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1、第4章 水的冷却和循环水水质处理n 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。n 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n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
2、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。n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
3、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
4、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
5、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。收收水水器器第二节 水冷却的基本原理n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+PqPV=GRT10-3Pg=gRg10-3Pq= qRqT10-3Pg、P
6、q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“ ）。 00 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
7、 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
8、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
9、）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n4.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。n5.排污水处理（1）除磷：以石灰为助凝剂，铁盐为混凝剂，去除率可达85-90% 。（2）除锌、铬：化学沉淀法n6.循环水水质简单判断（1）在浓缩倍数变化不大的情况下，钙镁较大幅下降，说明系统 有结垢发生；（2）总铁不断上升，说明腐蚀加重；（3）其它离子增加，如铜、氨、油，说明腐蚀或渗漏发生；（4）采取污垢进行分析（5）挂片试验
