循環(huán)水的冷卻與穩(wěn)定處理課件

1、1、回用于工業(yè)回用途徑2、回用于農(nóng)業(yè)3、回用于城市用水工業(yè)冷卻循環(huán)水鍋爐補(bǔ)給水工藝用水農(nóng)業(yè)灌溉土地處理系統(tǒng)飲用水源綠化娛樂、景觀補(bǔ)水及消防第一節(jié) 概述 水做為冷卻介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)：使用方便，價(jià)格低，而且熱容量大，沸點(diǎn)高，化學(xué)穩(wěn)定性好。在工業(yè)總用水量中冷卻水占一半以上，將冷卻水循環(huán)使用可以提高水資源利用效率。一個(gè)年產(chǎn)30萬噸的合成氨廠，每小時(shí)冷卻水量達(dá)23500噸，每天耗水56400噸，如以每人每年用水30噸汁，則可供18800人用一年。冷卻水的循環(huán)要解決的問題水的降溫冷卻一般采用空氣作介質(zhì)，大面積的冷卻池可考慮輻射散熱水質(zhì)穩(wěn)定水的澄清第二節(jié) 循環(huán)冷卻水的冷卻處理一、濕空氣的性質(zhì)1. 濕空氣的壓強(qiáng)p:

2、 一般為當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?. 濕度(1)絕對(duì)濕度：1m3濕空氣含水蒸氣的質(zhì)量G氣， =水蒸氣本身的密度r氣(2)相對(duì)濕度：空氣的絕對(duì)濕度和同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度之比。(3)含濕量x:濕空氣中每1kg干空氣所含有的水蒸氣質(zhì)量3. 濕空氣的密度r: 1m3濕空氣所含干空氣的質(zhì)量和水蒸氣質(zhì)量之和。4. 濕空氣的比熱容c濕: 總質(zhì)量為1kg的濕空氣，溫度升高1 C所需的熱量。c干: 干空氣的比熱容，1.0 kJ/(kg C)c氣: 水蒸氣的比熱容，1.84kJ/(kg C)C濕 = 1.0 + x1.84 1.05 kJ/(kg C)5.濕空氣的焓i濕：1kg干空氣連同它所含的x kg水蒸氣高出0C的

3、干空氣和0C的水所含有的熱量。6. 焓濕圖7. 濕球溫度二、水的冷卻機(jī)理接觸傳熱：熱廢水通過接觸面向空氣傳遞熱量。H：接觸傳熱量，kJ/h； ：傳熱系數(shù)i, : 接觸面處的水溫和氣溫，C； F：接觸面積；蒸發(fā)散熱：水分子蒸發(fā)帶走汽化潛熱，從而使水溫降低。Hb:蒸發(fā)散熱量，kJ/h； ：面積傳質(zhì)系數(shù)，kg/(m2 h kPa)ptn: 空氣溫度=水溫時(shí)的飽和蒸氣壓，kPap: 空氣溫度為時(shí)的蒸氣壓，kPa; Q1: 蒸發(fā)水量，kg/h; S: 水氣接觸面積，m2三、水的冷卻構(gòu)筑物分類冷卻湖：利用天然湖泊或水池中水體表面自然蒸發(fā)而降低水溫。噴水冷卻池：在人工水池上安裝成組的噴頭，通過噴水蒸發(fā)而降低

4、水溫。冷卻塔：塔體內(nèi)安裝淋水裝置，熱廢水在與空氣流接觸過程中降低水溫。淋水裝置：擴(kuò)大水氣接觸面積，主要有點(diǎn)滴式、薄膜式、點(diǎn)滴薄膜式配水系統(tǒng)：將熱廢水均勻分布在整個(gè)淋水裝置橫斷面上，有管式、槽式、池式三種類型。通風(fēng)系統(tǒng)：包括風(fēng)源和配風(fēng)裝置風(fēng)源：自然風(fēng)力、通風(fēng)機(jī)配風(fēng)裝置：百葉窗板、進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)筒、導(dǎo)流傘集水池：位于塔體正下方，起收集、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)作用收水器：防止非蒸發(fā)的水沫流失或防止大氣污染第三節(jié)、循環(huán)冷卻水出現(xiàn)的問題 與水質(zhì)穩(wěn)定性的鑒別一、循環(huán)冷卻水出現(xiàn)的問題出現(xiàn)問題：污垢和腐蝕產(chǎn)生原因：水質(zhì)污染脫CO2作用：濃縮作用：循環(huán)水冷卻過程中因蒸發(fā)、分吹、滲漏、排污等造成水量損失，使系統(tǒng)中的溶解鹽濃縮：鹽

5、析出、腐蝕水溫變化：水溫升高：Ca/Mg鹽類、CO2溶解度降低，使水失去穩(wěn)定性而結(jié)垢。水溫降低：水中CO2量超過平衡需要量，溶解金屬表面上的CaCO3層，使金屬與溶解氧作用而被腐蝕。電化學(xué)腐蝕：由于溶解氧的存在以及金屬表面的不均勻性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面形成微電池，造成腐蝕和結(jié)垢。微生物腐蝕：二、水質(zhì)穩(wěn)定性的鑒別：飽和指數(shù)IL:IL = pH0 pHs pH0: 循環(huán)水的實(shí)際pH值 pHs: 水中溶解的CaCO3達(dá)到飽和值時(shí)的pH值IL = 0: 水質(zhì)穩(wěn)定IL 0: CaCO3過飽和，易析出水垢IL 0: CaCO3未飽和，CO2過量，易腐蝕實(shí)用上，IL 在0.3范圍內(nèi)可認(rèn)為是穩(wěn)定的。如

6、果循環(huán)水中加入阻垢劑(e.g. 聚磷酸鹽），IL可允許到0.5 2.5 。穩(wěn)定指數(shù)IR： IR = 2pHs pHIR 7.5 8.0: 出現(xiàn)腐蝕，值越大腐蝕月嚴(yán)重采用聚磷酸鹽處理時(shí)：IR 4: 形成水垢IR = 4.5 5：水質(zhì)基本穩(wěn)定 第四節(jié)、循環(huán)冷卻水的穩(wěn)定處理一、水垢的控制控制冷卻水結(jié)垢的途徑：(1)降低水中結(jié)垢離子的濃度使其保持在允許的范圍內(nèi)；(2)穩(wěn)定水中結(jié)垢離子的平衡關(guān)系；(3)破壞結(jié)垢離子的結(jié)晶長(zhǎng)大。 1從冷卻水中除去成垢離子 對(duì)含Ca2+、Mg2+離子較多的補(bǔ)充水。可用離子交換法或石灰軟化法預(yù)處理。投加石灰的軟化反應(yīng)如下：2加酸或通CO2，降低pH，穩(wěn)定重碳酸鹽 對(duì)一些水量較

7、大，而水質(zhì)要求并不十分嚴(yán)格的循環(huán)水系統(tǒng)，一般采用加酸法處理。通常加H2SO4加酸后，pH值降低，反應(yīng)向左進(jìn)行。使碳酸鹽轉(zhuǎn)化成溶解度較大的硫酸鹽： 也可向水中通入CO2或凈化后的煙道氣，穩(wěn)定重碳酸鹽。該法適用于生產(chǎn)過程中有多余的干凈CO2氣體或有含CO2的廢水可以直接利用的情況。3投加阻垢劑 結(jié)垢是水中微溶鹽結(jié)晶沉淀的結(jié)果。在鹽類過飽和溶液中，首先產(chǎn)生晶核，再形成少量微晶粒，然后這些微晶粒相互碰撞，并按一種特有的次序排列起來，使小晶粒不斷長(zhǎng)大，形成大晶體。 如果投加某些藥劑，破壞或控制結(jié)晶的某一進(jìn)程，水垢就難以形成。具有阻垢性能的藥劑包括螯合劑、抑制劑和分散劑。螯合劑與陽離子形成螯合物或絡(luò)合物，

8、將金屬離子封閉起來，阻止其與陰離子反應(yīng)生成水垢。EDTA是性能良好的螯合劑，幾乎能與所有的金屬離子螯合。抑制劑能擴(kuò)大物質(zhì)結(jié)晶的介穩(wěn)定區(qū)，在相當(dāng)大的過飽和程度上將結(jié)垢物質(zhì)穩(wěn)定在水中不析出。二、腐蝕的控制 控制腐蝕的基本方法： (1)通過電鍍或浸涂的方法在金屬表面形成防腐層使金屬和循環(huán)水隔絕； (2)使用電極電位比鐵低的鎂、鋅等犧牲陽極與需要保護(hù)碳鋼設(shè)備連接，使碳鋼設(shè)備成為陰極而受到保護(hù)?；蛘邔⑿枰Ｗo(hù)的碳鋼設(shè)備接到直流電源的負(fù)極上，并在正極上再接一個(gè)輔助陽極，設(shè)備在外加電流作用下轉(zhuǎn)成陰極而受到保護(hù)； (3)向循環(huán)水中投加無機(jī)或有機(jī)緩蝕劑、使金屬表面形成一層均勻致密、不易剝落的保護(hù)膜，這是目前國內(nèi)

9、外普遍采用的處理方法。 緩蝕膜類型典型緩蝕劑名稱保護(hù)膜的持點(diǎn)氧化膜型(鈍化膜型)鉻酸鹽亞硝酸鹽鎢酸鹽鉬酸鹽致密薄膜(320nm) 與基礎(chǔ)金屬的結(jié)合緊密緩蝕性能好 沉淀膜型水中離子型（與水中鈣離子等生成不溶性鹽）聚磷酸鹽磷酸鹽硅酸鹽鋅鹽與基礎(chǔ)金屬結(jié)合不太緊密緩蝕效果不佳多孔，膜厚（金屬離子型與緩蝕對(duì)象的金屬離子生成不溶性鹽）琉基苯并噻銼 苯并三氮銼 甲苯基二氮銼 較致密，膜較薄緩蝕性能較好吸附膜型胺類硫醇類表面活性劑木質(zhì)素 對(duì)酸液、非水溶液等，在金屬表清潔的狀態(tài)下，形成較好的吸附層。在淡水中，對(duì)碳鋼的非清潔表面，難以形成吸附層緩蝕膜類型及特點(diǎn) 1防止冷卻水系統(tǒng)滲入營(yíng)養(yǎng)物和懸浮物 營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入系統(tǒng)主要通過補(bǔ)充水、大氣和設(shè)備泄漏三條 途徑。磷系和胺系藥劑的分解也提供部分營(yíng)養(yǎng)物。對(duì)原水進(jìn)行混凝沉淀和過濾預(yù)處理可去除大部分懸浮物和微生物。藻類生長(zhǎng)需要日光照射進(jìn)行光合作用，如能遮斷陽光，就可防止藻類繁殖。 2投加殺生劑 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加殺生劑是目前抑制微生物的通行方法。殺生劑以各種方式殺傷微生物、如重金屬可穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，破壞維持生命的蛋白質(zhì)基團(tuán)。 三、 防微生物滋生非氧化性殺生劑（1)氯代酚類：氯代酚吸附在細(xì)胞壁上，并滲透到細(xì)胞質(zhì) 中，與細(xì)胞質(zhì)作用形成膠體溶液，并使蛋白質(zhì)沉淀，從 而殺死微生物。氯代酚毒性大，對(duì)人的眼、鼻等粘膜和 皮膚