一種綠色綜合冷島設備的制造方法

一種綠色綜合冷島設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及工業裝置冷卻領域，公開了一種綠色綜合冷島設備，該設備包括：循環水冷卻系統，循環水冷卻系統中設置有第一換熱器；制冷冷卻系統，制冷冷卻系統包括依次連接的第二換熱器、壓縮機、第一空冷器、制冷劑貯器和減壓部件；第二換熱器包括第一管路和第二管路，第一管路的入水端與第一換熱器的循環冷卻水的出水端連通，第一管路的出水端與所述第一換熱器的循環冷卻水的入水端連通，第二管路的制冷劑入口端與減壓部件的制冷劑出口連通，第二管路的制冷劑出口端與壓縮機的制冷劑入口連通。本實用新型的設備及其冷卻方法能耗和水耗較低，設備投入和運行成本也較低，具有綠色環保的優勢。
【專利說明】
一種綠色綜合冷島設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及工業裝置冷卻領域，具體地，涉及一種綠色綜合冷島設備和冷卻方法。
【背景技術】
[0002]工業生產過程中，往往會產生大量的熱量使生產裝置和設備溫度升高。國內普遍采用冷卻水循環進行冷卻。水具有熱容量大、傳熱效果好、化學穩定性好、便于管道輸送，工業生產中常采用水作為冷卻介質。
[0003]目前工業上裝置的冷卻主要采用敞開式循環水冷卻系統或半敞開式循環水冷卻系統。其中敞開式循環水冷卻系統(如圖1所示)包括工業裝置中的循環水栗1、換熱器2、涼水塔3、補水系統4、排污系統5及冷卻池6。循環水在循環水栗I的作用下經過換熱器2，對工業裝置進行移熱，同時循環水的溫度升高，然后循環水進入冷卻塔3。在冷卻塔3內通過空氣與循環水直接接觸換熱對循環水進行冷卻，冷卻后的循環水從冷卻塔3流出，并再利用循環栗流經換熱器，不斷重復上述過程進而對換熱器進行持續的冷卻作業。同時補水系統4持續補充新鮮水到冷卻池6，排污系統5又持續從冷卻池6內排出污水。但是，敞開式循環水冷卻系統具有諸多缺點，包括:a.由于飄散和排污，冷卻水消耗率為3%左右，需要不斷地對冷卻系統補充水。b.系統內礦物質不斷增加以及水質污染等原因，造成冷卻系統產生嚴重的腐蝕、結垢現象，設備的維護和使用成本增加。c.系統持續的排放污水造成水資源的浪費和環境的污染。d.循環冷卻水溫度受環境濕球溫度的限制，溫度差小，造成循環水量大，循環栗的能耗高。e.由于飄散水分對工業裝置影響，冷卻塔必須遠離工業裝置單獨布置，增加了投資成本和運行成本。
[0004]半敞開式循環水冷卻系統(如圖2所示)包括工業裝置中的循環水栗1、換熱器2和閉式冷卻塔9及冷卻池5、補水系統4、排污系統6、噴淋水栗7和噴淋水系統8。循環水在循環水栗的作用下經過換熱器，對工業裝置進行移熱，同時循環水的溫度升高，然后循環水進入閉式冷卻塔。在冷卻塔內，采用機械通風和噴淋水冷卻的方式對循環水進行冷卻，并再利用循環栗流經換熱器，如此循環操作以進行持續的冷卻作業。同時補水系統4持續補充新鮮水到冷卻池6，排污系統5又持續從冷卻池6內排出污水。半敞開式循環水冷卻系統雖然冷卻水是閉路循環，但是噴淋水系統仍然是敞開式的，并且與循環冷卻水系統相連。故同樣具有上述敞開式的循環水冷卻系統的全部缺點，只是在循環水的消耗量和污水排放量有所減少。
[0005]中國專利申請CN102435033A公開了一種密閉式循環水冷卻裝置和方法，該裝置包括:內冷卻裝置、板式換熱器和輔助冷卻裝置。其中內冷卻裝置包括內冷循環栗和空冷器；輔助冷卻裝置包括外冷循環栗和地埋水管;流經所述板式換熱器的內冷卻裝置中的內冷卻水與流經所述板式換熱器的所述輔助冷卻裝置中的外冷卻水交換熱量。上述裝置和方法對于環境溫度高于或等于循環水的冷卻溫度的情況，該裝置的空冷器不能使用，其輔助冷卻系統采用地埋管方式，利用土壤移熱，換熱效率差，且出現腐蝕不可能進行維修或更換。【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是為了克服現有技術中換熱效率差、水耗大且成本較高等缺陷，提供一種綠色綜合冷島設備和冷卻方法。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種綠色綜合冷島設備，該設備包括:
[0008]循環水冷卻系統，所述循環水冷卻系統中設置有第一換熱器；
[0009]制冷冷卻系統，所述制冷冷卻系統包括依次連接的第二換熱器、壓縮機、第一空冷器、制冷劑貯器和減壓部件；
[0010]其中，所述第二換熱器包括第一管路和第二管路，所述第一管路的入水端與所述第一換熱器的循環冷卻水的出水端連通，所述第一管路的出水端與所述第一換熱器的循環冷卻水的入水端連通，所述第二管路的制冷劑入口端與所述減壓部件的制冷劑出口連通，所述第二管路的制冷劑出口端與所述壓縮機的制冷劑入口連通。
[0011]優選地，所述第一管路的出水端和所述第一換熱器的循環冷卻水的入水端之間依次設置有相互連通的循環水貯器和循環水栗。
[0012]優選地，該設備還包括第二空冷器，所述第二空冷器的循環冷卻水的出水端與所述第一換熱器的循環冷卻水的入水端連通，所述第二空冷器的循環冷卻水的入水端與所述第一換熱器的循環冷卻水的出水端連通。
[0013]優選地，循環水冷卻系統與第二換熱器中的第一管路連通形成密閉系統；敞開式循環水冷卻系統中，由于冷卻塔主要通過蒸發散熱的方式對循環水進行冷卻，使一部分循環冷卻水被空氣帶走，系統中損失了一部分水，為使冷卻系統中的循環水的水量基本不變，需要不斷地對冷卻系統補充新鮮水，因此，水耗較大，而本實用新型中循環水冷卻系統為密閉系統，因此，循環冷卻水不會蒸發，水耗較低。
[0014]優選地，制冷冷卻系統與第二換熱器中的第二管路連通形成密閉系統，從而可以避免制冷劑的損失。
[0015]優選地，所述第二換熱器為經過管線改造的蒸發器，所述蒸發器具有密封的腔室，所述第一管路設置于所述腔室內，并且所述腔室作為所述第二管路。
[0016]優選地，減壓部件為減壓閥。
[0017]另一方面，本實用新型提供了一種上述綠色綜合冷島設備進行冷卻的方法，該方法包括:
[0018]通過以下方式中的至少一種對第一換熱器進行冷卻換熱，
[0019]方式1:通過循環水冷卻系統中的循環冷卻水的循環流動對第一換熱器(10)進行冷卻換熱，并通過制冷冷卻系統第二換熱器中的制冷劑由液態到氣態的相變吸熱對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱；其中，制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱的方式包括:貯存在制冷劑貯器中的液態制冷劑通過減壓部件進行減壓處理，將經減壓處理的液態制冷劑通入第二換熱器的第二管路中以吸收第一管路中循環冷卻水的熱量，使得液態制冷劑相變為氣態制冷劑，氣態制冷劑經壓縮機壓縮處理成高壓氣態制冷劑，所述高壓氣態制冷劑在第一空冷器中冷卻至液態重新回到制冷劑貯器中；
[0020]方式2:將來自第一換熱器循環冷卻水的出水端的循環冷卻水通過第二空冷器進行冷卻換熱。
[0021]優選地，第二空冷器出水端的循環冷卻水或者第一管路出水端的循環冷卻水通入循環水貯器中，并經循環水栗輸送至第一換熱器的循環冷卻水的入水端。
[0022]優選地，所述循環水冷卻系統中的循環冷卻水為工業用水，所述工業用水為鹽水、軟水、純水和冷凝水中的至少一種。
[0023]優選地，所述制冷劑為氨和/或含氟制冷劑，更優選地，所述含氟制冷劑為氫氯氟烴類和氫氟烴類制冷劑。
[0024]本實用新型的綠色綜合冷島設備和冷卻方法較現有技術的方法和設備具有以下優勢:
[0025]本實用新型中的綠色綜合冷島設備中引入了制冷冷卻系統，通過制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱，從而可以實現第一換熱器出水和入水之間較大的溫差，進而顯著提高冷卻效率，同時，由于出水和入水溫差的加大，循環水冷卻系統中的循環冷卻水的用量顯著降低，降低了水耗。
[0026]更具體地，由于完全閉路循環，沒有飄水對裝置的影響，循環冷卻水可以就近工業裝置安置，循環水管網可以最短，節約了大量的管網投資和運行能耗費用;還可以通過控制制冷冷卻系統的循環量來調節，甚至可以控制到環境溫度以下，以獲得與回水溫度更大的溫度差，進而減少了循環水的循環量，可降低循環栗的能耗。采用閉路循環形式，可以避免受空氣和微生物等的污染，省去了加藥等穩定處理，節約了循環水補水預處理設施的投資和運行費用;節約了大量的水處理劑費用。并且由于采用閉路循環形式，該冷島設備的循環水冷卻系統沒有蒸發、風吹和排污損失，正常情況下，沒有水的消耗，節約了寶貴水資源；由于沒有排污，從根本上消除了大量含鹽含有機物的循環水排污對環境的污染。另外，本實用新型的綠色綜合冷島采用模塊化設計和制造，可以撬塊化運輸和安裝，方便重復利用，減少了資源浪費。
[0027]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】

[0028]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0029]圖1是現有技術一種敞開式循環水冷卻系統示意圖；
[0030]圖2是現有技術一種半敞開式循環水冷卻系統示意圖；
[0031]圖3是本實用新型一種【具體實施方式】的綠色綜合冷島設備和冷卻方法示意圖；
[0032]圖4是本實用新型一種【具體實施方式】的綠色綜合冷島設備和冷卻方法示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0034]現有技術中冷卻設備主要有敞開式循環水冷卻系統和半敞開式循環水冷卻系統，但是這兩種冷卻系統均存在諸多問題，例如，在敞開式循環水冷卻系統中，因冷卻塔主要進行蒸發散熱的方式對循環水進行冷卻，使一部分循環冷卻水被空氣帶走，系統中損失了一部分水，為使冷卻系統中的循環水的水量基本不變，需要不斷地對冷卻系統補充新鮮水，水耗較大，由于飄水對裝置的影響，循環冷卻塔要遠離生產裝置安置，循環水管網需加長，增加了大量的管網投資和運行能耗費用。為了防止新鮮水中各種礦物質和各離子超標，以及空氣中灰塵、微生物、污染氣體(SO2、H2S、NH3等)或昆蟲進入水系統，引起水污染，對冷卻系統產生嚴重的腐蝕、結垢現象，需要從冷卻系統中排出部分循環水，循環水中含有阻垢緩蝕、殺菌滅藻等化學藥品，造成水資源浪費和環境污染。由于污垢、腐蝕及水質不穩定問題，需要進行相應的補水的預處理和水質穩定處理，從而造成成本升高。而半敞開式循環水冷卻系統中，冷卻水不存在蒸發冷卻過程，只靠傳導散熱，冷卻效率很低，循環系統基建造價和能耗高。上述兩種冷卻系統中循環冷卻水的出水(冷水)溫度受環境溫度的限制，造成其溫度與回水(熱水)溫度差小，其對工業裝置的冷卻效率很低，造成循環水量很大，循環栗的能耗很尚。
[0035]為了克服現有技術中的上述諸多缺陷，本實用新型提供了一種綠色綜合冷島設備，如圖3所示，該設備包括:
[0036]循環水冷卻系統，所述循環水冷卻系統中設置有第一換熱器10;
[0037]制冷冷卻系統，所述制冷冷卻系統包括依次連接的第二換熱器13、壓縮機14、第一空冷器15、制冷劑貯器16和減壓部件17;
[0038]其中，所述第二換熱器13包括第一管路131和第二管路132，所述第一管路131的入水端與所述第一換熱器10的循環冷卻水的出水端連通，所述第一管路131的出水端與所述第一換熱器10的循環冷卻水的入水端連通，所述第二管路132的制冷劑入口端與所述減壓部件17的制冷劑出口連通，所述第二管路132的制冷劑出口端與所述壓縮機14的制冷劑入口連通。
[0039]本實用新型中，制冷劑貯器16用于制冷劑儲存以及工藝操作過程的緩沖使用；減壓部件17用于將制冷劑降到蒸汽壓力，同時控制和調節制冷劑的流量，并將制冷冷卻系統分為高壓側和低壓側;第二換熱器13中的第二管路132用于將制冷劑在蒸汽壓力下，以較低溫度蒸發，并吸收循環水熱量;壓縮機14用于輸送制冷劑蒸汽，并對其做功以提高蒸汽壓力和蒸汽溫度;第一空冷器15利用空氣的冷能將高溫高壓制冷劑蒸汽冷凝為液體，移走制冷劑的相變潛熱，溫度也同時降低。
[0040]根據本實用新型所述的設備，所述第一管路131的出水端和所述第一換熱器10的循環冷卻水的入水端之間還可以依次設置有相互連通的循環水貯器11和循環水栗12。
[0041]根據本實用新型所述的設備，優選地，該設備還包括第二空冷器18，所述第二空冷器18的循環冷卻水的出水端與所述第一換熱器10的循環冷卻水的入水端連通，所述第二空冷器18的循環冷卻水的入水端與所述第一換熱器10的循環冷卻水的出水端連通，即在本實用新型一種優選實施方式中，第二空冷器18與第二換熱器13并連設置，以便在空氣溫度低于10°C時可以利用空氣的低溫對循環冷卻水冷卻換熱進而顯著降低能耗。
[0042]根據本實用新型所述的設備，優選地，循環水冷卻系統與第二換熱器13中的第一管路131連通形成密閉系統；由于現有技術中敞開式循環水冷卻系統冷卻塔主要通過蒸發散熱的方式對循環冷卻水進行冷卻，使一部分循環冷卻水被空氣帶走，系統中損失了一部分水，為使冷卻系統中的循環冷卻水的水量基本不變，需要不斷地對冷卻系統補充新鮮水，因此，水耗較大，而本實用新型中循環水冷卻系統為密閉系統，可以避免受空氣和微生物等的污染，省去了加藥等穩定處理，節約了循環水補水預處理設施的投資和運行費用;節約了大量的水處理劑費用。并且，由于采用密閉循環，因此，沒有蒸發、風吹和排污損失，正常情況下，沒有水的消耗，節約了寶貴水資源；由于沒有排污，從根本上消除了大量含鹽含有機物的循環水排污對環境的污染。
[0043]根據本實用新型所述的設備，優選地，制冷冷卻系統與第二換熱器13中的第二管路132連通形成密閉系統，從而可以避免制冷劑的損失。
[0044]根據本實用新型所述的設備，優選地，所述第二換熱器13為經過管線改造的蒸發器，所述蒸發器具有密封的腔室，所述第一管路131設置于所述腔室內，并且所述腔室作為所述第二管路132。本領域的技術人員知曉，可以對蒸發器進行各種線路改造，而本實用新型中為了使得制冷冷卻系統中循環的制冷劑與所述循環水冷卻系統中的循環流動的循環冷卻水在蒸發器中進行換熱，而制冷劑和循環冷卻水并不直接接觸，將現有的蒸發器改造成具有第一管路131和第二管路132的第二換熱器13。
[0045]根據本實用新型所述的設備，減壓部件17可以為本領域各種常規的減壓部件，例如可以為減壓閥。
[0046]本實用新型中，優選地，第一換熱器10的數量可以為多個，例如可以為2-20個，從而能夠更有效地增加第一換熱器與循環水換熱的接觸面積，進而提高換熱冷卻的效率。
[0047]另一方面，本實用新型提供了一種上述綠色綜合冷島設備進行冷卻的方法，該方法包括:
[0048]通過以下方式中的至少一種對第一換熱器10進行冷卻換熱，
[0049]方式1:通過循環水冷卻系統中的循環冷卻水的循環流動對第一換熱器10進行冷卻換熱，并通過制冷冷卻系統第二換熱器13中的制冷劑由液態到氣態的相變吸熱對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱；其中，制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱的方式包括:貯存在制冷劑貯器16中的液態制冷劑通過減壓部件17進行減壓處理，將經減壓處理的液態制冷劑通入第二換熱器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循環冷卻水的熱量，使得液態制冷劑相變為氣態制冷劑，氣態制冷劑經壓縮機14壓縮處理成高壓氣態制冷劑，所述高壓氣態制冷劑在第一空冷器15中冷卻至液態重新回到制冷劑貯器16中；
[0050]方式2:將來自第一換熱器10循環冷卻水的出水端的循環冷卻水通過第二空冷器18進行冷卻換熱。
[0051]本實用新型的一種優選實施方式中，液態制冷劑經過第二換熱器13的第二管路132吸收來自第一換熱器10循環冷卻水的出水端的循環冷卻水的熱量，第二換熱器13排出的制冷劑為低溫低壓蒸汽(氣態)，然后被吸入壓縮機14中，壓縮處理成高壓高溫的過熱蒸氣，然后送入第一空冷器15中進行冷卻，由于高壓高溫過熱蒸汽的溫度高于其環境介質的溫度，且其壓力使蒸汽氣能在常溫下冷凝成液體狀態，因而排至第一空冷器15中時，經冷凝成高壓常溫的液體，氣態轉化為液態并進入制冷劑貯器16中，然后高壓常溫的液體制冷劑通過減壓部件17因節流而降壓，在壓力降低的同時，液態制冷劑因沸騰蒸發吸熱使其本身的溫度也相應下降，從而變成了低壓低溫的液體，然后將該低壓低溫的液態制冷劑引入第二換熱器13中，利用制冷劑的蒸發潛熱，再吸收循環冷卻水的熱量并蒸發，即從液態再轉化為氣態，可使循環冷卻水的溫度下降而達到制冷的目的。從第二換熱器13排出的低壓低溫蒸汽重新進入壓縮機14中，從而完成一個制冷循環。然后循環往復上述過程可對循環水系統持續進行冷卻。
[0052]根據本實用新型所述的方法，優選地，第二空冷器18出水端的循環冷卻水或者第一管路131出水端的循環冷卻水可以通入循環水貯器11中，并經循環水栗12輸送至第一換熱器1的循環冷卻水的入水端。
[0053]本實用新型所述的方法中，對第一換熱器10進行冷卻換熱的方法可以有至少兩種，其中，方式I和方式2可以單獨使用，也可以結合使用，在僅考慮制冷效果不考慮能耗的情況下，優選將方式I和2結合使用。然而，為了降低能耗，在一種優選實施方式中，當冬天(特別是空氣溫度低于10°C)時，選擇方式2對第一換熱器10進行冷卻換熱，即第二空冷器18工作，同時關閉制冷冷卻系統，使得第二空冷器18用于冷卻來自第一換熱器10循環冷卻水出水端的全部循環冷卻水。并且，來自第一換熱器循環冷卻水出水端的熱循環水直接通過第二空冷器18冷卻，冷卻后進入循環水貯器11，再經循環水貯器11進行循環使用，從而能夠有效地利用空氣的低溫，進而顯著降低系統能耗。
[0054]在另一種優選實施方式中，當夏天或者秋天(特別是空氣溫度高于10°C)時，選擇方式I對第一換熱器10進行冷卻換熱，即所述第二空冷器18停止工作，同時啟動制冷冷卻系統。來自第一換熱器循環冷卻水出水端的熱循環水經過第二換熱器13中的第一管路131與第二管路132中的制冷劑進行換熱，然后冷卻的循環冷卻水進入循環水貯器11，再經循環水貯器11進行循環使用。
[0055]在本實用新型一種優選實施方式中，該方法還包括:在待冷卻的工業設備附近設置上述綠色綜合冷島設備。由于完全閉路循環，沒有飄水對裝置的影響，因此，優選地，縮短循環水冷卻系統中的循環水管線，在待冷卻設備的附近設置上述綠色綜合冷島設備，從而節約了大量的管網投資和運行能耗費用。對于大型工廠而言，本實用新型的綠色綜合冷島設備可以與多個工業裝置之間分散就近布置，每一個工業裝置都有一套本實用新型所述的綠色綜合冷島，可以減少系統管網長度，降低系統壓力差AP，進一步節約循環栗能耗。
[0056]本實用新型中，第一空冷器15和第二空冷器18可以互為備用，當制冷系統停止工作時，可以將制冷冷卻系統中的第二空冷器18拆除并將其直接與第一空冷器15并連設置，以提高對循環冷卻水空冷的效率，當第一空冷器15停止工作時，制冷冷卻系統工作時，可以將第一空冷器15拆除并將其直接與第二空冷器18并連設置，以提高對循環冷卻水空冷的效率以及設備的利用率。
[0057]根據本實用新型所述的方法，所述循環水冷卻系統中的循環冷卻水可以為本領域各種工業用水，優選為鹽水、軟水、純水和冷凝水中的至少一種，從而可以避免對系統造成的腐蝕和結垢現象，還可以提高和穩定換熱效率，節約換熱器面積和材料，省去定期清洗換熱器的步驟，從而節省了投資和運行費用。
[0058]根據本實用新型所述的方法，所述制冷劑可以為本領域各種制冷劑，優選為氨和/或含氟制冷劑，更優選為氨，本實用新型的綠色綜合冷島設備的制冷冷卻系統中的制冷劑優選使用液氨(NH3),其具有熱熔大，廉價易得，工業應用技術成熟等優點。當制冷劑為含氟制冷劑時，其可以為各種含氟制冷劑，例如可以為氫氯氟烴類和/或氫氟烴類制冷劑。
[0059]本實用新型的綠色綜合冷島設備的回水(熱水)溫升不受限制。其回水可以是液態，也可以是蒸汽。綠色綜合冷島設備的出水(冷水)溫度，可以通過控制制冷冷卻系統中制冷劑的循環量來調節，甚至可以控制到環境溫度以下，以獲得與回水溫度更大的溫度差，進而減少了循環水的循環量，可降低循環栗的能耗。其中，制冷冷卻系統中制冷劑的循環量可以為10-2000m3/h。在此，循環量指的是制冷劑的液體流量。
[0060]本實用新型的一種【具體實施方式】提供了一種可替換的綜合冷島設備，如圖4所示，該綜合冷島設備包括:依次連接的第一換熱器20、壓縮機19、第一空冷器21、制冷劑貯器22和減壓部件23，即可以省略掉循環水冷卻系統，直接采用制冷冷卻系統對第一換熱器20進行換熱冷卻，在此，第一換熱器20的作用相當于圖3所示的制冷冷卻系統中第二換熱器13的作用，即作為蒸發器使用，用于使得來自減壓部件23的液態制冷劑吸收第一換熱器20中的熱量而使得液態制冷劑相變為氣態，進而實現對第一換熱器20的換熱冷卻。在該實施方式中，制冷劑的循環制冷過程與圖3所示的過程相似，因此在此不再贅述。本實施方式中，省略了循環冷卻水系統，進一步降低了投資成本，但是實際操作的難度可能較大。
[0061]本實用新型的綠色綜合冷島設備采用模塊化設計和制造，可以撬塊化運輸和安裝，方便重復利用，減少資源浪費。
[0062]本實用新型的綠色綜合冷島設備可以對各種需要冷卻的工業裝置進行冷卻，因此可以應用于各個工業領域，例如可以對化肥生產裝置，石油化工、煤化工、鋼鐵、煤炭、水泥、環保領域等工業裝置進行冷卻。
[0063]當采用本實用新型的綠色綜合冷島設備對工業裝置進行冷卻時，如圖3所示，具體方法可以包括:當空氣溫度高于1 °C時，啟動制冷冷卻系統，關閉第二空冷器，S卩通過循環水冷卻系統中的循環冷卻水的循環流動對工業裝置中的第一換熱器10進行冷卻換熱，并通過制冷冷卻系統第二換熱器13中的制冷劑由液態到氣態的相變吸熱對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱；其中，制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱的方式包括:貯存在制冷劑貯器16中的-33-80 °C液態制冷劑通過減壓部件17進行減壓處理，得到-33-80 °C、0-4.0MPa低壓氣態制冷劑，將經減壓處理的液態制冷劑通入第二換熱器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循環冷卻水的熱量，使得-33-80°C液態制冷劑相變為-33-80 °C氣態制冷劑，氣態制冷劑經壓縮機14壓縮處理成27-140 °C、2-6.0MPa高壓氣態制冷劑，所述高壓氣態制冷劑在第一空冷器15中冷卻至-33-50 °C液態制冷劑重新回到制冷劑貯器16中，保持制冷冷卻系統中制冷劑的循環量為10-2000m3/h，重復上述冷卻循環過程，其中，循環水冷卻系統中循環冷卻水的流量為10m3-1O萬m3/h，第一換熱器10出水端的循環冷卻水的溫度為40-90°C，第一換熱器10入水端的循環冷卻水的溫度為0-40°C。
[0064]當空氣溫度低于10°C時，啟動第二空冷器，關閉制冷冷卻系統，即將來自第一換熱器10循環冷卻水的出水端的循環冷卻水全部通過第二空冷器18進行冷卻換熱。循環冷卻水為鹽水、軟水、純水和冷凝水中的至少一種;制冷劑為氨和/或含氟制冷劑。將上述綠色綜合冷島模塊化設計和制造并就近布置于待冷卻的工業裝置。
[0065]實施例1
[0066]本實施例用于說明本實用新型的綠色綜合冷島設備以及采用該設備進行冷卻的方法。
[0067]如圖3所示，采用本實用新型的綠色綜合冷島設備對大型化肥生產裝置進行冷卻的方法為:當溫度高于10°C時，啟動制冷冷卻系統，關閉第二空冷器，即通過循環水冷卻系統中的循環冷卻水的循環流動對化肥生產裝置中的第一換熱器10進行冷卻換熱，并通過制冷冷卻系統第二換熱器13中的制冷劑由液態到氣態的相變吸熱對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱；其中，制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱的方式包括:貯存在制冷劑貯器16中的20°C液態制冷劑通過減壓閥17進行減壓處理，得到20 °C、0.9MPa低壓氣態制冷劑，將經減壓處理的液態制冷劑通入第二換熱器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循環冷卻水的熱量，使得20°C液態制冷劑相變為20°C氣態制冷劑，氣態制冷劑經壓縮機14壓縮處理成83°C、2.1MPa高壓氣態制冷劑，所述高壓氣態制冷劑在第一空冷器15中冷卻至480C液態制冷劑重新回到制冷劑貯器16中，制冷冷卻系統中制冷劑的循環量為360m3/h，重復上述冷卻循環過程，其中，循環水冷卻系統中循環冷卻水的流量為9000m3/h，第一換熱器10出水端的循環冷卻水的溫度為40 °C，第一換熱器10入水端的循環冷卻水的溫度為24°C，溫差為16°C。其中，循環冷卻水為軟水;制冷劑為氨。
[0068]當溫度高于10°C時，啟動第二空冷器，關閉制冷冷卻系統，即將來自第一換熱器10循環冷卻水的出水端的循環冷卻水全部通過第二空冷器18進行冷卻換熱。
[0069]將上述綠色綜合冷島模塊化設計和制造并就近布置于待冷卻的化肥生產裝置。采用上述的綠色綜合冷島設備和冷卻方法對化肥生產裝置進行冷卻，綠色綜合冷島設備只需消耗的1.3萬KW電能，相當于1.6噸標準煤/小時。綠色綜合冷島設備循環冷卻水系統采用閉路循環，沒有蒸發、風吹和排污損失，不需要補水；由于該冷島就近工業裝置布置，循環水栗的功率由2036KW降為290KW。另外由于循環水冷卻系統采用閉路循環，冷卻水水質穩定且不存在腐蝕，故不需加藥處理，每年可節約加藥和維修費用910萬元。
[0070]實施例2
[0071]本實施例用于說明本實用新型的綠色綜合冷島設備以及采用該設備進行冷卻的方法。
[0072]如圖3所示，采用本實用新型的綠色綜合冷島設備對小型氨碳分離裝置進行冷卻的方法為:當溫度高于10°C時，啟動制冷冷卻系統，關閉第二空冷器，即通過循環水冷卻系統中的循環冷卻水的循環流動對氨碳分離裝置中的第一換熱器10進行冷卻換熱，并通過制冷冷卻系統第二換熱器13中的制冷劑由液態到氣態的相變吸熱對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱；其中，制冷冷卻系統對循環水冷卻系統中的循環冷卻水進行冷卻換熱的方式包括:貯存在制冷劑貯器16中的20°C液態制冷劑通過減壓閥17進行減壓處理，得到20 °C、0.9MPa低壓氣態制冷劑，將經減壓處理的液態制冷劑通入第二換熱器13的第二管路132中以吸收第一管路131中循環冷卻水的熱量，使得20°C液態制冷劑相變為20°C氣態制冷劑，氣態制冷劑經壓縮機14壓縮處理成83°C、2.1MPa高壓氣態制冷劑，所述高壓氣態制冷劑在第一空冷器15中冷卻至480C液態制冷劑重新回到制冷劑貯器16中，制冷冷卻系統中制冷劑的循環量為40m3/h，重復上述冷卻循環過程，其中，循環水冷卻系統中循環冷卻水的流量為100m3/h，第一換熱器10出水端的循環冷卻水的溫度為40 °C，第一換熱器10入水端的循環冷卻水的溫度為24°C，溫差為16°C。其中，循環冷卻水為軟水;制冷劑為氨。
[0073]當溫度高于10°C時，啟動第二空冷器，關閉制冷冷卻系統，即將來自第一換熱器10循環冷卻水的出水端的循環冷卻水全部通過第二空冷器18進行冷卻換熱。
[0074]將上述綠色綜合冷島模塊化設計和制造并就近布置于待冷卻的工業裝置。采用上述的綠色綜合冷島設備和冷卻方法對小型氨碳分離裝置進行冷卻，綠色綜合冷島設備只需消耗的1444KW電能，相當于0.178噸標準煤/小時。綠色綜合冷島設備循環冷卻水系統采用閉路循環，沒有蒸發、風吹和排污損失，不需要補水；由于該冷島就近工業裝置布置，循環水栗的功率由226KW降為32KW。另外由于循環水冷卻系統采用閉路循環，冷卻水水質穩定且不存在腐蝕，故不需加藥處理，每年可節約加藥和維修費用100萬元。
[0075]對比例I
[0076]如圖1所示，采用現有的敞開式循環冷卻水系統對化肥生產裝置進行冷卻，敞開式循環冷卻水系統總用水量為1.8萬m3/h，出水(冷水)溫度為32°C，回水溫度為40°C，溫差為8°C。循環水系統耗電總功率為9000KW，加藥和維修費用910萬元，補水量為540m3/h。
[0077]通過實施例1與對比例I的數據比較可以看出，本實用新型的綜合冷島設備由于溫差16 °C是敞開式循環冷卻水系統8 °C的2倍，故循環水量用量減少了 9000m3/h，為敞開式循環冷卻水系統用水量的一半，且冷卻過程中不需要向冷卻設備補加水，減少了 540m3/h的補水量，進一步節約了水資源。本實用新型的綠色綜合冷島設備以及采用該設備對工業裝置進行冷卻的方法，能夠顯著降低水耗、能耗，并可大幅降低設備投入和運行成本。另外，本實用新型的綠色綜合冷島采用模塊化設計和制造，可以撬塊化運輸和安裝，方便重復利用，減少了資源浪費。
[0078]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0079]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0080]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種綠色綜合冷島設備，其特征在于，該設備包括: 循環水冷卻系統，所述循環水冷卻系統中設置有第一換熱器(10); 制冷冷卻系統，所述制冷冷卻系統包括依次連接的第二換熱器(13)、壓縮機(14)、第一空冷器(15)、制冷劑貯器(16)和減壓部件(17); 其中，所述第二換熱器(13)包括第一管路(131)和第二管路(132)，所述第一管路(131)的入水端與所述第一換熱器(10)的循環冷卻水的出水端連通，所述第一管路(131)的出水端與所述第一換熱器(10)的循環冷卻水的入水端連通，所述第二管路(132)的制冷劑入口端與所述減壓部件(17)的制冷劑出口連通，所述第二管路(132)的制冷劑出口端與所述壓縮機(14)的制冷劑入口連通。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一管路(131)的出水端和所述第一換熱器(10)的循環冷卻水的入水端之間依次設置有相互連通的循環水貯器(11)和循環水栗(12)。3.根據權利要求1所述的設備，其中，該設備還包括第二空冷器(18)，所述第二空冷器(18)的循環冷卻水的出水端與所述第一換熱器(10)的循環冷卻水的入水端連通，所述第二空冷器(18)的循環冷卻水的入水端與所述第一換熱器(10)的循環冷卻水的出水端連通。4.根據權利要求1所述的設備，其中，循環水冷卻系統與第二換熱器(13)中的第一管路(131)連通形成密閉系統；制冷冷卻系統與第二換熱器(13)中的第二管路(132)連通形成密閉系統。5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第二換熱器(13)為經過管線改造的蒸發器，所述蒸發器具有密封的腔室，所述第一管路(131)設置于所述腔室內，并且所述腔室作為所述第二管路(132)。6.根據權利要求1所述的設備，其中，減壓部件(17)為減壓閥。
【文檔編號】F25B41/06GK205718534SQ201620562385
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】唐印, 龔元德, 孔德利, 宋國天, 匡向東, 饒丹
【申請人】北京燁晶科技有限公司