第八章 冷却水.ppt

第八章工业冷却水装置及运行 本章主要内容1 概述 冷却作用 冷却水特点 2 冷却水系统和设备 直流冷却水系统和循环冷却水系统 冷却塔的构造等 3 冷却水系统中的平衡4 循环冷却水系统的结垢及其控制5 循环冷却水中微生物的危害及控制 8 1概述 一 冷却作用工业生产过程中往往会产生大量热量 使生产设备或产品的温度升高 必须及时进行冷却 否则影响生产的正常运行 产品的质量和产量 8 1概述 二 冷却水特点1水量巨大冷却水量约占工业总用水量的90 95 如一个年产 万吨的合成氨厂 冷却水量达 一个 万千瓦的火力发电厂 冷却水量达 一个年产 吨聚丙烯的化工厂 冷却水量达 左右 8 1概述 2温度升高 水质变化不大 盐类浓缩 盐类浓缩导致腐蚀 结垢和微生物滋生等3工业用水节约的重要途径一套用水量约为 左右的冷却装置 采用循环水系统 每小时补充400 500吨新鲜水即可 节水的效益非常显著 8 2冷却水系统和设备 8 2 1冷却水系统主要的冷却对象有冷凝器 热交换器 油 气或液体 冷却器 发电机组与压缩机组 高炉 炼钢与轧钢机 化学反应器等 冷却水进入这些设备 与热壁接触而被加热 这种用水来冷却工艺介质的系统称为冷却水系统 冷却水系统通常有两种 直流冷却水系统和循环冷却水系统 8 2冷却水系统和设备 一直流冷却水系统直流冷却水 冷却水仅通过换热设备利用一次后就被排放掉 直流冷却水系统通常用水量很大 水经换热设备后的温升很小 而排出水的温度也较低 水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变 特点 投资少 操作简便 对水质要求不高 但取水量大 运行费用高 不符合节水节能的要求 8 2冷却水系统和设备 二循环冷却水系统循环冷却水系统分封闭式和敞开式两种 封闭式 冷却水升温后不与大气直接接触 而在另一台换热设备中经其他冷却介质换热降温后再回用 以冷却高温热介质 敞开式 冷却水升温后通过冷却塔 池 来进行的 冷却水在循环过程中要与空气接触 8 2冷却水系统和设备 8 2冷却水系统和设备 1封闭式系统特点须使用含盐量很低的软水或纯水不直接暴露于空气中 水量损失少 水中各种矿物质和离子含量一般也不发生变化 溶解氧和杂质含量极少 又不与阳光接触 不利于菌 藻等微生物生长繁殖 系统中的结垢和腐蚀较少发生 排污量也很小 该系统中的冷却水不存在蒸发冷却过程 只靠传导散热 冷却效率很低 循环系统的基建造价和能耗高 一般只用于发电机 内燃机或有特殊要求的单台工作设备 8 2冷却水系统和设备 8 2冷却水系统和设备 2敞开式系统特点冷却水在循环过程中要与空气接触进入灰尘颗粒 部分水在通过冷却塔 池 时会被蒸发损失掉 水中各种矿物质和离子含量也会不断浓缩增大 当系统水中离子含量增大到一定值后 需排出部分污水 补充一定量的新鲜水 目前得到广泛应用 这种系统与直流冷却水系统相比 补充的新鲜水一般只是直流用水量的1 40左右 可节约大量冷却水用量 8 2冷却水系统和设备 8 2 2冷却构筑物冷却构筑物包括冷却池和冷却塔两大类 一 冷却池冷却池是利用天然或人工池塘 水库等构筑物来冷却循环水 它利用自然蒸发使已吸收热量的水冷却后再循环使用 它的特点是冷却过程缓慢 效率低 冷热水温差小 且需很大的贮水量和占地面积 冷却池分为天然冷却池和喷水冷却池两类 8 2冷却水系统和设备 二 冷却塔冷却塔是将生产过程中经热交换升温后的冷却水 通过与空气直接接触 由蒸发 传导方式散热降温 或隔着换热器器壁与空气间接接触的单纯传导方式散热降温的塔型冷却构筑物 冷却塔类型 干式 干湿式和湿式三种 8 2冷却水系统和设备 干式冷却塔循环水不与空气直接接触 而是在安装于冷却塔中的散热器内被空气冷却 适用于某些密闭式循环冷却水系统或不允许水分或特殊污染物散失的场合 8 2冷却水系统和设备 干湿式冷却塔温度高的循环水先通过装在塔顶的盘管 以此来加热将要出塔的湿空气 使湿空气 过热 以免出塔后形成水雾或水凌 影响环境 热水出盘管后 再被引到配水装置 喷淋到填料上与空气进行直接换热 湿式冷却塔水与空气则进行直接接触换热 8 2冷却水系统和设备 自然通风式 风筒 冷却塔分为机械通风式混合通风式逆流式 水的流动方向与气的流动方向相反横流式 水的流动方向与气的流动方向垂直作水平流动的 8 2冷却水系统和设备 根据塔内淋水装置的不同 冷却塔可分点滴式薄膜式喷水式点滴薄膜式 8 2冷却水系统和设备 风筒式逆流冷却塔 配水系统 淋水填料 百叶窗 集水池 空气分配区 风筒 8 2冷却水系统和设备 风筒式横流冷却塔 配水系统 淋水填料 百叶窗 集水池 空气分配区 风筒 8 2冷却水系统和设备 鼓风式逆流冷却塔 配水系统 淋水填料 集水池 空气分配区 风机 风筒 除水器 8 2冷却水系统和设备 引风式逆流冷却塔 配水系统 淋水填料 百叶窗 集水池 空气分配区 风机 风筒 除水器 8 2冷却水系统和设备 引风式横流冷却塔 配水系统 淋水填料 百叶窗 集水池 空气分配区 风机 风筒 除水器 8 2冷却水系统和设备 混合通风逆流冷却塔 配水系统 淋水填料 集水池 空气分配区 风机 风筒 8 2冷却水系统和设备 玻璃钢冷却塔材质 玻璃钢冷却水量 8 500t h 小型 水温降幅 5 25度 8 2冷却水系统和设备 三 冷却塔的工艺构造冷却塔一般由通风筒 配水系统 淋水装置 淋水填料 通风设备 收水器和集水池等部分组成 一 配水系统配水系统的作用将待冷却的热水均匀地分布到冷却塔整个淋水面积上 8 2冷却水系统和设备 若配水不均匀 淋水填料上水流密集的部分 通风阻力增大 空气流量就少 水的散热冷却效果就差 而水流过少的部分 空气流量大 许多气流没有充分发挥其携热能力即逸出塔外 从而影响全塔的冷却效果 配水系统一般有管式 槽式和池式配水三种类型 8 2冷却水系统和设备 二 淋水填料是冷却塔内水 气两相进行传热 传质的效能核心 是影响冷却塔热力性能的主要组件 作用 将配水系统溅落下来的热水形成水膜或细小水滴 以增大水和空气接触表面积并延长水在塔中的停留时间 创造良好的传热传质条件 淋水密度 衡量填料性能的重要技术指标 淋水密度增大 填料厚度减小 塔体容积减小 冷却塔造价也越低 我国逆流冷却塔的淋水密度为 国外有些可达到 8 2冷却水系统和设备 8 2冷却水系统和设备 填料还应具有较大的比表面积 通风阻力小 亲水性强 化学稳定性好 质轻耐久 抗腐蚀 价廉易得 施工维护方便等特点 填料分为点滴式 薄膜式和点滴薄膜式三种类型 水被洒成的冷却表面形式 8 2冷却水系统和设备 三 风筒 风机 进风口 风筒起抽风和送湿热空气的作用 筒体较高 可达150 以上 且多设计成双曲线型筒壁 采用机械强制通风 一般风筒较低 在 左右 8 2冷却水系统和设备 风机机械通风塔中一般用轴流风机 轴流风机风量大 风压小 可作短时间反转 它可用调整叶片角度来改变风量与风压 使用方便 大中型塔常用 系列风机 小型塔用 系列风机 8 2冷却水系统和设备 进风口冷却塔进风口应具备均匀良好的进风条件 减小气流阻力 进风口面积大 进口空气流速小 有利于塔内气流均布和减小气流阻力 但要增加塔身高度和造价 反之 进风口面积太小 则易使塔内气流分布不均 阻力大 进风口涡流区大 影响塔的冷却效果 进风口应朝向当地夏季主导风向 进风百叶窗 一般在横流塔进风口设置向塔内倾斜成 交角 8 2冷却水系统和设备 四 收水器 除水器 作用是回收利用即将出塔的湿空气中挟带的雾状小水滴 在逆流塔中收水器设置在配水设备之上 在横流塔中斜放在淋水填料的内侧 目前我国收水器的飘水率一般为循环水量的0 01 0 015 美国生产的 12型收水器其飘水率仅为循环水量的0 0005 自然通风塔可不装收水器 风速小 塔筒较高 一般水滴散失少 8 2冷却水系统和设备 五 集水池集水池设在冷却塔塔体下方 起贮存和调节冷却水水量的作用 深度不小于 池底设深度为 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 坑内设排泥 放空管 集水池设溢流管 四周设回水台 8 2冷却水系统和设备 六 塔体起封闭和围护作用 大中型塔中 主体结构和填料支架用钢筋混凝土或防腐钢结构 塔体外围用混凝土大型砌块或玻璃钢装配结构 小塔用玻璃钢 塔体形状在结构上有方形 矩形 圆形 双曲线形等 8 3冷却水系统中的平衡 一水量平衡冷却水在循环运行过程中 由于蒸发 风吹 排污 和渗漏 四种水量损失 需不断补充相应数量的新鲜水 8 3冷却水系统中的平衡 二盐平衡由于水的蒸发是以不含盐分的水蒸气形式散失 水中的溶解固体和悬浮物逐渐积累 造成系统水中含盐量增高 由于风吹 排污和渗漏损失一部分高盐水 而补充一部分低盐水 使系统中的盐份最后达到平衡 8 3冷却水系统中的平衡 令 则 jz 2 3 4 B 1 2 3 4 循环水中的含盐量 极限值 补充水中的含盐量 称k为浓缩倍数 常以Cl离子的比计 8 3冷却水系统中的平衡 浓缩倍数的大小反映水资源复用率的大小 是衡量循环冷却水系统运行情况的一项重要指标 浓缩倍数过小 补充水量和水处理药剂耗量较大 且容易因系统药剂浓度不足而难以控制腐蚀 提高浓缩倍数不但可节约用水 而且也可减少随排污而流失的药剂量 因而节约了药剂费用 8 3冷却水系统中的平衡 浓缩倍数过大 5 节约的排污水量变化不大 而析出结垢和发生腐蚀的可能性增大 也不利于微生物的控制 选用合适的浓缩倍数 必须综合考虑当地水源水质 水处理药剂情况和运行管理条件等 操作时 不能任意改变补充水量和排污水量 8 4循环冷却水系统的结垢及其控制 一 循环冷却水中的沉积物沉积物 循环冷却水系统在运行的过程中 会有各种物质沉积在换热器的传热管表面 为沉积物 主要由水垢 淤泥 腐蚀产物和生物沉积物构成 8 4循环冷却水系统的结垢及其控制 水垢 水中溶解的硫酸钙 硅酸钙 硅酸镁等 当阴阳离子的乘积超过本身的容积时 会生成沉淀沉积在传热表面上 为水垢 污垢 淤泥 腐蚀产物和生物沉积又称污垢 由颗粒细小的泥沙 尘土 不溶性盐类的泥状物 胶状的氢氧化物 杂物废屑 腐蚀产物 油污 菌藻的尸体和黏性分泌物组成 8 4循环冷却水系统的结垢及其控制 二 污垢的控制技术 一 补充水水质的控制悬浮物含量小于5mg L时才能用作补充水 二 循环水水质的控制1控制运行的浓缩倍数2碳化处理 补充由冷却塔中逸出的二氧化碳 使冷却水中的钙盐以溶解度相对较高的重碳酸盐存在 三 酸化处理涂料表面处理 8 5循环冷却水中微生物的