循環(huán)冷卻水處理-3.1循環(huán)水的冷卻.pptVIP

May_2011_JDY,1,第三章 循環(huán)冷卻水處理,May_2011_JDY,2,重點(diǎn)內(nèi)容,循環(huán)水的冷卻 循環(huán)水的冷卻系統(tǒng) 系統(tǒng)的運(yùn)行 循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 問(wèn)題：水垢、設(shè)備腐蝕、微生物滋生 相應(yīng)的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù),May_2011_JDY,3,3.1 循環(huán)水的冷卻,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量熱量，使生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)品的溫度升高，從而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。水是吸收和傳遞熱量的良好介質(zhì)，可以用來(lái)冷卻生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品。 一般過(guò)程：冷水流入冷卻器將熱量帶走，水溫升高；為了重復(fù)利用水資源，將其引入冷卻塔進(jìn)行冷卻，再用水泵送入冷卻器循環(huán)使用。 這種降低水溫的設(shè)備稱為冷卻構(gòu)筑物。,May_2011_JDY,4,兩種冷卻水系統(tǒng),直流冷卻水系統(tǒng) 冷卻水僅通過(guò)一次換熱就排放。不符合節(jié)約用水的要求，待改造。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 封閉式系統(tǒng) 敞開(kāi)式系統(tǒng),May_2011_JDY,5,敞開(kāi)式和封閉式系統(tǒng)的應(yīng)用,一般采用敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)作為全廠的冷卻水系統(tǒng)，采用封閉式循環(huán)水系統(tǒng)冷卻工藝介質(zhì)，所以封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)根據(jù)各套裝置工藝的不同，又被稱為溫水系統(tǒng)或熱水系統(tǒng)。 封閉循環(huán)水系統(tǒng)和敞開(kāi)循環(huán)水系統(tǒng)均通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換。,May_2011_JDY,6,封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),在循環(huán)過(guò)程中，冷卻水不暴露于空氣，損失少，水質(zhì)變化慢。 在循環(huán)水的再冷卻階段，熱水進(jìn)入另一個(gè)換熱器被其他冷卻介質(zhì)冷卻。 封閉式系統(tǒng)應(yīng)用：發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、單臺(tái)換熱設(shè)備。,May_2011_JDY,7,封閉式系統(tǒng)示意圖,1-冷卻水；2-冷卻水泵； 3-冷卻工藝介質(zhì)的換熱器； 4-熱水； 5-熱水泵；6-冷卻熱水的冷卻器；7-冷水,May_2011_JDY,8,水冷式散熱器的散熱效率極高，等于空氣自然冷卻換熱系數(shù)的150300倍。代替風(fēng)冷式散熱器，可大大提高器件的容量。 在高電壓大功率電子器件中，所有的發(fā)熱元件，如半導(dǎo)體元件、大功率電阻、電感線圈等均需進(jìn)行水冷，隨之而來(lái)的問(wèn)題就是電子器件和冷卻液之間的絕緣問(wèn)題。由于普通水的絕緣性較差，水中存在的雜質(zhì)離子會(huì)在高電壓下導(dǎo)致電腐蝕和漏電現(xiàn)象。 比如大功率器件通常采用雙面冷卻，此時(shí)器件的陽(yáng)極和陰極各安裝在一塊沒(méi)有絕緣部分的水冷散熱器上，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，二者之間的水路經(jīng)一根水管相串連。此時(shí)由于器件兩端可能跨越幾kV的高電壓，所以該電壓將施加在上述水路之上。如果此時(shí)水中含有某些可溶解的雜質(zhì)，該雜質(zhì)離子的存在會(huì)引起水漏電。 通常大功率變流器所采用的冷卻水的電導(dǎo)率大約為0.10.5S/cm（對(duì)應(yīng)的電阻率為210Mcm）。,電力電子設(shè)備的散熱 - 封閉式純水循環(huán),May_2011_JDY,9,大功率電力電子裝置純水冷卻系統(tǒng),May_2011_JDY,10,大功率電力電子裝置純水冷卻系統(tǒng),其中主循環(huán)泵用于循環(huán)水增壓，使水沿主回路通過(guò)被冷卻的電子元件將熱量帶走，進(jìn)入風(fēng)冷裝置（風(fēng)冷換熱器），與大氣換能，使循環(huán)水降溫后再回到水泵。主回路中的電動(dòng)三通球閥用于在控制單元的作用下，自動(dòng)調(diào)整進(jìn)入風(fēng)冷換熱器的水的比例，使水溫符合要求。 為保持水的高純度，必須不斷清除容器及管壁材料溶入水中的離子及空氣通過(guò)水泵密閉處滲入的氧氣。為此系統(tǒng)中增加了一個(gè)輔助的純化支路，水經(jīng)過(guò)輔助支路時(shí)，其中的陰陽(yáng)離子及氧氣均被吸附脫除。輔助支路的水流量大小可以調(diào)節(jié)，一般只占主回路的十幾分之一就夠了。由于輔助支路的脫鹽及脫氧連續(xù)不斷地進(jìn)行，循環(huán)水的水質(zhì)可以始終保持足夠的純度。,May_2011_JDY,11,敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),水的再冷卻是通過(guò)冷卻塔進(jìn)行； 循環(huán)水在冷卻塔與空氣接觸，不斷產(chǎn)生蒸發(fā)損失，水中各種礦物質(zhì)和離子含量不斷濃縮，需要補(bǔ)充水量（補(bǔ)充水），排出一定濃縮水（排污水）。,May_2011_JDY,12,1-補(bǔ)充水(M)；2-冷卻塔；3-冷水池；4-循環(huán)水泵；5-滲漏水(F)；6-冷卻水；7-冷卻用換熱器；8-熱水(R)；9-排污水(B)；10-蒸發(fā)損失(E)；11-風(fēng)吹損失(D)；12-空氣,敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)-示意圖,May_2011_JDY,13,發(fā)電機(jī)組的循環(huán)冷卻系統(tǒng),May_2011_JDY,14,凝汽器- 換熱部分,凝汽器凝結(jié)從低壓缸排出的蒸汽；凝汽器也用于增加除鹽水（正常補(bǔ)水）以及抽空氣等。 循環(huán)水流經(jīng)凝汽器管束使凝汽器殼體內(nèi)汽機(jī)排汽凝結(jié)，凝結(jié)水聚集在熱井內(nèi)并由凝結(jié)水泵排走，正常水位時(shí)其水容積為不少于4分鐘凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)流量。 凝汽器殼體內(nèi)布置管束，管子為銅合金管,用循環(huán)水冷卻。,May_2011_JDY,15,敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)-冷卻塔,冷卻塔用來(lái)冷卻從換熱器中排出的熱水。 冷卻塔內(nèi)熱水從上向下噴散成水滴或水膜，空氣由下而上或水平方向在塔內(nèi)流動(dòng)。水與空氣進(jìn)行熱交換，水溫降低。 冷卻塔的種類很多，根據(jù)空氣進(jìn)入塔內(nèi)的情況分自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩大類。 冷卻塔內(nèi)部裝有濺水裝置(填料)，由板條交錯(cuò)排列而成，或采用膜式填料。,May_2011_JDY,16,冷卻塔中的傳熱原理,在冷卻塔內(nèi)，熱水與空氣之間發(fā)生兩種傳熱作用：蒸發(fā)傳熱和接觸傳熱。 蒸發(fā)傳熱是當(dāng)水在其表面溫度時(shí)的飽和蒸汽壓大于空氣中水蒸汽分壓時(shí)，水滴表面的水分子克服液態(tài)水分子之間的吸引力而汽化逸入空氣中，并帶走汽化潛熱，使液態(tài)水的溫度下降。每蒸發(fā)1kg水，要帶走約2.43106J的熱量。蒸發(fā)傳熱帶走的熱量約占冷卻塔中傳熱量的75-80。 接觸傳熱是當(dāng)空氣的濕球溫度低于水溫時(shí)，熱量從水傳向空氣，使空氣溫度提高而水溫降低，帶走的熱量是顯熱，約占冷卻塔中傳熱量的20-25%。,May_2011_JDY,17,風(fēng)筒式逆流冷卻塔的工藝構(gòu)造,配水系統(tǒng)； 淋水裝置； 百葉窗； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風(fēng)筒,May_2011_JDY,18,抽風(fēng)式逆流玻璃鋼冷卻塔結(jié)構(gòu),May_2011_JDY,19,玻璃鋼冷卻塔的應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)已系列化、規(guī)格齊全； 體積小、重量輕； 可以拆遷，運(yùn)輸方便； 造價(jià)相對(duì)較低； 廣泛應(yīng)用于中小型化工廠、制藥廠、賓館等。 缺點(diǎn)： 強(qiáng)度低； 使用壽命相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冷凝塔較短。,May_2011_JDY,20,噴流式冷卻塔,熱水通過(guò)壓力噴嘴噴向塔內(nèi)，成為散開(kāi)的噴流體，同時(shí)將大量空氣帶入塔內(nèi)，熱水通過(guò)蒸發(fā)和接觸傳熱將熱量傳給空氣，冷卻后的水落人集水池，空氣通過(guò)收水器后排出。 這種塔不用填料和風(fēng)機(jī)，因而沒(méi)有風(fēng)機(jī)噪聲。處理水量可從每小時(shí)幾噸到幾百噸。,May_2011_JDY,21,熱交換過(guò)程的優(yōu)化,通過(guò)熱力學(xué)傳導(dǎo)理論，熱交換過(guò)程并非溫差越大越好，也不是流量越多越好，而是將循環(huán)冷卻水出入水口溫度端差控制在4.56.5范圍內(nèi)對(duì)于熱交換系統(tǒng)才是最經(jīng)濟(jì)的。 溫度差值大，系統(tǒng)熱交換效能下降，交換介質(zhì)流量過(guò)高，運(yùn)行成本增加。,May_2011_JDY,22,循環(huán)冷卻水運(yùn)行,循環(huán)水在使用過(guò)程中，由于降溫的需要，少量水在冷卻塔中蒸發(fā)，而鹽分仍留在系統(tǒng)中，產(chǎn)生鹽類濃縮作用； 同時(shí)由于熱水與空氣充分接觸，使循環(huán)水中二氧化碳CO2逐出，破壞水中碳酸平衡，引起水質(zhì)的不穩(wěn)定，在系統(tǒng)中產(chǎn)生結(jié)垢或腐蝕現(xiàn)象。因此，必須對(duì)水質(zhì)進(jìn)行穩(wěn)定性處理。 此外，外界的污染(如有機(jī)物、微生物、藻類等)也會(huì)影響水質(zhì)。有時(shí)還要投加穩(wěn)定劑和殺菌滅藻劑以便穩(wěn)定水質(zhì)。,May_2011_JDY,23,濃縮倍數(shù),在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于不斷蒸發(fā)，水中離子含量愈來(lái)愈高。 濃縮倍數(shù)：循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中該物質(zhì)的濃度之比。 通常選用的物質(zhì)有Cl-、SiO2、K+等物質(zhì)或總?cè)芙夤腆w。,May_2011_JDY,24,補(bǔ)充水量和排污水量,不論系統(tǒng)中某離子的初始濃度是多少，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，其最終的濃度總是濃縮倍數(shù)和補(bǔ)充水中離子濃度的乘積。 控制好補(bǔ)水量和排污水量能使系統(tǒng)中某些離子濃度穩(wěn)定在一個(gè)定值上。,May_2011_JDY,25,案例：TRASAR技術(shù)在寶鋼1420冷軋循環(huán)水處理的應(yīng)用- 高湘給水工程技術(shù)及工程實(shí)例(P397),主要技術(shù)參數(shù)： 系統(tǒng)供水量12500m3/h;系統(tǒng)保有水量7000m3;補(bǔ)充水量283m3/h;排污水量157m3/h;溫差7; 濃縮倍數(shù)1.8。 特點(diǎn)：用水點(diǎn)多、供水量大、管線長(zhǎng)、水質(zhì)穩(wěn)定性要求高，系統(tǒng)采用較高的控制水平。,May_2011_JDY,26,人工投加水處理藥劑的缺陷,影響因素多，如負(fù)荷量、排放量、氣候變化等，因此，體系中藥劑濃度不穩(wěn)定； 不能隨時(shí)確知藥劑濃度的改變，為保證藥劑劑量在底線以上，常過(guò)量投加藥劑； 分析頻率高，投入人力較多。,May_2011_JDY,27,美國(guó)Nalco的循環(huán)水監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng),系統(tǒng)主要構(gòu)成： TRASAR技術(shù)- 熒光示蹤劑信號(hào)連續(xù)監(jiān)測(cè)（故只能采用Nalco的水處理藥劑）； 在線pH計(jì)和電導(dǎo)儀； 微生物監(jiān)測(cè)； TRENDCHECK數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件； TOWERSCAN運(yùn)行效果監(jiān)測(cè)。,May_2011_JDY,28,TRASAR技術(shù),Nalco公司1990年代開(kāi)發(fā)的專利。 將少量的熒光示蹤劑與水處理藥劑按比例混合加入循環(huán)水中，熒光劑被特定波長(zhǎng)的光激勵(lì)發(fā)出熒光，很低濃度下（0.01 g/L）即可被光電倍增管檢測(cè)出來(lái)。 TRASAR可在線監(jiān)測(cè)水處理藥劑的濃度，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，以反饋控制加藥泵的開(kāi)閉。（水處理劑的損失和濃縮?。?特點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)省藥劑用量、自動(dòng)記錄加藥劑量以備數(shù)據(jù)分析。,May_2011_JDY,29,TRASAR 控制技術(shù),May_2011_JDY,30,通過(guò)濾光片選擇激勵(lì)光波長(zhǎng),May_2011_JDY,31,熒光的激發(fā)與發(fā)射,Excitation Filter-激發(fā)單色器，只