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循环水系统


循环水基础知识

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简介
大气

? 作为公用工程的一个 子系统,满足和保障 烷基苯装置和高纯氢 装置以及溴化锂中央 空调系统水冷换热器 的冷却任务。

烷基苯 装置 溴化锂 制冷机 高纯氢 装置

循环冷却
循环水 冷却塔

热量搬运

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方位
凉水塔 循环水泵房

烷基苯主装置

冷热水站

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概述
? 设计规模: 1000 m3/h ,循环冷水≤33℃,回水≤43℃。 装置回水分高压回水、低压回水。循环冷 水分流出60m3/h进行过滤,以保证水质。 ? 供水对象: 为烷基苯生产装置、冷热水站的中央空调 系统、高纯氢生产装置提供≤33℃的循环冷 却水。
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工艺流程图

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装置用水量表
序 号 系统名称 设计 实际 给水 水量 水量 温度 (m3/h) (m3/h) (℃) 烷基苯装 800 置 高纯氢装 60 置 溴化锂机 单台 200 组 1100 100 两台 300 ≤33 ≤33 ≤33 回水 温度 (℃) ≤43 ≤43 ≤43 给水 压力 (MPa G) ≥0.40 ≥0.40 ≥0.40 回水 压力 (MPa G) ≥0.18 ≥0.18 ≥0.18 设计 流量

1 2 3

6

合计

1060

1500

1000
6

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循环水场主要运行参数
? ? ? ? ? ? ? ? 循环冷却给水压力 循环冷却回水压力 循环冷却给水温度 循环冷却回水温度 浓缩倍数 浊度 干球温度 湿球温度 0.35~0.45MPa 0.09~0.20MPa ≤33℃ ≤43℃ 4~6 <10 33.0℃ 28.5℃
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工艺流程
? 循环水加压系统:循环热水靠余压经循环冷 却回水管道进入冷却塔,在塔内与空气进行 充分的蒸发散热与传质散热。水被冷却进入 冷却塔塔底冷水池,经平衡渠道汇集流入吸 水池,由循环水泵通过吸水管道将吸水池的 水加压送至各装置循环使用。 ? 水质处理系统:人工投加水处理药剂;旁滤 系统。
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主要设备

? 冷却塔 :钢筋混凝土结构逆流式机械通风冷 却塔2座,风机2台。单台处理能力600m3/h, 22kw。填料为PVC斜纹波浪式填料。 ? 循环水泵:水平中开卧式离心泵,共3台,2 开1备。A为变频泵,流量540m3/h。B、C泵 流量500 m3/h。常压回水提升泵2台(管道泵) 流量200m3/h。 ? 旁滤罐:以色列ARKAL技术,BMF60-1浅层 砂滤罐,单台处理水量60m3/h,共1台。
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循环水必要性
? ? ? ? 节约水源 减少排污水量 防止热污染 减少设备体积,节约钢材。

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循环冷却水的产生

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系统中常需要将热工艺介质进行冷却,水的特性很适 合用作冷却介质。工业冷却水通过换热器(或称热交换 器,水冷却器、水冷器)与工艺介质间接换热。热的工 工业冷却水 艺介质在热交换过程中降低温度,冷却水被加热而温 度升高。工业冷却水的用量往往很大,在化学工业许 多企业中占到工业用水总量的90%~95%以上。因此 要进行回收循环使用。

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水质特点和处理措施

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水面冷却池

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冷却构筑物类型

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喷水池

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循环冷却水系统分类
直流冷却水系统 冷却水 系统 封闭式循环冷却水系统

敞开式循环冷却水系统
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湿式冷却塔分类

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敞开式循环水系统

热流体

换 热 器 水泵

流程:冷水流入换热器将热流体冷却,水温升高,利用其余压流 入冷却塔进行冷却。冷却后的水再用水泵送入换热器循环使用。

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敞开式循环水系统组成
?组成设备:冷却塔、循环水泵站、换热设备、 旁滤设备、加药。
人工加药

生产给水

冷却塔

泵站

换热器

旁滤器 排污

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冷却塔
? 作用:冷却换热器中排出的 热水。 ? 原理:热水从塔顶向下喷淋 成水滴或水膜状,空气则由 下向上与水滴或水膜逆向流 动,或水平方向交流流动, 在气水接触过程中,进行热 交换,使水温降低。

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冷却塔主要用于生产工艺过程中被加热的水基液体的冷却。 比如说:原油提炼生产中大型空冷系统用水,发电工艺用水等等。 主要有以下两种冷却系统:冷却塔和空气冷凝器。
蒸汽 热交换器 高温冷却液 高温冷却液

空气

空气 蒸汽冷凝 蒸汽冷凝

空气

空气

冷却液

低温冷却液

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冷却塔

空气冷凝器

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冷却塔
冷却塔概括地分为两大类:开放式和密闭式。 共同点:都是以风机作为空气动力装置,带动气流运动。使循环冷却液与进 入塔内的空气进行热交换,达到冷却目的。 不同点:循环冷却液是否和空气直接接触。

因为冷却塔内非常潮湿,电机一般安装在冷却塔外部。

空气冷凝器
空气冷凝器内部环境干燥,主要使用空气为冷却媒体。

热交换过程是首先把冷却液泵入冷凝器顶部的热交换器,然后通过风机 使冷却空气强制流通过顶部热交换器,对其进行散热。
这种冷却方式效率相对较低。一般适用于水资源相对不足和某些无法使 用冷却塔方式的环境下。

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冷却塔-开放式

高温冷却液

高温冷却液

空气

空气

开放式冷却塔冷却效率高,冷却液直 接和外界空气接触进行热交换。 纯净的水在冷却过程中会慢慢蒸发, 剩余的冷却液与空气接触后产生沉淀 和污垢,所以需要定期更换或加注冷 却液。

冷却液

低温冷却液

开放式冷却塔
冷却液直接和空气接触 2018/2/14 24

冷却塔-密闭式

高温冷却液 洒水 洒水

空气

密闭式冷却塔,它的冷却液被灌注在 冷却盘管中,和空气不发生直接接触。 因此,它的冷却效率只有开放式冷却 塔的一半。 这种类型的冷却塔较多应用于水质较 差的地区,如:电脑和半导体加工区 ,或空气质量较差的地区(灰尘较重 地区)。

低温冷却液

水槽

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密闭式冷却塔 冷却液不直接与空气接触

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冷却方式

优点

缺点 1,冷却液容易受到污染

开放式冷却塔 高效

2,冷却液在冬天容易雾化 3,需要定期排污

1,冷却液可以保持干净 密闭式冷却塔 2,冷却液在冬天不会发生雾化 3,不会受到周边空气环境的影响 设备体积相对较大

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逆流和横流冷却塔比较
塔型 逆流式冷却塔 横流式冷却塔
效率 水与空气逆流接触,热交换效率高, 如水量和容积散质系数相同,填 (可保持最冷的水与最干燥温度低 料容积要比逆流塔约大15%~20 的空气接触,最热的水与最潮湿温 %。 度高的空气接触)

风阻

因为水气逆向流动,加上配水对气 流的阻挡,故风阻较大;为减少进 风口的阻力降,往往提高进风口高 度以减少进风速度。
对气流有阻力,配水系统维护检修 不便。 淋水填料平面面积基本同塔面积。 因进风口高度和除水器水平布置等 因素,塔总高度较高。 比横流塔小。

比逆流塔低,进风口高即为淋水 装置高,进风风速低。 对气流无阻力影响,维护检修方 便。 平面面积较大。 填料高度接近塔高,除水器不占 高度,塔总高度较低。 由于塔身低风机排气回流影响较 27 大。

配水设备 占地 塔高度 空气回流 2018/2/14

水的冷却理论
? 湿空气的性质 ? 水的冷却原理 ? 接触传热量和蒸发传热量

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湿空气

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湿空气的压力
? 对冷却塔来说,湿空气的总压力就是当地的 大气压。 ? 饱和空气:当空气在一定温度下,吸湿能力 达到最大值,空气中的水蒸气处于饱和状态。 ? 一定温度下,达到饱和的空气,当温度升高 时变为不饱和;反之,不饱和的空气,当温 度降低时,又趋于饱和。
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湿度
? 绝对湿度:每m3湿空气中所含水蒸气的质量。 ? 相对湿度:空气的绝对湿度与同温度下饱和 空气的绝对湿度之比。表示湿空气接近饱和 的程度。 ? 相对湿度低的空气较干燥,易吸收水分;反 之则差。

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湿球温度和水的冷却理论极限:
干湿球温度是空气的主要热力学参数,干球温度为 一般温度计测得的气温。 测定湿球温度时:1)纱布必须完全包住水银球 2)风速3—5m/s 以上。



湿球温度代表在当地气温条件下,水可能被冷却的最低温 度,也即冷却构筑物出水温度的理论极限值。
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冷却塔传热
? 蒸发传热:当水在其表面温度时的饱和蒸汽压大于 空气中的水蒸气分压时,水滴表面的水分子克服液 态水分子的吸引力而汽化逸入空气中,并带走气化 潜热,使液态水的温度下降。每蒸发1Kg水,要带走 约2.43×106J热量。约占冷却塔中传热量的75%~ 80%。 ? 接触传热:当空气中的湿球温度低于水温时,热量 从水传向空气,使空气温度升高而水温下降,带走 的热量是显热,约占冷却塔中传热量的20%~25%。

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传热区别
? 春、夏、秋三季,气温较高,表面蒸发起主 要作用,最炎热的夏季蒸发散热量可达总散 热量的90%以上,故水的蒸发损失量最大, 需要的补充水量也最多。 ? 冬季,气温降低,接触散热的作用增大,从 夏季的10%~20%增加到40%~50%,严寒 天气甚至可增加到70%左右,故在寒冷季节 水的蒸发损失量减少,补充水量也就随之降 低。
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蒸发过程

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接触过程

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水冷却的基本原理图
水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的,水温的变化则 是两者作用的结果。
(1) Hα tf>θ Hβ (2) tf=θ Hβ Pq,θ , Pq",tf, t

H=Hα + Hβ (3) tf<θ Hβ (4)

H= Hβ tf=τ <θ Hβ

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H=Hβ - Hα H=0

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提高蒸发传热的措施
? 增加热水与空气的接触面积。接触面积越大, 则水分子逸出的机会就越多,蒸发越快; ? 提高水面空气流动的速度,使逸出的水蒸气 分子迅速扩散。维持蒸发扩散动力为常数, 不使降低。

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蒸发传热和接触传热的季节变化
? 冬季气温低,温差大,接触传热量大,达50 %~70%。蒸发传热量小。 ? 夏季气温高,温差小,甚至为负,接触传热 量甚小,蒸发传热占80%~90%。

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循环水处理设施
? ? ? ? ? 冷却塔 加压系统 加药系统 旁滤系统 监测系统

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冷却塔
? 热水分配装置: 配水系统、淋水 填料; ? 通风及空气分配 装置:风机、风 筒、进风口; ? 其它装置:集水 池、除水器、塔 体
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配水系统
? 作用:
将热水均匀的分配到冷却 塔的整个淋水面积上。

? 要求:
在一定的水量变化范围内 (80%~110%)保证配水均 匀且形成微细水滴或水膜,系 统本身水流阻力和通风阻力较 小,并偏于维修管理。

? 型式:
管式、槽式、池(盘)式。
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管式配水系统
? 固定管式配水系统: Ⅰ、由配水干管、支管及喷嘴组成。 Ⅱ、配水均匀的关键:喷嘴的形式和布置。 Ⅲ、喷嘴:喷水角度大,水滴细小、布水面均匀、供水压力 低、不易堵塞等要求。 ? 旋转管式配水系统: Ⅰ、由给水管、配水管、旋转体组成。 Ⅱ、系统是转动的,对每单位面积的淋水填料间歇配水,有 利于热量的交换和空气的对流、气流阻力的减少及配水效果 的提高。 Ⅲ、多用于小型玻璃钢逆流冷却塔。
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淋水填料
? 作用:将配水系统中溅落的水滴,经多次溅 散呈微细小水滴或水膜,增大水和空气的接 触面积,延长接触时间,保证空气和水的良 好热、质交换。 ? 水的冷却过程主要是在淋水填料中进行,是 冷却塔的关键部位。 ? 型式:点滴式、薄膜式、点滴薄膜式。
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薄膜式淋水填料散热
? 表面水膜(厚约0.25~0.5mm,流速约 0.15~0.3m/s)散热,约占70%。 ? 板隙中的水滴表面散热,占20%; ? 水从上层流到下层溅散而成的水滴散热,占 10%。 ? 关键:增加水膜表面积是提高这种填料冷效 的主要途径。提高填料的比表面积是关键。
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影响薄膜式淋水填料的主要因素
? 主要是膜板规格和布置方式; ? 减少膜板厚度,可增加单位体积的水膜面积,同时 减轻结构重量,降低造价,但受加工条件和材料强 度的限制。同时增加空气阻力。 ? 如果水质处理不好,在填料上大量积垢,堵塞填料 空隙,恶化冷却效果,严重时造成填料塌落。 ? 理想填料:厚度薄、材质轻,且能满足结构强度要 求;孔隙较小,比表面积大,但阻力不大。
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斜波淋水填料
? 由硬聚氯乙烯(PVC)薄片(0.2~0.5mm) 压制成一定波高和波距的与水平线成60度 (逆流塔)倾角的斜波纹片组成。 ? 安装时,将相邻斜波片倾角正反重叠,在填 料内部形成许多互相交叉对称的倾斜通道。 ? 水流在相邻两片的棱背接触点上均匀的向两 边分散。自上而下经过多次这样的接触点, 使水流均匀分布到填料表面,并延长水膜移 动流程。

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点滴式淋水填料
? 主要依靠水在填料上溅落过程中形成的小水 滴进行散热。 ? 水滴散热约占65%~70%,水膜散热约占25 %~30%。 ? 常见的点滴式淋水填料有横剖面形式按一定 间距倾斜排列的矩形铅丝网水泥板条、塑料 十字形、塑料M型、T型等。
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淋水填料的基本要求
? 具有较高的冷却能力,即水和空气的接触面 积大、接触时间长; ? 亲水性强,容易被水湿润和附着; ? 通风阻力小,以节能动力; ? 材料易得而又加工方便的结构形式; ? 价廉、施工维修方便;质轻、耐久。

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风机
? 型式:轴流式风机 ? 原理:风机启动后,风机下部形成负压,冷 空气从下部进风口进入塔内。 ? 特点:风量大、风压小、能正反转,可通过 调整叶片数或叶片角改变风量和风压,但功 率增多,效率下降。 ? 组成:叶轮(叶片和轮毂)、传动装置(减 速齿轮箱、传动轴、联轴器)、电机。
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通风筒
? 组成:进风收缩段、 进风口、上部扩散筒。 ? 进风口:流线形喇叭 口,为了保证进风平 稳和消除风筒出口的 涡流区。 ? 扩散筒:减少塔出口 动能损失和减轻出塔 湿空气回流。
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空气分配装置
? 逆流塔:进风口和导风装置; ? 进风口:填料以下到集水池 水面以上的空间。 ? 进风口面积较大,则进口空 气流速小,塔内空气分布均 匀,气流阻力小,但增加了 塔体高度; ? 进风口面积较小,则风速分 布不均,进风口蜗流区大, 影响冷却效果。

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除水器
? 从冷却塔中排出的湿空气中, 一部分是混合于空气中的水蒸 汽,不能机械方法分离;另一 部分是随气流带出的雾状小水 滴,可以用除水器进行分离。
? 利用惯性分离原理,当细小水 滴被塔内气流携带上升到弧形 片时,因接近饱和状态的气流 相对质量较大,运行惯性大, 撞击到除水器的弧形片上,被 分离和回收。

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集水池

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塔体

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循环水泵
? 1、 水泵的基本构成:电机、联轴器、泵头(体)及机 座(卧式)。 ? 2、 水泵的主要参数有:流量:单位时间内泵排出液体 的体积, 用Q表示,单位是M3/H ,L/S。扬程:单位重 量液体通过泵所获的能量,用H表示,单位是M。 对清水泵,必需汽蚀余量(M)参数非常重要,特别 是用于吸上式供水设备时。H=标准大气压-汽蚀余量-安 全量=10.33-汽蚀余量-0.5 ? 3、 电机的主要参数:电机功率(KW),转速(r/min), 额定电压(V),额定电流(A)

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? ? ? ?

1 2 3 4

P-745A P-745B/C P-744A/B T-740A/B

循环水主泵 循环水主泵 循环上水泵 凉水塔风机

DFSS250-14/2A(变频) 540m3/h DFSS250-14N/2A DFG150-160A/2/18.5 L42-10 500m3/h 200m3/h 15kW

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旁滤
? 控制循环冷却水的浊 度; ? 过滤量为循环水量的 1%~5%; ? 常用:重力式无阀滤 罐和压力过滤器。

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压力过滤器的结构
? ? ? ? ? 罐体 滤料 配水配气系统 进出水管 控制系统

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流程简图

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过滤
? 待过滤水经进水电磁 气动蝶阀,从罐顶部 进入旁滤器,在配水 机构缓冲作用下,进 水均匀分布到浅层石 英砂滤料层的表面。 原水经过滤料层、承 托层和滤帽,进入底 部空间,经排放阀送 出。
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反洗
?随着过滤时间的延续,滤层不 断截留悬浮物杂质,水头损失 增大,使进出水压差增大。当 压差上升到设定值或运行时间 达到设定周期时,通过PLC自 动进行反洗; ?反洗水从反洗进水阀进入,经 过滤帽、承托层、滤料层,循 着过滤相反的方向从下而上使 滤料层受到反冲洗。冲洗废水 经中心管进入原来的进水管道, 再通过排污阀排放到污水管网。

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加药
?本装置采取人工加药方式。 ?根据采样分析数据,及时调整药剂用量。 ?常用药剂:缓蚀阻垢剂、小苏打、净水剂、 剥离剂、杀菌灭藻剂。

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水质、设备监测
? 定期采样分析,及时调整

药剂用量。

? 本装置未设置监测换热器, 无法及时掌握装置水冷器 的腐蚀、结垢、微生物生 长、堵塞程度,目前采取 在水池中水流速较快的区 域加挂碳钢片,对金属腐 蚀速率进行监测。但无法 真实模拟水冷器内部的工 作环境和状态。
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敞开式循环水系统主要指标
? ? ? ? ? ? ? ? ? 循环水量 蒸发水量 浓缩倍数 补充水量 排污水量 循环水系统容积(保有水量) 循环水平均停留时间 干球温度和湿球温度 冷却塔温差
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循环水量R
? 每小时泵输送的 总水量。 单位 m3/h

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蒸发水量(E)
? 每小时因蒸发而损失的 水量。 ? 理论上冷却水从工艺介 质得到的总热量与冷却 塔内因蒸发而带走的总 热量相等,计算出蒸发 水量:E=R· △t/r;( r : 水在一定温度下的蒸发 潜热)
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实际蒸发损失量与计算蒸发损失量的关系

季节



春秋 70%~ 80%

冬季 50%~ 60%

实际蒸 90%~ 发损失 100% 量/计算 蒸发损 失量

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浓缩倍数
? 定义:循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的 浓度之比。 ? 原理:在敞开式循环水系统中,由于蒸发系统中的 水越来越少,而水中各种矿物质合离子含量就会越 来越浓。为了使水中含盐量维持在一定的浓度,必 须补入新鲜水,排出浓缩水。 ? 应用:操作时用浓缩倍数来控制水中含盐的浓度。 通常有Cl-、SiO2、K+等或总溶解固体。

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应用
? 提高浓缩倍数不但可以节约用水,而且也可减少随排水而流 失的药剂量,因而节约了药剂费用。敞开式循环水系统的浓 缩倍数应尽量争取达到3~5倍,但究竟选用多少的浓缩倍数 为合适,必须事先分析浓缩后的水质情况。如果水中有害离 子氯根或成垢离子钙、镁等含量过高,并有产生腐蚀或结垢 的倾向,则浓缩倍数就不宜提得过高,以免增加腐蚀或结垢。 浓缩倍数高了,增加了水在系统的停留时间,不利于微生物 的控制。 ? 操作时若保持浓缩倍数不变,蒸发量大时,要增大补充水量; 操作时若保持水平衡,增大补充水量M或排污水量B,都要 影响浓缩倍数下降,因而操作时,不能任意改变M、B值。

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补充水量
包括以下四部分:M=E+D+B+F ? 蒸发损失E: 与水量、气候和冷却幅度有关。 ? 风吹损失D: 包括飞溅和雾沫夹带。 ? 排污水损失B: 由浓缩倍数和蒸发量确定。 ? 渗漏损失F: 管道、泵进出口、水池等渗漏。

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排污水量
? B=E/(K-1):(忽略泄漏量和风吹损失时) ? 只要知道循环水量和浓缩倍数,可以算出蒸 发量、排污水量和补充水量。 ? 在一定系统中,只要改变补充水量和排污水 量就可以改变浓缩倍数。

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系统容积大小
? 如果系统容积(V)过小,则每小时水在系统内循环次数就增 加,因而水被加热的次数就增多,药剂被分解的机率越高。
? 如果系统容积过大,则药剂在系统中停留的时间长,药剂分 解的机率也高,同时初始加药量多,特别是间断投加的杀生 剂消耗大。 ? 因而系统容积不可太大,也不可过小。一般系统溶积(V)按 所投加的药剂允许停留时间计算求得,或按循环水小时循环 量的1/3或1/5确定。一般防腐防垢药剂在系统中停留时间 不超过50h左右。循环冷却水在系统中的设计停留时间不应 超过药剂的允许停留时间。

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循环水系统容积
? 定义:循环水系统容积又称系统保有水量, 它包括冷却塔水池、旁滤池、循环水管道、 换热器、集水井等空间体积。 ? 系统容积大小,对系统的化学清洗、预膜、 正常运行等的初始投药量和水处理药剂在 系统中停留时间有很大影响。

?
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循环水在系统内的平均停留时间
? 定义: T=V/(B+D) ? 为了使各种药剂在系统内保持应有的效力并防止沉淀,对停 留时间T应加以限制,不能过大,一般不超过50小时。如采 用聚磷酸盐药剂,在系统中停留时间太长了,不仅使药剂失 效,而且水解后能直接转化为正磷酸盐,形成磷酸钙沉淀, 从而增加换热器的热阻。 ? 此外,水在系统中停留时间愈长,微生物愈易繁殖;反之停 留时间了也不能太短,因药剂还未在水处理中发挥作用就被 排掉,造成药剂的浪费。所以停留时间是选择水处理药剂时 需注意的重要因素。

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空气干球温度和湿球温度
? ? ? 干球温度和湿球温度是测定冷却塔冷却效 率的主要气象资料。 干球温度是温度计水银球干燥时所测的温 度,即用一般温度计所测得的气温。 湿球温度是在温度计水银球上盖上一层很 薄的湿布,湿布中的水分必然要蒸发进入 空气中,其蒸发所需的汽化热则由水温降 低所散发的热来供给,水温不断下降直至 稳定在τ时,该时的温度就是湿球温度。 空气的干、湿球温度一般可从干、湿球温 度计中测得。 湿球温度τ1由干球温度和空气的湿度而决 定,它代表在当地气温条件下,水可能被 冷却的最低温度,也是冷却设备出水温度 的理论极限值。
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? ?

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水质分析项目及意义
? PH ? ? ? ? ? ? ? ? ? COD ? ? ? 水总一 铵二硫 质铁般 离氧酸 稳;细;子化根 定 菌 浓硅浓 剂 数 度浓度 。 ; ;度; ;

氯 根 浓 度 ;

钙碱浊电 硬度度导值 度;;率; ; ;

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PH值
? ? ? ? 为了了解水的腐蚀性和结垢倾向而测定; 循环水的PH值在7.0~9.0左右最适宜; PH值在6.5以下,需要进行调整; 碱处理时PH值在8.0~9.0的情况下,也没有 问题。

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? 1、 PH<5时,碳钢表面形成的钝化膜很快被 破坏; ? 2、 PH<4时,析氧反应开始,使铁溶解,腐 蚀速度加快。 ? 3、冷却水的PH较低时,混凝土冷却塔也会 遭到侵蚀,使水的硬度增加。

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电导率
? 为了了解水中盐类离子的概况而定; ? 电导率高的水一般水质差,容易发生故障;

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浊度
? 为了了解水中所存在的悬浮物的量而测定; ? 若浊度成分在系统中附着,将视为换热器的 效率降低和点蚀发生的原因之一; ? 希望循环水的浊度尽可能保持最低; ? 工艺卡片规定浊度<10,实际运行中要控制在 5以下。

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碱度
? 判断碳酸钙结垢倾向的标准; ? PH值和碱度在某种程度上具有相关性; ? 碱处理时,碱度成为水质管理的重要因素;

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钙硬度
? 评价循环水浓缩管理和碳酸钙结垢倾向的标 准。

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氯根浓度
? 一般作为循环水浓缩管理的指标; ? 采用氯处理的系统不能用作指标; ? 高氯离子浓度的水腐蚀性强。

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硫酸根浓度
? 硫酸根离子浓度高的水腐蚀性强;

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二氧化硅浓度
? 二氧化硅是生成结垢的主要因素; ? 通常浓度控制在130mg/L; ? 采用磷酸盐防腐剂时,可控制在200mg/L。

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铵离子浓度
? 铵离子浓度高的水容易发生黏泥故障; ? 另外使用铜类材质时,可形成配位化合物, 成为腐蚀的原因。

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COD
? 化学需氧量高的循环水系统容易发生黏泥故 障,需进行有效的黏泥处理。

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一般细菌数
? 可作为黏泥发生的指标; ? 在断定杀菌剂的效果时,对一般细菌数反复 测定。

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总铁
? 作为循环水的总铁来说,除由补充水带入的 离子铁、胶体铁之外,同时也包括因系统腐 蚀而生成的铁。 ? 铁作为污垢的附着是二次腐蚀发生的原因, 所以要尽可能的降低。

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水质稳定剂
? 缓蚀剂和阻垢剂需保持适当的浓度; ? 变化过大时,得不到良好的缓蚀和阻垢效果。

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循环水和补充水水质
名 称 浑浊度 含盐量(以电导率计) 钙离子(以CaCO3计) 总碱度(以CaCO3计) 钙离子加总碱度(均以CaCO3 计) 铁和锰(总铁量) 允许含量 一般要求≤20mg/L,使用板式、翅片式和蝶旋式换 热器时宜≤10 mg/L 投加缓蚀阻垢剂时,一般小宜>3000μS/cm3 根据碳酸钙稳定指数和磷酸钙饱和指数进行控制,大 致要求≥50mg/L,≤500mg/L 根据碳酸钙稳定指数选定pH值指标,总碱度根据pH 值自然平衡,大致要求≥50mg/L,≤500mg/L 采用全有机配方时,大致要求两者之和≤1000mg/L ≤0.5mg/L 过高或过低时的危害 污垢沉积 腐蚀或结垢 过高结垢,过低腐蚀 过高结垢,过低腐蚀 过高可能结水垢 过高表明系统有腐蚀, 可能形成黏性污垢,导 致局部腐蚀 过高产生点蚀

铜离子

对碳钢换热,要求Cu2+≤0.1 mg/L

铝离子
硅酸(以SiO2计) 镁离于与硅酸 氯离子

Al3+≤0.5 mg/L
≤175 mg/L Mg(mg/L,以CaCO3计))×SiO2(mg/L,以SiO2 计)) ≤15000 根据换热器的材质.管程或壳程结构应力与药剂配方 情况决定一般碳铜换热器系统≤1000mg/L,不锯钢 换热器较多的系统≤300 mg/L SO4 2-+Cl-≤1500mg/L

过高促进污垢堆积
过高使硅酸镁垢沉积 过高使硅酸镁垢沉积 过高促进局部腐蚀.对 碳钢主要是点蚀,对不 锈钢主要是应力腐蚀开 裂 过高促进腐蚀

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循环水水质处理方案的确定
? 循环水面临的问题 ? 方案需要考虑的因素:水质;水冷器材质; 系统参数;预期处理效果;处理成本。

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循环水需要处理的问题
? 腐蚀:由化学或电化学反应引起的金属破坏 现象。在中碱性系统中,主要因素是溶解氧。 ? 结垢:水中溶解或悬浮的无机物,沉积在换 热器表面成垢。主要是CaCO3和腐蚀产物。 ? 黏泥:金属管内附着的粘性物质,主要由细 菌和藻类等微生物代谢产物,同时粘附了水 中悬浮杂质形成。
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热交换器热效率下降
热交换器泄漏

材质强度下降
热交换器堵塞 泵压上升、流量下降 促进腐蚀 浪费药剂 冷却塔效率下降 冷却塔填料变型下陷 视觉污染
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淤泥堆积

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外观

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水质方案考虑因素(1)水质
? 源水的性质由水中的杂质决定; ? 不同硬度和碱度的水质对水冷器危害不同; ? 根据水质稳定指数SI判读水质腐蚀和结垢倾向:
SI<3.9 3.9 < SI<6.0 6.0 < SI<7.5 SI>7.5
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严重结垢倾向 结垢和腐蚀都可能发生 腐蚀为主 严重腐蚀倾向
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水质方案考虑因素(2)水冷器材质
? 碳钢:由溶解氧腐蚀,不加药剂腐蚀速度是 0.05~0.20mm/a;还发生点蚀。 ? 铜和铜合金:平均腐蚀速率低,局部发生点 蚀,需要加铜缓蚀剂和分散剂。 ? 不锈钢:有溶解氧,产生钝化,耐腐蚀;在 高浓度氯离子条件下可能产生点蚀和应力腐 蚀。此外对双向不锈钢要求PH值不大于8.5。
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水质方案考虑因素(3)系统参数
? 系统的保有水量; ? 系统循环水量; ? 冷却塔进出口温差
? 考虑浓缩倍数 ? 药剂停留时间

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水质方案考虑因素(4)处理效果
? 控制指标:防腐、阻 垢、控制微生物; ? 制订: 腐蚀速率(小于 0.075mm/a); 粘附速率 (15mcm)。 保证生产装置水 侧连续运行3~4年。
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水质方案考虑因素(5)成本
? 最经济:循环水运行 最佳化,选择处理方 案处理效果好,还要 求节水、节能、减少 污染水排放。 ? 水处理剂的高效化: 性能优良,使用剂量 大幅下降。
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谢谢!
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