基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统

摘要

一种基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，有设置在冷却塔下方的塔下水池和连接于塔下水池出水口的循环水泵，循环水泵的出水口通过循环冷却水管路连接热交换器的进水管路；自动加药装置的出药口连接于循环冷却水管路上；热交换器出水管路连接冷却塔入水口，循环冷却水管路上并联有包括正渗透装置的海水正渗透回路，循环冷却水管路的前端通过旁路管道连接到正渗透装置的第一入水口；原海水依次通过海水取水管道、海水取水泵和预处理装置连接正渗透装置的第二入水口；正渗透装置的第一出水口通过旁路管道连接到循环冷却水管路的末端；正渗透装置的第二出水口通过正渗透排水管连通大海。本发明不仅可减少对海洋的热污染和药剂污染，同时可也降低系统运行的药剂费用。

权利要求

1.一种基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，包括冷却塔（1）、热交换器（8）、自动加药装置（5）、设置在冷却塔（1）下方的塔下水池（2）和通过管道连接于塔下水池（2）出水口的循环水泵（3），所述循环水泵（3）的出水口通过循环冷却水管路（9）连接热交换器（8）的进水管路；所述自动加药装置（5）的出药口通过管路连接于循环冷却水管路（9）上；

所述的热交换器（8）的出水管路连接冷却塔（1）的入水口，其特征在于，所述的循环冷却水管路（9）上还并联有海水正渗透回路，所述的海水正渗透回路包括设置有两个入水口和两个出水口的正渗透装置（4），所述的循环冷却水管路（9）的前端通过旁路管道连接到正渗透装置（4）的第一入水口（10）；原海水依次通过海水取水管道（14）、海水取水泵（6）和预处理装置（7）连接正渗透装置（4）的第二入水口（11）；所述的正渗透装置（4）的第一出水口（12）通过旁路管道连接到循环冷却水管路（9）的末端，使得到补充的循环冷却水首先流回循环冷却水管路（9）并与来自自动加药装置（5）的水处理药剂进行混合；所述正渗透装置（4）的第二出水口（13）通过正渗透排水管（15）连通大海；进入正渗透装置（4）第二入水口（11）的海水浊度值小于1.0NTU，且循环冷却水的浓缩倍数大于1.5以便在原海水和循环冷却水之间产生足够渗透压差以克服渗透膜对水分子的阻力并增大水通量；

所述的正渗透装置（4）包括有正渗透壳体（41），以及将正渗透壳体（41）内分隔为汲取液侧（43）和原料液侧（44）的正渗透膜（42），所述的第一入水口（10）和第一出水口（12）分别设置在汲取液侧（43）的两端，所述的第二入水口（11）和第二出水口（13）分别设置在原料液侧（44）的两端；循环冷却水的一部分在循环水泵（3）的输送下流过正渗透装置（4）的汲取液侧（43），并与来自原料液侧（44）的水分子混合而使自身水量得到补充；

所述的正渗透膜（42）是由醋酸纤维素或聚苯并咪唑或聚醚砜或三乙酸纤维素制作。

说明书

基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种海水循环冷却系统。特别是涉及一种利用正渗透过程从海水中生产补充水的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统。

背景技术

[0002] 海水循环冷却技术由于采用海水作为补充水，因此可替代大量用于工业冷却的淡水资源。同时，该技术又比海水直流冷却技术取排水量少，热污染小，因此正在获得越来越多的工程应用。然而，在现有的海水循环冷却系统中，传统的补水方式（包括直接补水和经预处理的补水）不可避免地将悬浮物和大量盐分引入循环水中，从而导致了系统的结垢、腐蚀和菌藻滋生等问题。为了保证系统的正常运行，海水循环冷却系统必须加入大量的阻垢剂、缓蚀剂和菌藻抑制剂，同时必须进行强制排污，而这样将对海洋环境产生不利影响。

[0003] 正渗透补水技术以原海水作为原料液，以循环冷却海水作为汲取液，利用原海水和循环冷却海水在正渗透膜间产生的渗透压差，自发地将原海水中的渗透水补充进循环冷却海水中，使海水循环冷却水量得以补充，而且不引入额外的盐分和悬浮物，使循环冷却水的水质更趋于稳定，循环水系统不再需要排污。由于正渗透补水技术需要采用正渗透膜，因此对原海水水质有一定要求，需要进行必要的预处理。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够降低现有海水循环冷却系统的药剂消耗和排污污染的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统。

[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，包括冷却塔、热交换器、自动加药装置、设置在冷却塔下方的塔下水池和通过管道连接于塔下水池出水口的循环水泵，所述循环水泵的出水口通过循环冷却水管路连接热交换器的进水管路；所述自动加药装置的出药口通过管路连接于循环冷却水管路上；所述的热交换器的出水管路连接冷却塔的入水口，所述的循环冷却水管路上还并联有海水正渗透回路，所述的海水正渗透回路包括设置有两个入水口和两个出水口的正渗透装置，所述的循环冷却水管路的前端通过旁路管道连接到正渗透装置的第一入水口；原海水依次通过海水取水管道、海水取水泵和预处理装置连接正渗透装置的第二入水口；所述的正渗透装置的第一出水口通过旁路管道连接到循环冷却水管路的末端；所述正渗透装置的第二出水口通过正渗透排水管连通大海。

[0006] 所述的正渗透装置包括有正渗透壳体，以及将正渗透壳体内分隔为汲取液侧和原料液侧的正渗透膜，所述的第一入水口和第一出水口分别设置在汲取液侧的两端，所述的第二入水口和第二出水口分别设置在原料液侧的两端。

[0007] 所述的正渗透膜是由醋酸纤维素或聚苯并咪唑或聚醚砜或三乙酸纤维素制作。

[0008] 进入正渗透装置第二入水口的海水浊度值小于1.0NTU。

[0009] 冷却水的浓缩倍数大于1.5。

[0010] 本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，在利用海水替代大量淡水的同时，兼具取水、排水量少，热污染小的特点。而且由于正渗透补水过程在不同浓度的海水间自发进行，所以该过程所需动力消耗比现有膜法海水处理过程都要小。此外，由于正渗透膜几乎只透过水分子，所以正渗透产生的补充水中悬浮物和含盐量均可降低至可以忽略的程度，这就使得本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统不再需要排污，循环水系统内的阻垢剂、缓蚀剂和菌藻抑制剂等水处理药剂也不再向海洋排放，减少了药剂对海洋环境的影响。同时，因水处理药剂不再随系统排污而流失，药剂投加量也可大为减少。因此，本发明不仅可减少对海洋的热污染和药剂污染，同时可也降低系统运行的药剂费用。

附图说明

[0011] 图1是本发明的整体结构示意图。

[0012] 图中

[0013] 1：冷却塔 2：塔下水池

[0014] 3：循环水泵 4：正渗透装置

[0015] 5：自动加药装置 6：海水取水泵

[0016] 7：预处理装置 8：热交换器

[0017] 9：循环冷却水管路 10：第一入水口

[0018] 11：第二入水 12：第一出水口

[0019] 13：第二出水 14：海水取水管道

[0020] 15：渗透排水管 41：渗透壳体

[0021] 42：渗透膜 43：汲取液侧

[0022] 44：原料液侧

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例和附图对本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统做出详细说明。

[0024] 本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，采用混凝、澄清、介质过滤或膜过滤技术作为预处理工艺，使原海水经预处理后的浊度值低于1.0NTU，以避免因原海水中的悬浮颗粒过多而堵塞膜孔。

[0025] 本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，是利用原海水和循环冷却水之间的渗透压差，使海水中的水分子通过正渗透膜而自发进行补水的海水循环冷却系统。

[0026] 如图1所示，本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统，包括冷却塔1、热交换器8、自动加药装置5、设置在冷却塔1下方的塔下水池2和通过管道连接于塔下水池2出水口的循环水泵3。所述循环水泵3的出水口通过循环冷却水管道9连接热交换器8的进水管；所述自动加药装置5的出药口通过管道连接于循环冷却水管9上；所述的热交换器8出水管路连接冷却塔1的入水口。所述的循环冷却水管路9上还并联有海水正渗透回路，所述的海水正渗透回路包括设置有两个入水口和两个出水口的正渗透装置4。所述的循环冷却水管路9的前端通过旁路管道连接到正渗透装置4的第一入水口10；原海水依次通过海水取水管道14、海水取水泵6和预处理装置7连接正渗透装置4的第二入水口11；
所述的正渗透装置4的第一出水口12通过旁路管道连接到循环冷却水管路9的末端；所述正渗透装置4的第二出水口13通过正渗透排水管15连通大海，将浓缩后海水排向大海。

[0027] 所述的正渗透装置4包括有正渗透壳体41，以及将正渗透壳体41内分隔为汲取液侧43和原料液侧44的正渗透膜42，所述的第一入水口10和第一出水口12分别设置在汲取液侧43的两端，所述的第二入水口11和第二出水口13分别设置在原料液侧44的两端。所述的正渗透膜42是由醋酸纤维素或聚苯并咪唑或聚醚砜或三乙酸纤维素制作。具有机械强度好、截留率高、亲水性好、耐酸碱腐蚀和耐高温等特点，同时价格比较低廉。

[0028] 为了减少原海水中悬浮物在正渗透过程中对正渗透膜的堵塞，缩短膜的反洗再生周期，本发明要求原海水水质良好，进入正渗透装置4第二入水口11的海水浊度值小于1.0NTU。当原海水水质不能达到水质要求时，可采用混凝、澄清、介质过滤或膜过滤技术对原海水进行预处理。

[0029] 为了在原海水和循环冷却水之间产生足够的渗透压差以克服渗透膜对水分子的阻力并增大水通量，本发明要求循环冷却水的浓缩倍数大于1.5。

[0030] 为了保证循环水管道和设备不受海水腐蚀、污损生物附着和结垢的影响，本发明可采用耐腐蚀材料、电化学防腐和投加阻垢剂、缓蚀剂、菌藻抑制剂的方法加以控制。

[0031] 本发明的基于正渗透补水技术的海水循环冷却系统的工作原理是，以经过预处理后的原海水作为原料液，原料液由海水取水泵输送至正渗透装置的原料液侧并发生正渗透过程。在正渗透过程中，原料液中的水分子在正渗透压的推动下进入汲取液侧，而渗透后的低浓缩海水排回大海。循环冷却水的一部分在循环水泵的输送下流过正渗透装置的汲取液侧，并与来自原料液侧的水分子混合而使自身水量得到补充。得到补充的循环冷却水首先流回循环水管道并与来自自动加药装置的水处理药剂进行混合，然后经热交换器换热升温后进入冷却塔，最后在冷却塔中与空气换热降温，并流至塔下水池中再由循环水泵加压进行下一循环。