CN204227792U - 一种节水型循环冷却水系统 - Google Patents
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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
技术领域
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
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。
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。
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31.1℃)制约，对于化工系统(一般供水温度30℃，回水温度40℃)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。
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℃)的制约，对于化工系统(一般供水温度30℃，回水温度40℃)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。
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。
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。
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℃范围内传热效率低的问题。
综上所述，对于煤化工、热电等工业企业的供水温度在30℃左右，回水温度在40℃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
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。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
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；
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；
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；
所述第一敞口水池与第二敞口水池相连通。
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
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。
附图编号说明：
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
下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
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：
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；
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；
所述第一敞口水池与第二敞口水池相连通；
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。
所述第一敞口水池和密闭水池分别设有补水管和排污管。
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℃～60℃，回水温度为50℃～70℃，回水温度与供水温度的差值不小于10℃；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℃～42℃，回水温度为38℃～50℃，其中回水温度与供水温度的差值不小于8℃；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。
具体实施例：
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℃，最终冷却温度为35℃～45℃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：
(1)对于工艺要求初始换热温度和最终换热温度＞55℃的介质，采用闭式循环供水直接将介质冷却至要求的温度。
(2)对于工艺要求初始换热温度＞55℃，而最终换热温度在35℃～45℃的介质，先采用闭式循环供水将介质温度冷却至55℃～65℃，然后再用开式循环供水将介质温度冷却至要求的温度。
(3)对于工艺要求初始换热温度和最终换热温度均在35℃～45℃的介质，采用开式循环供水直接将介质冷却至要求的温度。
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。
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。
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。
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。
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。
闭式循环供水单元的供水温度为30℃～50℃，回水温度为40℃～60℃，回水温度与供水温度的差值不小于10℃。
开式循环供水单元的供水温度为30℃～42℃，回水温度为38℃～50℃，回水温度与供水温度的差值不小于8℃。
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。
本实用新型的技术优势是：
(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。
(2)充分发挥水作为换热介质的优势，可靠性和灵活性强。
(3)与目前应用的系统相兼容，可以方便改造和工业化应用。
以某煤化工装置开式循环水系统改造为例，具体方案如下：
原设计开式循环水系统的循环水用水情况如下：
该开式循环水系统规模为3200m3/h，当地干湿球温度分别为27℃和20.7℃，系统设计供水温度32℃，回水温度42℃，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。
系统冷却水平均温差Δt＝42℃-32℃＝10℃。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。
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。
整个系统设备清单如下：
对应该装置，按本实用型新所述的方法进行建设：
(1)对于工艺介质换热前后温度均大于55℃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。
(2)对于工艺介质换热前温度大于55℃，而换热后温度低于55℃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℃，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。
(3)对于工艺介质换热前后温度均小于55℃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。
各个设备采用冷却方式具体见下表：
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：
(1)闭式循环水单元
供水规模为2400m3/h，设计供水温度40℃，回水温度50℃；采用除盐水补水，正常情况下，闭式循环系统排污为0m3/h，补充水量为0m3/h；
(2)开式循环水单元
供水规模为900m3/h。开式系统的设计供水温度32℃，回水温度42℃；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。
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％；
系统冷却水温差Δt＝42℃-32℃＝10℃。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。
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。
整个系统设备清单如下：
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；
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；
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。
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