CN217481381U - 一种冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例公开了一种冷却系统，包括：高温冷却单元，其内部流体循环有高温冷却介质；低温冷却单元，其内部流体循环有低温冷却介质；空气冷却器，其与所述高温冷却介质热耦接；水冷却器，其与所述低温冷却介质热耦接；其中，所述空气冷却器的冷源为环境空气；所述水冷却器的冷源为一次性注入的疏干水，通过水冷却器一次性注入的疏干水，避免了冷却工作中疏干水的循环使用，以此降低输送输出疏干水的管道结垢风险，利用上述冷却系统既能够满足高温缺水地区对于冷却工作的需求，同时能够对疏干水进行充分利用，减少资源浪费，且通过上述冷却单元的并行冷却方案，提高冷却系统的冷却效果。

Description

一种冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却系统领域，特别涉及一种冷却系统。

背景技术

大功率内燃机电站使用中速大功率内燃机驱动的机组作为发电设备，大功率内燃机工作时需要有足够的冷源对机组进行冷却。

在常规大功率内燃机组水冷方案中，发动机闭式循环冷却水系统对发动机部件进行冷却，包括两个独立的系统，高温冷却介质系统用于冷却发动机气缸套、中冷器高温段等温度较高的部件，运行水温介于60℃～90℃之间；低温冷却介质系统用于冷却滑油冷却器、中冷器低温段、机组、燃油冷却器等温度较低的部件，运行水温介于25℃～55℃之间。上述方案适用于冷却水源充足的环境，当水源缺少或者水质恶劣时此种方案则存在如下缺陷：以某项目为例，项目地处半干旱亚热带地区，现场环境温度高，且该地区降水量少，内燃机组组冷却用水仅有矿区疏干水。疏干水是在采矿过程中从矿层中涌出的污水，如矿井开采时产生的地表渗透水，其水质特点主要矿区所处底层特点及开采方式决定，因此水质极不稳定，硬度、含盐量、矿化度、铁锰含量均较高，还可能附带大量无机悬浮物。

目前对于疏干水，其仍难以被工业生产所利用，造成了开采后的资源浪费，如果将疏干水按常规方式用到工业冷却方案中容易导致以下技术问题：

因内燃机组高温冷却介质进入换热器的温度高达85～95℃，如果用疏干水直接进入换热器冷却高温冷却介质，温差过大将极大的提高结垢以及板材腐蚀的风险，增加维护次数。而且高温冷却介质换热器与低温冷却介质换热器均需要使用钛材制造，相关接触疏干水的管道管件全部需要采用防腐蚀材料。一方面不经济，另一方面与疏干水接触的设备材料较多，发生腐蚀与结垢的风险也随之增加。

如替换水冷方案而采用了空冷方案，仍存在以下技术问题：由于现场环境温度高，用于冷却机组的低温冷却介质难以在空冷方案中，将水温冷却至要求温度线以下，此时机组无法得到冷却，将影响其正常运行。

有鉴于此，实有必要开发一种冷却系统，能够在保证机组在水源缺少水质恶劣的高温环境中，能够充分利用硬度高、含盐量高、碱度高的水资源，如疏干水进行高效的冷却工作，确保冷却系统能够长期安全稳定的运行。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种冷却系统，用以在保证机组的工作状态前提下，减少板材的结垢以及腐蚀风险，确保冷却系统能够长期安全稳定的运行。

为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例公开了如下技术方案：

提供了一种冷却系统，包括：高温冷却单元，其内部流体循环有高温冷却介质；

低温冷却单元，其内部流体循环有低温冷却介质；

空气冷却器，其与所述高温冷却介质热耦接；

水冷却器，其与所述低温冷却介质热耦接；其中，所述空气冷却器的冷源为环境空气；所述水冷却器的冷源为一次性注入的疏干水。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述高温冷却单元中的高温冷却介质的温度控制在65℃和/或65℃以下；和/或，所述低温冷却单元中的低温冷却介质的温度控制在45℃和/或45℃以下。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述低温冷却单元还包括至少一个第二支路，其中所述第二支路设有换热器，并通过所述换热器与高温冷却单元热耦接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述高温冷却单元还连接有膨胀水箱；和/或所述低温冷却单元还连接有膨胀水箱。

除了上述公开的一个或多个特征之外，疏干水在注入水冷却器之前需流经过滤器进行过滤。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述水冷却器为板式换热器

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述水冷却器为管壳式换热器。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述水冷却器用于热耦接的管件及其上阀门均采用玻璃钢材料制成。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述水冷却器采用钛材制成。

除了上述公开的一个或多个特征之外，所述高温冷却单元还包括第一支路，所述第一支路中的高温冷却介质在进行冷却之前需流经第一支路。

上述技术方案具有如下优点：

通过空气冷却器对高温冷却介质进行换热降温，由于高温冷却介质用于对机组中温度相对较高的部件进行换热冷却，空气冷却器的冷却效果能够满足高温冷却介质的换热需求，且其循环用水能够减少用水量；

同时水冷却器的冷源为一次性注入的疏干水，避免了冷却工作中疏干水的循环使用，以此降低输送输出疏干水的管道结垢风险，利用上述冷却系统既能够满足高温缺水地区对于冷却工作的需求，同时能够对疏干水进行充分利用，减少资源浪费。

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本实用新型其中一个实施例；

图2为本实用新型其中一个实施例中高温冷却单元和低温冷却单元示意图(图中省略水冷却器)；

图3为本实用新型另一个实施例中高温冷却单元和低温冷却单元示意图(图中省略水冷却器)；

附图标记说明：

1、高温冷却单元；11、第一支路；

2、低温冷却单元；21、第二支路；

3、空气冷却器；4、水冷却器；5、膨胀水箱；6、过滤器

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。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

请参见图1，图1为本实用新型其中一个实施例，本实施例避免冷却工作中疏干水的循环使用，以此降低输送输出疏干水的管道结垢风险，既能够满足高温缺水地区对于冷却工作的需求，同时能够对疏干水进行充分利用，减少资源浪费，因而提供了一种冷却系统。

包括高温冷却单元1和低温冷却单元2，所述高温冷却单元1内部流体循环有高温冷却介质，以将该冷却系统应用于机组的冷却工作为例，所述高温冷却单元1用于对机组中发动机部件进行散热，高温冷却介质能够对发动机中温度较高的部件进行冷却，如用于冷却发动机气缸套、中冷器高温段等温度较高的部件，其运行水温介于60℃-90℃之间；

以某项目为例，项目地处半干旱亚热带地区，现场环境温度高，且该地区降水量少。内燃机组组冷却用水仅有矿区疏干水，但该疏干水硬度高、含盐量高、碱度高；

该项目地处高温，且降水量少。由于外置冷却器，如板式冷却器依赖于充足的外部水源，不适用于水源稀少的地区，因此采用空冷方案进行冷却，高温冷却介质流入空气冷却器3内大量翅片管中，使高温水的中的热量通过翅片管散发到空气中，还可同时利用机械通风增强翅片管的换热效果，使用空气冷却器3所需水源较少，适用于该项目所在地区情况；

所述空气冷却器3的冷源为环境空气空气冷却器3对高温冷却单元1进行冷却工作，能够减少冷却用水量，且机组中温度较高的部分的进机温度介于60℃-90℃，在外部环境温度较高的情况下，使用空气冷却器3与高温冷却介质热耦接，能够满足高温冷却介质进机温度的最低标准，从而完成高温冷却介质对机组的冷却工作。

所述低温冷却单元2内部流体循环有低温冷却介质，所述低温冷却单元2能够对发动机中温度较低的部件进行冷却，如用于冷却滑油冷却器、中冷器低温段、发电机、燃油冷却器等温度较低的部件，其运行水温介于25℃-55℃之间，此状况下进入机组冷却的低温冷却介质最高温度为45℃；

低温冷却单元2与水冷却器4热耦接，所述水冷却器4的冷源为一次性注入的疏干水，在下文及整个说明书中，术语“一次性注入”应理解作为水冷却器4的冷源的疏干水直通式地注入冷却器中，且冷却完成后直接外排，不再多次注入水冷却器4中循环利用，避开了疏干水由于循环利用而在冷却塔中多次蒸发带来的浓缩倍率累积的问题。本实施例中以疏干水作为冷却水源，含盐量较高的疏干水在冷却循环中，易产生浓缩倍率累计的问题，从而影响冷却水单元的冷却工作，此实施例中疏干水经过换热器冷却后直接外排不再循环使用，能够避免循环冷却水浓缩倍率累计的问题。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷却器4的数量至少为两个，以两个所述水冷却器4为例，在正常工作状态下，两个所述水冷却器4为“一用一备”状态，即一台水冷却器4参与冷却工作，其他水冷却器4停机，能够在工作中互为备用设备，在紧急状况下能够及时换用设备，以此提高系统可靠性，维持冷却系统的正常工作；在极端高温环境下，可通过水冷却器4同时工作，对低温冷却介质进行换热冷却，提高换热能力，确保高温环境中将进入机组冷却工作的低温冷却介质能够冷却至45℃以下。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，还提供有一个技术方案。

请参考表1，表1为为地下水水质指标表；

地下水水质指标表

及表2，表2为《工业循环冷却水处理设计规范》GB/T 50050-2017中对间冷开式系统循环冷却水的水质的要求；

表3.1.7间冷开式系统循环冷却水水质指标

请参考表1以及表2中所示，其中水的碱度是指水中含有能接受氢离子的物质的量，例如氢氧根，碳酸盐，重碳酸盐，磷酸盐，磷酸氢盐，硅酸盐，硅酸氢盐，亚硫酸盐，腐植酸盐和氨等，都是水中常见的碱性物质,它们都能与酸进行反应。该项目水质报告上中Ca+HCO3二项达到1088mg/L，判断水质已超过标准规定的最大上限1100，将该疏干水作为冷却水进行热耦接换热，则换热器表面极容易结垢，从而影响机组正常运行。当冷却水接触到70℃以上换热器表面时，规范要求钙硬度小于200mg/L，水质报告上限达到了330mg/L。同时水质报告中CL-含量极高，可见疏干水腐蚀性较强。且机组高温水进入板换的温度高达85～95℃，在温度较高时系统更易结垢。综上所述冷却系统方案中使用疏干水进行冷却，需要解决冷却能力的问题，以及结垢与腐蚀风险高的问题。

更进一步地讲，所述高温冷却单元1中的高温冷却介质的温度控制在65℃和/或65℃以下；和/或所述低温冷却单元2中的低温冷却介质的温度控制在45℃和/或45℃以下；

可理解为，由于高温冷却介质在流出机组是温度达到85℃-95℃，所述高温冷却介质在进入机组进行冷却时其温度需控制在65℃和/或65℃以下，所述高温冷却单元1能够对发动机中温度较高的部件进行冷却，如用于冷却发动机气缸套、中冷器高温段等温度较高的部件，其运行水温介于60℃-90℃之间。因此将所述高温冷却介质的温度控制在65℃和/或65℃以下，能够满足冷却需求，且在该环境中使用疏干并能够降低与高温冷却单元1所连接的空气冷却器3以及相连管件的结垢率；

可理解为，项目中全部机组负荷运行时，冷却低温冷却介质所需的疏干水量约为620t/h，矿区疏干水量可以满足此水量要求，且低温冷却介质系统用于冷却滑油冷却器、中冷器低温段、发电机、燃油冷却器等温度较低的部件，运行水温介于25℃～55℃之间。所述低温冷却单元2中的低温冷却介质的温度控制在45℃和/或45℃以下，在该项目中低温冷却介质进机温度不高于45℃则不会影响机组出力。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上，还提供有一个技术方案。更进一步地讲，所述低温冷却单元2还包括至少一个第二支路21，其中所述第二支路21设有换热器，并通过所述换热器与高温冷却单元1热耦接。可理解为，低温冷却单元2还包括至少一个第二回路，且所述低温冷却介质能够通过所述第二回路对高温冷却介质进行热耦接冷却，低温冷却介质的温度能够满足对高温冷却介质的冷却需求，在本申请的一个冷却方案中，低温冷却单元2的低温冷却介质在对机组换热降温的同时，还能够对高温冷却介质进行换热降温，加快高温冷却介质的降温，能够提高冷却效率，确保系统的冷却能力。

更进一步地讲，所述高温冷却单元1还包括膨胀水箱5，和/或所述低温冷却单元2还包括膨胀水箱5。由于高温冷却单元1或低温冷却单元2中介质的热胀冷缩作用，当冷却单元内介质的容积增加时，管道内液体水压增高，从而影响冷却系统的运行状态。所述膨胀水箱5能够通过容纳水膨胀量依次缓冲系统中压力波动，当高温冷却单元1或低温冷却单元2中水压发生变化时，能够自动膨胀收缩，提高系统运行的安全可靠性。

进一步地讲，疏干水在注入水冷却器4之前需流经过滤器6进行过滤，即所述疏干水沿冷却工作的去水方向先流经过滤器6过滤，进而进入水冷却器4与低温冷却介质进行热耦接换热冷却工作。以该项目为例，项目中所使用的冷却水为矿区疏干水，由于矿区疏干水为地下结构中涌出的污水，其水质中含有较多固体杂质，将过滤器6设置于流向水冷却器4的去水方向管路中，能够通过过滤器6去除经流的疏干水中杂质，降低疏干水对换热器及管路的阻塞风险，确保冷却系统的长期稳定运行。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上，还提供有一个新的技术方案。更进一步地讲，所述水冷却器4为板式换热器或管壳式换热器。为了满足冷却系统防腐要求，降低造价成本。所述水冷却器4用于热耦接的管件及其上阀门均采用玻璃钢材料制成，玻璃钢材质耐腐蚀耐高温，应用于与疏干水直接接触管件及其上阀门中，能够减少管道和冷却器的腐蚀，减少冷却系统的维护次数。

请参见图3，为本实用新型另一个实施例中高温冷却单元1和低温冷却单元2示意图(图中省略水冷却器4)，所述水冷却器4采用钛材制成，常规冷却方案中，使用疏干水作为冷却水对高温冷却介质和低温冷却介质进行冷却，由于高温冷却介质和冷却水温差过大，其直接接触的换热设备及管道结垢速率升高，增加了设备以及管道的维护次数，且不利于管道及设备的使用，降低使用寿命，因此为避免结垢及腐蚀，对所用换热设备的选用材质要求更高，使用钛材制成，能够降低冷却系统中板材的结垢以及腐蚀风险，较少维护周期以及次数，可以有效降低冷却系统的制造成本。

更进一步地讲，所述高温冷却单元1还包括第一支路11，所述第一支路11中的高温冷却介质在进行冷却之前需流经第一支路11，可理解为所述高温冷却单元1中包含有与低温冷却介质热耦合的高温冷却回路，以及并联或串联于高温冷却回路中的第一支路11，所述第一支路11用于对部分进入机组冷却的介质进行升温预热，减小冷却温差，从而避免温差过大可能对机组部件造成的损害，并减小流经此机组部件的冷却介质所在管路结构风险。

综上，本冷却系统通过空气冷却器3对高温冷却介质进行换热降温，由于高温冷却介质用于对机组中温度相对较高的部件进行换热冷却，空气冷却器3的冷却效果能够满足高温冷却介质的换热需求，且其循环用水能够减少用水量；

同时水冷却器4的冷源为一次性注入的疏干水，避免了冷却工作中疏干水的循环使用，以此降低输送输出疏干水的管道结垢风险，利用上述冷却系统既能够满足高温缺水地区对于冷却工作的需求，同时能够对疏干水进行充分利用，减少资源浪费。

以上对本实用新型实施例所提供的一种冷却系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：

高温冷却单元(1)，其内部流体循环有高温冷却介质；

低温冷却单元(2)，其内部流体循环有低温冷却介质；

空气冷却器(3)，其与所述高温冷却介质热耦接；

水冷却器(4)，其与所述低温冷却介质热耦接；其中，所述空气冷却器(3)的冷源为环境空气；所述水冷却器(4)的冷源为一次性注入的疏干水。

2.如权利要求1所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述高温冷却单元(1)中的高温冷却介质的温度控制在65℃和/或65℃以下；和/或，

所述低温冷却单元(2)中的低温冷却介质的温度控制在45℃和/或45℃以下。

3.如权利要求2所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述低温冷却单元(2)还包括至少一个第二支路(21)，其中所述第二支路(21)设有换热器，并通过所述换热器与高温冷却单元(1)热耦接。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述高温冷却单元(1)还连接有膨胀水箱(5)；和/或，

所述低温冷却单元(2)还连接有膨胀水箱(5)。

5.如权利要求1所述的一种冷却系统，其特征在于，

疏干水在注入水冷却器(4)之前需流经过滤器(6)进行过滤。

6.如权利要求5所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述水冷却器(4)为板式换热器。

7.如权利要求5所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述水冷却器(4)为管壳式换热器。

8.如权利要求6或7任一项所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述水冷却器(4)用于热耦接的管件及其上阀门均采用玻璃钢材料制成。

9.如权利要求8所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述水冷却器(4)采用钛材制成。

10.如权利要求9所述的一种冷却系统，其特征在于，

所述高温冷却单元(1)还包括第一支路(11)，所述第一支路(11)中的高温冷却介质在进行冷却之前需流经第一支路(11)。

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