，水资 源的缺乏是这些项目建设的主要障碍。企业新鲜水消耗主要是开式循环冷却水的蒸发损 失、排污损失和风吹损失，虽然很多采用了收水器和排污水处理回用等节水措施，但蒸发损 失仍占到新鲜水消耗的60%左右。

[0007] 授权公告号为CN101311123B的实用新型专利公开了一种循环冷却水的串级使用 方法，包括：将两个或两个以上的循环水系统串级使用，串级链中的灭个循环水系统的浓缩 倍数按照从低到高的顺序进行，前一个循环水系统的排水直接作为下一个循环水系统的补 充水，最后一个循环水系统的排水直接外放。该方法是开式循环冷却系统的优化，但系统复 杂，实施起来困难，且节水效果有限。

[0008] 公开号为CN1380529A的实用新型公开了一种列管式闭路循环冷却塔，是固定于 架体左上方的进水管的一侧，通过联管器将一排金属降温管与进水管相连通，金属降温管 的另一端通过左、右联管器及支管架，层叠式递降挠至与出水管相连通，引风机装在其上 方。该方法是在传统闭式系统上的局部改进，不能解决闭式循环冷却系统在30-40°C范围内 传热效率低的问题。

[0009] 综上所述，对于煤化工、热电等工业企业的供水温度在30°C左右，回水温度在 40°C左右的系统要求，闭式循环冷却水系统由于受干球温度限制，很难满足，在喷水的情况 下，水耗又接近开式系统。而开式循环冷却水系统，虽然能满足供水温度要求，但即便采取 收水器和排污水处理回用等措施，耗水量也很难进一步降低。 实用新型内容

[0010] 本实用新型的目的是提供一种节水效益好的节水型循环冷却水系统。

[0011] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

[0012] 本实用新型的节水型循环冷却水系统，包括闭式循环供水单元和开式循环供水单 元两部分；

[0013] 所述开式循环供水单元包括第一冷却塔，所述第一冷却塔内设有第一风机、第一 喷水系统、散热填料，所述第一冷却塔的下部设有第一敞口水池，所述第一敞口水池依次通 过第一循环水泵、第一供水管、第一换热器、第一回水管与所述第一喷水系统连接；

[0014] 所述闭式循环供水单元包括第二冷却塔，所述第二冷却塔内设有第二风机、第二 喷水系统、散热盘管，所述第二冷却塔的下部设有第二敞口水池、密闭水池，所述散热盘管 的出水口与所述密闭水池连接，所述密闭水池依次通过第二循环水泵、第二供水管、第二换 热器、第二回水管与所述散热盘管的进水口连接；

[0015] 所述第一敞口水池与第二敞口水池相连通。

[0016] 由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的节水型循 环冷却水系统，由于包括闭式循环供水单元和开式循环供水单元两部分，集成了开式和闭 式循环冷却水系统的优点，在相同换热条件下，大大降低了开式循环冷却水系统的负荷，从 而减少了整个系统的蒸发损失及排污损失，能产生明显的节水效益。

附图说明

[0017] 图1为本实用新型实施例提供的节水型循环冷却水系统的结构示意图。

[0018] 附图编号说明：

[0019] 1-冷却塔，2-风机，3-喷水系统，4-散热填料，5-散热盘管，6-敞口水池，7-密闭 水池，8-循环水泵，9-换热器，10-供水管，11-回水管，12-补水管，13-排污管。

具体实施方式

[0020] 下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

[0021] 本实用新型的节水型循环冷却水系统，其较佳的具体实施方式是：

[0022] 包括闭式循环供水单元和开式循环供水单元两部分；

[0023] 所述开式循环供水单元包括第一冷却塔，所述第一冷却塔内设有第一风机、第一 喷水系统、散热填料，所述第一冷却塔的下部设有第一敞口水池，所述第一敞口水池依次通 过第一循环水泵、第一供水管、第一换热器、第一回水管与所述第一喷水系统连接；

[0024] 所述闭式循环供水单元包括第二冷却塔，所述第二冷却塔内设有第二风机、第二 喷水系统、散热盘管，所述第二冷却塔的下部设有第二敞口水池、密闭水池，所述散热盘管 的出水口与所述密闭水池连接，所述密闭水池依次通过第二循环水泵、第二供水管、第二换 热器、第二回水管与所述散热盘管的进水口连接；

[0025] 所述第一敞口水池与第二敞口水池相连通；

[0026] 所述第一供水管和/或第一回水管与所述第二喷水系统连接。

[0027] 所述第一敞口水池和密闭水池分别设有补水管和排污管。

[0028] 本实用新型的节水型循环冷却水系统，包括闭式循环供水单元和开式循环供水单 元两部分。闭式循环供水单元采用流动空气与管壁接触的方式，进行对流换热，从而带走管 内热水传至管壁的热量，供水温度为40°C〜60°C，回水温度为50°C〜70°C，回水温度与供 水温度的差值不小于l〇°C ;开式循环供水单元采用流动空气与水滴直接接触换热，通过水 的蒸发和水的传热带走水中的热量，供水温度为30°C〜42°C，回水温度为38°C〜50°C，其 中回水温度与供水温度的差值不小于8°C ;同时，开式循环供水单元的供水或回水可以向闭 式循环供水单元的盘管喷洒水滴，由盘管表面水膜的蒸发而将闭式循环供水单元传至管壁 的热量带走，从而进一步增强闭式循环供水单元散热效果。本系统集成了开式和闭式循环 冷却水系统的优点，在相同换热条件下，大大降低了开式循环冷却水系统的负荷，从而减少 了整个系统的蒸发损失及排污损失，能产生明显的节水效益，可以满足工业化推广应用的 要求。

[0029] 具体实施例：

[0030] 根据煤化工、热电等企业往往有大量的循环冷却水用水点，各个点需要冷却介质 的换热温度要求各不相同，在系统中存在需要冷却介质的初始温度>55°C，最终冷却温度 为35°C〜45°C的情况下，将整个循环冷却水系统分成开式循环供水单元和闭式循环供水 单元，两个单元根据不同情况分别供水：

[0031] (1)对于工艺要求初始换热温度和最终换热温度> 55°C的介质，采用闭式循环供 水直接将介质冷却至要求的温度。

[0032] (2)对于工艺要求初始换热温度> 55°C，而最终换热温度在35°C〜45°C的介质， 先采用闭式循环供水将介质温度冷却至55°C〜65°C，然后再用开式循环供水将介质温度 冷却至要求的温度。

[0033] (3)对于工艺要求初始换热温度和最终换热温度均在35°C〜45°C的介质，采用开 式循环供水直接将介质冷却至要求的温度。

[0034] 如图1所示，开式循环供水单元包括冷却塔1、风机2、喷水系统3、散热填料4、敞 口水池6、循环水泵8、供水管10、回水管11、补水管12和排污管13,冷却介质为工业水，采 用流动空气与水滴直接接触换热，通过水的蒸发和水的传热带走水中的热量。

[0035] 开式循环水单元冷却完物料的循环水靠余压直接上冷却塔1，风机2向上抽风，从 而使空气在冷却塔1内部流动起来，通过散热填料4直接与水滴逆流接触进行热交换，冷水 后的水进入塔底敞口水池6,再由循环水泵8加压，通过供水管10送至工艺装置换热器9与 需要冷却物料换热，换热后热水通过回水管11回到循环水冷却塔1，从而周而复始重复着 循环过程。

[0036] 闭式循环供水单元包括冷却塔1、风机2、喷水系统3、散热盘管5、密闭水池7、循环 水泵8、供水管10、回水管11、补水管12和排污管13,冷却介质为工业水或除盐水，采用流 动空气与散热盘管接触的方式，进行对流换热，从而带走管内热水传至管壁的热量。

[0037] 闭式循环水单元冷却完物料的循环水靠余压直接上冷却塔1，风机2向上抽风，从 而使空气在冷却塔1内部流动起来，通过散热盘管5的外表面与空气进行热交换，冷却后的 水在散热盘管5内汇集进入密闭水池7,再由循环水泵8加压，通过供水管10送至工艺装置 换热器9与需要冷却物料换热，换热后热水通过回水管11，回到闭式循环水冷却塔1，从而 周而复始重复着循环过程。

[0038] 闭式循环供水单元和开式循环供水单元的敞口水池6通过管道或渠道相连通；开 式循环供水单元的供水管10与闭式循环供水单元的喷水系统3相连接，中间设阀门；开式 循环供水单元的回水管11与闭式循环供水单元的喷水系统3相连接，中间设阀门。

[0039] 闭式循环供水单元的供水温度为30 °C〜50 °C，回水温度为40 °C〜60 °C，回水温度 与供水温度的差值不小于10°c。

[0040] 开式循环供水单元的供水温度为30 °C〜42 °C，回水温度为38 °C〜50 °C，回水温度 与供水温度的差值不小于8°C。

[0041] 开式循环供水单元的供水管10或回水管11可以通过喷水系统3向闭式循环供水 单元的散热盘管5喷洒水滴，由管壁表面水膜的蒸发而将闭式循环供水单元传至管壁的热 量带走，从而进一步增强闭式循环供水单元散热效果。

[0042] 本实用新型的技术优势是：

[0043] (1)结合闭式和开式循环水系统的优势，在相同换热条件下，大大降低了开式循环 冷却水系统的负荷，从而减少了整个系统的蒸发损失及排污损失，能最大限度减少水耗。 [0044] (2)充分发挥水作为换热介质的优势，可靠性和灵活性强。

[0045] (3)与目前应用的系统相兼容，可以方便改造和工业化应用。

[0046] 以某煤化工装置开式循环水系统改造为例，具体方案如下：

[0047] 原设计开式循环水系统的循环水用水情况如下：

[0048]

[0049]

[0050] 该开式循环水系统规模为3200m3/h，当地干湿球温度分别为27°C和20. 7°C，系统 设计供水温度32°C，回水温度42°C，浓缩倍数5,则对应的风吹损失、蒸发损失和排污损失 分别为3. 2m3/h、47m3/h、8. 6m3/h，系统的补充水量为58. 8m3/h。

[0051] 系统冷却水平均温差Δ t = 42°C -32°C = 10°C。设有旁滤系统，其目的在于去除 水中的悬浮物，旁滤设计水量按循环水总量的5%进行计算。

[0052] 系统设置硫酸、缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂用来控制循环水的水质。

[0053] 整个系统设备清单如下：

[0054]

[0055] 对应该装置，按本实用型新所述的方法进行建设：

[0056] (1)对于工艺介质换热前后温度均大于55°C的设备（回流冷凝器、高压洗涤器循 环水冷却器、压缩机），全部采用闭式循环水供水。

[0057] (2)对于工艺介质换热前温度大于55°C，而换热后温度低于55°C的设备（一段蒸 发冷凝器、二段蒸发冷凝器、二段蒸发后冷凝器、废水冷却器、蒸汽冷凝器、蒸汽冷凝液冷却 器、冷凝器循环水冷却器），先采用闭式循环水供水将工艺介质换热到55°C，然后采用开式 循环水供水将工艺介质换热到最终需要的温度。

[0058] (3)对于工艺介质换热前后温度均小于55°C的设备（吸收塔冷却器、常压吸收塔 循环冷却器），全部采用开式循环水供水。

[0059] 各个设备采用冷却方式具体见下表：

[0060]

[0061]

[0062] 整个循环水系统包含闭式循环水单元和开式循环水单元各一套：

[0063] (1)闭式循环水单元

[0064] 供水规模为2400m3/h，设计供水温度40°C，回水温度50°C ;采用除盐水补水，正常 情况下，闭式循环系统排污为〇m3/h，补充水量为OmVh ;

[0065] (2)开式循环水单元

[0066] 供水规模为900m3/h。开式系统的设计供水温度32°C，回水温度42°C;浓缩倍数取 5,则对应的风吹损失、蒸发损失和排污损失分别为0. 9m3/h、13. 2m3/h、2. 4m3/h，对应补充水 量为 16. 5m3/h。

[0067] 系统总补水量为：16. 5m3/h ;改造后的系统节约水量为：42. 3m3/h，相对于原方案 节水率71.9% ;

[0068] 系统冷却水温差Λ t = 42°C -32°C = KTC。设有旁滤系统，其目的在于去除水中 的悬浮物，旁滤设计水量按循环水总量的5%进行计算。

[0069] 系统设置硫酸、缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂用来控制循环水的水质。

[0070] 整个系统设备清单如下：

[0071]

[0072]

[0073] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该 以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1. 一种节水型循环冷却水系统，其特征在于，包括闭式循环供水单元和开式循环供水 单元两部分； 所述开式循环供水单元包括第一冷却塔，所述第一冷却塔内设有第一风机、第一喷水 系统、散热填料，所述第一冷却塔的下部设有第一敞口水池，所述第一敞口水池依次通过第 一循环水累、第一供水管、第一换热器、第一回水管与所述第一喷水系统连接； 所述闭式循环供水单元包括第二冷却塔，所述第二冷却塔内设有第二风机、第二喷水 系统、散热盘管，所述第二冷却塔的下部设有第二敞口水池、密闭水池，所述散热盘管的出 水口与所述密闭水池连接，所述密闭水池依次通过第二循环水累、第二供水管、第二换热 器、第二回水管与所述散热盘管的进水口连接； 所述第一敞口水池与第二敞口水池相连通。

2. 根据权利要求1所述的节水型循环冷却水系统，其特征在于，所述第一供水管和/或 第一回水管与所述第二喷水系统连接。

3. 根据权利要求2所述的节水型循环冷却水系统，其特征在于，所述第一敞口水池和 密闭水池分别设有补水管和排污管。