工业给水处理4章 水的冷却和循环水水质处理

第4章 水的冷却和循环水水质处理,在工业生产过程中（热力、电力、钢铁、石油、化工、空调等），往往会产生大量热量，使生产设备或产品（气体或液体）温度升高，必须及时冷却，以免影响生产的正常进行和产品质量。从节能、经济、环保三方面考虑，冷却水应该实现循环利用。 水是吸收和传递热量的良好介质，常用来冷却生产设备和产品。工业冷却水的供水系统一般可分为直流式、循环式和混合式三种。为了节约水资源，常采用循环冷却水系统，一般流程如下图。,敞开式循环冷却水系统,循环水在使用过程中，少量水在冷却塔中蒸发损失，从而盐类浓缩而形成盐垢，水中悬浮物也发生浓缩，循环水可能受到渗漏工艺物料的污染，还有有机物、微生物、藻类进入系统。这些都可使循环水系统出现结垢、污垢、腐蚀和淤塞问题。因此，为了保证循环冷却水系统的可靠运行，必须同时采取以下技术措施： 1. 采用冷却构筑物以降低水温； 2. 进行水质处理以控制结垢、污垢、腐蚀和淤塞。,一 、冷却构筑物类型及构造,第一节 冷却构筑物类型、工艺构造,1. 水面冷却池（1）水面面积有限的水体：水塘、浅水库、小湖泊（2）水面面积很大的水体：河道、海湾、大型湖泊2. 喷水冷却池：压力水喷射后又落回水池，水与空气接触，而蒸发与传导散热。,3. 冷却塔,湿式：自然通风、机械通风、混合通风干式：即风冷，不需大量水，但费用高,湿式冷却塔按热水与空气流动的方向可分为：逆流式、横流式、混流式。本章主要讲述以水滴水膜形式冷却的湿式冷却塔,1. 水面冷却池,2. 喷水冷却池,3.湿式冷却塔,冷却塔,自然通风冷却塔,自然通风式冷却塔是利用空气自然对流来使水冷却的，水流运动形式有喷淋、溅滴等多种 .主要有进水管、出水管、分配水管、喷头和通风百叶窗等部件组成。,缺点是：占地面积大；冷却效率低；冷却效果不稳定，易受风速和风向的影响，水被吹散的损失大,优点是：构造简单；设备投资少；运行维护方便。,机械通风冷却塔,冷却塔水系统,机械通风式冷却塔需要消耗电能，而且维护管理比较复杂。但是它的冷却效率高，结构紧凑，占地面积小，适用范围广 。,抽风式机械通风横流钢制冷却塔,逆流式机械通风冷却塔,在塔内空气和水通过填料时的流动方向是相逆的：热水从上向下淋洒，而空气从下向上流动。冷却效果比较好，横断面积相对较小，其缺点是配水不够均匀，而且塔体高度较大。,机械通风逆流冷却塔,（1）配水系统 （2）淋水填料（3）风机 （4）风筒（5）空气分配装置 （6）除水器（7）集水池 （8）塔体（9）输水设施 （10）其它设施,二、冷却塔的组成,（1）配水系统,将热水均匀分配在整个淋水面积上，有管式、槽式、池盘式，管式如下图。,（2）淋水填料 是冷却塔的关键部分。其作用：将配水系统溅落的水滴，经多次溅散成微细的小水滴或水膜，增大水和空气的接触面积，延长接触时间，从而保证空气和水的良好热、质交换作用。 要求有大的比表面积，使水与空气有大的接触面积，通风阻力小，亲水性强，价格低廉，施工方便，质轻、耐久。 分类有：点滴式、薄膜式、点滴薄膜式。,点滴式淋水填料,（3）通风及空气分配装置,均匀分配空气。有机械通风的风机，风筒（形成风的自然对流流线形），导风装置。,（4）其他装置 除水器：减少水量损失。 集水池：收集、储存和调节水量。 容积为循环水小时流量的三分之一到五分之一。 塔体：支撑作用。,收水器,第二节 水冷却的基本原理,一、湿空气的性质1. 湿空气的热力学参数 （1）湿空气的压力 P=Pg+Pq PV=GRT10-3 Pg=gRg10-3 Pq= qRqT10-3 Pg、Pq干空气和水蒸汽在其本身分压 Rg干空气的气体常数，Rg=287.145 J/（kgK ） Rq水蒸气的气体常数，Rq=461.53 J/kgK,（2） 饱和水蒸气分压力 当空气在一定温度下，吸湿能力达到最大时，空气中的水蒸气处于饱和状态。水蒸气的分压称为饱和水蒸汽压（Pq“ ）。0Pq0 结垢倾向,IL0 腐蚀倾向,IR=,4.0-5.0严重结垢5.0-6.0轻微结垢6.0-7.0基本稳定7.0-7.5显著腐蚀7.5-9.0严重腐蚀,pH0循环水的实际pH值pHs碳酸钙平衡时的pH值,四、循环冷却水处理 循环水处理的目的及重要性：主要是为了保护换热器免遭损害。稳定生产、节约水资源、减少环境污染、节约成本、提高经济效益。 主要是三方面的控制 1.沉积物控制（主要是防垢） 2.腐蚀控制 3.微生物控制 还有循环水系统的清洗、预膜、排污处理,闭路循环零排污流程图,1.沉积物控制 包括结垢控制和污垢控制，粘垢控制与微生物控制一起考虑。 （1）结垢控制： 1）去除水中产生结垢的成分，如软化和除盐，只有补充水水质很差或必须提高浓缩倍数的情况下采用。 2）采用酸化法，将碳酸盐硬度转化为溶解度较高的非碳酸盐硬度。 3）向水中投加阻垢剂：聚磷酸盐（六偏磷酸钠和三聚磷酸钠）、有机磷酸盐与水中钙金属离子起络合反应生产不易结垢的络合盐，从而提高循环水中允许的极限碳酸盐浓度，也有分散剂作用，防止产生结垢。 4）用排污法减小浓缩倍数 5）物理水处理：磁水器、电子式水处理器阻垢,（2）污垢控制 1）尽量减少补充水中悬浮物的含量； 2）采用傍滤，防止悬浮物的积累。2.腐蚀控制（1）投加缓蚀剂：缓蚀剂使在金属表面形成一层薄膜将金属表面覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止金属腐蚀。缓蚀剂所形成的膜有氧化膜（铬酸盐亚硝酸盐）、沉淀物膜（聚磷酸盐和锌盐） 、吸附膜（胺类和表面活性剂）三类型。（2）降低或除去水中易产生腐蚀的杂质（如氯离子），提高水的pH 值。（3）阳极保护、阴极保护。（4）改进设备材质。（5）用防腐涂层。,3.微生物控制（1）采用旁滤装置；（2）防止日光照射，水池加盖；（3）加强补充水的预处理；（4）加入杀生剂，是目前最常用的方法 常用的杀菌剂有氧化型：液氯、次氯酸、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧 加氯量一般为2-4mg/L，余氯在0.5-1.0 2-4mg/L非氧化型：氯酚类、季铵盐类、丙烯醛等 聚磷酸盐+有机膦酸盐+聚丙烯复合复方缓蚀阻垢剂：锌盐+聚磷酸盐+共聚物 六偏磷酸钠+硫酸锌+苯并噻挫,4.循环水系统的清洗和预膜（1）清洗 物理清洗：人工清洗、一定流速的水冲洗、空气擦洗、海绵球或橡胶球清洗。 化学清洗：利用酸、碱或有机分散剂将水垢、污泥等沉积物溶解清洗 （2）预膜 是在系统正常运行之前或年度大修酸洗之后，投加预膜剂，使金属表面形成一层完好的缓蚀保护层。 常用预膜剂配方：六偏磷酸钠+硫酸锌、多元醇膦酸酯+聚羟酸类聚合物等。,5.排污水处理（1）除磷：以石灰为助凝