本實(shí)用新型涉及冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于冷卻技術(shù)領(lǐng)域，由于工廠的廢熱較多，需要大量的循環(huán)冷卻水，如采用常規(guī)工藝，則原水的消耗量和廢水的排放量巨大，水費(fèi)和水處理成本極高。

此外，受限于原材料產(chǎn)地，某些工廠一般建設(shè)在西北缺水地區(qū)，大量的水資源需求使得建廠條件苛刻。

在水資源日漸緊缺的今天，巨大的耗水量嚴(yán)重阻礙和制約了企業(yè)的發(fā)展。雖然大部分企業(yè)已將冷卻水改為循環(huán)冷卻水，但補(bǔ)充新鮮水量仍然很大。

現(xiàn)有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)進(jìn)水溫度一般為30℃～35℃，為防止設(shè)備嚴(yán)重結(jié)垢，回水溫度溫度一般控制在50℃以下，這導(dǎo)致冷卻循環(huán)水量非常大，其用水量約占企業(yè)用水的85％-92％，用電負(fù)荷約占總用電的20％-30％。且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，水質(zhì)惡化，硬度變高，容易堵塞設(shè)備管道并使冷卻效果大大降低，需持續(xù)將循環(huán)水排出，并補(bǔ)充大量的新循環(huán)水，嚴(yán)重浪費(fèi)水資源。循環(huán)水中含有的阻垢劑、殺菌劑，如磷酸鹽等，未經(jīng)處理的循環(huán)水外排將對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，循環(huán)廢水排放已成為各企業(yè)環(huán)保整治的重點(diǎn)，各地政府已明令新建企業(yè)必須實(shí)現(xiàn)廢水零排放，然而對現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水廢水進(jìn)行零排放改造，需進(jìn)行滲透、濃縮、蒸發(fā)、干燥等工藝提鹽，大大增加循環(huán)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

除此之外，在常規(guī)循環(huán)工藝中，采用管殼式換熱器，冷卻器由多個換熱器組成，為了考慮循環(huán)水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，并防止高溫結(jié)垢，冷卻水進(jìn)入各冷卻器的溫度一般為30℃～32℃，出各冷卻器的溫度一般為40℃～42℃，冷卻水溫升僅10℃，相同負(fù)荷下，溫升越小，循環(huán)量越大，設(shè)備的體積和投資都很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，其制冷效果好且制冷效果穩(wěn)定，廢水零排放，環(huán)境友好，節(jié)約水資源與運(yùn)行成本。

本實(shí)用新型的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，其包括內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)和用于為內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)提供冷量的外循環(huán)冷卻系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的工作介質(zhì)為冷卻水，內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括循環(huán)水管路以及安裝于循環(huán)水管路的用于冷卻熱介質(zhì)的第一冷卻器、用于冷卻冷卻水的第二冷卻器和用于驅(qū)動冷卻水在循環(huán)水管路內(nèi)流動的循環(huán)泵。外循環(huán)冷卻系統(tǒng)的工作介質(zhì)為制冷劑，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)管路以及安裝于制冷劑循環(huán)管路的制冷劑循環(huán)裝置、制冷劑冷卻器和減壓器。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，根據(jù)冷卻水在循環(huán)水管路的流向，第二冷卻器的上游還設(shè)置有空氣預(yù)冷器。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，制冷劑循環(huán)裝置包括壓縮機(jī)，第二冷卻器的制冷劑出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口連通，壓縮機(jī)的出口與制冷劑冷卻器的進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，制冷劑為氨、氮?dú)狻⒓淄?、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷和氟利昂中的任意一種。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，制冷劑循環(huán)裝置包括吸收器、溶液泵和用于與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的發(fā)生器，制冷劑為吸收液與循環(huán)劑的組合。第二冷卻器的出口與吸收器的進(jìn)口連通，吸收器的出口與發(fā)生器的進(jìn)口由溶液泵連通，發(fā)生器的制冷劑出口與制冷劑冷卻器的進(jìn)口連通，發(fā)生器的吸收液出口與吸收器的吸收液進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，吸收液為水且循環(huán)劑為氨；或者吸收液為溴化鋰且循環(huán)劑為水。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)還包括膨脹劑循環(huán)單元；膨脹劑循環(huán)單元的工作介質(zhì)為膨脹劑。膨脹劑循環(huán)單元包括膨脹機(jī)、膨脹劑冷卻器、增壓泵和用于膨脹劑與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器。膨脹機(jī)的出口與膨脹劑冷卻器的進(jìn)口連通，膨脹劑冷卻器的出口與蒸發(fā)器的膨脹劑入口由增壓泵連通，蒸發(fā)器的膨脹劑出口與膨脹機(jī)的進(jìn)口連通；膨脹機(jī)的動力輸出部與壓縮機(jī)的壓縮動力輸入部連接。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)還包括膨脹劑循環(huán)單元；膨脹劑循環(huán)單元包括膨脹機(jī)、增壓泵和用于膨脹劑與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器；膨脹機(jī)的出口與制冷劑冷卻器的進(jìn)口連通，蒸發(fā)器的膨脹劑進(jìn)口與制冷劑冷卻器的出口由增壓泵連通，蒸發(fā)器的膨脹劑出口與膨脹機(jī)進(jìn)口連通；膨脹機(jī)的動力輸出部與壓縮機(jī)的壓縮動力輸入部連接。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，蒸發(fā)器與第一冷卻器之間設(shè)有用于熱介質(zhì)通過的支管，支管連通蒸發(fā)器的熱介質(zhì)出口與第一冷卻器的熱介質(zhì)進(jìn)口。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，第一冷卻器為板翅式換熱器。

本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是：通過設(shè)置相配合的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)與外循環(huán)冷卻系統(tǒng)，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)對內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻水具有再冷卻作用，使得內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)可以為熱介質(zhì)提供足夠的冷量，提高了內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)對熱介質(zhì)的冷卻效果。

由于外循環(huán)冷卻系統(tǒng)對內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)具有降溫穩(wěn)定作用，使得內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻水在為熱介質(zhì)提供冷量之后可以得到充分的冷卻并補(bǔ)充充足的冷量，可以使內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)在持續(xù)冷卻工作的情況下，仍然保證內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)擁有正常的制冷效果，提高了零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)整體的制冷穩(wěn)定性。此外，由于零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)整體為循環(huán)冷卻，循環(huán)水冷卻使用，大大降低了冷卻水的用量，節(jié)約水資源與運(yùn)行成本；而且冷卻水由于可重復(fù)循環(huán)使用，可以達(dá)到廢水零排放，防止環(huán)境污染。

使用本申請?zhí)峁┑牧闩欧判脱h(huán)水冷卻系統(tǒng)，可大大減少冷卻水水用量，并且可達(dá)到廢水零排放，防止污染，使缺水地區(qū)以及環(huán)保要求高的地區(qū)也能滿足建廠條件。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的第一冷卻器由管殼式換熱器替代后的示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例4提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的示意圖。

圖標(biāo)：100-零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；110-內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)；111-循環(huán)水管路；112-第一冷卻器；113-第二冷卻器；114-循環(huán)泵；115-空氣預(yù)冷器；120-外循環(huán)冷卻系統(tǒng)；121-制冷劑循環(huán)管路；122-制冷劑循環(huán)裝置；122a-壓縮機(jī)；123-制冷劑冷卻器；124-減壓器；200-零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；220-外循環(huán)冷卻系統(tǒng)；222-膨脹劑循環(huán)單元；222a-膨脹機(jī)；222b-膨脹劑冷卻器；222c-增壓泵；222d-蒸發(fā)器；300-零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；320-外循環(huán)冷卻系統(tǒng)；322-膨脹劑循環(huán)單元；322a-膨脹機(jī)；322b-增壓泵；322c-蒸發(fā)器；324-支管；400-零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；420-外循環(huán)冷卻系統(tǒng)；422-制冷劑循環(huán)裝置；422a-吸收器；422b-溶液泵；422c-發(fā)生器。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

實(shí)施例1

請參照圖1，本實(shí)施例提供了一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100。這種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100包括內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110與外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120。內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的工作介質(zhì)為冷卻水，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的工作介質(zhì)為制冷劑。外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120利用其循環(huán)使用的制冷劑對內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水進(jìn)行冷卻，以提高內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的制冷效果。零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100整體上是封閉式的系統(tǒng)，整體為循環(huán)冷卻模式。冷卻水的循環(huán)使用，不但降低了原水的消耗，節(jié)約水資源與運(yùn)行成本，還避免了冷卻水的排放，實(shí)現(xiàn)了零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的原水零消耗和廢水零排放，不僅節(jié)約資源還可以防止污染。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水為脫鹽水。使用脫鹽水可以防止結(jié)垢，由于零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100為封閉式的系統(tǒng)，故內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110中的脫鹽水的量是基本不變的，長時間內(nèi)均可達(dá)到防止結(jié)垢的目的，有利于保證零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的冷卻效果的穩(wěn)定性并延長設(shè)備的使用壽命。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水還可以是脫鹽水之外的其他冷卻劑。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120用于為內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水提供冷量。內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110包括循環(huán)水管路111以及安裝于循環(huán)水管路111的用于冷卻熱介質(zhì)的第一冷卻器112、用于冷卻冷卻水的第二冷卻器113和用于驅(qū)動冷卻水在循環(huán)水管路111內(nèi)流動的循環(huán)泵114。外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120包括制冷劑循環(huán)管路121以及安裝于制冷劑循環(huán)管路121的制冷劑循環(huán)裝置122、制冷劑冷卻器123和減壓器124。

內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110與外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120均實(shí)現(xiàn)了對工作介質(zhì)的循環(huán)利用，使得零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100最大限度的提高了其循環(huán)利用能力，達(dá)到了廢水零排放。不僅節(jié)約原料，對環(huán)境也很友好。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，沿冷卻水在循環(huán)水管路111的流向，以第一冷卻器112為起始點(diǎn)，依次為第一冷卻器112、第二冷卻器113和循環(huán)泵114。

具體地，在本實(shí)施例中，第一冷卻器112的冷卻水出口與第二冷卻器113的冷卻水進(jìn)口由循環(huán)水管路111連通；第二冷卻器113的冷卻水出口與循環(huán)泵114的進(jìn)口由循環(huán)水管路111連通；循環(huán)泵114的出口與第一冷卻器112的冷卻水進(jìn)口由循環(huán)水管路111連通。

冷卻水以第一冷卻器112為起點(diǎn)的循環(huán)過程為：冷卻水在第一冷卻器112與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換后進(jìn)入第二冷卻器113進(jìn)行冷卻，經(jīng)冷卻后的冷卻水在循環(huán)泵114的循環(huán)作用力的推動下返回第一冷卻器112重新參與熱交換。

冷卻水為熱介質(zhì)提供冷量之后，經(jīng)第二冷卻器113冷卻，可以使冷卻水再次成為冷介質(zhì)并為經(jīng)過第一冷卻器112的熱介質(zhì)重新提供充足的冷量，保證內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的制冷效果的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，根據(jù)冷卻水在循環(huán)水管路111的流向，第二冷卻器113的上游還設(shè)置有空氣預(yù)冷器115?？諝忸A(yù)冷器115設(shè)于第一冷卻器112與第二冷卻器113之間。

具體地，第一冷卻器112的冷卻水出口與空氣預(yù)冷器115的進(jìn)口由循環(huán)水管路111連通；空氣預(yù)冷器115的出口與第二冷卻器113的冷卻水進(jìn)口由循環(huán)水管路111連通。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：決定空氣預(yù)冷器115的功率的關(guān)鍵因素是空氣預(yù)冷器115的出口溫度與環(huán)境溫度的溫差。溫差降低，空氣預(yù)冷器115功率大幅上升。外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的設(shè)置使得空氣預(yù)冷器115的出口溫度可以提高，增大了空氣預(yù)冷器115的出口溫度與環(huán)境溫度的溫差，減小了空氣預(yù)冷器115的負(fù)荷，有效降低了空氣預(yù)冷器115的電耗。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，循環(huán)泵114可以安裝于第一冷卻器112的冷卻水出口處，也可安裝于空氣預(yù)冷器115的出口處。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，第一冷卻器112為板翅式換熱器。板翅式換熱器允許多股熱介質(zhì)與脫鹽水同時換熱，減少工廠中冷卻器的數(shù)量，減少設(shè)備投資。此外，第一冷卻器112采用板翅式換熱器，還具有單位體積內(nèi)換熱面積大、換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)施例采用板翅式換熱器作為第一冷卻器112，且冷卻水為脫鹽水，不存在結(jié)垢風(fēng)險，因此冷卻水的出口溫度可達(dá)到60℃～80℃，進(jìn)出口溫差可達(dá)30℃～50℃，大幅降低了循環(huán)的冷卻水量，減少了設(shè)備規(guī)模和投資成本。加上板翅式換熱器具有單位體積內(nèi)換熱面積大、換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，故在本實(shí)施例中，一般情況下，采用一臺板翅式換熱器作為第一冷卻器112即可保證熱交換正常進(jìn)行，這樣大幅減少了工廠中的冷卻器數(shù)量，減少設(shè)備投資。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，制冷劑循環(huán)裝置122包括壓縮機(jī)122a。

進(jìn)一步地，第二冷卻器113為換熱器，第二冷卻器113具有用于冷卻水通過的冷卻水管路以及用于制冷劑通過的制冷劑管路，即在第二冷卻器113中，制冷劑為冷卻水提供冷量完成對冷卻水的冷卻。內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110與外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120以第二冷卻器113作為交匯點(diǎn)。

具體地，第二冷卻器113的制冷劑出口與壓縮機(jī)122a的進(jìn)口由制冷劑循環(huán)管路121連通，壓縮機(jī)122a的出口與制冷劑冷卻器123的進(jìn)口由制冷劑循環(huán)管路121連通。制冷劑冷卻器123的出口與第二冷卻器113的制冷劑進(jìn)口之間設(shè)置減壓器124，制冷劑冷卻器123的出口與減壓器124的進(jìn)口由制冷劑循環(huán)管路121連通，減壓器124的出口與第二冷卻器113的制冷劑進(jìn)口由制冷劑循環(huán)管路121連通。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，制冷劑為氨、氮?dú)?、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷和氟利昂中的任意一種。

制冷劑以第二冷卻器113為起點(diǎn)的循環(huán)過程為：氣態(tài)制冷劑由第二冷卻器113的制冷劑出口流出，進(jìn)入壓縮機(jī)122a增壓后進(jìn)入制冷劑冷卻器123冷凝成液相，液相制冷劑經(jīng)減壓器124減壓后重新進(jìn)入第二冷卻器113參與熱交換，在第二冷卻器113內(nèi)，液相制冷劑吸收冷卻水中的熱量而氣化成氣相制冷劑，并從第二冷卻器113的制冷劑出口流出，完成制冷循環(huán)。

由于外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120對內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水的進(jìn)一步冷卻作用，提高了第二冷卻器113對冷卻水的冷卻效果，使得冷卻數(shù)以可以充分得到冷卻，保證由循環(huán)泵114返回第一冷卻器112的冷卻水能夠?yàn)闊峤橘|(zhì)提供充足的冷量，保證熱介質(zhì)得到充分的冷卻，進(jìn)一步提高了內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110對熱介質(zhì)的冷卻效果以及內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻效果的穩(wěn)定性。零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100整體冷卻效果穩(wěn)定，可持續(xù)提供充足的冷量，不會由于冷卻時間的延長而出現(xiàn)冷卻水的平均溫度升高的情況，保證了冷卻的穩(wěn)定性。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：空氣預(yù)冷器115的進(jìn)口的冷卻水溫度為大約40℃時，通過提高空氣預(yù)冷器115的出口溫度而使得空氣預(yù)冷器115的進(jìn)口溫度與出口溫度的溫差由10℃降低到5℃時，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的電耗增加量明顯小于空氣預(yù)冷器115的電耗減少量，即零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的總電耗有明顯降低。特別是當(dāng)空氣預(yù)冷器115的出口溫度與環(huán)境溫度溫差較小時，空氣預(yù)冷器115的功率急劇增加，本申請通過設(shè)置第二冷卻器113可以將空氣預(yù)冷器115的出口溫度提高，以降低空氣預(yù)冷器115的不必要的電能浪費(fèi)，同時降低電耗。零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的電耗得到了充分降低，節(jié)約了運(yùn)行成本。

在本實(shí)施例中，采用的是高溫段冷卻，比如35℃以上的溫區(qū)，采用空氣預(yù)冷器115冷卻由于出口溫度與環(huán)境溫度的溫差較大，相同制冷負(fù)荷下，空氣預(yù)冷器115的電耗小于壓縮制冷的電耗。對于與環(huán)境溫度接近的低溫段冷卻，比如35℃以下的溫區(qū)，由于換熱介質(zhì)溫度與環(huán)境溫差較小，相同制冷負(fù)荷下，空氣預(yù)冷器115電耗遠(yuǎn)大于壓縮制冷的電耗。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的冷卻方案為空氣預(yù)冷器115、第二冷卻器113以及外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的綜合制冷體系，利用空氣預(yù)冷器115提供高溫段制冷，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120提供低溫段制冷，兩者組合，最大程度上降低零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的整體電耗。大幅度降低了制冷的電耗成本。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，制冷劑循環(huán)裝置122還可以是由多個壓縮機(jī)122a并聯(lián)組合而成。

現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)都一般是用于制備低于0℃，甚至-10℃以下的低溫，而本實(shí)施例提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100面對的問題是需要制備20～40℃的高溫區(qū)。即內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110直接用于制備20～40℃的高溫區(qū)，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120用于冷卻內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻水。

一般情況下，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的制冷溫度為0℃～40℃，屬于高溫區(qū)制冷，與低溫區(qū)制冷相比，制冷效率高，冷凝溫度也相對較高，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120節(jié)能效益好。此外，對于內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110而言，內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110用于制備20～40℃的高溫區(qū)，冷卻水在空氣預(yù)冷器115的出口溫度相對較高，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120的冷凝溫度相對較高，節(jié)能效益較好。

零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100的工作原理是：冷卻水為熱介質(zhì)提供冷量之后，經(jīng)空氣預(yù)冷器115與第二冷卻器113的雙重冷卻，使冷卻水重新可以為熱介質(zhì)提供充足的冷量。特別是外循環(huán)冷卻系統(tǒng)120對冷卻水的再冷卻作用，使得冷卻水充分冷卻并獲得足夠的冷量，使冷卻水可以為熱介質(zhì)提供充足的冷量，提高了內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻效果。

零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100整體為循環(huán)冷卻模式，循環(huán)水冷卻使用，大大降低了冷卻水的用量，節(jié)約水資源與運(yùn)行成本。冷卻水由于可重復(fù)循環(huán)使用，無廢水產(chǎn)生，可以達(dá)到廢水零排放，防止環(huán)境污染。使用本實(shí)施例提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100，可大大減少冷卻水用量，并且可達(dá)到廢水零排放，防止污染，使缺水地區(qū)以及環(huán)保要求高的地區(qū)也能滿足建廠條件。

實(shí)施例2

請參照圖2，本實(shí)施例提供的一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200。零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200與零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100相比不同的是：零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200的外循環(huán)冷卻系統(tǒng)220還包括膨脹劑循環(huán)單元222；膨脹劑循環(huán)單元222的工作介質(zhì)為膨脹劑。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，膨脹劑循環(huán)單元222包括膨脹機(jī)222a、膨脹劑冷卻器222b、增壓泵222c和用于膨脹劑與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器222d。膨脹機(jī)222a的出口與膨脹劑冷卻器222b的進(jìn)口連通，膨脹劑冷卻器222b的出口與蒸發(fā)器222d的膨脹劑入口由增壓泵222c連通，蒸發(fā)器222d的膨脹劑出口與膨脹機(jī)222a的進(jìn)口連通。膨脹機(jī)222a的動力輸出部與壓縮機(jī)122a的壓縮動力輸入部連接。

進(jìn)一步地，膨脹劑可以是氨、氮?dú)?、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷和氟利昂中的任意一種，在本實(shí)施例中，膨脹劑循環(huán)單元222的膨脹劑為丙烷。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，膨脹機(jī)222a的動力輸出軸與壓縮機(jī)122a的壓縮動力輸入軸同軸連接。

膨脹劑以增壓泵222c為起始點(diǎn)的循環(huán)過程為：液相膨脹劑經(jīng)增壓泵222c增壓后進(jìn)入蒸發(fā)器222d，膨脹劑在蒸發(fā)器222d吸收了熱介質(zhì)的熱量后轉(zhuǎn)化為高壓氣相，再進(jìn)入膨脹機(jī)222a進(jìn)行膨脹做功，膨脹劑膨脹做功后溫度下降且壓力降低，隨后膨脹劑進(jìn)入膨脹劑冷卻器222b冷凝為液相狀態(tài)，液相膨脹劑又重新進(jìn)入增壓泵222c進(jìn)行增壓成為高壓液相膨脹劑，進(jìn)而返回蒸發(fā)器222d與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換。

膨脹劑在膨脹機(jī)222a中膨脹并對外做功時，其所做的功通過膨脹機(jī)222a的動力輸出部傳導(dǎo)至壓縮機(jī)122a的壓縮動力輸入部，為壓縮機(jī)122a提供動力，形成了“膨脹-壓縮”的互補(bǔ)節(jié)能模式，在一定程度上減小了壓縮機(jī)122a的電耗，節(jié)約了能源和運(yùn)行成本。

在蒸發(fā)器222d中膨脹劑可以吸收熱量，為熱介質(zhì)提供冷量，蒸發(fā)器222d可用于冷卻熱介質(zhì)或吸收工業(yè)廢熱，不僅充分起到了制冷吸熱效果，還使整個零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200可以利用工業(yè)熱量來實(shí)現(xiàn)對自身的壓縮機(jī)122a的能耗的補(bǔ)充，充分利用了工業(yè)剩余能源，大大提高了能源的利用率，節(jié)約成本。此外，由于蒸發(fā)器222d也可以用于吸收熱介質(zhì)的熱量，并為熱介質(zhì)提供冷量，故零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200具有更好的冷卻效果并且能源利用率更高、更加節(jié)能。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，第一冷卻器112還可以由多個并聯(lián)設(shè)置的管殼式換熱器替代，如圖3所示。在實(shí)際應(yīng)用過程中，對于特大型裝置而言，由于廠區(qū)較大，各換熱單元相距較遠(yuǎn)，如果將全部熱介質(zhì)均引入板翅式換熱器中，各熱介質(zhì)的流道過長，阻力降過大，所以分別以管殼式換熱器進(jìn)行冷卻更有優(yōu)勢。

零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200的工作原理是：通過設(shè)置“膨脹-壓縮”的互補(bǔ)節(jié)能模式，膨脹劑循環(huán)單元222的膨脹劑在蒸發(fā)器222d中吸收熱介質(zhì)熱量或工業(yè)廢熱，然后在膨脹機(jī)222a膨脹做功，為壓縮機(jī)122a提供動力，不僅減小了內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)110的冷卻負(fù)荷、減少了冷卻水的用量、減少了設(shè)備尺寸和投資，而且還減少了壓縮機(jī)122a的電耗，節(jié)約了運(yùn)行成本。使用實(shí)施例提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200，可大大減少冷卻水水用量，并且可達(dá)到廢水零排放，防止污染，使缺水地區(qū)以及環(huán)保要求高的地區(qū)也能滿足建廠條件。

實(shí)施例3

請參閱圖4，本實(shí)施例提供一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300，零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300與零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100相比不同之處在于：零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300的外循環(huán)冷卻系統(tǒng)320還包括膨脹劑循環(huán)單元322，膨脹劑循環(huán)單元322的工作介質(zhì)為膨脹劑。

進(jìn)一步地，膨脹劑循環(huán)單元322包括膨脹機(jī)322a、增壓泵322b和用于膨脹劑與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器322c。膨脹機(jī)322a的出口與制冷劑冷卻器123的進(jìn)口連通，蒸發(fā)器322c的膨脹劑進(jìn)口與制冷劑冷卻器123的出口由增壓泵322b連通，蒸發(fā)器322c的膨脹劑出口與膨脹機(jī)322a的進(jìn)口連通；膨脹機(jī)322a的動力輸出部與壓縮機(jī)122a的壓縮動力輸入部連接。

需要說明的是，膨脹劑與制冷劑為同一介質(zhì)且可以是氨、氮?dú)?、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷和氟利昂中的任意一種。在本實(shí)施例中，介質(zhì)為氨。

介質(zhì)以制冷劑冷卻器123出口為起始點(diǎn)的循環(huán)過程為：由制冷劑冷卻器123的出口流出的液相的介質(zhì)被分流成兩股，一股介質(zhì)進(jìn)入增壓泵322b增壓后進(jìn)入蒸發(fā)器322c吸收熱介質(zhì)的熱量或工業(yè)廢熱成為高壓氣相，該股介質(zhì)隨后進(jìn)入膨脹機(jī)322a膨脹做功，介質(zhì)膨脹做的功由膨脹機(jī)322a的動力輸出部傳送至壓縮機(jī)122a的壓縮動力輸入部，該股介質(zhì)在膨脹做功后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪簹庀?，回到制冷劑冷卻器123重新冷卻并冷凝成液相；另一股介質(zhì)經(jīng)減壓器124減壓后，進(jìn)入第二冷卻器113，吸收第二冷卻器113中冷卻水的熱量，氣化為低壓氣相的介質(zhì)，從第二冷卻器113的制冷劑出口流出的介質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)122a中增壓后，進(jìn)入制冷劑冷卻器123中重新冷凝成液相

在本實(shí)施例中，膨脹劑與制冷劑為同一介質(zhì)，在零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200的基礎(chǔ)上，零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300大大簡化了外循環(huán)冷卻系統(tǒng)320，不需要將膨脹劑循環(huán)單元322單獨(dú)設(shè)置，降低了設(shè)備投入成本與設(shè)備總體積，并且同時減少了系統(tǒng)中化學(xué)物質(zhì)組分?jǐn)?shù)量，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全。此外，壓縮機(jī)122a的出口流出的介質(zhì)與膨脹機(jī)322a的出口流出的介質(zhì)溫度均較低但二者溫度不一定相同，二者混合后再進(jìn)入制冷劑冷卻器123進(jìn)行一次性冷卻，可以避免設(shè)置兩個制冷劑冷卻器123，且制冷劑冷卻器123只需對混合后的氨進(jìn)行一次冷卻處理，冷卻溫差相對較固定，不僅簡化了設(shè)備降低了運(yùn)行成本，且使得制冷劑冷卻器123的制冷溫差大致穩(wěn)定，降低了電耗。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，蒸發(fā)器322c與第一冷卻器112之間設(shè)有用于熱介質(zhì)通過的支管324，支管324連通蒸發(fā)器322c的熱介質(zhì)出口與第一冷卻器112的熱介質(zhì)進(jìn)口。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要，可以選擇使全部或部分熱介質(zhì)依次通過蒸發(fā)器322c、支管324與第一冷卻器112，分別在蒸發(fā)器322c與第一冷卻器112中進(jìn)行兩次冷卻，提高對全部或部分熱介質(zhì)的冷卻效果。當(dāng)不需要進(jìn)行兩次冷卻時，熱介質(zhì)可以只通過第一冷卻器112進(jìn)行冷卻，而此時蒸發(fā)器322c可用于吸收工業(yè)廢熱，防止廢熱污染。

零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300的工作原理是：通過將膨脹劑與制冷劑用同一種介質(zhì)代替，并使壓縮過程與膨脹過程處于同一個循環(huán)，與零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200相比，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備投入成本，且由于介質(zhì)只需在制冷劑冷卻器123進(jìn)行一次性冷卻降溫，簡化了介質(zhì)的冷卻過程，減少了電耗，節(jié)約能源，而且冷卻水由于可重復(fù)循環(huán)使用，可以達(dá)到廢水零排放，防止環(huán)境污染。

實(shí)施例4

請參閱圖5，本實(shí)施例提供一種零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400。零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400與零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100相比，不同的是：零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400的外循環(huán)冷卻系統(tǒng)420的制冷劑循環(huán)裝置422包括吸收器422a、溶液泵422b和用于與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的發(fā)生器422c，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)420的制冷劑為吸收液與循環(huán)劑的組合。

具體地，第二冷卻器113的制冷劑出口與吸收器422a的循環(huán)劑進(jìn)口連通，吸收器422a的出口與發(fā)生器422c的進(jìn)口由溶液泵422b連通，發(fā)生器422c的循環(huán)劑出口與制冷劑冷卻器123的制冷劑進(jìn)口連通，發(fā)生器422c的吸收液出口與吸收器422a的吸收液進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，吸收液為水且循環(huán)劑為氨；或者吸收液為溴化鋰且循環(huán)劑為水。

循環(huán)劑在第二冷卻器113吸熱氣化后進(jìn)入吸收器422a，從發(fā)生器422c的吸收液出口流出的吸收液(貧液)經(jīng)吸收器422a的吸收液進(jìn)口進(jìn)入吸收器422a對氣態(tài)的循環(huán)劑進(jìn)行吸收，吸收了循環(huán)劑的吸收液成為富液，經(jīng)溶液泵422b增壓后進(jìn)入發(fā)生器422c。

富液在發(fā)生器422c中與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換后，會將其中的循環(huán)劑重新以氣態(tài)的形式釋放出來，氣態(tài)循環(huán)劑由發(fā)生器422c的循環(huán)劑出口進(jìn)入制冷劑冷卻器123冷凝液化，液化后的循環(huán)劑由減壓器124減壓后進(jìn)入第二冷卻器113重新為熱介質(zhì)提供冷量。與此同時，在發(fā)生器422c中釋放了循環(huán)劑的吸收液又重新進(jìn)入吸收器422a吸收氣態(tài)循環(huán)劑，如此完成循環(huán)。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，與零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100、零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200以及零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300不同的是，零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400無需壓縮機(jī)122a、膨脹機(jī)222a等，降低了電耗，同時也提高了穩(wěn)定性，還進(jìn)一步簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，減小了設(shè)備體積以及設(shè)備投資成本。同時，零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400同樣可以選擇利用第二冷卻器113與發(fā)生器422c對熱介質(zhì)進(jìn)行雙重冷卻，提高冷卻效果。

零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400的工作原理是：通過吸收液對循環(huán)劑的吸收與釋放實(shí)現(xiàn)對熱介質(zhì)的冷卻以及外循環(huán)冷卻系統(tǒng)420對制冷劑的循環(huán)利用，降低電耗并簡化了設(shè)備的同時，實(shí)現(xiàn)了零排放。此外，冷卻效果及冷卻穩(wěn)定性也得到了保證和提高。而且冷卻水由于可重復(fù)循環(huán)使用，可以達(dá)到廢水零排放，防止環(huán)境污染。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100、零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200、零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300以及零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400均具有冷卻效果好，電耗低，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且由于零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)100、零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)200、零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)300以及零排放型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)400均為封閉式的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，還可以大大減少冷卻水或其他制冷劑以及冷卻水的用量，不僅節(jié)約成本而且可以基本實(shí)現(xiàn)零排放，環(huán)境友好。此外，由于以上各個零系統(tǒng)整體為循環(huán)冷卻，循環(huán)水冷卻使用，大大降低了冷卻水的用量，節(jié)約水資源與運(yùn)行成本。冷卻水由于可重復(fù)循環(huán)使用，可以達(dá)到零排放，防止環(huán)境污染。使用以上系統(tǒng)，可大大減少冷卻水水用量，使缺水地區(qū)也能滿足建廠條件。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。