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循环冷却水处理-杭州中央空调清洗公司

冷却水系统

1、          在直流冷却水系统中,冷却水仅仅通过换热设备一次,用过后水就被排放掉。

在循环过程中,冷却水不暴露于空气中,所以水量损失很少。水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化,而水的再冷却是在另一台换热设备中用其他冷却介质来进行冷却的。

在敞开式循环冷却水系统中,冷却水用过后也不是立即排放掉,而是收回循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的,因此冷却水在循环过程中要与空气接触,部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉,因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维持各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上,必须对系统补充一定量的冷却水,通常称作补充水;并排出一定量的浓缩水,通称排污水。

这种敞开式循环冷水系统要损失一部分水,但与直流冷却水系统相比,可以节约大量的冷却水,且排污水也相应减少。

二、  冷却塔

敞开式循环冷却水系统中主要设备之一是冷却塔。冷却塔用来冷却换热器中排出的热水。在冷却塔中,热水从塔顶向下喷淋成水滴状,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。

在冷却塔内,热水与空气之间发生两种传热作用,一是蒸发传热,二是接触传热。蒸发传热是当水在其表面温度时的饱和蒸汽压大于空气中水蒸气分压时,水滴表面的水分子克服液态水分子之间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2.43x106J的热量,蒸发传热带走的热量约占冷却塔中传热量的75%~80%。接触传热是当空气的湿球温度低于水温时,热量从水传向空气,使空气温度提高而水温度降低,带走的热量是显热,约占冷却中传热量的20%~25%。

填料通常为聚乙烯材料压制成波纹板式或T波式。

三、  敞开式循环冷却水系统

冷却水由循环泵送往系统中各换热器,以冷却工艺热介质,冷却水本身温度升高,变成热水,此循环水量为R的热水被送往冷却塔顶部,由布水管道喷淋到塔内填料上。空气则由塔底百页窗空隙中进入塔内,并被塔顶风扇抽吸上升,与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换,水滴和水膜则在下降进程中逐渐变冷,当到达冷却水池时,水温正好下降到符合冷却水的要求。空气塔内上升过程中则逐渐变热,最后由塔顶逸出,同时带走水蒸气。这部分水的损失称为蒸发损失E。热水由塔顶向下喷溅时,由于外界风吹和风扇抽吸的影响,循环水会有一定的飞溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失。这些损失掉的水,统称为风吹损失D。为了维持循环水中一定的离子浓度,必须不断向系统中加入补充水量M和向系统外而排出一定的污水。这部分水量称为排污损失B。

在敞开式循环冷却水系统中,由于蒸发,系统中的水会愈来愈少,而水中各种矿物质和离子含量就会愈来愈浓。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。通常在操作时,用浓缩倍数来控制水中含盐的浓度。设以K表示浓缩倍数,则K的含意就是指循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的浓度之比。

用来计算浓缩倍数的物质,要求它们的浓度除了随浓缩过程而增加外,不受其他外界条件,如加热、沉淀、投加药剂等的干扰。通常选用的物质有CI-、SiO2、K 等物质或总溶解固体。

循环水系统在操作运行时,不断加入补充水和排出浓缩水,因此循环水中的离子浓度随着运行时间的推移会发生变化。其变化的规律将根据补充水量和排污水量的大小而异,但最终会趋于一个定值。

四、  敞开式循环冷却水系统产生的问题

冷却水在循环系统中不断循环使用,由于水的温度升高,水流速度的变化,水的蒸发,各种无机离子和有机物质的浓缩,冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入,以及设备结构和材料等多种因素的综合作用,会产生比直流系统更为严重的沉积物了附着,设备腐蚀和菌藻微生物的大量滋生,以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。

(一)水垢附着

一般天然水中都溶解有重碳酸盐,这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成分。

Ca(HCO3)2=CaCO3↓ CO2↑ H2O

冷却水经过冷却塔向下喷淋时,溶解在水中的游离CO2要逸出,这就促使上述反应向右方进行。

Ca CO3沉积在换热器传热表面,形成致密的碳酸钙水垢,它的导热性能很差。不同的水垢,其导热系数不同,但一般不超过1.16W/(m.K),而钢材的导热系数为45/(m.K),可见水垢形成,必然会影响换热器的传热效率。

(二)设备腐蚀

循环冷却水系统中,大量的设备是金属制造的换热器。对于碳钢制成的换热器,长期使用循环冷却水,会发生腐蚀穿孔,其腐蚀的原因是多种因素造成的。

(1) 冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀

敞开式循环冷却水系统中,水与空气能充分地接触,因此水中溶解的O2可达饱和状态。当碳钢与溶有O2的冷却水接触时,由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性,在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池,微电池的阳极区和阴极区分别发生下列的氧化反应和还原反应:

在阳极区         Fe = Fe2 2e

在阴极区        1/2O2 H2O 2e = 2OH-

在水中          Fe(OH)2 = Fe(OH)3  Fe2 2OH- = Fe(OH)2

这些反应,促使微电池中的阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。

(2) 有害离子引起的腐蚀

循环冷却水在浓缩过程中,除重碳酸盐浓度倍数增长而增加外,其他的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加。当CI-和SO4离子浓度增高时,会加速碳钢的腐蚀。CI-和SO4会使金属上保护膜的保护性能降低,尤其是CI-的离子交换半径小,穿透性强,容易穿过膜层,置换氧原子形成氯化物,加速阳极过程的进行,使腐蚀加速,所以氯离子是引起点蚀的原因之一。

(3) 微生物引起的腐蚀

微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这是由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面,形成氧的浓差电池,促使金属腐蚀。此外,在金属表面和沉积物之间缺乏氧,因此一些厌氧菌(主要是硫酸盐还原菌)得以繁殖,当温度为25~30oC时,繁殖更快。它分解水中的硫酸盐产生H2S,引起碳钢腐蚀。

上述各种因素对碳钢引起的腐蚀常使换热器管壁被腐蚀穿孔,形成渗漏,或工艺介质泄漏入冷却水中,损失物料,污染水体;或冷却水渗入工艺介质中,使产品质量受到影响。【杭州中央空调清洗公司】