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1、第9章 水的冷却,冷却水系统 直流式 循环式混合式,工业生产过程中产热,设备和产品温度升高,须及时冷却保证生产和产品质量,水吸收和传热的介质,水温问题,循环水在使用过程中发生,少量水在冷却塔中蒸发损失盐类浓缩而形成盐垢或称结垢水中悬浮物发生浓缩循环水可能受到填料物的污染还有杂质如有机物、微生物、藻类等进入系统,结垢、污垢、腐蚀和淤塞,冷却构筑物降低水温水质处理控制结垢、污垢、腐蚀,解决措施,水质问题,循环水系统经常出现,冷却构筑物类型冷却塔工艺构造冷却塔工作原理,主要内容,湿球温度()代表在当地气温条件下,水可能被冷却的最低温度,即冷却出水温度的理论极限值。一般冷却后水温t比高35。,常见类型
2、,按水与空气接触方式分,冷却构筑物类型,水面冷却池 喷水冷却池冷却塔,用一般温度计测得的气温,湿式(敞开式):水与空气直接接触,传热和传质同时,冷却极限为空气的湿球温度。,干式(密闭式):水与空气不直接接触,冷却介质为空气,空气对流带走热量,单纯传热,冷却极限为空气的干球温度。,密闭式(干式)冷却,冷凝水循环利用,水与空气不直接接触,冷却塔的工艺构造,配水系统淋水填料,热水分配装置,通风及空气分配装置,进风口风机通风筒,均匀配水增加接触面积,抽吸空气与水接触,其它装置,除水器集水池挡风墙化冰器进水管,湿热空气与水分分离回流,冷却塔及零部件,冷却塔工作原理,塔底部,以温度差(ti-t)为推动力,
3、对流传热:,ti-t 0 热量(显热)从水传入空气,入塔空气:未饱和浓度差 温度较水温低温度差,含湿量,塔顶部,循环水降温,水、气传热过程,蒸发传热占80-90%,对流传热占50-70%,传热速率影响因素:水气接触表面 相对流速 接触时间,影响循环冷却水水质的因素 循环冷却水水质特点与水处理任务 循环冷却水的基本水质要求 循环冷却水稳定性控制指标 循环冷却水处理,第10章 循环冷却水水质处理,影响循环冷却水水质的因素,增氧,循环水的浓缩作用水量损失P 蒸发损失P1 盐分留存风吹损失P2渗漏损失P3 带走盐分排污损失P4需要补充新鲜水补充水的含盐量SB 循环水的含盐量S,冷却系统中高温区结垢,低
4、温区腐蚀,循环冷却水水质特点,产生沉积物具有腐蚀性微生物繁殖,水垢、污垢或粘垢、腐蚀,循环冷却水水质处理任务,年污垢热阻R:结垢沉积使热交换器热阻增加的量。,传热系数的倒数,T时刻t0时刻0,腐蚀率L:金属每年平均腐蚀深度(mm/a)。,P0-P 腐蚀前后金属重量差F 接触面积T 腐蚀作用时间,缓蚀率:经处理,腐蚀率降低的效果。,CL0 处理前腐蚀率CL 处理前腐蚀率,循环冷却水的基本水质要求,循环冷却水稳定性控制指标稳定性判别,水质稳定的水无侵蚀性、不发生碳酸盐沉积结垢的水,LSI 0:CaCO3处于过饱和状态,有结垢倾向;LSI 0:CaCO3 未饱和,有腐蚀倾向;LSI=0:水质稳定。,
5、实际运行中,影响结垢与腐蚀的其他主要因素,理论上:pH0 pHs 结垢倾向 实际上:pH0 pHs+(0.5.5)认定有结垢倾向,循环冷却水处理,腐蚀控制沉积物控制防止微生物滋生,腐蚀控制,投加缓蚀剂,在金属表面形成层薄膜将金属表面覆盖起来,与腐蚀介质隔绝,防止金属腐蚀。,氧化膜型缓蚀剂沉淀物型缓蚀剂吸附型缓蚀剂阳极缓蚀剂阴极缓蚀剂,方法一:投加缓蚀剂,缓蚀剂分类:,按成膜类型,按电化学腐蚀控制部位,注意,锌盐:在阴极部位形成Zn(OH)2沉淀,起保护膜作用;但对环境有污染,应用受限。,沉淀型缓蚀剂,吸附型缓蚀剂,作用原理:利用有机缓蚀剂分子的亲水基和疏水基在水与金属表面形成叠壁抑制腐蚀层,阻
6、止水与水中溶解氧向金属表面的扩散缓蚀作用。,烷基胺缓蚀剂:C16H33NH2,(C16H32)2NH特点:用量小,无污染。,原理:使金属表面与循环水隔绝,对控制腐蚀有良好效果。如604环氧树脂与氨基树脂混合环氧氨基树脂;涂料可耐高温,且不影响传热效果;但投资较大,应用较少。,方法二:涂料覆盖,沉积物控制,结垢控制,去除水中结垢成分:软化、除盐;,使产生结垢的成分处于溶解或分散状态投加阻垢剂或阻垢分散剂;,使结垢成分转化成易于排除的泥渣结晶改良剂。,投加阻垢剂或阻垢分散剂:聚磷酸盐和有机磷酸盐(膦酸盐和二膦酸盐),与金属离子的络合作用拟制其结垢;与Ca2+、Mg2+螯合,促进水质稳定;作为分散剂
7、吸附在碳酸钙表面阻止其结垢;与管壁垢物螯合使之分散。,吸附或分散作用提高结垢物质微粒表面的电荷密度,使微粒间排斥力增大,降低微粒结晶速度,使结晶体结构变形而失去桥键作用不能结垢。,主要控制循环水中悬浮物:化学药剂处理投加混凝剂絮凝沉淀加旁滤循环水系统外过滤,再回系统中。,旁滤水量为循环水量的15%,污垢控制,微生物控制,水质与环境条件控制:环境条件,如空气、阳光和水质条件等。物理场控制技术:磁化处理法:靠磁场作用使蛋白质和酶变性;静电水处理:干扰破坏微生物的生长繁殖,并 氧化杀灭其活性。化学杀菌剂:,化学杀菌剂,(a)氧化杀菌剂:Cl2、NaOCl、Ca(OCl)2(b)非氧化杀菌剂:CuSO4:杀藻;表面活性剂(EDTA):具渗透性,干扰微生物生命过程。,不单独使用,以防止铜离子沉淀在铁质表面形成腐蚀电池。,复方缓蚀剂、阻垢剂,两种以上药剂配合使用,综合考虑腐蚀、结垢和微生物控制。常用类型:Zn聚磷酸盐,阴极沉淀Zn(OH)2,缓蚀(阴极沉淀)阻垢(分散剂)微生物的营养物质,预处理,预膜:运行前预先在换热器管壁上形成完整的保护膜。预处理过程:化学清洗剂清洗冲洗干净,