第八章 冷卻水.ppt

1、第八章 工業(yè)冷卻水裝置及運行,本章主要內(nèi)容 1、概述（冷卻作用、冷卻水特點） 2、冷卻水系統(tǒng)和設備（直流冷卻水系統(tǒng)和 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔的構造等） 3、冷卻水系統(tǒng)中的平衡 4、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結垢及其控制 5、循環(huán)冷卻水中微生物的危害及控制,8.1 概述,一、冷卻作用 工業(yè)生產(chǎn)過程中往往會產(chǎn)生大量熱量，使生產(chǎn)設備或產(chǎn)品的溫度升高，必須及時進行冷卻，否則影響生產(chǎn)的正常運行、產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。,8.1 概述,二、冷卻水特點 1 水量巨大 冷卻水量約占工業(yè)總用水量的9095。 如一個年產(chǎn)萬噸的合成氨廠，冷卻水量達 ； 一個萬千瓦的火力發(fā)電廠，冷卻水量達 ； 一個年 產(chǎn) 噸 聚 丙 烯 的 化 工

2、 廠，冷卻水量達左右。,8.1 概述,2 溫度升高，水質(zhì)變化不大 ，鹽類濃縮。 鹽類濃縮導致腐蝕、結垢和微生物滋生等 3工業(yè)用水節(jié)約的重要途徑 一套用水量約為 左右的冷卻裝置，采用循環(huán)水系統(tǒng)，每小時補充400500噸新鮮水即可，節(jié)水的效益非常顯著。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,8.2.1 冷卻水系統(tǒng) 主要的冷卻對 象 有 冷 凝 器、熱 交 換 器、 油 （氣 或 液 體） 冷 卻器、發(fā)電機組與壓縮機組、高爐、煉鋼與軋鋼機、化學反應器等。冷卻水進入這些設備，與熱壁接觸而被加熱。這種用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)。 冷卻水系統(tǒng)通常有兩種： 直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。,8.2 冷卻水系

3、統(tǒng)和設備,一 直流冷卻水系統(tǒng) 直流冷卻水：冷 卻 水 僅 通 過 換 熱 設 備 利 用 一 次 后 就 被 排 放 掉 。 直 流 冷 卻 水 系 統(tǒng) 通 常 用 水 量 很 大 ，水 經(jīng) 換 熱 設 備 后 的 溫 升 很 小 ， 而 排 出 水 的 溫 度 也 較 低 ， 水 中各 種 礦 物 質(zhì) 和 離 子 含 量 基 本 上 保 持 不 變 。 特點：投資 少 、 操 作 簡 便 ， 對 水 質(zhì) 要 求 不 高 ， 但 取 水 量 大 ， 運 行 費 用高 ， 不 符 合 節(jié) 水 節(jié) 能 的 要 求 。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,二 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分封閉式和敞開式兩種

4、。 封閉式：冷卻水升溫后不與大氣直接接觸， 而在另一臺換熱設備中經(jīng)其 他 冷 卻 介 質(zhì)換 熱降溫后再回用，以冷卻 高 溫 熱 介質(zhì)。 敞開式：冷卻水升溫后通過冷卻塔 （池）來 進行的，冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,1 封閉式系統(tǒng)特點 須使用含鹽量很低的軟水或純水 不直接暴露于空氣中，水量損失少，水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般也不發(fā)生變化， 溶解氧和雜質(zhì)含量極少，又不與陽光接觸，不利于菌、藻等微生物生長繁殖， 系統(tǒng)中的結垢和腐蝕較少發(fā)生，排污量也很小。 該系統(tǒng)中的冷卻水不存在蒸發(fā)冷卻過程，只靠傳導散熱，冷卻效率很低，循環(huán)系統(tǒng)的基建造價和能耗高

5、，一般只用于發(fā)電機、內(nèi)燃機或有特殊要求的單臺工作設備。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,2敞開式系統(tǒng)特點 冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸進入灰塵顆粒。 部分水在通過冷卻塔 （池）時會被蒸發(fā)損失掉。 水中各種礦物質(zhì)和離子含量也會不斷濃縮增大。當系統(tǒng)水中離子含量增大到一定值后，需排出部分污水，補充一定量的新鮮水。 目前得到廣泛應用。 這種系統(tǒng)與直流冷卻水系統(tǒng)相比，補充的新鮮水一般只是直流用水量的1/40左右，可節(jié)約大量冷卻水用量。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,8.2.2 冷卻構筑物 冷卻構筑物包括冷卻池和冷卻塔兩大類。 一 、冷卻池 冷卻池是利用天然或人工池塘、水庫等構筑物來冷卻

6、循環(huán)水。它利用自然蒸發(fā)使已吸收熱量的水冷卻后再循環(huán)使用。它的特點是冷卻過程緩慢，效率低，冷熱水溫差小，且需很大的貯水量和占地面積。冷卻池分為天然冷卻池和噴水冷卻池兩類。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,二 、冷卻塔 冷卻塔是將生產(chǎn)過程中經(jīng)熱交換升溫后的冷卻水，通過與空氣直接接觸，由蒸發(fā)、傳導方式散熱降溫，或隔著換熱器器壁與空氣間接接觸的單純傳導方式散熱降溫的塔型冷卻構筑物。 冷卻塔類型：干式、干濕式和濕式三種。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,干式冷卻塔 循環(huán)水不與空氣直接接 觸，而 是 在安裝于冷卻塔中的散熱器 內(nèi) 被 空 氣 冷卻，適用于某些密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)或不允許水分或特殊污染物散失的場合。,8

7、.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,干濕式冷卻塔 溫度高的循環(huán)水先通過裝在塔頂?shù)谋P管，以此來加熱將要出塔的濕空氣，使?jié)窨諝?“過熱”，以免出塔后形成水霧或水凌，影響環(huán)境。熱水出盤管后，再被引到配水裝置，噴淋到填料上與空氣進行直接換熱。 濕式冷卻塔 水與空氣則進行直接接觸換熱。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,自然通風式（風筒） 冷卻塔分為 機械通風式 混合通風式 逆流式：水的流動方向與氣的流動方向相反 橫流式：水的流動方向與氣的流動方向垂直 作水平流動的。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,根據(jù)塔內(nèi)淋水裝置的不同， 冷卻塔可分 點滴式 薄膜式 噴水式 點滴薄膜式,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,風筒式逆流冷卻塔,配水系統(tǒng)；

8、淋水填料； 百葉窗； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風筒；,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,風筒式 橫流 冷卻塔,配水系統(tǒng)； 淋水填料； 百葉窗； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風筒；,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,鼓風式逆流 冷卻塔,配水系統(tǒng)； 淋水填料； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風機； 風筒； 除水器,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,引風式逆流 冷卻塔,配水系統(tǒng)； 淋水填料； 百葉窗； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風機； 風筒； 除水器,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,引風式橫流 冷卻塔,配水系統(tǒng)； 淋水填料； 百葉窗； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風機； 風筒； 除水器,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,混合通風逆流 冷卻塔,配水系統(tǒng)；

9、 淋水填料； 集水池； 空氣分配區(qū)； 風機； 風筒；,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,玻璃鋼冷卻塔 材質(zhì)：玻璃鋼 冷卻水量：8500t/h（小型） 水溫降幅：525度,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,三 、冷卻塔的工藝構造 冷卻塔一般由通風筒、配水系統(tǒng)、淋水裝置（淋水填料）、通風設備、收水器和集水池等部分組成。 （一）配水系統(tǒng) 配水系統(tǒng)的作用 將待冷卻的熱水均勻地分布到冷卻塔整個淋水面積上。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,若配水不均勻，淋水填料上水流密集的部分，通風阻力增大，空氣流量就 少，水 的散熱冷 卻 效 果 就 差；而 水 流 過 少 的 部分，空氣流量大，許多氣流沒有充分發(fā)揮其攜熱能力即逸出塔外，從

10、而影響全塔的冷卻效果。 配水系統(tǒng)一般有管式、槽式和池式配水三種類型。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,（二）淋水填料 是冷卻塔內(nèi)水、氣兩相進行傳熱、傳質(zhì)的效能核心，是影響冷卻塔熱力性能的主要組件。 作用：將配水系統(tǒng)濺落下來的熱水形成水膜或細小水滴，以增大水和空氣接觸表面積并延長水在塔中的停留時間，創(chuàng)造良好的傳熱傳質(zhì)條件。 淋水密度：衡量填料性能的重要 技 術 指 標。,淋 水 密 度 增 大，填料厚度減小，塔體容積減小，冷卻塔造價也越低。 我 國 逆 流 冷 卻 塔 的 淋 水 密 度 為 （）， 國外有些 可 達 到 （）。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,填料還應具有較大的比

11、表面積，通風阻力小，親水性強，化學穩(wěn)定性好，質(zhì)輕耐久，抗腐蝕，價廉易得，施工維護方便等特點。 填料分為點滴式、薄膜式和點滴薄膜式三種類型。（水被灑成的冷卻表面形式）,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,（三）風筒、風機、進風口 風筒 起抽風和送濕熱空 氣 的 作 用。 筒 體 較高，可達150 以上，且多設計成雙曲線型筒壁。 采用機械強制通風，一般風筒較低，在 左右。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備, 風機 機械通風塔中一般用軸流風機。軸流風機風量大，風壓小，可作短時間反轉(zhuǎn) 。它可用調(diào)整葉片角度來改變風量與風壓，使用方便。大中型塔 常 用 系 列 風 機， 小型塔用 系列風機。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,進風

12、口 冷卻塔進風口應具備均勻良好的進風條件，減小氣流阻力。進風口面積大，進口空氣流速小，有利于塔內(nèi)氣流均布和減小氣流阻力，但要增加塔身高度和造價； 反之，進風口面積太小，則易使塔內(nèi)氣流分布不均，阻力大，進風口渦流區(qū)大，影響塔的冷卻效果。 進風口應朝向當?shù)叵募局鲗эL向。 進風百葉窗：一般在橫流塔進風口設置向塔內(nèi)傾斜成交角,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,（四）收水器 （除水器） 作 用 是 回 收 利 用 即 將出塔的 濕 空 氣 中 挾 帶 的 霧 狀 小 水滴。 在逆 流 塔 中 收 水 器 設 置 在 配水設 備 之 上，在 橫 流 塔 中 斜 放 在淋水填料的內(nèi)側(cè)。目前我國收水器的飄水率一般為循

13、環(huán)水量的0.010.015，美國生產(chǎn)的 12型收水器其飄水率僅為循環(huán)水量的0.0005。 自然通風塔可不裝收水器。風速小，塔筒較高，一般水滴散失少。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,（五）集水池 集水池設在冷 卻塔 塔 體下方，起 貯 存 和 調(diào) 節(jié) 冷 卻 水 水 量 的 作用。 深度不小于。池底設深度為.0.5 的集水坑，并有大于0.5的坡度，坡向集水坑，以利于排污和放空?？觾?nèi)設排泥、放空管。 集水池設溢流管，四周設回水臺。,8.2 冷卻水系統(tǒng)和設備,（六）塔體 起封閉和圍護作用。 大中型塔中，主體結構和填料支架用鋼筋混凝土或防腐鋼結構，塔體外圍用混凝土大型砌塊或玻璃鋼裝配結構。 小塔用玻璃鋼。

14、 塔體形狀在結構上有方形、矩形、圓形、雙曲線形等。,8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡,一 水量平衡 冷卻水在循環(huán)運 行 過 程中，由 于 蒸 發(fā) （）、風 吹 （）、排污 （）和滲漏 （） 四種水量損失，需不斷補充相應數(shù)量的新鮮水。,8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡,二 鹽平衡 由于水的蒸發(fā)是以不含鹽分的水蒸氣形式散失，水中的溶解固體和懸浮物逐漸積累，造成系統(tǒng)水中含鹽量增高。 由于風吹、排污和滲漏損失一部分高鹽水，而補充一部分低鹽水，使系統(tǒng)中的鹽份最后達到平衡。,8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡,令 ，則,jz（234）=B（1234）,循環(huán)水中的含鹽量（極限值） 補充水中的含鹽量,稱k為濃縮倍數(shù)，常以Cl離子

15、的比計。,8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡,濃縮倍數(shù)的大小反映水資源復用率的大小，是衡量循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行情況的一項重要指標。 濃縮倍數(shù)過小，補充水量和水處理藥劑耗量較大，且容易因系統(tǒng)藥劑濃度不足而難以控制腐蝕。提高濃縮倍數(shù)不但可節(jié)約用水，而且也可減少隨排污而流失的藥劑量，因而節(jié)約了藥劑費用。,8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡,濃縮倍數(shù)過大 （5）,節(jié) 約 的 排 污 水 量 變 化 不 大，而析出結垢和發(fā)生腐蝕的可能性增大，也不利于微生物的控制。 選用合適的濃縮倍數(shù)，必須綜合考慮當?shù)厮此|(zhì)、水處理藥劑情況和運行管理條件等。 操作時，不能任意改變補充水量和排污水量。,8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結垢及其控制,

16、一、循環(huán)冷卻水中的沉積物 沉積物：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行的過程中，會有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面，為沉積物。 主要由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構成。,8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結垢及其控制,水垢：水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當陰陽離子的乘積超過本身的容積時，會生成沉淀沉積在傳熱表面上，為水垢。 污垢：淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積又稱污垢。 由顆粒細小的泥沙、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀的氫氧化物、雜物廢屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、菌藻的尸體和黏性分泌物組成。,8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結垢及其控制,二、污垢的控制技術 （一）補充水水質(zhì)的控制 懸浮物含量小于5mg/L時才能用作補充水。 （二）循環(huán)水水質(zhì)的控制 1控制運行的濃縮倍數(shù) 2碳化處理：補充由冷卻塔中逸出的二氧化碳，使冷卻水中的鈣鹽以溶解度相對較高的重碳酸鹽存在。 （三）酸化處理 涂料表面處