一种绿色综合冷岛设备和冷却方法
【专利摘要】本发明涉及工业装置冷却领域，公开了一种绿色综合冷岛设备，该设备包括：循环水冷却系统，循环水冷却系统中设置有第一换热器；制冷冷却系统，制冷冷却系统包括依次连接的第二换热器、压缩机、第一空冷器、制冷剂贮器和减压部件；第二换热器包括第一管路和第二管路，第一管路的入水端与第一换热器的循环冷却水的出水端连通，第一管路的出水端与所述第一换热器的循环冷却水的入水端连通，第二管路的制冷剂入口端与减压部件的制冷剂出口连通，第二管路的制冷剂出口端与压缩机的制冷剂入口连通。本发明还涉及采用上述设备进行冷却的方法。本发明的设备及其冷却方法能耗和水耗较低，设备投入和运行成本也较低，具有绿色环保的优势。
【专利说明】
一种绿色综合冷岛设备和冷却方法
技术领域
[0001]本发明涉及工业装置冷却领域，具体地，涉及一种绿色综合冷岛设备和冷却方法。
【背景技术】
[0002]工业生产过程中，往往会产生大量的热量使生产装置和设备温度升高。国内普遍采用冷却水循环进行冷却。水具有热容量大、传热效果好、化学稳定性好、便于管道输送，工业生产中常采用水作为冷却介质。
[0003]目前工业上装置的冷却主要采用敞开式循环水冷却系统或半敞开式循环水冷却系统。其中敞开式循环水冷却系统(如图1所示)包括工业装置中的循环水栗1、换热器2、凉水塔3、补水系统4、排污系统5及冷却池6。循环水在循环水栗I的作用下经过换热器2，对工业装置进行移热，同时循环水的温度升高，然后循环水进入冷却塔3。在冷却塔3内通过空气与循环水直接接触换热对循环水进行冷却，冷却后的循环水从冷却塔3流出，并再利用循环栗流经换热器，不断重复上述过程进而对换热器进行持续的冷却作业。同时补水系统4持续补充新鲜水到冷却池6，排污系统5又持续从冷却池6内排出污水。但是，敞开式循环水冷却系统具有诸多缺点，包括:a.由于飘散和排污，冷却水消耗率为3%左右，需要不断地对冷却系统补充水。b.系统内矿物质不断增加以及水质污染等原因，造成冷却系统产生严重的腐蚀、结垢现象，设备的维护和使用成本增加。c.系统持续的排放污水造成水资源的浪费和环境的污染。d.循环冷却水温度受环境湿球温度的限制，温度差小，造成循环水量大，循环栗的能耗高。e.由于飘散水分对工业装置影响，冷却塔必须远离工业装置单独布置，增加了投资成本和运行成本。
[0004]半敞开式循环水冷却系统(如图2所示)包括工业装置中的循环水栗1、换热器2和闭式冷却塔9及冷却池5、补水系统4、排污系统6、喷淋水栗7和喷淋水系统8。循环水在循环水栗的作用下经过换热器，对工业装置进行移热，同时循环水的温度升高，然后循环水进入闭式冷却塔。在冷却塔内，采用机械通风和喷淋水冷却的方式对循环水进行冷却，并再利用循环栗流经换热器，如此循环操作以进行持续的冷却作业。同时补水系统4持续补充新鲜水到冷却池6，排污系统5又持续从冷却池6内排出污水。半敞开式循环水冷却系统虽然冷却水是闭路循环，但是喷淋水系统仍然是敞开式的，并且与循环冷却水系统相连。故同样具有上述敞开式的循环水冷却系统的全部缺点，只是在循环水的消耗量和污水排放量有所减少。
[0005]中国专利申请CN102435033A公开了一种密闭式循环水冷却装置和方法，该装置包括:内冷却装置、板式换热器和辅助冷却装置。其中内冷却装置包括内冷循环栗和空冷器；辅助冷却装置包括外冷循环栗和地埋水管;流经所述板式换热器的内冷却装置中的内冷却水与流经所述板式换热器的所述辅助冷却装置中的外冷却水交换热量。上述装置和方法对于环境温度高于或等于循环水的冷却温度的情况，该装置的空冷器不能使用，其辅助冷却系统采用地埋管方式，利用土壤移热，换热效率差，且出现腐蚀不可能进行维修或更换。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服现有技术中换热效率差、水耗大且成本较高等缺陷，提供一种绿色综合冷岛设备和冷却方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种绿色综合冷岛设备，该设备包括:
[0008]循环水冷却系统，所述循环水冷却系统中设置有第一换热器；
[0009]制冷冷却系统，所述制冷冷却系统包括依次连接的第二换热器、压缩机、第一空冷器、制冷剂贮器和减压部件；
[0010]其中，所述第二换热器包括第一管路和第二管路，所述第一管路的入水端与所述第一换热器的循环冷却水的出水端连通，所述第一管路的出水端与所述第一换热器的循环冷却水的入水端连通，所述第二管路的制冷剂入口端与所述减压部件的制冷剂出口连通，所述第二管路的制冷剂出口端与所述压缩机的制冷剂入口连通。
[0011]优选地，所述第一管路的出水端和所述第一换热器的循环冷却水的入水端之间依次设置有相互连通的循环水贮器和循环水栗。
[0012]优选地，该设备还包括第二空冷器，所述第二空冷器的循环冷却水的出水端与所述第一换热器的循环冷却水的入水端连通，所述第二空冷器的循环冷却水的入水端与所述第一换热器的循环冷却水的出水端连通。
[0013]优选地，循环水冷却系统与第二换热器中的第一管路连通形成密闭系统；敞开式循环水冷却系统中，由于冷却塔主要通过蒸发散热的方式对循环水进行冷却，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水，为使冷却系统中的循环水的水量基本不变，需要不断地对冷却系统补充新鲜水，因此，水耗较大，而本发明中循环水冷却系统为密闭系统，因此，循环冷却水不会蒸发，水耗较低。
[0014]优选地，制冷冷却系统与第二换热器中的第二管路连通形成密闭系统，从而可以避免制冷剂的损失。
[0015]优选地，所述第二换热器为经过管线改造的蒸发器，所述蒸发器具有密封的腔室，所述第一管路设置于所述腔室内，并且所述腔室作为所述第二管路。
[0016]优选地，减压部件为减压阀。
[0017]另一方面，本发明提供了一种上述绿色综合冷岛设备进行冷却的方法，该方法包括:
[0018]通过以下方式中的至少一种对第一换热器进行冷却换热，
[0019]方式1:通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对第一换热器(10)进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热；其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器中的液态制冷剂通过减压部件进行减压处理，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器的第二管路中以吸收第一管路中循环冷却水的热量，使得液态制冷剂相变为气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机压缩处理成高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器中冷却至液态重新回到制冷剂贮器中；
[0020]方式2:将来自第一换热器循环冷却水的出水端的循环冷却水通过第二空冷器进行冷却换热。
[0021]优选地，第二空冷器出水端的循环冷却水或者第一管路出水端的循环冷却水通入循环水贮器中，并经循环水栗输送至第一换热器的循环冷却水的入水端。
[0022]优选地，所述循环水冷却系统中的循环冷却水为工业用水，所述工业用水为盐水、软水、纯水和冷凝水中的至少一种。
[0023]优选地，所述制冷剂为氨和/或含氟制冷剂，更优选地，所述含氟制冷剂为氢氯氟烃类和氢氟烃类制冷剂。
[0024]本发明的绿色综合冷岛设备和冷却方法较现有技术的方法和设备具有以下优势:
[0025]本发明中的绿色综合冷岛设备中引入了制冷冷却系统，通过制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热，从而可以实现第一换热器出水和入水之间较大的温差，进而显著提高冷却效率，同时，由于出水和入水温差的加大，循环水冷却系统中的循环冷却水的用量显著降低，降低了水耗。
[0026]更具体地，由于完全闭路循环，没有飘水对装置的影响，循环冷却水可以就近工业装置安置，循环水管网可以最短，节约了大量的管网投资和运行能耗费用;还可以通过控制制冷冷却系统的循环量来调节，甚至可以控制到环境温度以下，以获得与回水温度更大的温度差，进而减少了循环水的循环量，可降低循环栗的能耗。采用闭路循环形式，可以避免受空气和微生物等的污染，省去了加药等稳定处理，节约了循环水补水预处理设施的投资和运行费用;节约了大量的水处理剂费用。并且由于采用闭路循环形式，该冷岛设备的循环水冷却系统没有蒸发、风吹和排污损失，正常情况下，没有水的消耗，节约了宝贵水资源；由于没有排污，从根本上消除了大量含盐含有机物的循环水排污对环境的污染。另外，本发明的绿色综合冷岛采用模块化设计和制造，可以撬块化运输和安装，方便重复利用，减少了资源浪费。
[0027]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0028]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0029]图1是现有技术一种敞开式循环水冷却系统示意图；
[0030]图2是现有技术一种半敞开式循环水冷却系统示意图；
[0031]图3是本发明一种【具体实施方式】的绿色综合冷岛设备和冷却方法示意图；
[0032]图4是本发明一种【具体实施方式】的绿色综合冷岛设备和冷却方法示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0034]现有技术中冷却设备主要有敞开式循环水冷却系统和半敞开式循环水冷却系统，但是这两种冷却系统均存在诸多问题，例如，在敞开式循环水冷却系统中，因冷却塔主要进行蒸发散热的方式对循环水进行冷却，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水，为使冷却系统中的循环水的水量基本不变，需要不断地对冷却系统补充新鲜水，水耗较大，由于飘水对装置的影响，循环冷却塔要远离生产装置安置，循环水管网需加长，增加了大量的管网投资和运行能耗费用。为了防止新鲜水中各种矿物质和各离子超标，以及空气中灰尘、微生物、污染气体(SO2、H2S、NH3等)或昆虫进入水系统，引起水污染，对冷却系统产生严重的腐蚀、结垢现象，需要从冷却系统中排出部分循环水，循环水中含有阻垢缓蚀、杀菌灭藻等化学药品，造成水资源浪费和环境污染。由于污垢、腐蚀及水质不稳定问题，需要进行相应的补水的预处理和水质稳定处理，从而造成成本升高。而半敞开式循环水冷却系统中，冷却水不存在蒸发冷却过程，只靠传导散热，冷却效率很低，循环系统基建造价和能耗高。上述两种冷却系统中循环冷却水的出水(冷水)温度受环境温度的限制，造成其温度与回水(热水)温度差小，其对工业装置的冷却效率很低，造成循环水量很大，循环栗的能耗很尚。
[0035]为了克服现有技术中的上述诸多缺陷，本发明提供了一种绿色综合冷岛设备，如图3所示，该设备包括:
[0036]循环水冷却系统，所述循环水冷却系统中设置有第一换热器10;
[0037]制冷冷却系统，所述制冷冷却系统包括依次连接的第二换热器13、压缩机14、第一空冷器15、制冷剂贮器16和减压部件17;
[0038]其中，所述第二换热器13包括第一管路131和第二管路132，所述第一管路131的入水端与所述第一换热器10的循环冷却水的出水端连通，所述第一管路131的出水端与所述第一换热器10的循环冷却水的入水端连通，所述第二管路132的制冷剂入口端与所述减压部件17的制冷剂出口连通，所述第二管路132的制冷剂出口端与所述压缩机14的制冷剂入口连通。
[0039]本发明中，制冷剂贮器16用于制冷剂储存以及工艺操作过程的缓冲使用；减压部件17用于将制冷剂降到蒸汽压力，同时控制和调节制冷剂的流量，并将制冷冷却系统分为高压侧和低压侧;第二换热器13中的第二管路132用于将制冷剂在蒸汽压力下，以较低温度蒸发，并吸收循环水热量;压缩机14用于输送制冷剂蒸汽，并对其做功以提高蒸汽压力和蒸汽温度;第一空冷器15利用空气的冷能将高温高压制冷剂蒸汽冷凝为液体，移走制冷剂的相变潜热，温度也同时降低。
[0040]根据本发明所述的设备，所述第一管路131的出水端和所述第一换热器10的循环冷却水的入水端之间还可以依次设置有相互连通的循环水贮器11和循环水栗12。
[0041]根据本发明所述的设备，优选地，该设备还包括第二空冷器18，所述第二空冷器18的循环冷却水的出水端与所述第一换热器10的循环冷却水的入水端连通，所述第二空冷器18的循环冷却水的入水端与所述第一换热器10的循环冷却水的出水端连通，即在本发明一种优选实施方式中，第二空冷器18与第二换热器13并连设置，以便在空气温度低于10°C时可以利用空气的低温对循环冷却水冷却换热进而显著降低能耗。
[0042]根据本发明所述的设备，优选地，循环水冷却系统与第二换热器13中的第一管路131连通形成密闭系统；由于现有技术中敞开式循环水冷却系统冷却塔主要通过蒸发散热的方式对循环冷却水进行冷却，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水，为使冷却系统中的循环冷却水的水量基本不变，需要不断地对冷却系统补充新鲜水，因此，水耗较大，而本发明中循环水冷却系统为密闭系统，可以避免受空气和微生物等的污染，省去了加药等稳定处理，节约了循环水补水预处理设施的投资和运行费用;节约了大量的水处理剂费用。并且，由于采用密闭循环，因此，没有蒸发、风吹和排污损失，正常情况下，没有水的消耗，节约了宝贵水资源；由于没有排污，从根本上消除了大量含盐含有机物的循环水排污对环境的污染。
[0043]根据本发明所述的设备，优选地，制冷冷却系统与第二换热器13中的第二管路132连通形成密闭系统，从而可以避免制冷剂的损失。
[0044]根据本发明所述的设备，优选地，所述第二换热器13为经过管线改造的蒸发器，所述蒸发器具有密封的腔室，所述第一管路131设置于所述腔室内，并且所述腔室作为所述第二管路132。本领域的技术人员知晓，可以对蒸发器进行各种线路改造，而本发明中为了使得制冷冷却系统中循环的制冷剂与所述循环水冷却系统中的循环流动的循环冷却水在蒸发器中进行换热，而制冷剂和循环冷却水并不直接接触，将现有的蒸发器改造成具有第一管路131和第二管路132的第二换热器13。
[0045]根据本发明所述的设备，减压部件17可以为本领域各种常规的减压部件，例如可以为减压阀。
[0046]本发明中，优选地，第一换热器10的数量可以为多个，例如可以为2-20个，从而能够更有效地增加第一换热器与循环水换热的接触面积，进而提高换热冷却的效率。
[0047]另一方面，本发明提供了一种上述绿色综合冷岛设备进行冷却的方法，该方法包括:
[0048]通过以下方式中的至少一种对第一换热器10进行冷却换热，
[0049]方式1:通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对第一换热器10进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器13中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热；其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器16中的液态制冷剂通过减压部件17进行减压处理，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循环冷却水的热量，使得液态制冷剂相变为气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机14压缩处理成高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器15中冷却至液态重新回到制冷剂贮器16中；
[0050]方式2:将来自第一换热器10循环冷却水的出水端的循环冷却水通过第二空冷器18进行冷却换热。
[0051]本发明的一种优选实施方式中，液态制冷剂经过第二换热器13的第二管路132吸收来自第一换热器10循环冷却水的出水端的循环冷却水的热量，第二换热器13排出的制冷剂为低温低压蒸汽(气态)，然后被吸入压缩机14中，压缩处理成高压高温的过热蒸气，然后送入第一空冷器15中进行冷却，由于高压高温过热蒸汽的温度高于其环境介质的温度，且其压力使蒸汽气能在常温下冷凝成液体状态，因而排至第一空冷器15中时，经冷凝成高压常温的液体，气态转化为液态并进入制冷剂贮器16中，然后高压常温的液体制冷剂通过减压部件17因节流而降压，在压力降低的同时，液态制冷剂因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下降，从而变成了低压低温的液体，然后将该低压低温的液态制冷剂引入第二换热器13中，利用制冷剂的蒸发潜热，再吸收循环冷却水的热量并蒸发，即从液态再转化为气态，可使循环冷却水的温度下降而达到制冷的目的。从第二换热器13排出的低压低温蒸汽重新进入压缩机14中，从而完成一个制冷循环。然后循环往复上述过程可对循环水系统持续进行冷却。
[0052]根据本发明所述的方法，优选地，第二空冷器18出水端的循环冷却水或者第一管路131出水端的循环冷却水可以通入循环水贮器11中，并经循环水栗12输送至第一换热器1的循环冷却水的入水端。
[0053]本发明所述的方法中，对第一换热器10进行冷却换热的方法可以有至少两种，其中，方式I和方式2可以单独使用，也可以结合使用，在仅考虑制冷效果不考虑能耗的情况下，优选将方式I和2结合使用。然而，为了降低能耗，在一种优选实施方式中，当冬天(特别是空气温度低于10°C)时，选择方式2对第一换热器10进行冷却换热，即第二空冷器18工作，同时关闭制冷冷却系统，使得第二空冷器18用于冷却来自第一换热器10循环冷却水出水端的全部循环冷却水。并且，来自第一换热器循环冷却水出水端的热循环水直接通过第二空冷器18冷却，冷却后进入循环水贮器11，再经循环水贮器11进行循环使用，从而能够有效地利用空气的低温，进而显著降低系统能耗。
[0054]在另一种优选实施方式中，当夏天或者秋天(特别是空气温度高于10°C)时，选择方式I对第一换热器10进行冷却换热，即所述第二空冷器18停止工作，同时启动制冷冷却系统。来自第一换热器循环冷却水出水端的热循环水经过第二换热器13中的第一管路131与第二管路132中的制冷剂进行换热，然后冷却的循环冷却水进入循环水贮器11，再经循环水贮器11进行循环使用。
[0055]在本发明一种优选实施方式中，该方法还包括:在待冷却的工业设备附近设置上述绿色综合冷岛设备。由于完全闭路循环，没有飘水对装置的影响，因此，优选地，缩短循环水冷却系统中的循环水管线，在待冷却设备的附近设置上述绿色综合冷岛设备，从而节约了大量的管网投资和运行能耗费用。对于大型工厂而言，本发明的绿色综合冷岛设备可以与多个工业装置之间分散就近布置，每一个工业装置都有一套本发明所述的绿色综合冷岛，可以减少系统管网长度，降低系统压力差AP，进一步节约循环栗能耗。
[0056]本发明中，第一空冷器15和第二空冷器18可以互为备用，当制冷系统停止工作时，可以将制冷冷却系统中的第二空冷器18拆除并将其直接与第一空冷器15并连设置，以提高对循环冷却水空冷的效率，当第一空冷器15停止工作时，制冷冷却系统工作时，可以将第一空冷器15拆除并将其直接与第二空冷器18并连设置，以提高对循环冷却水空冷的效率以及设备的利用率。
[0057]根据本发明所述的方法，所述循环水冷却系统中的循环冷却水可以为本领域各种工业用水，优选为盐水、软水、纯水和冷凝水中的至少一种，从而可以避免对系统造成的腐蚀和结垢现象，还可以提高和稳定换热效率，节约换热器面积和材料，省去定期清洗换热器的步骤，从而节省了投资和运行费用。
[0058]根据本发明所述的方法，所述制冷剂可以为本领域各种制冷剂，优选为氨和/或含氟制冷剂，更优选为氨，本发明的绿色综合冷岛设备的制冷冷却系统中的制冷剂优选使用液氨(NH3)，其具有热熔大，廉价易得，工业应用技术成熟等优点。当制冷剂为含氟制冷剂时，其可以为各种含氟制冷剂，例如可以为氢氯氟烃类和/或氢氟烃类制冷剂。
[0059]本发明的绿色综合冷岛设备的回水(热水)温升不受限制。其回水可以是液态，也可以是蒸汽。绿色综合冷岛设备的出水(冷水)温度，可以通过控制制冷冷却系统中制冷剂的循环量来调节，甚至可以控制到环境温度以下，以获得与回水温度更大的温度差，进而减少了循环水的循环量，可降低循环栗的能耗。其中，制冷冷却系统中制冷剂的循环量可以为10-2000m3/h。在此，循环量指的是制冷剂的液体流量。
[0060]本发明的一种【具体实施方式】提供了一种可替换的综合冷岛设备，如图4所示，该综合冷岛设备包括:依次连接的第一换热器20、压缩机19、第一空冷器21、制冷剂贮器22和减压部件23，即可以省略掉循环水冷却系统，直接采用制冷冷却系统对第一换热器20进行换热冷却，在此，第一换热器20的作用相当于图3所示的制冷冷却系统中第二换热器13的作用，即作为蒸发器使用，用于使得来自减压部件23的液态制冷剂吸收第一换热器20中的热量而使得液态制冷剂相变为气态，进而实现对第一换热器20的换热冷却。在该实施方式中，制冷剂的循环制冷过程与图3所示的过程相似，因此在此不再赘述。本实施方式中，省略了循环冷却水系统，进一步降低了投资成本，但是实际操作的难度可能较大。
[0061]本发明的绿色综合冷岛设备采用模块化设计和制造，可以撬块化运输和安装，方便重复利用，减少资源浪费。
[0062]本发明的绿色综合冷岛设备可以对各种需要冷却的工业装置进行冷却，因此可以应用于各个工业领域，例如可以对化肥生产装置，石油化工、煤化工、钢铁、煤炭、水泥、环保领域等工业装置进行冷却。
[0063]当采用本发明的绿色综合冷岛设备对工业装置进行冷却时，如图3所示，具体方法可以包括:当空气温度高于1 °C时，启动制冷冷却系统，关闭第二空冷器，S卩通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对工业装置中的第一换热器10进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器13中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热；其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器16中的-33-80 °C液态制冷剂通过减压部件17进行减压处理，得到-33-80 °C、0-4.0MPa低压气态制冷剂，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循环冷却水的热量，使得-33-80 °C液态制冷剂相变为-33-80 °C气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机14压缩处理成27-140 °C、2-6.0MPa高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器15中冷却至-33-50 °C液态制冷剂重新回到制冷剂贮器16中，保持制冷冷却系统中制冷剂的循环量为10-2000m3/h，重复上述冷却循环过程，其中，循环水冷却系统中循环冷却水的流量为10m3-1O万m3/h，第一换热器10出水端的循环冷却水的温度为40-90°C，第一换热器10入水端的循环冷却水的温度为0-40°C。
[0064]当空气温度低于10°C时，启动第二空冷器，关闭制冷冷却系统，即将来自第一换热器10循环冷却水的出水端的循环冷却水全部通过第二空冷器18进行冷却换热。循环冷却水为盐水、软水、纯水和冷凝水中的至少一种;制冷剂为氨和/或含氟制冷剂。将上述绿色综合冷岛模块化设计和制造并就近布置于待冷却的工业装置。
[0065]实施例1
[0066]本实施例用于说明本发明的绿色综合冷岛设备以及采用该设备进行冷却的方法。
[0067]如图3所示，采用本发明的绿色综合冷岛设备对大型化肥生产装置进行冷却的方法为:当温度高于10 °C时，启动制冷冷却系统，关闭第二空冷器，即通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对化肥生产装置中的第一换热器10进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器13中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热;其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器16中的20°C液态制冷剂通过减压阀17进行减压处理，得到20°C、0.9MPa低压气态制冷剂，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循环冷却水的热量，使得20 0C液态制冷剂相变为20 °C气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机14压缩处理成83°C、2.1MPa高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器15中冷却至48°C液态制冷剂重新回到制冷剂贮器16中，制冷冷却系统中制冷剂的循环量为360m3/h，重复上述冷却循环过程，其中，循环水冷却系统中循环冷却水的流量为9000m3/h，第一换热器10出水端的循环冷却水的温度为40°C，第一换热器10入水端的循环冷却水的温度为24°C，温差为16°C。其中，循环冷却水为软水;制冷剂为氨。
[0068]当温度高于10°C时，启动第二空冷器，关闭制冷冷却系统，即将来自第一换热器10循环冷却水的出水端的循环冷却水全部通过第二空冷器18进行冷却换热。
[0069]将上述绿色综合冷岛模块化设计和制造并就近布置于待冷却的化肥生产装置。采用上述的绿色综合冷岛设备和冷却方法对化肥生产装置进行冷却，绿色综合冷岛设备只需消耗的1.3万KW电能，相当于1.6吨标准煤/小时。绿色综合冷岛设备循环冷却水系统采用闭路循环，没有蒸发、风吹和排污损失，不需要补水；由于该冷岛就近工业装置布置，循环水栗的功率由2036KW降为290KW。另外由于循环水冷却系统采用闭路循环，冷却水水质稳定且不存在腐蚀，故不需加药处理，每年可节约加药和维修费用910万元。
[0070]实施例2
[0071]本实施例用于说明本发明的绿色综合冷岛设备以及采用该设备进行冷却的方法。
[0072]如图3所示，采用本发明的绿色综合冷岛设备对小型氨碳分离装置进行冷却的方法为:当温度高于10 °C时，启动制冷冷却系统，关闭第二空冷器，即通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对氨碳分离装置中的第一换热器10进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器13中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热;其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器16中的20°C液态制冷剂通过减压阀17进行减压处理，得到20°C、0.9MPa低压气态制冷剂，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循环冷却水的热量，使得20 0C液态制冷剂相变为20 °C气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机14压缩处理成83°C、2.1MPa高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器15中冷却至48°C液态制冷剂重新回到制冷剂贮器16中，制冷冷却系统中制冷剂的循环量为40m3/h，重复上述冷却循环过程，其中，循环水冷却系统中循环冷却水的流量为1000m3/h，第一换热器10出水端的循环冷却水的温度为40°C，第一换热器10入水端的循环冷却水的温度为24°C，温差为16°C。其中，循环冷却水为软水;制冷剂为氨。
[0073]当温度高于10°C时，启动第二空冷器，关闭制冷冷却系统，即将来自第一换热器10循环冷却水的出水端的循环冷却水全部通过第二空冷器18进行冷却换热。
[0074]将上述绿色综合冷岛模块化设计和制造并就近布置于待冷却的工业装置。采用上述的绿色综合冷岛设备和冷却方法对小型氨碳分离装置进行冷却，绿色综合冷岛设备只需消耗的1444KW电能，相当于0.178吨标准煤/小时。绿色综合冷岛设备循环冷却水系统采用闭路循环，没有蒸发、风吹和排污损失，不需要补水；由于该冷岛就近工业装置布置，循环水栗的功率由226KW降为32KW。另外由于循环水冷却系统采用闭路循环，冷却水水质稳定且不存在腐蚀，故不需加药处理，每年可节约加药和维修费用100万元。
[0075]对比例I
[0076]如图1所示，采用现有的敞开式循环冷却水系统对化肥生产装置进行冷却，敞开式循环冷却水系统总用水量为1.8万m3/h，出水(冷水)温度为32°C，回水温度为40°C，温差为8°C。循环水系统耗电总功率为9000KW，加药和维修费用910万元，补水量为540m3/h。
[0077]通过实施例1与对比例I的数据比较可以看出，本发明的综合冷岛设备由于温差16°C是敞开式循环冷却水系统8 °C的2倍，故循环水量用量减少了 9000m3/h，为敞开式循环冷却水系统用水量的一半，且冷却过程中不需要向冷却设备补加水，减少了540m3/h的补水量，进一步节约了水资源。本发明的绿色综合冷岛设备以及采用该设备对工业装置进行冷却的方法，能够显著降低水耗、能耗，并可大幅降低设备投入和运行成本。另外，本发明的绿色综合冷岛采用模块化设计和制造，可以撬块化运输和安装，方便重复利用，减少了资源浪费。
[0078]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0079]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0080]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种绿色综合冷岛设备，其特征在于，该设备包括: 循环水冷却系统，所述循环水冷却系统中设置有第一换热器(10); 制冷冷却系统，所述制冷冷却系统包括依次连接的第二换热器(13)、压缩机(14)、第一空冷器(15)、制冷剂贮器(16)和减压部件(17); 其中，所述第二换热器(13)包括第一管路(131)和第二管路(132)，所述第一管路(131)的入水端与所述第一换热器(10)的循环冷却水的出水端连通，所述第一管路(131)的出水端与所述第一换热器(10)的循环冷却水的入水端连通，所述第二管路(132)的制冷剂入口端与所述减压部件(17)的制冷剂出口连通，所述第二管路(132)的制冷剂出口端与所述压缩机(14)的制冷剂入口连通。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一管路(131)的出水端和所述第一换热器(10)的循环冷却水的入水端之间依次设置有相互连通的循环水贮器(11)和循环水栗(12)。3.根据权利要求1所述的设备，其中，该设备还包括第二空冷器(18)，所述第二空冷器(18)的循环冷却水的出水端与所述第一换热器(10)的循环冷却水的入水端连通，所述第二空冷器(18)的循环冷却水的入水端与所述第一换热器(10)的循环冷却水的出水端连通。4.根据权利要求1所述的设备，其中，循环水冷却系统与第二换热器(13)中的第一管路(131)连通形成密闭系统；制冷冷却系统与第二换热器(13)中的第二管路(132)连通形成密闭系统。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二换热器(13)为经过管线改造的蒸发器，所述蒸发器具有密封的腔室，所述第一管路(131)设置于所述腔室内，并且所述腔室作为所述第二管路(132)。6.根据权利要求1所述的设备，其中，减压部件(17)为减压阀。7.一种采用权利要求3所述绿色综合冷岛设备进行冷却的方法，其特征在于，该方法包括: 通过以下方式中的至少一种对第一换热器(10)进行冷却换热， 方式1:通过循环水冷却系统中的循环冷却水的循环流动对第一换热器(10)进行冷却换热，并通过制冷冷却系统第二换热器(13)中的制冷剂由液态到气态的相变吸热对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热；其中，制冷冷却系统对循环水冷却系统中的循环冷却水进行冷却换热的方式包括:贮存在制冷剂贮器(16)中的液态制冷剂通过减压部件(17)进行减压处理，将经减压处理的液态制冷剂通入第二换热器(13)的第二管路(132)中以吸收第一管路(131)中循环冷却水的热量，使得液态制冷剂相变为气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机(14)压缩处理成高压气态制冷剂，所述高压气态制冷剂在第一空冷器(15)中冷却至液态重新回到制冷剂贮器(16)中； 方式2:将来自第一换热器(10)循环冷却水的出水端的循环冷却水通过第二空冷器(18)进行冷却换热。8.根据权利要求7所述的方法，其中，第二空冷器(18)出水端的循环冷却水或者第一管路(131)出水端的循环冷却水通入循环水贮器(11)中，并经循环水栗(12)输送至第一换热器(10)的循环冷却水的入水端。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述循环水冷却系统中的循环冷却水为工业用水，所述工业用水为盐水、软水、纯水和冷凝水中的至少一种。10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述制冷剂为氨和/或含氟制冷剂。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述含氟制冷剂为氢氯氟烃类和氢氟烃类制冷剂。
【文档编号】F25D1/02GK105910456SQ201610408993
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】唐印, 龚元德, 孔德利, 宋国天, 匡向东, 饶丹
【申请人】北京烨晶科技有限公司