一种回旋加速器循环水系统及其节水方法
【专利摘要】本发明涉及回旋加速器的系统设计技术，具体涉及一种回旋加速器循环水系统及其节水方法。加速器循环水系统的一次循环水和二次循环水都采用了封闭式结构，消除了循环水路中水分蒸发和流失。通过对系统的补水、水质改善等工艺流程优化，充分将浓水再次利用（每天约7吨）；预处理系统反洗一次耗水约1.5T，将反洗周期进行了科学、合理变更，由原来通电计时改为工作计时，大大减少了不必要的反洗次数。该节水措施每天可以节约用水8吨左右，在保证循环水水质条件下，废水的排放量大大减少，为回旋加速器长期、连续、低成本运行打下了基础。
【专利说明】-种回旋加速器循环水系统及其节水方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及回旋加速器的系统设计技术，具体涉及一种回旋加速器循环水系统及 其节水方法。
【背景技术】
[0002] lOOMeV回旋加速器运行需要大量的高品质的循环冷却水，要求水质好于0. 5 μ s/ cm。要保障加速器的长期、连续、稳定运行，必须建立配套的去离子水生产和水质改善装置。 高品质的去离子水生产需要对原水（自来水）进行多项预处理（过滤、吸附等），然后在高 压下进行多级反渗透除盐、净化，最后通过EDI流程得到要求的净化水；同时，循环水通过 加速器功率设备后，水质会迅速变差，因此，需要连续不断地将变差的循环水进行水质改善 以满足加速器的技术要求。
[0003] 在净化水生产和水质改善过程中，会产生大量浓水（含杂质水）。在常规工艺中， 这些浓水将作为废水白白被排放掉。鉴于回旋加速器是长期、连续运行的大功率设备，采用 一般流程处理，会浪费大量的宝贵水资源，加上有些地区严重缺水，节约用水就更加必要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种回旋加速器循环水系统及其节水方法，通过相应的系 统改造和工艺流程的改进，减少运行成本，节约水资源。
[0005] 本发明的技术方案如下：一种回旋加速器循环水系统，包括去离子水生产及水质 改善回路、一次循环水回路和二次循环水回路，各回路分别与主水箱相连接，其中，在所述 的主水箱内纵向设有一隔板，将主水箱分成冷水区和热水区两部分，所述的一次循环水回 路从主水箱冷水区取水，流经加速器用水设备后，将热水注入主水箱热水区；所述的二次循 环水回路从主水箱热水区取水，流经冷却系统设备后，将冷水注入主水箱冷水区；一次循环 水回路和二次循环水回路均呈封闭式独立运行。
[0006] 进一步，如上所述的回旋加速器循环水系统，其中，所述的隔板高度低于主水箱高 度，使主水箱的冷水区和热水区在上部相通。
[0007] 如上所述的回旋加速器循环水系统的节水方法，将回旋加速器循环水系统的去离 子水生产及水质改善回路所产生的浓水注入原水箱，待原水箱达到高水位后，将原水箱中 的浓水依次经过预处理、双级反渗透处理、离子交换处理后，注入主水箱的冷水区，对主水 箱进行二次补水。
[0008] 进一步，如上所述的回旋加速器循环水系统的节水方法，其中，在对去离子水生产 的预处理设备进行定期反洗时，分别计算主水箱正常补水的时间T1，以及二次补水的时间 T2,当正常补水的时间T1与二次补水的时间T2相加等于设定时间Ts时，进行预处理设备 的反洗。
[0009] 本发明的有益效果如下：本发明提供的加速器循环水系统的一次循环水和二次循 环水都采用了封闭式结构，消除了循环水路中水分蒸发和流失。通过对系统的补水、水质 改善等工艺流程优化，充分将浓水再次利用（每天约7吨）；预处理系统反洗一次耗水约 1.5T，将反洗周期进行了科学、合理变更，由原来通电计时改为工作计时，大大减少了不必 要的反洗次数。该节水措施每天可以节约用水8吨左右，年累计节水2500吨左右；在维持 原有结构的框架下，实现了流程全自动化控制，在保证循环水水质条件下，废水的排放量大 大减少，为回旋加速器长期、连续、低成本运行打下了基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为回旋加速器循环水系统控制流程图；
[0011] 图2为回旋加速器循环水系统结构示意图；
[0012] 图3为去离子水生产及水质改善装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0014] lOOMeV回旋加速器结构复杂，需要建立一套完善的循环水冷却系统满足其特殊要 求，为加速器设备长期、稳定运行打下基础。此循环水冷系统，制冷功率大（约500kW)，系统 额定水流量65T/h。为了预防冷却水管内壁结垢、保持高电压设备（>40kV)的绝缘性能， 要求水质好于〇. 5 μ s/cm。因此，循环水冷系统必须配备一套在线去离子生产与水质改善装 置。正常工作时，此循环水系统连续工作每天耗水约8吨以上。研制成功的节水措施，每天 节约用水8吨左右，在维持循环水的高品质条件的同时，达到了节水目的。既减少了运行成 本，又节约了宝贵的水资源。
[0015] 本发明中水冷机组的一次循环水回路（直接冷却设备、带出热量）与二次循环水 回路（散发热量、使水冷却）都采用了封闭式结构，消除了主循环水的任何流失与浪费；一 次循环的热水直接进入二次循环进行冷却，省去了常规的加在一、二次循环之间的热交换 器，提高了制冷效率，同时实现了节约工程经费、节电和节水3个功能。
[0016] 改进后的循环水系统结构如图2所示，在主水箱内部设有一纵向隔板，将水箱分 成左、右两部分，但是，隔板高度比水箱高度稍低，即水箱左、右两部分在上部相通，这种特 殊设计既能使两个水循环共用一个水箱，也能使一、二次循环水相互分离，提高冷却效果。 左、右两部分分别为冷水区和热水区，所述的一次循环水回路从主水箱冷水区取水，流经加 速器用水设备后，将热水注入主水箱热水区；所述的二次循环水回路从主水箱热水区取水， 流经冷却系统设备后，将冷水注入主水箱冷水区；一次循环水回路和二次循环水回路均呈 封闭式独立运行。这一创新设计也圆满地解决了如果两个循环的水流量不同步、可能引起 水箱某一侧发生外溢的问题。同时，由于一、二次循环水路都是封闭的，排除了任何水量损 失。
[0017] 回旋加速器循环水系统一般具有一个正常的补水流程，即图1中的补水流程（1)。 补水流程（1)的过程如下：自来水一原水箱一预处理一双级反渗透一反渗透水箱（R0水 箱）一离子交换处理（EDI)-主水箱。由于加速器设备要求循环冷却水水质好于0.5 μ s/ cm，在线的'去离子水生产和水质改善装置'为水冷机组提供合格的冷却水，并把变差的 冷却水进行水质改善。通常，去离子水生产流程的效率约为70%，水质改善流程效率约 85-90%。本发明的节水措施保证了水质改善流程中排放水的全部得到回收、重复利用。见 图1中控制流程的右侧部分：将水质改善流程的浓水注入原水箱，原水箱满后，立即启动补 水流程（2)，将原水箱中的浓水依次经过预处理、双级反渗透处理、离子交换处理后，注入主 水箱的冷水区，对主水箱进行二次补水。周而复始，将水质改善流程的浓水全部再利用。
[0018] 去离子水生产和水质改善装置的结构如图3所示，由于回旋加速器的用水设备复 杂、水质要求高。为了始终保持循环水的高品质（好于〇. 5 μ s/cm)，水质改善流程运行时间 较长，每天约20小时。以水质改善水流量2M3/h、效率85 %计算，每天将有7. 2M3的废水被 排放。为了能使这些废水重复利用，增加了补水流程（2)，即：将EDI的排放水（浓水）先 注入原水箱，一旦原水箱达到高水位，立即启动补水流程（2)，将原水箱的水，经由预处理、 反渗透，变成干净水返回R0水箱。可见，只此一项改进措施每天可节约7. 2吨水。
[0019] 去离子水生产流程中的预处理设备需要定期反洗，清理污垢，反洗过程的用水一 般作为废水全部排放。常规的反洗以系统通电时间计算。根据实用情况，反洗次数过多，不 必要地浪费水资源。本发明将系统通电计时改成工作计时，这样反洗次数将根据系统工作 时间决定，既科学、又节约用水，一举两得。见图1控制流程的左侧部分：补水（1) +补水（2) 所用时间（T1+T2)等于设定时间Ts时，才进行反洗，与系统通电时间无关。运行实践标明， 每天Ts的累计时间约为5小时，仅为通电时间的5/24?1/5。因次，反洗流程的优化措施 可将反洗的用水量减少至原用水量的1/5。
[0020] 本发明通过循环水系统结构的创新设计、增加水质改善过程中的补水流程（2)，科 学优化预处理设备的反洗流程等，做到了节约用水、对浓水重复、循环利用，将废水排放量 减到最低；同时，反洗周期完全根据工作时间计算，科学、合理。系统投入运行以来，性能稳 定，节水效果明显（每天节约用水约8吨），耗水量大大减少。而且，可以做到一键操作、全 程自动化控制，无需人员值守。
[0021] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范 围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1. 一种回旋加速器循环水系统，包括去离子水生产及水质改善回路、一次循环水回路 和二次循环水回路，各回路分别与主水箱相连接，其特征在于：在所述的主水箱内纵向设有 一隔板，将主水箱分成冷水区和热水区两部分，所述的一次循环水回路从主水箱冷水区取 水，流经加速器用水设备后，将热水注入主水箱热水区；所述的二次循环水回路从主水箱热 水区取水，流经冷却系统设备后，将冷水注入主水箱冷水区；一次循环水回路和二次循环水 回路均呈封闭式独立运行。
2. 如权利要求1所述的回旋加速器循环水系统，其特征在于：所述的隔板高度低于主 水箱高度，使主水箱的冷水区和热水区在上部相通。
3. -种权利要求1或2所述的回旋加速器循环水系统的节水方法，其特征在于：将回 旋加速器循环水系统的去离子水生产及水质改善回路所产生的浓水注入原水箱，待原水箱 达到高水位后，将原水箱中的浓水依次经过预处理、双级反渗透处理、离子交换处理后，注 入主水箱的冷水区，对主水箱进行二次补水。
4. 如权利要求3所述的回旋加速器循环水系统的节水方法，其特征在于：在对去离子 水生产的预处理设备进行定期反洗时，分别计算主水箱正常补水的时间T1，以及二次补水 的时间T2,当正常补水的时间T1与二次补水的时间T2相加等于设定时间Ts时，进行预处 理设备的反洗。
【文档编号】H05H7/00GK104219864SQ201410455204
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】李振国, 吴隆成 申请人:中国原子能科学研究院