零排污增容的开路循环冷却水系统的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及循环水处理技术领域，特别涉及一种零排污增容的开路循环冷却水系统。

背景技术：
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循环冷却水在开路循环使用过程中，由于水不断与设备、大气、粉尘等的接触，造成水质变差，悬浮物增多，离子浓度升高，菌藻类增加，导致设备管道内结垢、腐蚀、菌藻类微生物繁殖等倾向，需要向系统中投加各种化学药剂，以减缓此类趋势，达到稳定水质的目的，而且补水、排水量大，经济效益、环保效益均较差，管理维护难度大，主要原因在于：

1）浓缩倍数不能无限提高：由于循环水在与大气接触散热的过程中，水会不断蒸发，虽然通过补充水能使系统水量达到平衡，但蒸发的水并不会带走盐分，因此水中盐分浓度会不断提高，形成盐类物质的浓缩，过高的盐类物质会引起设备的腐蚀、结垢，而为减少盐类对设备的影响，冷却循环水系统不得不根据设备对盐类浓度的要求，将系统中的水强制排放控制一定的浓缩倍数；

2）水质日趋复杂、恶劣、直接影响正常的生产运行：需要根据循环水性质投水质稳定药剂，达到缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻的目的；

3）每到夏季高温原因，需要大量补充温度相对低的新水，造成低浓缩倍数运行，排污水量大增；

4）为减少污水排放、缓解水资源紧缺难题，普遍将循环水的排污送综合水厂深度处理，结合双膜法（即超滤加反渗透）脱盐，再勾兑回用到循环水系统作为补充水，实际问题是水质波动很大；双膜法投资大、运营成本高，且产生的浓盐水问题又成为困扰企业发展的瓶颈。

以膜法（即超滤加反渗透的双膜法）脱盐回用、结合蒸发结晶处理浓盐水的工艺，随着废水回用处理过程中的盐类富集，设备状态会越来越差，产水量越来越低，为维持系统的正常运行而势必会增加处理环节的加药量，而加药又会导致系统盐类的增加，从而增加了蒸发结晶的处理量及处理难度，使整个水系统处于恶性循环，日常运行成本、膜的更换及浓缩盐的最终处置等成本日趋增高。

目前，废水“零”排放已经是当前工矿企业建设发展的先决条件，为此而配套建设的废水处理站、回用水站、蒸发结晶等水处理设施，引起极大的关注与投入，而作为全厂水系统回用环节中重要一环的循环水处理系统往往未引起足够的重视，而导致出现全厂水系统整体一次性投资大、运行成本高等弊端。

技术实现要素：
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为克服上述问题，本实用新型提供一种零排污增容的开路循环冷却水系统以使废水零排放将是有利的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种零排污增容的开路循环冷却水系统，其包括冷水池、换热器、冷却塔、低温蒸发换热装置，冷水池分别与换热器和冷却塔流体连接，换热器分别与冷却塔和低温蒸发换热装置流体连接，低温蒸发换热装置与冷水池流体连接，其中，低温蒸发换热装置为喷淋式换热器，其包括与冷水池流体连接的水盘、经由水泵与水盘流体连接的喷淋装置、位于喷淋装置下方且上端和下端分别连接换热器和冷水池的冷凝管，并且，在水盘内设置有微晶净化器，在水盘和冷水池之间设置有电化学除垢装置。

进一步，冷却塔为传统工业冷却塔。

再进一步，喷淋式换热器为喷淋式间壁换热器。

还进一步，所述电化学除垢装置为旁流式装置，用于一次性处理零排污增容的开路循环冷却水系统的排污水。

本实用新型相比现有技术具有如下优势：

低温蒸发换热装置将来自冷水池中浓缩一定倍数（例如n倍）的排污水蒸发，实现循环冷却水系统的低浓缩倍数零排污运行，同时降低了冷却塔的散热负荷，提高了冷却效率，这相当于扩大了开路循环冷却水系统的容量；

来自冷水池的排污水在进入低温蒸发换热系统进行蒸发前，先经电化学除垢装置进行了预处理，并能够利用电化学除垢装置内的强结垢物消耗排污水中的水质稳定剂，从电化学除垢装置流出的排污水（即电化学除垢装置的出水）作为冷源进入低温蒸发换热装置吸热蒸发；

在低温蒸发换热装置中，排污水喷淋到冷凝管上，即喷淋水，吸收从换热器分流过来并在冷凝管中流动的高温循环水中的热量，通过蒸发散热消耗；由于水汽会夹带少量高度浓缩的排污水飘散出去，因此低温蒸发换热装置内的喷淋水可溶性盐分可达到自然极限；

微晶净化器放置在低温蒸发换热装置的水盘中，能够析出大部分碳酸盐结垢，确保喷淋式间壁换热器的蒸发换热面、填料散热面洁净。

通过参考下面所描述的实施例，本实用新型的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。

附图说明：

实用新型的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1是根据本实用新型的一个具体实施方式的零排污增容的开路循环冷却水系统的结构示意图；

图2是图1所示零排污增容的开路循环冷却水系统的低温蒸发换热装置的结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合附图描述本实用新型的具体实施方式。

根据本实用新型的一个具体实施方式的零排污增容的开路循环冷却水系统如图1所示，其包括冷水池1、换热器2、冷却塔3、低温蒸发换热装置4，冷水池1分别与换热器2和冷却塔3流体连接，换热器2分别与冷却塔3和低温蒸发换热装置4流体连接，低温蒸发换热装置4与冷水池1流体连接。本实施方式中该冷却塔3为传统工业冷却塔。

如图2所示，在本实施方式中，低温蒸发换热装置4为喷淋式间壁换热器，其包括与冷水池1流体连接的水盘41、经由水泵42与水盘41流体连接的喷淋装置43、位于喷淋装置43下方且上端和下端分别连接换热器2和冷水池1的冷凝管44，其中，冷凝管44的上端设有用于接收来自换热器2的高温循环水的进口442，下端设有与冷水池1连通的已降温的循环水出口441，喷淋装置43设置成将来自冷水池1的排污水喷淋于冷凝管44上。

应当理解的是，低温蒸发换热装置4是一种将水冷式冷却器与开式冷却塔相结合的向空气排放热量的设备，该设备的核心就是一个喷淋式间壁换热器（俗称闭式冷却塔），被冷却的高温循环水在喷淋式间壁换热器的内侧流动，即在冷凝管44内流动，来自冷水池1的排污水作为喷淋水在喷淋式间壁换热器的外侧流动；循环水的热量透过喷淋式间壁换热器的换热器壁面传给喷淋水、喷淋水再通过水膜蒸发散热（含对流）。传热环节少，所需传热温差小，可以释放出预期热量。

如图2所示，在本实施方式中，低温蒸发换热装置4的冷凝管44内流动着高温循环水，高温循环水从上到下顺管折返流动；冷凝管44外流动的是从喷淋装置43喷洒下来的喷淋水，喷淋水由于重力作用也是自上到下流动。另外，如图2所示，低温蒸发换热装置4上还设置有进风口45、出风口46以及位于出风口46附近的风机47，通过风机47顶吸，将冷凝管44外的冷风从下到上抽吸并经出风口46流出。

进一步，如图1所示，在低温蒸发换热装置4的水盘41内还设置有微晶净化器5，在水盘41和冷水池1之间还设置有电化学除垢装置6。本实施方式中，微晶净化器5的技术在申请日为2017年4月20日、申请号为201710260053.0的发明名称为“微晶净化器”的专利申请中已经披露，其能够诱导结垢凝聚结合成细小紧实的颗粒，不附着于冷凝管44蒸发散热面上，并定向富集在低温蒸发换热装置4的底部缓流区沉积，稳定运行效率，该专利技术在此引入本文，从而不再赘述。

另外，在本实施方式中，排污水先进入电化学除垢装置6进行预处理，析出部分结垢，可去除10-15%的硬度，消解水质稳定的功效。该电化学除垢装置6的主要作用机理：通过水的直流电解，在阳极发生氧化反应，产生oh、h2o2、o3、hclo、clo2等，既可减少水中的部分氯离子，又能促进有机膦水质稳定剂分解；阴极发生还原反应产生oh-，促进碳酸盐成垢析出，循环水中的少量有机物有可能通过极板的直接氧化及活性中间产物的间接氧化被去除。

需要说明的是，在本实施方式中，电化学除垢装置6为旁流式装置，用于一次性处理零排污增容的开路循环冷却水系统的排污水。

下面介绍一下本实施方式的开路循环冷却水系统的工作过程：

将冷水池1中的循环水以循环水量q循送入换热器2，该换热器2例如可以是高炉冷却设备，循环水在换热器2中换热后得到升温，从换热器2出来的高温循环水一部分以高温循环水量q1送到低温蒸发换热装置4的冷凝管44内，另一部分以高温循环水量q2送到冷却塔3内；

将冷水池1中的排污水以排污水量qb先送到电化学除垢装置6进行预处理，去除部分成垢离子，同时消解循环水水质稳定剂的影响；

来自换热器2的高温循环水q1经进口442进入冷凝管44内，并从上到下流动，被冷却后经出口441返回冷水池1中，在此过程中，电化学除垢装置6的出水进入低温蒸发换热装置4的水盘41，由水泵42送入喷淋装置43从上到下喷淋在冷凝管44的外部，从而在冷凝管44上蒸发掉，实现污水零排放，而被来自喷淋装置43的喷淋水冷却后的冷凝管44内的循环水，则最终经出口441返回冷水池1中；

在低温蒸发换热装置4上述工作过程中，水盘内放置的微晶净化器5也在工作，其析出喷淋水中的大部分结垢物质，确保冷凝管44的蒸发换热面、填料散热面洁净。

另外，需要说明的是，如图1所示，开路循环冷却水系统还可以包括盛垢装置7，该盛垢装置7能够盛装由微晶净化器5和电化学除垢装置6产生的碳酸盐垢及泥沙等污垢。

本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。