CN215724362U - 一种降低工业冷却水温度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降低工业冷却水温度的装置，属于循环冷却装置技术领域。所述装置包括液氨输入管线、加热装置、换热装置和液氨输出管线；所述液氨输入管线、加热装置、换热装置和液氨输出管线通过管道依次连接，所述换热装置浸没在冷却塔池内的冷却水中；所述换热装置包括换热装置入口管线和开放式换热器；所述换热装置入口管线分别连通加热装置的出口和开放式换热器的入口，所述开放式换热器的出口连通液氨输出管线。本实用新型利用液氨汽化吸热来为冷却塔池内的冷却水降温，避免了传统补充冷水置换方法给冷却水降温造成的水资源浪费问题，同时，实现了良好的冷却水降温效果，满足了生产设备的需求。

Description

一种降低工业冷却水温度的装置

技术领域

本实用新型属于循环冷却装置技术领域，尤其是合成氨和尿素行业中的循环冷却装置，具体涉及一种降低工业冷却水温度的装置。

背景技术

循环冷却水作为工业生产的血液，一般通过生产装置的换热器或直接接触的方式交换热量，并经冷却塔对循环冷却水进行制冷降温，然后继续通过管道循环使用，以节约水资源。循环冷却水在循环使用的过程中，冷却水的温度受环境温度的影响较大，在秋冬两季冷却水的温度约为20°左右，可以带走装置换热器产生的热量，能够满足工业生产的需求。但是进入春夏两季，随着气温的回升，循环冷却水温度也会随着上升，最高水温会涨至33℃，带走生产装置换热器热量的效果就会明显下降，导致生产过程的气体、液体冷却效果差甚至无法冷却，无法满足工业生产的需求。

现有技术中，行业内多采用向循环冷却水系统补充冷水置换的办法来降低循环冷却水温度，并把高温循环冷却水排放出去，这样既造成了水资源的浪费，同时也增加了企业的运营成本。另一个降低循环冷却水温度的办法是增加冷却塔风机的转速，但是多数情况下，冷却塔风机的功率已经开至最大，任然无法将循环冷却水温度降低，影响后续对生产设备的冷却效果，降低了生产效率。

在合成氨和尿素行业，液氨是合成氨生产的产物也是尿素生产的原料。液氨的沸点温度为-33.5℃，当外界温度高于-33.5℃时，液氨就会汽化并吸收大量热量，可以为周围的物质进行降温。液氨送入尿素工段前必须将-33.5℃的液氨通过换热器加热至常温才能使用，本实用新型设计一种降低工业冷却水温度的装置，利用液氨汽化吸热来为冷却塔池内的冷却水降温，同时也实现利用循环冷却水给液氨加热升温的目的。

现有技术中，目前国内没有使用液氨作为制冷剂为循环冷却水降温的先例，其原因是：(1)液氨沸点低，直接与循环冷却水换热会冻坏换热装置；(2)液氨一旦发生泄露会污染水源。针对第一个难点，本实用新型通过液氨的预加热装置，将液氨的温度由-33.5℃加热至0℃，可以解决冻坏列管的问题；针对第二个难点，本实用新型设置了水质检测系统，发现电导率高时就能发现泄露，及时将泄露源控制住。

实用新型内容

本实用新型旨在针对现有技术中存在的问题，提供一种利用液氨汽化升温吸热来为冷却却水降温的降低工业冷却水温度的装置，避免了传统补充冷水置换方法给冷却水降温造成的水资源浪费问题，同时，解决了液氨作为制冷剂容易冻坏换热装置和容易发生液氨泄露的问题，实现了良好的冷却水降温效果，满足了生产设备的需求。

为实现以上技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种降低工业冷却水温度的装置，包括液氨输入管线、加热装置、换热装置和液氨输出管线；所述液氨输入管线、加热装置、换热装置和液氨输出管线通过管道依次连接，所述换热装置浸没在冷却塔池内的冷却水中；所述换热装置包括换热装置入口管线和开放式换热器；所述换热装置入口管线分别连通加热装置的出口和开放式换热器的入口，所述开放式换热器的出口连通液氨输出管线。

进一步地，所述开放式换热器包括至少1组矩形阵列管，多组所述矩形整列管并联；所述1组矩形阵列管由2根组装横管和多根列管焊接连通组成，且每根列管的两端都设置有切断阀。

更进一步地，所述列管为两端开口的316L不锈钢钢管，所述组装横管为两端封口的316L不锈钢钢管，所述组装横管的管径上均匀设置有连通所述列管的焊接孔。

进一步地，其特征在于，所述换热装置输入管线上设置有第一调节阀，且在第一调节阀的两端设置有切断阀；所述液氨输出管线上设置有两个串联的切断阀。

进一步地，所述换热装置还包括放空管线，所述放空管线为液氨输出管线上靠近开放式换热器分支出的一条管线，所述放空管线的入口设置有切断阀。

进一步地，所述换热装置还包括旁通管线，所述旁通管线分别连通换热装置入口管线的入口和液氨输出管线的出口，所述旁通管线的入口管线上设置有第二调节阀，且在第二调节阀的两端设置有切断阀。

进一步地，所述一种降低工业冷却水温度的装置，还包括第一就地温度计和第一远传温度计、第二就地温度计和第二远传温度计；所述第一就地温度计和第一远传温度计均有2个，均位于冷却塔池内的冷却水中，所述第一就地温度计紧靠开放式换热器出口管道的两侧设置，所述第一远传温度计位于第一就地温度计的外侧；所述第二就地温度计和第二远传温度计均为1个，且均设置在冷却塔池外部的液氨输出管线上，分别位于液氨输出管线相对冷却塔池的近端和远端。

进一步地，所述一种降低工业冷却水温度的装置，还包括在线导电率仪，所述在线导电率仪的测量电极放置在冷却塔池内的冷却水中，且位于开放式换热器沿出口管道流通方向的下游。

进一步地，所述换热装置入口管线的管口内径大于液氨输入管线的管口内径；所述液氨输出管线的管口内径大于换热装置入口管线的管口内径。

进一步地，所述加热装置为蒸气加热器，所述冷却塔池的出水口连通冷却水泵，所述冷却水泵的出水口管道上设置有温度计。

与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果是：

(1)本实用新型能够实现良好的冷却水降温效果，避免水资源的浪费。本实用新型通过管路设计，使液氨流经放置在冷却塔池内的开放式换热器，利用液氨汽化升温吸热来为冷却塔池内的冷却水降温，既能实现良好的冷却水降温效果，满足生产设备的需求，也能避免传统补充冷水置换方法进行冷却水降温造成的水资源浪费问题；

(2)本实用新型能够节省能源消耗。在合成氨和尿素行业中，液氨既是合成氨生产的产物也是尿素生产的原料，液氨送入尿素工段前，必须将-33.5℃的液氨通过换热器加热至常温才能使用，本实用新型采用液氨作为冷媒介质给冷却水降温的同时，也实现了利用循环冷却水给液氨加热升温的目的，节省了加热升温用的蒸气资源，进一步节省能源消耗；

(3)本实用新型能够实现对液氨泄露的有效检测和控制，并且不影响下游工段使用液氨。氨气易溶于水，当发生液氨泄露时，人肉眼难以察觉，但是冷却水吸收氨气后必定会导致冷却水的电导率增加，利用这一原理，本实用新型在开放式换热器的下游方向设置了在线导电率仪，可以通过在线导电率仪实时检测冷却水中是否有液氨泄露，便于及时采取保障控制措施；当在线导电率仪检测到冷却水中存在液氨泄露时，可立即将泄露源附近的列管两端的进、出口切断阀关闭；如果不能确定是哪一根列管发生泄露时，还可以关闭换热装置入口管线上的第一调节阀及其前、后切断阀，打开放空管线入口的切断阀，将开放式换热器中的液氨经放空管线送回液氨库，同时将开放式换热器取出进行检查维修，实现对液氨泄露的有效控制；并通过关闭液氨输出管线上的2个并列的切断阀，打开旁通管线上的第二调节阀及其前后切断阀，使得液氨可通过旁通管线继续输送，不影响下游工段使用液氨；

(4)本实用新型能够避免液氨冻坏换热装置。本实用新型在换热装置入口管线前设置一路加热装置，所述加热装置为蒸气加热器，所述蒸气加热器可以提供0.44Mpa、200℃的过热蒸汽对液氨进行预加热，将液氨的温度由-33.5℃提升至-3至5℃，然后再将-3至5℃的送入换热装置，这样就避免了换热装置的管道因温度骤降而结冰冻裂的风险；

(5)本实用新型能够实现方便地调整冷却水的冷却温度。本实用新型可以通过第一就地温度计和第一远传温度计测量换热后的冷却水温度，通过第二就地温度计和第二远传温度计测量换热后的液氨温度，同时，通过冷却塔池的冷却水泵出水口管道上设置的温度计测量循环冷却水的温度，并根据上述测量的温度，调整换热装置入口管线上的第一调节阀和旁通管线上的第二调节阀的开度，从而控制进入开放换热器的液氨量，最终控制冷却塔池的冷却水泵所提供的循环冷却水温度，使之满足工况的需求，同时，控制换热后的液氨温度，避免换热后的液氨温度过低，影响下一工段的使用，并将多余的液氨通过旁通管线输送到液氨输出管线4，和经过换热装置换热后的液氨一起经液氨输出管线4输送入到下一工段，供生产系统继续使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图中，1-液氨输入管线，2-蒸气加热器，3-冷却塔池，4-液氨输出管线，5-放空管线，6-开放式换热器，61-列管，62-组装横管，7-第一调节阀，8-第二调节阀，9-在线导电率仪，10-换热装置入口管线，11-旁通管线，12-第一就地温度计，13-第一远传温度计，14-第二就地温度计，15-第二远传温度计。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1所示，本实用新型提供了一种降低工业冷却水温度的装置，包括液氨输入管线1、蒸气加热器2、换热装置和液氨输出管线4；所述液氨输入管线1、蒸气加热器2、换热装置和液氨输出管线4通过管道依次连接，所述换热装置浸没在冷却塔池3内的冷却水中；所述冷却塔池3的出水口连通冷却水泵(附图中未示出)，所述冷区水泵的出水口管道上设置有测量循环冷却水的温度计。

所述换热装置包括换热装置入口管线10、开放式换热器6、放空管线5和旁通管线11；所述换热装置入口管线10分别连通加热装置的出口和开放式换热器6的入口，所述换热装置输入管线10上设置有第一调节阀7，且在第一调节阀7的两端设置有切断阀；所述开放式换热器6的出口连通液氨输出管线4，所述液氨输出管线4上设置有两个串联的切断阀；所述放空管线5为液氨输出管线4上靠近开放式换热器6分支出的一条管线，所述放空管线5的入口设置有切断阀；所述旁通管线11分别连通换热装置入口管线10的入口和液氨输出管线4的出口，所述旁通管线11的入口管线上设置有第二调节阀8，且在第二调节阀8的两端设置有切断阀。

在第一调节阀7和第二调节阀8的两端设置切断阀，是为了当调节阀发生故障时，可通过关闭其两端的切断阀切断管路，避免其两端的管道发生泄露，便于把调节阀卸下进行维修；

在液氨输出管线上设置有两个串联的切断阀，是为了当其中一个切断阀发生故障时，还可以使用另一个切断阀来控制管路的通短，以提供双重保障。

所述换热装置入口管线10的管口内径大于液氨输入管线1的管口内径；所述液氨输出管线4的管口内径大于换热装置入口管线10的管口内径。

这样设置的目的是：因液氨受热会膨胀并导致管道承受的压力增加，输出管径大于输入管径，可以缓解管道承受的压力，减少管道爆裂的风险，延长管道的使用寿命。

所述开放式换热器6包括1组矩形阵列管，也可以根据实际情况设置成多组矩形阵列管，在水平或竖直方向方向进行并联，以满足更快地实现冷却水降温或者为更多的冷却水降温；所述1组矩形阵列管由2根组装横管62和30根列管61焊接连通组成；所述列管61为长10m、管径1寸、压力等级300磅、两端开口的316L不锈钢钢管，且每根列管的两端都设置有切断阀，每根列管之间间隔为5cm；所述组装横管62为长23.5m、管径8寸、压力等级300磅两端封口的316L不锈钢钢管，所述组装横管62的管径上均匀设置有30个连通所述列管61的焊接孔。

所述降低工业冷却水温度的装置，还包括第一就地温度计12和第一远传温度计13、第二就地温度计14和第二远传温度计15；所述第一就地温度计12和第一远传温度计13均为2个，均位于冷却塔池3内的冷却水中，并在靠近开放式换热器6出口管道的两侧间隔并排设置，用于测量换热后的冷却水温度，并且各设置成2个，是为了避免其中一个温度计失真时，可以参考另一个温度计；所述第二就地温度计14和第二远传温度计15均为1个，且并列设置在冷却塔池3外部的液氨输出管线4上，分别位于液氨输出管线4相对冷却塔池3的近端和远端，用于测量换热后的液氨温度，并且同样地，当其中一个温度计失真时，可以参考另一个温度计度。

在冷却塔池3内的冷却水中，且在开放式换热器6沿出口管道流通方向的下游，还设置有线导电率仪9，所述在线导电率仪9的测量电极放置在冷却水中，以便实时监测冷却水的电导率，并在电导率异常时提供液氨泄露的预警提醒。

工作原理：

-33.5℃的液氨经液氨输入管线1进入蒸气加热器2，经0.44Mpa、200℃的过热蒸汽加热升温-3至5℃，然后经换热装置入口管线10进入到开放式换热器6,给开放式换热器6周围的冷却塔池3内的冷却水降温，同时，根据第一就地温度计12和第一远传温度计13测量的换热后冷却水温度、第二就地温度计14和第二远传温度计15测量的换热后的液氨温度、冷却塔池3的冷却水泵出水口管道上的温度计(未示出)测量的循环冷却水温度，调整换热装置入口管线上的第一调节阀7和旁通管线上的第二调节阀8的开度，从而控制进入开放换热器6的液氨量，最终控制冷却塔池3的冷却水泵所提供的循环冷却水温度，使之满足工况的需求，同时，控制换热后的液氨温度，避免换热后的液氨温度过低而影响下一工段的使用，并将多余的液氨通过旁通管线11输送到液氨输出管线4，和经过换热装置换热后的液氨一起经液氨输出管线4输送入到下一工段，供生产系统继续使用。

同时，通过在线导电率仪9实时检测冷却塔池3内的冷却水是否有液氨泄露，当检测到冷却水中电导率异常并发出液氨泄露预警时，可立即将泄露源附近的列管61两端的进、出口切断阀关闭；如果不能确定是哪一根列管61发生泄露时，还可以关闭换热装置入口管线10上的第一调节阀7及其前、后切断阀，打开放空管线5入口的切断阀，将开放式换热器6中的液氨经放空管线5送回液氨库，同时将开放式换热器6取出进行检查维修，实现对液氨泄露的有效控制；并通过关闭液氨输出管线10上的2个并列的切断阀，完全打开旁通管线11上的第二调节阀8及其前后切断阀，使得液氨可通过旁通管线11继续输送，不影响下游工段使用液氨。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低工业冷却水温度的装置，包括液氨输入管线(1)和液氨输出管线(4)，其特征在于，还包括加热装置和换热装置；所述液氨输入管线(1)、加热装置、换热装置和液氨输出管线(4)通过管道依次连接，所述换热装置浸没在冷却塔池(3)内的冷却水中；所述换热装置包括换热装置入口管线(10)和开放式换热器(6)；所述换热装置入口管线(10)分别连通加热装置的出口和开放式换热器(6)的入口，所述开放式换热器(6)的出口连通液氨输出管线(4)。

2.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述开放式换热器(6)包括至少1组矩形阵列管，多组所述矩形整列管并联；所述1组矩形阵列管由2根组装横管(62)和多根列管(61)焊接连通组成，且每根列管(61)的两端都设置有切断阀。

3.根据权利要求2所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述列管(61)为两端开口的316L不锈钢钢管，所述组装横管(62)为两端封口的316L不锈钢钢管，所述组装横管(62)的管径上均匀设置有连通所述列管(61)的焊接孔。

4.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述换热装置入口管线(10)上设置有第一调节阀(7)，且在第一调节阀(7)的两端设置有切断阀；所述液氨输出管线(4)上设置有两个串联的切断阀。

5.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述换热装置还包括放空管线(5)，所述放空管线(5)为液氨输出管线(4)上靠近开放式换热器(6)分支出的一条管线，所述放空管线(5)的入口设置有切断阀。

6.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述换热装置还包括旁通管线(11)，所述旁通管线(11)分别连通换热装置入口管线(10)的入口和液氨输出管线(4)的出口，所述旁通管线(11)的入口管线上设置有第二调节阀(8)，且在第二调节阀(8)的两端设置有切断阀。

7.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，还包括第一就地温度计(12)和第一远传温度计(13)、第二就地温度计(14)和第二远传温度计(15)；所述第一就地温度计(12)和第一远传温度计(13)均为2个，均位于冷却塔池(3)内的冷却水中，所述第一就地温度计(12)靠近开放式换热器(6)出口管道的两侧设置，所述第一远传温度计(13)位于第一就地温度计(12)的外侧；所述第二就地温度计(14)和第二远传温度计(15)均为1个，且均设置在冷却塔池(3)外部的液氨输出管线(4)上，分别位于液氨输出管线(4)相对冷却塔池(3)的近端和远端。

8.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，还包括在线导电率仪(9)，所述在线导电率仪(9)的测量电极放置在冷却塔池(3)内的冷却水中，且位于开放式换热器(6)沿出口管道流通方向的下游。

9.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述换热装置入口管线(10)的管口内径大于液氨输入管线(1)的管口内径；所述液氨输出管线(4)的管口内径大于换热装置入口管线(10)的管口内径。

10.根据权利要求1所述的一种降低工业冷却水温度的装置，其特征在于，所述加热装置为蒸气加热器(2)，所述冷却塔池(3)的出水口连通冷却水泵，所述冷却水泵的出水口管道上设置有温度计。

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