CN205448458U - 一种工业用循环水节能分布集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备（2）以及与所述用户换热设备（2）连通的循环液泵（4），其特征在于：还包括蒸发式冷却器（1），所述蒸发式冷却器（1）、所述用户换热设备（2）以及所述循环液泵（4）通过管道形成封闭式冷却循环系统。采用本实用新型的工业用循环水节能分布集成系统，能够到达节省能耗的效果。

Description

一种工业用循环水节能分布集成系统

技术领域：

本实用新型涉及一种工业循环冷却系统，尤其涉及一种循环水节能分布集成系统。

背景技术：

现有的工业用循环水冷却系统是以水为载热介质并循环使用的一种冷却系统，它主要由循环水冷却设备、循环液泵和管道组成。水循环流程如图1所示。

蓄水池中的冷却水由循环液泵送往系统中的各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高，变成热水；热水进入循环水冷却设备中利用水的蒸发吸热以及热水与冷空气的传热带走热量，从而实现降温；降温后的水落入蓄水池中循环使用。

循环水冷却设备（通称“凉水塔”）有开式和闭式之分，据此，循环水冷却系统也可分为敞开式和密闭式两类。

现有的循环水冷却系统中，在闭式凉水塔中设置有冷却盘管，工作流体（水或其它液体）在盘管内流动，流体的热量通过换热管管壁向外传递；管外壁表面通过喷淋形成水膜，以及在换热管顶部设置风机由下至上强制通风等方式使换热管外壁与水和空气同时进行换热，水膜吸收管壁热量迅速蒸发带走热量强化了管外传热。空气穿过冷却盘管后，温度与湿度大大增加，经由风扇排入大气，未被蒸发的水则落入集水槽中循环喷淋使用。虽然闭式凉水塔中采用了相对封闭的循环，但其循环水依然需要在水池里进行循环，在进行提升，需要耗费大量的能耗。

目前在化工装置中普遍使用的是敞开式循环水冷却系统。其核心组件——开式凉水塔的工作流程为：热水被送往凉水塔顶部，由布水管道喷淋到塔内填料上。空气则由塔底空处进入塔内（自然流动或机械强制流动），与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷，当到达冷却水池时，水温正好下降到符合冷却水的要求。空气在塔内上升过程中则逐渐变热，最后由塔顶逸出，同时带走水蒸气。

由于在开式凉水塔中，循环水大面积的直接与环境接触，将会带来以下问题：

1.水在被冷却时，存在水蒸发产生的蒸发损失和气－液夹带、外界风吹造成的飘散损失。在实际运行过程中，由于缺乏对蒸发量的有效控制手段，常导致过多的水被蒸发损失，这在空气干燥地区尤为突出；此外，由于凉水塔液滴捕集以及防风设施的不完善带来的飘散损失偏高也较为普遍。这样就造成了严重的水浪费。

2.水分的蒸发使得循环水中盐分的浓缩。如此以来，较高浓度的氯离子（Cl^-）易造成钢铁换热设备的快速腐蚀损伤；循环水的浓缩造成其硬度，碱度和浊度上升，水的结垢倾向增大很多，造成工艺换热设备的效率快速下降。为了修复工艺换热设备腐蚀损伤以及清除结垢，常需要停车进行检修，对生产造成较大影响。

3.循环水在与空气接触过程中，必将带入空气中粉尘、微生物等物质。为了满足水质需求，需设置旁滤系统来去除水中机械杂质，这需额外消耗大量动力，同时旁滤装置的冲洗水也列入排污水之列；需定期加入杀菌剂、除藻剂来去除水中微生物及藻类。这除了增加处理成本外，加入的试剂在循环水中累积还可能对设备造成快速腐蚀；循环水还需定期排污，在部分环境恶劣地区，排污量相当可观。

4.水在由凉水塔落入蓄水池后，而为了实现循环，需由液泵对水池内的水补充能量加压抽取。由于化工装置循环冷却水的循环量普遍较大，并且化工装置本身体积较大，如高度几米到几十米不等，所需能耗特别大。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种寿命长且能耗低的工业循环冷却系统。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的：一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备以及与所述用户换热设备连通的循环液泵，其特征在于：还包括蒸发式冷却器，所述蒸发式冷却器、所述循环液泵以及所述用户换热设备通过管道依次连接形成封闭式冷却循环系统。采用这样设置的循环水节能分布集成系统，使得冷却水即冷却水仅仅在用户换热设备、循环液泵及蒸发式冷却器中循环，无需蓄水池，冷却水无需与空气接触，减少了液体的蒸发损失；并且，由于没有水蒸发的损失，所以不会使得冷却水中的氯离子过高，避免了对管道、换热器、蒸发式冷却器等设备的腐蚀，减少了水结垢的倾向，提高了换热设备的效率，并且保护了循环冷却系统的设备，提高了设备的使用寿命。

为了进一步提高工业循环水节能分布集成系统的稳定性，在所述封闭式冷却循环系统上还设置有用于排出冷却水中的气体的流体转换器，所述流体转换器分别与所述蒸发式冷却器和所述用户换热设备的出水总管道密闭连接。这样能够避免冷却水在系统之间流动循环时因冷却水之间的气体而导致的系统不稳定。流体转换器内部与大气连通，采用这样的设置能够保证在冷却水循环过程中，当循环到所述流体转换器时能够排出管道中的气体，并且所述流体转换器还能够使得循环水更加稳定地在管道中流通，保证了循环水节能分布集成系统运行的稳定性。

为了进一步降低能耗，所述流体转换器内部的冷却水的液面高度高于所述循环液泵入口液面高度。这样使得所述流体转换器与所述循环液泵之间产生了高度差，循环水在从流体转换器／用户换热设备流动到循环液泵时，能够将循环水本身的势能转换为循环液泵入口的静压能，这样就减少了循环液泵提升冷却水所需的动力，节省了能耗，进而节省了循环液泵所使用的电能，所以采用上述的工业用循环水节能分布集成系统能够节省水能和电能。

其中，所述流体转换器与所述循环液泵之间的高度差为0.5m以上。这样能够充分地利用冷却水在循环时产生的势能。

为了进一步提高工业循环水节能分布集成系统的稳定性效果，所述流体转换器内部与大气连通，且所述流体转换器内部的冷却水的液面高度不低于所述用户换热设备内循环液的最高液面的高度。

优选地，所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵的进口与蒸发式冷却器的冷端出口使用密闭管道直接相连。这样所述冷却水通过循环液泵提升到用户换热设备的顶部，由上至下对用户换热设备进行冷却，达到节能的效果。

优选地，所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵的进口与用户换热器的热端出口使用密闭管道直接相连。这样所述冷却水通过循环液泵提升到用户换热设备的顶部，由上至下对用户换热设备进行冷却，达到节能的效果。

采用本实用新型所述的工业用循环水节能分布集成系统，能够带来的有益效果有：

1.能耗低；在本实用新型设置的封闭式冷却循环系统中，冷却水（冷却水）在流出流体转换器／用户换热设备以后，其势能转化为了循环液泵的静压能，使得循环液泵能够节省对冷却水提升时的所需的能耗，在相同冷却水流量的情况下，本实用新型所使用循环液泵的功率仅为开式循环水系统的30～50％。

2.节省水资源；本实用新型中的冷却水是在管道中对物料进行冷却的，避免在冷却水的蒸发损失，所以冷却水能够在封闭的系统中循环使用，节省了水资源。

3.提高设备的使用寿命及效率；由于冷却水在封闭的管道内流通，避免了水蒸发导致的冷却水中Cl^－的浓度的增加，避免了封闭式水冷却系统的装置的腐蚀损坏，提高了设备的使用寿命，进而提高了整个系统的使用寿命；同时解决了因循环冷却水蒸发缩循带来的水中Ca²⁺、Mg²⁺离子增加，用户换热器结垢倾向严重的问题，可以使换热器长期保持高传热效率运行。

4.减少排污量，本实用新型中的循环水在封闭的管道中流通的，避免了冷却水与空气中的灰尘和微生物接触，所以无需另外设置旁滤系统对冷却水进行过滤，减少了旁滤系统中冲洗水的排污量，并且由于封闭式水冷却循环系统中的冷却水循环量大为减少，也减少了排污量及水处理成本，水处理费用为开式循环水系统的60%-90%，大大地节省了成本。

附图说明：

图1为现有的蒸发式工业循环冷却系统的示意图；

图2为本实用新型实施例2的工业用循环水节能分布集成系统的示意图；

图3为本实用新型实施例3的工业用循环水节能分布集成系统的示意图；

图4为本实用新型实施例2的流程方框图；

图5为本实用新型实施例3的流程方框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本实用新型权利要求所要求保护的范围。

实施例1：一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备2以及与所述用户换热设备2连通的循环液泵4，还包括蒸发式冷却器1，所述蒸发式冷却器1、所述循环液泵4以及所述用户换热设备2通过管道依次连接形成封闭式冷却循环系统。

在本实施例中，所述用户换热设备2为多台换热器通过管道连接而且，且所述用户换热设备2整体高度为10m。

在循环冷却时，冷却水从所述蒸发式冷却器1的冷端出口循环到所述循环液泵4，并由所述循环液泵4将所述冷却水提升到所述用户换热2设备顶部，并从上之下对用户换热设备2进行冷却，冷却水对所述用户换热设备2进行冷却后，温度升高，并回流到所述蒸发式冷却器1进行冷却并再次进入封闭式冷却循环系统。

并且在整个循环系统中，冷却水始终不接触空气，不会因为蒸发而导致水的减少，所以冷却水可以多次循环使用，节省了水资源，并且减少了蒸发量也避免了冷却水中氯离子的含量的增加，从而避免了氯离子对系统设备及管道的腐蚀，提高系统的整体的使用寿命；同时解决了因循环冷却水蒸发缩循带来的水中Ca2+、Mg2+离子增加，用户换热器结垢倾向严重的问题，可以使换热器长期保持高传热效率运行。

另外，本系统无需采用旁滤系统来对冷却水进行过滤除杂，减少了系统的成本和排污量。

实施例2：如图2和图4所示,一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备2以及与所述用户换热设备2连通的循环液泵4，还包括蒸发式冷却器1，所述用户换热设备2、所述循环液泵4以及所述蒸发式冷却器1通过管道依次连接形成封闭式冷却循环系统。其中，所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵的进口与用户换热器的热端出口使用密闭管道直接相连。

并且，在所述封闭式冷却循环系统上还设置有用于排出循环液中的气体的流体转换器3，所述流体转换器3分别与所述蒸发式冷却器1的冷端出口和所述用户换热设备2的入水总管道密闭连接。其中，所述流体转换器3内部与大气连通，且所述流体转换器3内部的冷却水的液面高度与所述用户换热设备2内循环液的最高液面的高度相同，且所述流体转换器的液面高度高于所述循环液泵的入口液面高度。

在本实施例中，所述用户换热设备为多台换热器通过管道连接而且，且所述用户换热设备整体高度为10m。

本实施例的封闭式循环冷却系统使用软水为冷却水，系统开车前由流体转换器加注软水至充满封闭式循环冷却系统，循环水用水设备及管道气体亦由流体转换器排出。依次启动循环液泵、蒸发式冷却器的循环喷淋泵及排风扇；冷却水通过所述循环液泵提升至所述用户换热设备上部时，由于所述流体转换器与所述循环液泵之间存在高度差，并且所述冷却水是在封闭的管道中流动的，所以所述冷却水从所述流体转换器中流出的势能将转化为循环液泵入口处的静压能，所述循环液泵所需的运行功率也自然减小。

并且在整个循环系统中，冷却水始终不接触空气，不会因为蒸发而导致水的减少，所以冷却水可以多次循环使用，节省了水资源，并且减少了蒸发量也避免了冷却水中氯离子的含量的增加，从而避免了氯离子对系统设备及管道的腐蚀，提高系统的整体的使用寿命；同时解决了因循环冷却水蒸发缩循带来的水中Ca2+、Mg2+离子增加，用户换热器结垢倾向严重的问题，可以使换热器长期保持高传热效率运行。

此外，以软水为冷却水使得用户换热设备的结垢倾向大为降低，解决了因结垢带来的换热效率骤降并影响正常生产的问题，能确保装置长周期运行。

另外，本系统无需采用旁滤系统来对冷却水进行过滤除杂，减少了系统的成本和排污量。

本实施例采用的循环水节能分布集成系统，与现有技术相比，所使用循环液泵的功率仅为开式循环水系统的40％，节电方面，按年运行时间8000小时计，节约用电13.8万度。

实施例3：如图3和图5所示，一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备2以及与所述用户换热设备2连通的循环液泵4，还包括蒸发式冷却器1，所述蒸发式冷却器1、所述循环液泵4以及所述用户换热设备2通过管道依次连接形成封闭式冷却循环系统。

并且，在所述封闭式冷却循环系统上还设置有用于排出冷却水中的气体的流体转换器3，所述流体转换器3分别与所述蒸发式冷却器1和所述用户换热设备2的出水总管道密闭连接。其中，所述流体转换器3内部与大气连通，且所述流体转换器3内部的冷却水的液面高度高于所述用户换热设备2内循环液的最高液面的高度。且所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵4的进口与蒸发式冷却器1的冷端出口使用密闭管道直接相连。

在本实施例中，所述用户换热设备为多台换热器通过管道连接而且，且所述用户换热设备整体高度为15m。

本实施例的封闭式循环冷却系统使用软水为冷却水，系统开车前由流体转换器加注软水至充满封闭式循环冷却系统，循环水用水设备及管道气体亦由流体转换器排出。依次启动循环液泵、蒸发式冷却器的循环喷淋泵及排风扇；冷却水通过所述循环液泵提升至所述用户换热设备上部时，由于所述流体转换器与所述循环液泵之间存在高度差，并且所述冷却水是在封闭的管道中流动的，所以所述冷却水从所述流体转换器中流出的势能将转化为循环液泵入口处的静压能，所述循环液泵所需的运行功率也自然减小。

并且在整个循环系统中，冷却水始终不接触空气，不会因为蒸发而导致水的减少，所以冷却水可以多次循环使用，节省了水资源，并且减少了蒸发量也避免了冷却水中氯离子的含量的增加，从而避免了氯离子对系统设备及管道的腐蚀，提高系统的整体的使用寿命；同时解决了因循环冷却水蒸发缩循带来的水中Ca2+、Mg2+离子增加，用户换热器结垢倾向严重的问题，可以使换热器长期保持高传热效率运行。

此外，以软水为冷却水使得用户换热设备的结垢倾向大为降低，解决了因结垢带来的换热效率骤降并影响正常生产的问题，能确保装置长周期运行。

另外，本系统无需采用旁滤系统来对冷却水进行过滤除杂，减少了系统的成本和排污量。

本实施例采用的循环水节能分布集成系统，与现有技术相比，所使用循环液泵的功率仅为开式循环水系统的50％，节电方面，按年运行时间8000小时计，节约用电13.8万度。

Claims (6)

1.一种工业用循环水节能分布集成系统，包括用户换热设备（2）以及与所述用户换热设备（2）连通的循环液泵（4），其特征在于：还包括蒸发式冷却器（1），所述蒸发式冷却器（1）、所述循环液泵（4）以及所述用户换热设备（2）通过管道依次连接形成封闭式冷却循环系统。

2.如权利要求1所述的工业用循环水节能分布集成系统，其特征在于：在所述封闭式冷却循环系统上还设置有用于排出冷却水中的气体的流体转换器（3），所述流体转换器（3）分别与所述蒸发式冷却器（1）和所述用户换热设备（2）的出水总管道密闭连接。

3.如权利要求2所述的工业用循环水节能分布集成系统，其特征在于：所述流体转换器（3）内部的冷却水的液面高度高于所述循环液泵（4）入口液面高度。

4.如权利要求3所述的工业用循环水节能分布集成系统，其特征在于：所述流体转换器（3）内部与大气连通，且所述流体转换器（3）内部的冷却水的液面高度不低于所述用户换热设备（2）内循环液的最高液面的高度。

5.如权利要求1、2、3或4所述的工业用循环水节能分布集成系统，其特征在于：所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵（4）的进口与蒸发式冷却器（1）的冷端出口使用密闭管道直接相连。

6.如权利要求1、2、3或4所述的工业用循环水节能分布集成系统，其特征在于：所述封闭式冷却循环系统中的循环液泵（4）的进口与用户换热设备（2）的热端出口使用密闭管道直接相连。