循环水处理技术.ppt

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1、,工业循环水处理技术,主讲人：李映川,第一章 循环水系统基本知识,主要内容,第二章 循环水系统分类及特点,第三章 循环水的基础知识,第四章 循环水结垢腐蚀的成因及处理方法,第五章 循环水日常运行中的水质监测与控制,第六章 循环水处理不当的危害及经济性分析,第七章 循环水清洗预膜相关说明,第八章 硅铁、电石循环水处理,第九章 氯碱厂压缩机后冷凝器泄露及处理建议,第十章 结垢和腐蚀对热电厂运行的影响,第十一章 板式换热器的相关说明,循环水量 （ R ） 保有水量 （ V ） 补充水量 （ M ） 蒸发损失 （ E ） 飞溅损失 （ F ） 浓缩倍数 （N或K） 排污水量 （ B ） 旁滤水量 （Q

2、旁） 循环水进出口温（t） 药剂停留时间 （ T ）,第一章 循环水系统基本知识,一、术语及水平衡计算,M=E+B M=EK/(K1) B=E/(K1) K=M/B T=V/B t=t2-t1 Q旁=35%Q,单位m3/h 单位m3 单位m3/h 单位m3/h 单位m3/h 单位m3/h 单位m3/h 单位 单位h,二、循环水存在的问题及处理,1、腐蚀 在循环水中，如不使用化学处理方法，碳钢 的平均腐蚀率在0.751.5mm/y，但发生点蚀的部 位腐蚀率可达到平均腐蚀率的210倍。,2、结垢 开式循环水影响结垢的主要因素是循环水pH、 钙硬度、总碱度、水温、流速及金属表面状况等。,3、粘泥 粘

3、泥生成主要因素与水温、pH、溶解氧、营养 源及金属表面特性等有关。工艺物料泄漏对生物粘 泥繁殖更为有利，这点应引起足够的重视。,4、水冷设备存在问题产生的危害,5、循环水日常化学处理,为了防止或减轻水中腐蚀、结垢及菌藻粘泥问题， 循环水正常运行需加强以下几个方面： a.循环水及工业水的水质管理： 控制在规定的水质控制指标内； b. 使循环水维持规定的药剂浓度及投加频率； c.药剂效果的评价： 通过评价确认处理效果是否在允许的腐蚀及结垢范围内； d.为了防止循环水在浓缩运行过程中，引起水冷设备的腐 蚀、结垢及粘泥等障碍，必须严格按照技术方案及操作 手册进行科学管理。,直流循环水系统,第二章 循环

4、水系统分类及特点,循环水系统分为以下三类 ：,闭路循环水系统,开路循环水系统,分述如下:,1、概述 a.最简单的冷却方式； b.水只经过热交换器一次； c.水排放到初始的补水源； d.没有浓缩，水中的离子成分保持不变。,一、直流循环水系统,饮用水系统,工艺过程水,沿河、沿江或沿海电厂循环水,等,例如,2、特点 a.平均温差 46； b.需要使用大量水来达到冷却效果； c.大量水排放； d.水源通常为海水、湖水、或河水; e.排放水回到同样的补水源，但是在不同的地点， 以避免循环。,一、直流循环水系统,一、直流循环水系统,4、劣势 a.需要大量的水； b.环境问题：热污染； c.加药处理费用贵。

5、,5、考虑因素 a.环境问题：取水/排放限制； b.原则：水必须保证最低生产需求； c.能力：可行的水源供应需求； d.水质：枯水期水质问题。,3、优势 a.低运行费用； b.泵和热交换水温变化。,1、概述 密闭循环水系统通过不与大气接触的循环水来去除热量，没有水份的蒸发。,二、密闭循环水系统,涡轮机发电机组,汽车水箱循环水,等,例如,2、特点 a.平均温差510； b.水的使用量少 ； c.三个基本部件： 泵、一次热交换器、二次热交换器； d.水温变化范围宽； e.理论上系统没有水损耗。水的泄漏发生在膨胀箱、焊头和阀门。每天损耗量为系统容量的0.10.5%； f.适用于：高低温负荷系统；排放

6、水受限环境；水源限制（当水不是很充裕）环境。,二、密闭循环水系统,3、主要问题 a.腐蚀产物淤积在小喷嘴、喷口、阀门； b.结垢对运行效果影响大。,1、概述 开路循环系统是冷却塔暴露空气中，水流经冷却塔，从过程中携带的热量通过蒸发而释放，循环水重新回到热交换器交换更多的热。,三、开路循环水系统,冷却塔,喷洒池塘,等,例如,2、 特点 a.温差1016； b.水使用量：中等。,三、开路循环水系统,3、 开路循环系统的工作原理 a.热交换 热交换：热从一种物体交换到另一种物体的过程。 b. 蒸发 蒸发：热的循环水将热释放到大气中的过程。这样重新冷却下来的水可以回到热交换器。,4、三种典型的开路循环

7、冷却塔 a.自然通风； b.机械通风； c.蒸发冷凝器。,三、开路循环水系统,自然通风冷却塔 让冷却的干、冷空气与水接触，加强蒸发，潮湿的热空气上升离开冷却塔，冷却塔造型使空气快速通过热水喷洒的截面。 典型代表如热电厂的双曲线自然通风冷却塔。,机械通风冷却塔 使用机械风机使空气通过冷却塔。 分为：强制鼓风冷却塔及抽风冷却塔。 a.强制鼓风冷却塔 让空气通过凉水塔，因为需要大的马力，所以只 能使用在小系统中。 b.抽风冷却塔 向凉水塔中抽入空气。典型的形式有逆流或横流。循环水的冷却效率取决于风量。,蒸汽冷凝器 冷却塔具有一套闭路循环水系统和一套开路循环系统。开路循环水在冷却塔与大气接触，闭路循环

8、水在冷却蛇行管中流动。,5、冷却塔提供两个条件来提高蒸发过程,三、开路循环水系统,a.将水变成小液滴，这样提供更多的水分子蒸发；,b.风机加速冷却塔的风流动，加速水分子的蒸发 和提供更多的水份逃逸。,四、循环水系统的高效工厂生产过程相当重要,循环水系统的最佳运行取决于两点：,a.严格的设备管理；,b.严格的化学处理控制。,1、水源充足、使用方便、相对便宜； 2、流动容易，采用泵打循环； 3、能携带大量的热量； 4、常温条件下不膨胀； 5、不会分解； 6、水比任何别的物质都可以携带多的热量， 可广泛用于工业冷却； 7、温度上升很小； 8、环境影响最小。,第三章 循环水的基础知识,一、为什么要用水

9、作冷却介质？,1、可以溶解接触许多物质：金属、泥土及砂石； 2、水中的三种物质： 溶解固体（钙、镁、钠等）、溶解气体（二氧化碳、一氧化碳等）及悬浮物（黏土、砂等）。 3、水的两种来源 a.地表水：溶解固体含量低、悬浮物含量高、水质受天气和季节影响大； b.地下水：溶解固体含量高、悬浮物含量低、铁和锰的含量高、氧气含量低，可能含有硫化气体、水质和水温波动不大。,二、为什么水是最佳的冷却介质？,1、电导率 a.测试水的导电能力； b.纯水没有导电性； c.溶解离子含量升高、电导率也升高； d.与水的溶解固体含量成正比。,三、水的哪些化学特性重要？,2、总硬度 a.钙硬度和镁硬度的总和； b.硬度会

10、与其它离子如碳酸盐碱度、磷酸根和硫酸根反应在热交换器有析出和生成沉积的趋势。,3、总碱度 碳酸根和碳酸氢根离子，和硬度离子会生成沉淀（如碳酸钙）。总碱度需保持在一定的范围内。 总碱度增加，易产生结垢；总碱度降低，易产生腐蚀。,三、水的哪些化学特性重要？,4、pH a.测试水的氢离子浓度。氢离子上升，pH下降；氢离子下降，pH上升； b.控制好pH，有益于循环水系统运行。突然的pH变化，会导致：低pH时，腐蚀； 高pH时，结垢。,循环水系统常见的问题： 结垢、腐蚀及生物淤积。上述问题会导致热交换能力降低、设备寿命缩短、设备运行故障、产能下降、增加维护费用及工厂停车等事故的发生。,四、循环水容易发

11、生的问题,1、结垢,循环水中无机物离子会从溶液中析出生成硬的、致密的结晶物称为垢。,常见的垢：碳酸钙、硅酸镁、磷酸钙、硫酸钙、氧化铁、磷酸铁及其它。,1、结垢,四、循环水容易发生的问题,（1）下面的因素会影响垢的生成 a.无机物的浓度 b.水温 c.水的PH d.悬浮固体 e.水的流量,水温和垢生成的关系 a、水温升高，垢生成的可能 性增大； b、垢出现在循环水系统温度 高的区域，会降低热交换 器的效率； c、需要机械或化学清洗； d、垢下腐蚀（坑孔）易导致 工厂停工、设备更换。,1、结垢,四、循环水容易发生的问题,（2）阻止无机垢生成的方式 a、降低成垢离子的浓度：排污、澄清、过滤 b、加酸

12、减少PH或碱度，减少结垢可能，但会 增加腐蚀趋势，导致设备的更换； c、增加热交换器水的速度、反洗、空气鼓动； d、使用化学阻垢剂。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,腐蚀是使金属回到原始氧化状态的过程。电池原理（阳极、阴极、电解质）。,（1）腐蚀的四个阶段 阶段1：在阳极，和循环水接触的纯铁开始水解，放出 一个电子； 阶段2：电子通过金属传递到阴极； 阶段3：在阴极，电子和水中的氧反应，生成OH-； 阶段4：循环水的溶解无机物离子完成电化学的循环。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（2）影响腐蚀的因素,a、PH b、温度 一般地讲，金属的腐蚀速度随温度的增加而增加。,循环水中金属换热设

13、备腐蚀的影响因素很多，概括起来可以分为化学因素、物理因素、微生物因素。,c、阴离子 水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面具有以下的顺序： NO3CH3COOSO42ClClO4 d、总硬度 总硬度过高时，则会与水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸钙、磷酸钙和硅酸钙垢，引起垢下腐蚀。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（2）影响腐蚀的因素,e、水流速 在淡水中，金属的腐蚀速度随水流速的增加而增加。 f、悬浮固体 当循环水的流速过低时，这些悬浮物的容易在换热器部件的表面生成疏松的沉积物，引起垢下腐蚀。当循环水的流速过高时，这些悬浮物的颗粒容易对硬度较低的金属或合金（例如凝汽器中的黄铜管）

14、产生磨损腐蚀。,四、循环水容易发生的问题,（2）影响腐蚀的因素,g、溶解气体 氧:氧起阴极去极化作用，促进金属的腐蚀。除去氧后，水就变成没有腐蚀性了。 二氧化碳:二氧化碳溶于水中，使水的pH值下降。水的酸性增加有助于氢的析出和金属表面膜的溶解破坏。 氨:氨往往在工艺系统泄漏时进入循环水中，例如像合成氨厂中那样。当循环水中存在氧化剂，氨就选择性地腐蚀铜，生成可溶性的Cu（NH3）42+。 硫化氢:硫化氢是能够进入循环水系统中最有害的气体之一。硫化氢会加速铜、钢和合金钢的腐蚀，尤其是加速凝汽器铜合金管的点蚀。,2、腐蚀,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（2）影响腐蚀的因素,h、电偶 发生连接的

15、两种（或两种以上）的金属或合金，如果彼此的腐蚀电位相差很大，它们再与循环水相接触，就会形成一个腐蚀大电池或电偶而发生电偶腐蚀。 i、微生物繁殖沉积 其副产物具有腐蚀性。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（3）腐蚀与PH的关系,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（4）腐蚀类型,a、均匀腐蚀 对碳钢而言，均匀腐蚀主要发生在低pH的酸性溶液中。 b、电偶腐蚀 循环水系统中电偶腐蚀的实例之一是换热器中黄铜管和碳钢管或钢制水室之间在循环水中发生的电偶腐蚀。在腐蚀过程中，被加速腐蚀的是很厚的钢制管板或水室，而不是薄的铜管。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（4）腐蚀类型,c、缝隙腐蚀 缝隙腐蚀的

16、机理是，缝隙腐蚀的总反应包括金属氧化生 成金属离子的阳极过程和水中的溶解氧还原成为氢氧根离子的阴极过程。 d、孔蚀 孔蚀是破坏性和隐蔽性最大的腐蚀形态之一。它使设备穿孔破坏，而这时的失重仅占整个结构的很小的一部分。孔蚀特别有害，因为它是一种局部的但是剧烈的腐蚀形态。孔蚀严重的设备会在突然之间发生穿孔以及随之而来的泄漏。对于碳钢而言，孔蚀主要发生在中性的腐蚀性介质中。循环水中大多数孔蚀和卤素离子有关。其中影响最大的是氯离子、溴离子和次氯酸根离子。,2、腐蚀,四、循环水容易发生的问题,（4）腐蚀类型,e、选择性腐蚀 循环水系统中最常见的选择性腐蚀是黄铜管的脱锌。 f、磨损腐蚀 磨损腐蚀的外表特征是：腐蚀的部位呈槽、沟、波纹和山谷形，还常常显示有方向性。 g、应力腐蚀破裂 应力腐蚀破裂的特点是，大部分表面实际上并未遭到破坏，只有一部分细裂纹穿透金属或合金内部。应力腐蚀破裂能在常用的设计应力范围内发生，因此后果严重。应力腐蚀破裂的方向一般与作