[发明专利]一种循环水冷却系统及冷却方法

说明书

技术领域

本发明属于工业节水技术领域，具体涉及一种循环水冷却系统及冷却方法。

背景技术

大型企业现有的循环水系统绝大部分采用敞开式结构，即传统的开式冷却塔，一方面造成新鲜水消耗量大（主要表现为蒸发损失、风冷塔风吹损失和旁滤反洗水消耗），一般循环水系统消耗的水量占工业用水量的2/3，甚至更多；另一方面开式冷却塔的冷却水与大气直接接触，大气中大量的杂质进入系统，造成管道腐蚀和结垢，被迫投加大量阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学药剂，即不经济又产生二次污染。

近年来，越来越多的研究者将目光转向了闭式冷却塔，其将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。但是从本质上讲，闭式冷却塔和开式冷却塔都是利用风来加快水的蒸发，通过水的气化潜热来带走热量，然后再由风把热量、水汽以及液态飘溢出来的水份带到大气中，虽然闭式冷却塔在工艺上具有良好的节水节能效果，但是还是不能从根本上解决水和能量的流失，而循环水系统又是企业耗水大户，并且循环水的冷却温差里又蕴含着非常大的热能，都是直接分散到大气中，很不经济。

CN201320311196.7公开了一种闭式冷却塔，包括壳体、风机、盘管和喷淋器，其特征在于：所述壳体一侧设有进风口，所述风机安装在进风口处，所述壳体顶部设置有排风窗；所述盘管设置在壳体内，盘管的热流体进口在上，冷流体出口在下；在盘管正上方设置有喷淋器，在盘管正下方的壳体底部设置有接水槽，所述接水槽下部一侧设有排水口，排水口通过喷淋泵和循环管路与喷淋器的进水口连接。该发明通过在壳体内增加了填料，虽然延长了冷却水停留时间，增加换热面积，冷却效果有一定的提高，但是存在大量水耗的事实没有改变，且循环水带来的能量也散发到空气中，没有得到回收利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种循环水冷却系统及冷却方法。本发明将闭式冷却塔与真空技术相结合，实现了水和热能的双重回收，同时可以保证循环水系统的高效运行，冷却效率显著提高。

本发明的循环水冷却系统包括闭式冷却塔、罗茨风机、真空泵、缓冲罐、压缩机、换热器和节流阀，所述闭式冷却塔一侧塔壁下方设有两个出风口，分别与罗茨风机和真空泵相连，用于抽取冷却塔内的气体至缓冲罐，缓冲罐后面连接有压缩机，用于控制缓冲罐内的压力，从而实现闭式冷却塔内部的真空环境，经过压缩后的高温高压蒸汽进入换热器变成低温高压液体，然后经过节流阀变成低温低压液体，回流到闭式冷却塔的喷淋系统。

本发明中，所述闭式冷却塔内部设置有换热盘管，在换热盘管正上方设置有喷淋器，在换热盘管下方设置有集液槽，所述集液槽下部一侧设有排液口，排液口通过循环泵及管路与喷淋器连接。本发明采用混合排布的方式在换热盘管空隙处设置填料，可以按照一层填料、一层换热盘管混合排布的方式，以增大喷淋液体的换热面积，延长液体的停留时间，提高液体的蒸发量。

本发明中，所述的闭式冷却塔与罗茨风机和真空泵相连的一侧设有挡水板，含水雾的空气流过挡水板组成的波形通道后，即将空气中的液态水滴截留下来，防止在抽真空的过程中喷淋水的逸散。所述的挡水板采用耐腐蚀的PVC材料。

本发明中，所述的换热盘管采用烧结型高通量管，即在普通换热管表面烧结一薄层具有特定结构的多孔表面换热管，可烧结在外表面或内表面。具体制备方法如下：首先采用波纹管专用机械将光管压制成波纹基管，然后采用烧结方式将50-300目的金属粉末涂装到波纹基管上形成多孔金属表面，即制备出高通量管。所述的波纹基管为碳钢、低合金钢或不锈钢管等普通换热管；所述的金属粉末为铁基合金粉末。所制备的波纹管的多孔层厚度为0.3-0.7mm，孔隙率为30-60%，换热系数为普通光管的8-10倍，防盐类析出结垢能力强，冷却换热能力大幅度提升。相比较于普通光管，采用高通量管，所需闭式冷却塔的空间大幅度减小，容器成本大幅度降低，特别是有利于对闭式冷却塔抽真空，实现冷却系统的长期稳定运行。本发明中，所述的集液槽内的液体主要为除盐水，为了增强冷却能力，可以加入少量的质量浓度为10%-30%的氨水，体积分数占比不超过30%，以降低冷却系统对设备材质的较高要求。