用于增强冷却池性能以及在溶液开采操作中盐产量的方法及系统技术方案

一种冷却池系统及使用一个或多个水下坝改善冷却池系统的冷却性能的相关方法，以提高冷却池系统的冷却性能，并增加盐沉淀或回收。将一个或多个水下坝纳入现有的冷却池系统，与没有任何水下坝的同一个冷却池系统相比，可以将流出温度降低1

【技术实现步骤摘要】
用于增强冷却池性能以及在溶液开采操作中盐产量的方法及系统
[0001]本申请为2015年12月18日提交的专利技术专利201580076581.X的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2014年12月18日提交的美国临时申请号62/093,823的优先权，其全文内容通过引用合并在此。


[0004]本申请总体涉及用于从盐溶液(例如盐水源)中回收盐的冷却池系统。更具体地说，本申请旨在调节冷却池深度和/或放置一个或多个水中的堤坝以增强表面对流并且控制流动混合，从而增加从盐溶液(例如盐水)的盐回收或盐产量。

技术介绍

[0005]盐回收或沉淀用于各种行业以回收悬浮或溶解在流体中的期望或可用的天然存在的盐产物。例如，氯化钾或钾盐是一种天然存在并可用于各种应用的盐，例如用于肥料、食品和药物。钾肥通常通过两种方法生产，常规采矿技术和溶液开采，取决于沉积深度和地质。在对于常规采矿技术而言沉积物沉积过深或过稀薄的情况下，通常采用溶液开采，与常规采矿相比，溶液开采通常会产生最小的表面干扰和少量浪费。溶液开采的其他优点包括：杂质可以容易地除去，允许生产用于其他用途的高级盐，包括食品、化学制品和药物的制造。另外，通过将它们重新注入溶液开采洞穴中，容易地处理任何杂质(即不溶物)。
[0006]在溶液开采中，将加热的流体，例如加热的水或加热的饱和盐水，泵送到保持钾盐或含钾的盐的沉积物中的孔穴中，所述盐包括钾盐(即氯化钾)、卤盐(即氯化钠)、和硫酸钠。由于这些盐的高溶解性，将盐溶解在加热的流体中，同时留下其它盐。然后，将包含含钾盐的加热流体泵送到表面以进行回收和进一步处理。
[0007]许多溶解采矿作业利用太阳能蒸发池蒸发水以回收含钾盐。在一些地方，与矿井位置相关联的低环境温度基于流体和环境空气之间的对流冷却来提供冷却流体的能力。当流体冷却时，盐的饱和极限达到并且开始盐沉淀。当盐从溶液中沉淀出来时，它们沉降到冷却池的底部，在那里可以使用浮动表面疏浚来从冷却池舀取并除去沉淀物。含钾盐可以随后被引导至处理设施，在那里他们可以进行处理以用于运输和销售。
[0008]由于冷却池的热特性直接影响从溶液中沉淀的盐的量，所以改善现有冷却池系统的冷却性能是有利的，而不需要大量投资或中断生产。

技术实现思路

[0009]在本专利技术的代表性实施例中，根据本专利技术的冷却池系统可以包括一个或多个水下坝，以增加冷却池系统内的冷却性能。冷却池系统可用于从盐溶液，如盐水中回收盐。盐水可以提供自任何盐的水或溶液的来源，例如溶液开采的输出、盐水体或任何其它盐溶液源。为了简单起见，通常提及溶液开采；然而，根据实施例的冷却池系统的输入可以由任何已知
的盐溶液源提供。
[0010]一般而言，与现有的不带任何水下坝的冷却池系统相比，在已有的冷却池中的一个或多个水下坝可以将流出温度降低约1
°
F至约5
°
F。通常，本专利技术的水下坝体作为挡板来增加冷却池系统内的湍流和垂直混合，使得高温盐水通常在冷却池的较低水平处停滞并分层以暴露于表面以通过表面对流除热。随着整个冷却池系统的温度降低，更多的含钾盐从盐水溶液中沉淀出来，从而在相同的冷却过程中增加了产量。
[0011]在一个代表性的实施例中，冷却池系统包括一个或多个冷却池。冷却池系统可以在一个或多个冷却池中包括一个或多个水下坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有长度为约25英尺至约100英尺的坝长。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以包括全宽度坝，或者替代地，仅在部分地横过冷却池的宽度延伸的楔形坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有从坝的顶部到池表面测量的约1英尺至约4英尺的水下深度。
[0012]在另一个代表性实施例中，本专利技术的冷却池系统可以包括串联布置的多个冷却池。冷却池系统可以包括在一个或多个冷却池中的一个或多个水下坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有从坝的顶部到池表面测量的约1英尺至3英尺的水下深度。鉴于与下游池相比上游池中的沉淀量，本专利技术的一些实施例中上游池具有一个或多个增加水下深度的水下坝，相较之下，下游池中一个或多个水下坝具有减少的水下深度。
[0013]在另一个代表性的实施例中，本专利技术可以包括一种用于在冷却池系统内增加冷却并因此降低沉淀的方法。该方法可以包括在一个或多个冷却池内形成一个或多个水下坝。在一些实施例中，成形方法可以包括在一个或多个冷却池内形成一个或多个全宽度坝，而在替代实施例中，成形方法可包括形成不跨越全宽度的一个或多个楔形坝的一个或多个冷却池。在一些实施例中，成形方法可以包括形成一个或多个水下坝，以便具有深度约1英尺至约3英尺的水下深度。在一些实施方案中，形成方法可以包括疏浚沉淀沉积物以形成一个或多个水中的坝。在一些实施例中，成形方法可以包括将浆料泵送到冷却池中以形成一个或多个水中的坝。在其他实施例中，一个或多个水中的堤坝可以利用其它构造材料形成，例如，包括例如砾石、岩石、巨石、聚合物材料如聚乙烯块、副产物或诸如不需要的或不可用的沉淀物等的废弃物等等或其组合。
[0014]在本专利技术的代表性替代实施例中，可以构造一个冷却池系统，其包括一个或多个用于冷却盐水溶液的冷却池，以使含钾盐沉淀出溶液。每个冷却池包括在池底和池表面之间限定的池深度。在一些实施例中，沉积在池底部的产物层或沉淀盐的顶表面限定了池底。可以选择性地增加或减少池深度，以通过增加或减小流速来改变每个池的冷却行为，从而增加或减少雷诺数。通过增加盐水溶液混合，池冷却可以通过改变池表面的对流和蒸发热损失来调节。在一些实施例中，可以选择性地调节池深度以利用基于季节性变化(例如较冷和/或干燥的环境空气)的较高驱动力，或者换句话说，在那一年特定季节存在的较高驱动力。
[0015]在另一个代表性实施方案中，用于改变冷却池系统中的含钾盐的沉淀速率的方法可以包括选择性地调节池深度以改变流速和雷诺数的步骤。在一个代表性实施例中，该方法可以包括减少池深度以增加流速和雷诺数的步骤。通过增加雷诺数，增强盐水溶液混合，导致池表面的导热和蒸发热损失增加，从而提高冷却，提高含钾盐沉淀。在另一代表性实施例中，该方法可以包括增加池深度以降低流速和雷诺数的步骤。通过降低雷诺数，减少盐水
溶液混合，从而降低池表面的导热和蒸发热损失，从而抑制冷却并降低含钾盐沉淀。在一些实施例中，选择性调节池深度的步骤可以进一步包括季节性地调节池深度以根据影响冷却池性能的周围环境条件(即空气温度、相对湿度、风速等)来控制含钾盐沉淀，目标是根据客户的产品需求，最大化池的产量或优化产量。
[0016]在另一个代表性的实施例中，一种控制冷却池性能的方法，例如但不限于在溶液开采操作中，可以包括定制冷却池的池深度以选择性地增加或减少含钾盐沉淀。
[0017]在又一个代表性的实施例中，用于季节性地调节冷却池系统中的沉淀速率的方法可以包括基于影响冷却池性能的环境天气条件(例如温度，相对湿度和风速)的变化选择性地调节池深度。
[0018]上述材料和方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷却池系统，包括：至少一个冷却池，冷却池含有盐水进入流和排出流，所述冷却池限定有池长度、池宽度和池深度；以及至少一个水下坝，其在一个高度上连续延伸横跨所述池宽度，所述至少一个水下坝具有位于池面之下的上坝面。2.如权利要求1所述的冷却池系统，其中所述至少一个水下坝延伸横跨整个所述池宽度。3.如权利要求1所述的冷却池系统，其中所述上坝面定位在所述池面之下约1英尺至约5英尺的深度。4.如权利要求1所述的冷却池系统，其中所述池中具有盐溶液，所述盐溶液中浓度更高的盐水层沉积在池底附近，并且所述至少一个水下坝导致了雷诺数的增加或者所述盐溶液的垂直混合使得所述浓度更高的盐水层被迫趋向所述池面。5.如权利要求1所述的冷却池系统，其中所述至少一个冷却池包含至少一个上游冷却池和一个下游冷却池。6.如权利要求5所述的冷却池系统，其中所述上游冷却池包含至少一个水下坝，并且所述下游冷却池包含至少一个水下坝。7.如权利要求6所述的冷却池系统，其中所述上游冷却池中所述至少一个水下坝的水下深度为约3英尺到约5英尺。8.如权利要求7所述的冷却池系统，其中所述下游冷却池中所述至少一个水下坝的水下深度为约1英尺到约4英尺。9.一种增加冷却池系统冷却性能的方法，包括：向冷却池系统中注入盐水供应流；在冷却池系统中形成一个以上水下坝以增加所述冷却池系统中的湍流或者垂直混合，至少一个水下坝，其在一个高度上连续延伸横跨所述池宽度，所述至少一个水下坝具有位于池面之下的上坝面；并且主动控制所述一个以上冷却池的池深度来优化通过所述冷却池系统的盐溶液冷却。10.如权利要求9所述的方法，其中形成一个以上水下坝还包括：清理所述冷却池系统中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯思琳，
申请(专利权)人：美盛有限公司，
类型：发明
国别省市：