第九章 循环水的的冷却与处理.ppt

1 循环冷却水处理技术模块 2 第九章循环水的的冷却与处理 9 1水冷却的基础知识一 湿空气的性质湿空气是干空气和水蒸汽所组成的混合气体 大气中一般含有或多或少的水燕汽 都是湿空气 循环水就是依靠湿空气来冷却的 1 湿空气的压力在冷却塔的工作条件下 湿空气的总压力就是大气压力p 湿空气的总压力等于干空气分压力Pg与水蒸气分压力Pq之和 饱和水蒸气的分压力Pq 空气在某一温度下水蒸气达到饱和时的水蒸气的分压力 2 湿度 表示空气中水蒸气的含量 3 1 绝对湿度 每1米3湿空气中所含水蒸汽的重量 称为空气绝对湿度 其数值等于水蒸汽在其分压力Pq及湿空气温度T时的容重 q 2 相对湿度 指空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之比 用 表示 q q Pq Pq 相对湿度是表示空气接近饱和的程度 相对湿度小的空气吸收水分能力强 4 3 含湿量 在混合气体 湿空气 中每1公斤干空气所混合的水蒸汽重量 x 称为湿空气的含湿量 也称比湿 即在l x公斤湿空气中 有1公斤的干空气和x公斤的水蒸气 这个x就称为含湿量 在一定大气压力下 空气中含湿量随水蒸汽分压力的增加而增大 不饱和空气在气压及湿度保持不变的情况下 由于冷却而达到饱和状态 即将凝结出露水时的状态 时之温度 称为该空气之露点 3 湿空气的比热 总重量为1公斤的干空气和x公斤的水蒸汽的湿空气 温度升高1 所需的热量 称为湿空气的比热 用Csh表示 4 湿空气的焓 是湿空气中含有热能的数值 其值等于1公斤干空气和x公斤水蒸汽含有的热量之和 用i表示 5 5 空气的干球温度 湿球温度及水的冷却极限 1 空气的干球温度 干球温度计测出的温度 2 空气的湿球温度 湿球温度计测出的温度 3 湿球温度代表在当地气温条件下 水在冷却构筑物中可能被冷却到的最低温度 即冷却构筑物出水的理论极限值 生产上实际冷却的最低水温比 高3 5 6 二 水的冷却原理水的冷却形式 蒸发散热 接触散热 辐射散热循环水的冷却是通过各种冷却构筑物使水与空气接触 由蒸发散热 传导散热和辐射散热三个过程共同作用的结果 这三种散热过程在水冷却中所起的作用 随空气的物理性质不同而异 春 夏 秋三季内 室外气温较高 水表面蒸发起主要作用 最炎热夏季的蒸发散热量可达总散热量的90 以上 在冬季 由于气温降低 传导散热的作用增大 从夏季的lO 20 增加到50 严寒天气甚至可增加到70 除冷却池外 辐射散热对其他各型冷却构筑物的影响不大 一般可忽略不计 7 水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的 而水温的变化是两者作用的结果 1 当tf 时 蒸发和接触传热都朝一个方向进行 使水冷却 如图 1 单位时间内从单位面积上散发的总热量为H H H 2 当tf 时 接触传热的热量H 0 此时 H H 图 2 3 当tf 时 H 从空气流向水 图 3 这时只要表面蒸发所损失的热量H 大于H 水温仍会继续降低 此时H H H 4 当tf 时 水温停止下降 这时蒸发传热和接触传热给水的热量处于动态衡状态 图 4 即H H 则H 0 液面温度达到冷却极限值 在冷却塔实际运行中 一般多为第 1 种情况 个别有第 2 3 两种情况 8 9 9 2冷却构筑物类型 工艺构造及选择一 冷却构筑物的分类 3种 1 水面冷却 冷却湖 效果较差 10 11 2 喷水池冷却 12 3 冷却塔 湿式 敞开式 多用 干式 密闭式 干湿式 混合式 13 4 8循环水的的冷却与处理 14 15 16 17 二 冷却塔的工艺构造1 构造及作用 1 热水分配装置 配水系统 淋水填料 2 通风及空气分配装置 风机 风筒 进风口 3 其他装置 集水池 除水器 塔体 2 配水系统 1 要求布水均匀 阻力小 便于维修 2 分类 A 管式配水系统 包括固定管式 花管 喷嘴 和旋转管式B 槽式配水系统C 池式 盘式 适用于横流式 18 3 淋水装置 1 作用 将配水系统溅落的水滴 经多次溅散成细小水滴或水膜 增大水和空气的接触面积 延长接触时间 保证良好的水气热能交换 淋水装置是冷却塔的关键部位 2 分类 点滴式 薄膜式 波纹板等 P295 3 要求 具有较高的冷却能力 接触面积大 接触时间长 亲水性强 通风阻力小 材料易得 质轻 耐久 加工维修方便 19 20 4 通风及空气分配装置 1 风机 2 风筒 3 空气分配 进风口5 其他装置 集水池 除水器 塔体三 冷却塔的设计 一 设计任务 2类 1 根据给定的冷却任务 t 水量 Q 和当地气象参数 P 选定淋水填料 设计新塔 2 引用定型图校核在当地气象条件下 出水水温是否符合要求 21 二 设计原始资料 1 冷却水资料 Q 进塔温度 出塔温度 由工艺人员提供 2 工艺设备对出水温度的保证率3 当地气象资料P 风向 风速 4 选择淋水装置和热力 阻力特性 三 气象参数的选择1 按夏季最不利条件确定 6 7 8三个月频率为5 10 的昼夜平均气象条件 2 P 采用多年夏季平均气压或最热月平均气压 四 淋水装置性能的决定 热力特性 阻力特性四 冷却塔的维护管理五 冷却构筑物的选择P297 22 23 24 9 3循环水处理的基本概念一 循环冷却供水系统 直流式 密闭式 敞开式 1 直流式 污染环境 浪费水资源 不用 2 密闭式 存在严重的腐蚀及腐蚀产物问题 在缺水及小水量下使用 3 敞开式 存在水质不稳定问题 即水的污垢 包括水垢 泥垢 粘垢 和腐蚀 CO2腐蚀 电化学腐蚀 微生物腐蚀 须进行相应的水质稳定处理 多用 25 在实现冷却水循环使用的过程中 通过冷却构筑物的传热与传质交换 循环水中Ca2 Mg2 Cl SO42 等离于 溶介性固体 悬浮物相应增加 空气中污染物如尘土 杂物 可溶性气体和换热器物料渗漏等均可进入循环水 致使微生物大量繁殖和在循环冷却水系统的管道中产生结垢 腐蚀和粘泥 造成换热器换热效率降低 能源浪费 过水断面减少 通水能力降低 甚至使设备管道腐蚀穿孔 酿成事故 循环冷却水处理的任务就是消除或减少结垢 腐蚀和生物粘泥等危害 使系统可靠地运行 26 二 影响循环水水质稳定的因素1 水质污染 补充水水质引起的 外界污染物进入循环系统 系统内部产生的污染 2 循环水的脱CO2作用 由于水在冷却塔中与空气接触 大量CO2逸失 为补充水中CO2的平衡 Ca HCO3 分解为CaCO3和CO2 增加了水中的CaCO3 3 循环水的浓缩作用 系统中损失水量有四部分 蒸发损失 分吹损失 渗漏损失 排污损失 补充水量即为此四部分之和 蒸发损失带走的是水 盐分留在系统中 在运转过程中 使循环水质浓缩 当水中某些溶解盐 如CaCO3 的离子积大于容度积时 可产生水垢 27 4 水温变化的作用 循环水在工艺冷却设备中 如换热器 是升温过程 水温升高 Ca2 Mg2 溶解度下降 使部分CO2挥发 水中CO2小于平衡所需量 产生水垢 相反 水温下降 水中CO2大于平衡平衡所需量 过量CO2产生腐蚀 因此在温差较大的工艺冷却系统中 有可能在冷水进口端产生腐蚀而在热水出口端产生水垢 三 循环冷却水的基本水质要求P298表10 3四 循环水水质稳定判别指数1 极限碳酸盐法 有碳酸盐硬度和二氧化碳的平衡关系 用水中极限碳酸盐值进行循环水结垢性的判断 只能用于结垢判断 不能判