CN101694357A - 一种双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,该装置能够保证主生产装置更长期、安全、稳定的运行,同时不需要大量补加优质水,对环境污染小。本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其包括有内循环冷却水***装置、外循环冷却水***装置和小温差高通量耐腐蚀换热器,所述的内循环冷却水***装置为密闭式循环冷却水***装置,外循环冷却水***装置为敞开式循环冷却水***,内外两个循环冷却水***装置间采用两台并联的小温差高通量耐腐蚀换热器连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业循环冷却水装置,更具体地说涉及一种双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置。
背景技术
循环冷却水***是石油化工、冶金、火力发电、核电、制药、电子加工、食品加工、造纸、酿造等众多行业的生产工艺流程中充当着非常重要的操作单元,循环冷却水用量占工业用水总量的70%以上,循环冷却水***的对降低工业用水量,节约水资源具有重要意义。我国自70年代从国外引进若干套大型石化装置,并配套引进了相应的循环冷却水***,改变了当时大多数企业使用直排式冷却水***的状况。循环冷却水***的使用,在保证生产装置安全、稳定的运行的同时,提高了冷却水的使用效率,大大减少了工业冷却水的用量。目前国内工业企业普遍使用的循环冷却水***可分为密闭式循环冷却水***和敞开式循环冷却水***。密闭式循环冷却水***在循环过程中,冷却水不接触空气,水量变化很小,水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化,冷却水与生产介质发生热量交换温度升高后,在空冷换热器中冷却。密闭式循环冷却水***中冷却水的水质优良、可长期保持主生产装置上的冷却设备安全、稳定的运行,无需补加优质水和外排循环水,节水效果明显,但是空冷换热器所需要的换热面积很大,占地面积大,所以冷却水流量通常只能为几百~上千m3/h,用于较小规模的生产过程,如钢铁企业的高炉***,小型发电机组、化工企业的某个操作单元等。目前,大型工业企业普遍采用的冷却水***是敞开式循环冷却水***,***流量通常都为上万立方米/每小时。敞开式循环冷却水***在运行过程中,与主生产装置上的冷却设备进行热量交换后的冷却水在凉水塔里通过与空气充分接触传热和蒸发传热的过程实现热量交换,降低水温,温度降低后的冷却水进入***循环使用。由于敞开式循环冷却水***中冷却水在冷却塔里水汽的不断的蒸发,随着运行时间,蒸发水量累计增大;而冷却水中的金属离子或矿物质浓度逐渐升高而被浓缩,生产装置中的冷却换热器器易发生腐蚀、结垢;与此同时,由于冷却水与空气的接触,为微生物的生长提供了有利条件,***内细菌、藻类等微生物大量繁殖形成生物粘泥,会导致水质恶化、传热效率降低、甚至堵塞水冷器等一系列问题发生,严重影响企业的正常生产。为了防止腐蚀、结垢和微生物大量繁殖,普遍的做法是向敞开式循环冷却水***中投加定水处理剂(缓蚀、阻垢、杀菌剂,大多为有机物,少量为无机物)以维持冷却水的水质稳定。敞开式循环冷却水***运行过程中,由于冷却水在凉水塔中不断地蒸发,储水量不断减少;同时含有多种水处理剂和矿物质的冷却水不断被浓缩,需要向外排放。所以敞开式循环冷却水***需要在不断地大量补充优质水的同时排放出对环境有严重影响的污水。我国政府对敞开式循环冷却水***推行高浓缩倍数运行的政策,以节约大量的水资源并减少污水的外排。但通过几十年的努力,就目前工业上的敞开式循环冷却水技术而言,浓缩倍数一般为5~8。
为了解决密闭式循环冷却水***运行流量小,敞开式循环冷却水***运行过程中严重浪费水资源和外排水污染环境的问题,需要研发一种耗水量小、对环境污染小的新型循环冷却水***装置。
发明内容
本发明解决了上述现有技术中存在的不足和问题,提供了一种双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,该装置能够保证主生产装置更长期、安全、稳定的运行,同时不需要大量补加优质水,对环境污染小。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其包括有内循环冷却水***装置、外循环冷却水***装置和小温差高通量耐腐蚀换热器,所述的内循环冷却水***装置为密闭式循环冷却水***装置,外循环冷却水***装置为敞开式循环冷却水***,内外两个循环冷却水***装置间采用两台并联的小温差高通量耐腐蚀换热器连接。
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其进一步的技术方案是所述的内循环冷却水***装置和外循环冷却水***装置的流量倍率比为1~1.5。
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其进一步的技术方案还可以是所述的小温差高通量耐腐蚀换热器的管程表面采用非晶态镍磷镀层。
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其进一步的技术方案还可以是所述的外循环冷却水***装置的冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器里的进、出口温差为6~10℃;再进一步的技术方案是所述的外循环冷却水***装置使用经过初级处理或不处理的工业或生活废水为冷却水,运行浓缩倍数为15~20。
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其进一步的技术方案还可以是所述的外循环冷却水***装置的输水管道使用耐蚀玻璃钢管道或与水质相配套的耐蚀材料管件。
本发明的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其进一步的技术方案还可以是所述的内循环冷却水***装置包括有膨胀水罐(1)、压力计(3)、循环水泵(4)、流量计(5)、温度计7及小温差高通量耐腐蚀列管式换热器的壳层(11),该内循环冷却水***装置使用优质水作为循环冷却水,加入少量水处理剂以维持水质的长期稳定,用于在生产设备(6)中与生产介质发生热量传递,升温后的冷却水循环至小温差高通量耐腐蚀换热器的壳层(11)与管程中的外循环冷却水进行换热后温度降低,通过循环水泵(4)提供的动力循环使用。8、根据权利要求1或2所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的外循环冷却水***装置包括有玻璃钢耐腐蚀管道及管件、温度计(13)、两个压力计、凉水塔(16)、循环水泵(18)、集水池(19)、补水水泵(22)、两个流量计以及小温差高通量耐腐蚀换热器的管程(12),该外循环冷却水***装置采用经过初级处理的工业废水作为循环冷却水,采用玻璃钢耐腐蚀管道及管件连接各个设备,用于在小温差高通量耐腐蚀换热器的管程(12)中与内循环冷却水发生热量传递,升温后的外循环冷却水通过凉水塔(16)冷却,通过循环水泵(18)提供的动力循环使用,该外循环冷却水***设置通过补水平衡***运行中水量的稳定,其中集水池(19)用于调节补水的水量与水质,补水水泵(22)用于向补水提供动力并控制补水的流量;再进一步的技术方案是所述的凉水塔以小型人工湿地和湖泊取代,同时取消补水及外排水的相关设备,湖泊水面为冷却面,通过投加二氧化氯控制冷却水中微生物的生长。
本发明的有益效果是:
本发明的装置适用于各类工业企业,规模可达5000m3/h~20000m3/h,浓缩倍数可达15~20,在循环冷却水装置运行的过程中,内循环冷却水不与空气接触,水量变化小(补充少量泄露水),水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化,保持水质长期稳定。外循环冷却水使用经过初级处理(或不处理)的工业(生活)废水作为循环冷却水,减少了装置对优质水的消耗,大大降低了外排水对周边环境的污染。
附图说明
图1是本发明第一个实施例、第二个实施例的结构示意图;
图2是本发明的第三个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明,但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
实施例1
如图1所示,本发明的双循环高倍数循环冷却水***装置的内循环***装置为密闭式循环冷却水***,采用优质水作为冷却水(冷却介质),使用的水处理剂配方为:2mg/L的ZnSO4、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐,设计循环流量为10000m3/h,通过功率4800kW的循环水泵4使冷却水循环。内循环冷却水在主生产线换热设备6中与生产介质进行热量交换;在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与来自外循环冷却装置的冷却水逆向流动进行换热,内循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8里的进口温度T1=42~44℃,出口温度T2=35~37℃。所述的双循环高倍数循环冷却水装置的外循环***装置为敞开式循环冷却水装置,采用经过初级处理(絮凝沉降)的工业废水为冷却水,浓缩倍数控制为18,设计循环流量为15000m3/h,通过功率7200kW的循环水泵18使冷却水循环。外循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与内循环冷却水逆向流进行换热,外循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8里的进口温度t1=32~34℃,出口温度t2=40~42℃。外循环***通过补水19和外排水27保持恒定的浓缩倍数,补水量为290m3/h,外排水量为15m3/h。所述的双循环高倍数循环冷却水装置的小温差高通量耐腐蚀换热器8采用两台并联安装,可通过控制阀门9和10在二者之间进行切换,在保证装置正常运行的情况下,便于对小温差高通量耐腐蚀换热器8进行日常维护。本发明的双循环高倍数循环冷却水装置节水量为20万m3/年,减少外排水量为20万m3/年(以同等规模敞开式循环冷却水***8倍浓缩倍数运行的补水和排水为基准)。
实施例2
如图1所示,本发明的双循环高倍数循环冷却水***装置的内循环***装置为密闭式循环冷却水***,采用优质水作为冷却水(冷却介质),使用的水处理剂配方为:2mg/L的ZnS04、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐,设计循环流量为15000m3/h,通过功率7200kW的循环水泵4使冷却水循环。内循环冷却水在生产设备6与生产介质进行热量交换;在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与来自外循环冷却装置的冷却水逆向流动进行换热,内循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8里的进口温度T1=43~45℃,出口温度T2=35~37℃。所述的双循环高倍数循环冷却水装置的外循环***装置为敞开式循环冷却水装置,采用经过初级处理的工业废水为冷却水,浓缩倍数控制为15,设计循环流量为20000m3/h,通过功率9600kW的循环水泵18使冷却水循环。外循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与内循环冷却水逆向流进行换热,冷却水的进口温度t1=31~33℃,出口温度t2=39~41℃。外循环***通过补水19和外排水27保持恒定的浓缩倍数,补水量为400m3/h,外排水量为40m3/h。所述的双循环高倍数循环冷却水装置的小温差高通量耐腐蚀换热器8采用两台并联安装,可通过控制阀门9和10在二者之间进行切换,在保证装置正常运行的情况下,便于对小温差高通量耐腐蚀换热器8进行日常维护。所述的双循环高倍数循环冷却水装置节水量为32万m3/年,减少外排水量为56万m3/年(以同等规模敞开式循环冷却水***8倍浓缩倍数运行的补水和排水为基准)。
实施例3
如图2所示,本发明的双循环高倍数循环冷却水***装置的内循环***装置采用密闭式循环冷却水***,采用优质水作为冷却水(冷却介质),使用的水处理剂配方为:2mg/L的ZnSO4、15mg/L的HEDP和20mg/L的聚马来酸酐,设计循环流量为5000m3/h,通过功率2400kW的循环水泵4使冷却水循环使用。当反应釜群28处于高温运行时(65℃-75℃),内循环冷却水在反应釜群28与生产介质进行换热;当反应釜群28处于低温运行时(-5℃-5℃),开启控制阀门29和30,启动制冷机32为反应釜群28制冷,内循环冷却水在反应釜群28与生产介质进行换热的同时,为制冷机29提供冷却水。内循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与外循环冷却水逆向对流进行换热,内循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8里的进口温度T1=42~44℃,出口温度T2=35~37℃。所述的双循环高倍数循环冷却水***装置的外循环***装置以小型人工湿地和湖泊33取代凉水塔,取消补水及外排水的相关设备,湖泊水面为冷却面,浓缩倍数为20,通过投加二氧化氯控制冷却水中微生物的生长。设计循环流量为10000m3/h,湖泊水中的悬浮物经过初沉池36絮凝沉淀后使用,通过功率4800kW的循环水泵18使冷却水循环,。外循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8中与内循环冷却水逆向对流进行换热,外循环冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器8里的进口温度t1=32~34℃,出口温度t2=40~42℃。所述的双循环高倍数循环冷却水装置的小温差高通量耐腐蚀换热器8采用两台并联安装,可通过控制阀门9和10在二者之间进行切换,在保证装置正常运行的情况下,便于对小温差高通量耐腐蚀换热器8进行日常维护。所述的双循环高倍数循环冷却水装置节水量为14万m3/年,减少外排水量为14万m3/年(以同等规模敞开式循环冷却水***8倍浓缩倍数运行的补水和排水为基准)。
Claims (9)
1.一种双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于该装置包括有内循环冷却水***装置、外循环冷却水***装置和小温差高通量耐腐蚀换热器,所述的内循环冷却水***装置为密闭式循环冷却水***装置,外循环冷却水***装置为敞开式循环冷却水***,内外两个循环冷却水***装置间采用两台并联的小温差高通量耐腐蚀换热器连接。
2.根据权利要求1所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的内循环冷却水***装置和外循环冷却水***装置的流量倍率比为1~1.5。
3.根据权利要求1所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的小温差高通量耐腐蚀换热器的管程表面采用非晶态镍磷镀层。
4.根据权利要求1或2所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的外循环冷却水***装置的冷却水在小温差高通量耐腐蚀换热器里的进、出口温差为6~10℃。
5.根据权利要求4所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的外循环冷却水***装置使用经过初级处理或不处理的工业或生活废水为冷却水,运行浓缩倍数为15~20。
6.根据权利要求1或2所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的外循环冷却水***装置的输水管道使用耐蚀玻璃钢管道或与水质相配套的耐蚀材料管件。
7.根据权利要求1或2所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的内循环冷却水***装置包括有膨胀水罐(1)、压力计(3)、循环水泵(4)、流量计(5)、温度计7及小温差高通量耐腐蚀列管式换热器的壳层(11),该内循环冷却水***装置使用优质水作为循环冷却水,加入少量水处理剂以维持水质的长期稳定,用于在生产设备(6)中与生产介质发生热量传递,升温后的冷却水循环至小温差高通量耐腐蚀换热器的壳层(11)与管程中的外循环冷却水进行换热后温度降低,通过循环水泵(4)提供的动力循环使用。
8.根据权利要求1或2所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的外循环冷却水***装置包括有玻璃钢耐腐蚀管道及管件、温度计(13)、两个压力计、凉水塔(16)、循环水泵(18)、集水池(19)、补水水泵(22)、两个流量计以及小温差高通量耐腐蚀换热器的管程(12),该外循环冷却水***装置采用经过初级处理的工业废水作为循环冷却水,采用玻璃钢耐腐蚀管道及管件连接各个设备,用于在小温差高通量耐腐蚀换热器的管程(12)中与内循环冷却水发生热量传递,升温后的外循环冷却水通过凉水塔(16)冷却,通过循环水泵(18)提供的动力循环使用,该外循环冷却水***设置通过补水平衡***运行中水量的稳定,其中集水池(19)用于调节补水的水量与水质,补水水泵(22)用于向补水提供动力并控制补水的流量。
9.根据权利要求8所述的双循环可高浓缩倍数运行的工业循环冷却水装置,其特征在于所述的凉水塔以小型人工湿地和湖泊取代,同时取消补水及外排水的相关设备,湖泊水面为冷却面,通过投加二氧化氯控制冷却水中微生物的生长。
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