專利名稱：一種雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業循環冷卻水裝置，更具體地說涉及一種雙循環可高濃縮倍數
運行的工業循環冷卻水裝置。
背景技術：
循環冷卻水系統是石油化工、冶金、火力發電、核電、制藥、電子加工、食品加工、造紙、釀造等眾多行業的生產工藝流程中充當著非常重要的操作單元，循環冷卻水用量占工業用水總量的70%以上，循環冷卻水系統的對降低工業用水量，節約水資源具有重要意義。我國自70年代從國外引進若干套大型石化裝置，并配套引進了相應的循環冷卻水系統，改變了當時大多數企業使用直排式冷卻水系統的狀況。循環冷卻水系統的使用，在保證生產裝置安全、穩定的運行的同時，提高了冷卻水的使用效率，大大減少了工業冷卻水的用量。目前國內工業企業普遍使用的循環冷卻水系統可分為密閉式循環冷卻水系統和敞開式循環冷卻水系統。密閉式循環冷卻水系統在循環過程中，冷卻水不接觸空氣，水量變化很小，水中各種礦物質和離子含量一般不發生變化，冷卻水與生產介質發生熱量交換溫度升高后，在空冷換熱器中冷卻。密閉式循環冷卻水系統中冷卻水的水質優良、可長期保持主生產裝置上的冷卻設備安全、穩定的運行，無需補加優質水和外排循環水，節水效果明顯，但是空冷換熱器所需要的換熱面積很大，占地面積大，所以冷卻水流量通常只能為幾百 上千mVh，用于較小規模的生產過程，如鋼鐵企業的高爐系統，小型發電機組、化工企業的某個操作單元等。目前，大型工業企業普遍采用的冷卻水系統是敞開式循環冷卻水系統，系統流量通常都為上萬立方米/每小時。敞開式循環冷卻水系統在運行過程中，與主生產裝置上的冷卻設備進行熱量交換后的冷卻水在涼水塔里通過與空氣充分接觸傳熱和蒸發傳熱的過程實現熱量交換，降低水溫，溫度降低后的冷卻水進入系統循環使用。由于敞開式循環冷卻水系統中冷卻水在冷卻塔里水汽的不斷的蒸發，隨著運行時間，蒸發水量累計增大；而冷卻水中的金屬離子或礦物質濃度逐漸升高而被濃縮，生產裝置中的冷卻換熱器器易發生腐蝕、結垢；與此同時，由于冷卻水與空氣的接觸，為微生物的生長提供了有利條件，系統內細菌、藻類等微生物大量繁殖形成生物粘泥，會導致水質惡化、傳熱效率降低、甚至堵塞水冷器等一系列問題發生，嚴重影響企業的正常生產。為了防止腐蝕、結垢和微生物大量繁殖，普遍的做法是向敞開式循環冷卻水系統中投加定水處理劑(緩蝕、阻垢、殺菌劑，大多為有機物，少量為無機物)以維持冷卻水的水質穩定。敞開式循環冷卻水系統運行過程中，由于冷卻水在涼水塔中不斷地蒸發，儲水量不斷減少；同時含有多種水處理劑和礦物質的冷卻水不斷被濃縮，需要向外排放。所以敞開式循環冷卻水系統需要在不斷地大量補充優質水的同時排放出對環境有嚴重影響的污水。我國政府對敞開式循環冷卻水系統推行高濃縮倍數運行的政策，以節約大量的水資源并減少污水的外排。但通過幾十年的努力，就目前工業上的敞開式循環冷卻水技術而言，濃縮倍數一般為5 8。 為了解決密閉式循環冷卻水系統運行流量小，敞開式循環冷卻水系統運行過程中嚴重浪費水資源和外排水污染環境的問題，需要研發一種耗水量小、對環境污染小的新型
3循環冷卻水系統裝置。
發明內容
本發明解決了上述現有技術中存在的不足和問題，提供了一種雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，該裝置能夠保證主生產裝置更長期、安全、穩定的運行，同時不需要大量補加優質水，對環境污染小。
本發明是通過以下技術方案實現的 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其包括有內循環冷
卻水系統裝置、外循環冷卻水系統裝置和小溫差高通量耐腐蝕換熱器，所述的內循環冷卻
水系統裝置為密閉式循環冷卻水系統裝置，外循環冷卻水系統裝置為敞開式循環冷卻水系
統，內外兩個循環冷卻水系統裝置間采用兩臺并聯的小溫差高通量耐腐蝕換熱器連接。 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其進一步的技術方案
是所述的內循環冷卻水系統裝置和外循環冷卻水系統裝置的流量倍率比為1 1. 5。 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其進一步的技術方案
還可以是所述的小溫差高通量耐腐蝕換熱器的管程表面采用非晶態鎳磷鍍層。 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其進一步的技術方案
還可以是所述的外循環冷卻水系統裝置的冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器里的進、出
口溫差為6 l(TC ;再進一步的技術方案是所述的外循環冷卻水系統裝置使用經過初級處
理或不處理的工業或生活廢水為冷卻水，運行濃縮倍數為15 20。 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的外循環冷卻水系統裝置的輸水管道使用耐蝕玻璃鋼管道或與水質相配套的耐蝕材料管件。 本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的內循環冷卻水系統裝置包括有膨脹水罐(D、壓力計(3)、循環水泵(4)、流量計(5)、溫度計7及小溫差高通量耐腐蝕列管式換熱器的殼層(ll)，該內循環冷卻水系統裝置使用優質水作為循環冷卻水，加入少量水處理劑以維持水質的長期穩定，用于在生產設備(6)中與生產介質發生熱量傳遞，升溫后的冷卻水循環至小溫差高通量耐腐蝕換熱器的殼層(11)與管程中的外循環冷卻水進行換熱后溫度降低，通過循環水泵(4)提供的動力循環使用。8、根據權利要求1或2所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在于所述的外循環冷卻水系統裝置包括有玻璃鋼耐腐蝕管道及管件、溫度計(13)、兩個壓力計、涼水塔(16)、循環水泵(18)、集水池(19)、補水水泵(22)、兩個流量計以及小溫差高通量耐腐蝕換熱器的管程(12)，該外循環冷卻水系統裝置采用經過初級處理的工業廢水作為循環冷卻水，采用玻璃鋼耐腐蝕管道及管件連接各個設備，用于在小溫差高通量耐腐蝕換熱器的管程(12)中與內循環冷卻水發生熱量傳遞，升溫后的外循環冷卻水通過涼水塔(16)冷卻，通過循環水泵(18)提供的動力循環使用，該外循環冷卻水系統設置通過補水平衡系統運行中水量的穩定，其中集水池(19)用于調節補水的水量與水質，補水水泵(22)用于向補水提供動力并控制補水的流量；再進一步的技術方案是所述的涼水塔以小型人工濕地和湖泊取代，同時取消補水及外排水的相關設備，湖泊水面為冷卻面，通過投加二氧化氯控制冷卻水中微生物的生長。
本發明的有益效果是 本發明的裝置適用于各類工業企業，規模可達5000m3/h 20000m3/h，濃縮倍數可達15 20，在循環冷卻水裝置運行的過程中，內循環冷卻水不與空氣接觸，水量變化小(補充少量泄露水)，水中各種礦物質和離子含量一般不發生變化，保持水質長期穩定。外循環冷卻水使用經過初級處理(或不處理)的工業(生活)廢水作為循環冷卻水，減少了裝置對優質水的消耗，大大降低了外排水對周邊環境的污染。
圖1是本發明第一個實施例、第二個實施例的結構示意 圖2是本發明的第三個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發明，但本發明并不僅僅限定于這些實施例。
實施例l 如圖1所示，本發明的雙循環高倍數循環冷卻水系統裝置的內循環系統裝置為密閉式循環冷卻水系統，采用優質水作為冷卻水(冷卻介質)，使用的水處理劑配方為2mg/L的ZnS04、 15mg/L的HEDP和20mg/L的聚馬來酸酐，設計循環流量為10000m3/h，通過功率4S00kW的循環水泵4使冷卻水循環。內循環冷卻水在主生產線換熱設備6中與生產介質進行熱量交換；在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8中與來自外循環冷卻裝置的冷卻水逆向流動進行換熱，內循環冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8里的進口溫度1\ = 42 44°C，出口溫度T2 = 35 37°C 。所述的雙循環高倍數循環冷卻水裝置的外循環系統裝置為敞開式循環冷卻水裝置，采用經過初級處理(絮凝沉降)的工業廢水為冷卻水，濃縮倍數控制為18，設計循環流量為15000mVh，通過功率7200kW的循環水泵18使冷卻水循環。外循環冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8中與內循環冷卻水逆向流進行換熱，外循環冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8里的進口溫度^ = 32 34°C，出口溫度t2 = 40 42°C。外循環系統通過補水19和外排水27保持恒定的濃縮倍數，補水量為290mVh，外排水量為15mVh。所述的雙循環高倍數循環冷卻水裝置的小溫差高通量耐腐蝕換熱器8采用兩臺并聯安裝，可通過控制閥門9和IO在二者之間進行切換，在保證裝置正常運行的情況下，便于對小溫差高通量耐腐蝕換熱器8進行日常維護。本發明的雙循環高倍數循環冷卻水裝置節水量為20萬m3/年，減少外排水量為20萬m3/年(以同等規模敞開式循環冷卻水系統8倍濃縮倍數運行的補水和排水為基準)。
實施例2 如圖1所示，本發明的雙循環高倍數循環冷卻水系統裝置的內循環系統裝置為密閉式循環冷卻水系統，采用優質水作為冷卻水(冷卻介質)，使用的水處理劑配方為2mg/L的ZnS04、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚馬來酸酐，設計循環流量為15000m3/h，通過功率7200kW的循環水泵4使冷卻水循環。內循環冷卻水在生產設備6與生產介質進行熱量交換；在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8中與來自外循環冷卻裝置的冷卻水逆向流動進行換熱，內循環冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8里的進口溫度1\ = 43 45°C，出口溫度T2 = 35 3rC 。所述的雙循環高倍數循環冷卻水裝置的外循環系統裝置為敞開式循環冷卻水裝置，采用經過初級處理的工業廢水為冷卻水，濃縮倍數控制為15，設計循環流量為 20000mVh，通過功率9600kW的循環水泵18使冷卻水循環。外循環冷卻水在小溫差高通量 耐腐蝕換熱器8中與內循環冷卻水逆向流進行換熱，冷卻水的進口溫度^ = 31 33°C，出 口溫度t2 = 39 41°C 。外循環系統通過補水19和外排水27保持恒定的濃縮倍數，補水 量為400mVh，外排水量為40mVh。所述的雙循環高倍數循環冷卻水裝置的小溫差高通量耐 腐蝕換熱器8采用兩臺并聯安裝，可通過控制閥門9和IO在二者之間進行切換，在保證裝 置正常運行的情況下，便于對小溫差高通量耐腐蝕換熱器8進行日常維護。所述的雙循環 高倍數循環冷卻水裝置節水量為32萬m3/年，減少外排水量為56萬m3/年(以同等規模敞 開式循環冷卻水系統8倍濃縮倍數運行的補水和排水為基準)。
實施例3 如圖2所示，本發明的雙循環高倍數循環冷卻水系統裝置的內循環系統裝置采 用密閉式循環冷卻水系統，采用優質水作為冷卻水(冷卻介質)，使用的水處理劑配方 為2mg/L的ZnS04、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚馬來酸酐，設計循環流量為5000m3/ h，通過功率2400kW的循環水泵4使冷卻水循環使用。當反應釜群28處于高溫運行時 (65°C _75°C )，內循環冷卻水在反應釜群28與生產介質進行換熱；當反應釜群28處于低溫 運行時(_5°C _5°C )，開啟控制閥門29和30，啟動制冷機32為反應釜群28制冷，內循環冷 卻水在反應釜群28與生產介質進行換熱的同時，為制冷機29提供冷卻水。內循環冷卻水 在小溫差高通量耐腐蝕換熱器8中與外循環冷卻水逆向對流進行換熱，內循環冷卻水在小 溫差高通量耐腐蝕換熱器8里的進口溫度1\ = 42 44°C，出口溫度T2 = 35 37°C。所 述的雙循環高倍數循環冷卻水系統裝置的外循環系統裝置以小型人工濕地和湖泊33取代 涼水塔，取消補水及外排水的相關設備，湖泊水面為冷卻面，濃縮倍數為20，通過投加二氧 化氯控制冷卻水中微生物的生長。設計循環流量為10000mVh，湖泊水中的懸浮物經過初沉 池36絮凝沉淀后使用，通過功率4S00kW的循環水泵18使冷卻水循環，。外循環冷卻水在 小溫差高通量耐腐蝕換熱器8中與內循環冷卻水逆向對流進行換熱，外循環冷卻水在小溫 差高通量耐腐蝕換熱器8里的進口溫度、=32 34°C，出口溫度t2 = 40 42°C。所述 的雙循環高倍數循環冷卻水裝置的小溫差高通量耐腐蝕換熱器8采用兩臺并聯安裝，可通 過控制閥門9和10在二者之間進行切換，在保證裝置正常運行的情況下，便于對小溫差高 通量耐腐蝕換熱器8進行日常維護。所述的雙循環高倍數循環冷卻水裝置節水量為14萬 m3/年，減少外排水量 14萬!113/年(以同等規模敞開式循環冷卻水系統8倍濃縮倍數運 行的補水和排水為基準)。
權利要求
一種雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在于該裝置包括有內循環冷卻水系統裝置、外循環冷卻水系統裝置和小溫差高通量耐腐蝕換熱器，所述的內循環冷卻水系統裝置為密閉式循環冷卻水系統裝置，外循環冷卻水系統裝置為敞開式循環冷卻水系統，內外兩個循環冷卻水系統裝置間采用兩臺并聯的小溫差高通量耐腐蝕換熱器連接。
2. 根據權利要求1所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在 于所述的內循環冷卻水系統裝置和外循環冷卻水系統裝置的流量倍率比為1 1. 5。
3. 根據權利要求1所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在 于所述的小溫差高通量耐腐蝕換熱器的管程表面采用非晶態鎳磷鍍層。
4. 根據權利要求1或2所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特 征在于所述的外循環冷卻水系統裝置的冷卻水在小溫差高通量耐腐蝕換熱器里的進、出口 溫差為6 l(TC。
5. 根據權利要求4所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在 于所述的外循環冷卻水系統裝置使用經過初級處理或不處理的工業或生活廢水為冷卻水， 運行濃縮倍數為15 20。
6. 根據權利要求1或2所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特 征在于所述的外循環冷卻水系統裝置的輸水管道使用耐蝕玻璃鋼管道或與水質相配套的 耐蝕材料管件。
7. 根據權利要求1或2所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特 征在于所述的內循環冷卻水系統裝置包括有膨脹水罐(1)、壓力計(3)、循環水泵(4)、流量 計(5)、溫度計7及小溫差高通量耐腐蝕列管式換熱器的殼層(ll)，該內循環冷卻水系統裝 置使用優質水作為循環冷卻水，加入少量水處理劑以維持水質的長期穩定，用于在生產設 備(6)中與生產介質發生熱量傳遞，升溫后的冷卻水循環至小溫差高通量耐腐蝕換熱器的 殼層(11)與管程中的外循環冷卻水進行換熱后溫度降低，通過循環水泵(4)提供的動力循 環使用。
8. 根據權利要求1或2所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特 征在于所述的外循環冷卻水系統裝置包括有玻璃鋼耐腐蝕管道及管件、溫度計(13)、兩個 壓力計、涼水塔(16)、循環水泵(18)、集水池(19)、補水水泵(22)、兩個流量計以及小溫差 高通量耐腐蝕換熱器的管程(12)，該外循環冷卻水系統裝置采用經過初級處理的工業廢水 作為循環冷卻水，采用玻璃鋼耐腐蝕管道及管件連接各個設備，用于在小溫差高通量耐腐 蝕換熱器的管程(12)中與內循環冷卻水發生熱量傳遞，升溫后的外循環冷卻水通過涼水 塔(16)冷卻，通過循環水泵(18)提供的動力循環使用，該外循環冷卻水系統設置通過補水 平衡系統運行中水量的穩定，其中集水池(19)用于調節補水的水量與水質，補水水泵(22) 用于向補水提供動力并控制補水的流量。
9. 根據權利要求8所述的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其特征在 于所述的涼水塔以小型人工濕地和湖泊取代，同時取消補水及外排水的相關設備，湖泊水 面為冷卻面，通過投加二氧化氯控制冷卻水中微生物的生長。
全文摘要
本發明公開了一種雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，該裝置能夠保證主生產裝置更長期、安全、穩定的運行，同時不需要大量補加優質水，對環境污染小。本發明的雙循環可高濃縮倍數運行的工業循環冷卻水裝置，其包括有內循環冷卻水系統裝置、外循環冷卻水系統裝置和小溫差高通量耐腐蝕換熱器，所述的內循環冷卻水系統裝置為密閉式循環冷卻水系統裝置，外循環冷卻水系統裝置為敞開式循環冷卻水系統，內外兩個循環冷卻水系統裝置間采用兩臺并聯的小溫差高通量耐腐蝕換熱器連接。
文檔編號F28D21/00GK101694357SQ20091023335
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月20日 優先權日2009年10月20日
發明者周桃玉, 周永璋, 唐明輝, 張維, 楊華飛, 赫英哲, 陶漢中, 魏無際 申請人:南京工業大學;