循环水的冷却与稳定处理课件.pptx

1、回用于工业回用途径2、回用于农业3、回用于城市用水工业冷却循环水锅炉补给水工艺用水农业灌溉土地处理系统饮用水源绿化娱乐、景观补水及消防第一节 概述n 水做为冷却介质的优点：使用方便，价格低，而且热容量大，沸点高，化学稳定性好。n在工业总用水量中冷却水占一半以上，将冷却水循环使用可以提高水资源利用效率。q一个年产30万吨的合成氨厂，每小时冷却水量达23500吨，每天耗水56400吨，如以每人每年用水30吨汁，则可供18800人用一年。n冷却水的循环要解决的问题q水的降温冷却n一般采用空气作介质，大面积的冷却池可考虑辐射散热q水质稳定q水的澄清第二节 循环冷却水的冷却处理一、湿空气的性质一、湿空气的性质1. 湿空气的压强p: 一般为当地的大气压)(kPappp气干)/(1 .47R)/(3 .29RK:/10R10R333KkgmkgKkgmkgTmNrrTrpTrp：水蒸气气体常数，：干空气气体常数，绝对温度，压下的容重：干空气和水蒸其在分、气干干干气气气干干干2. 湿度湿度(1)绝对湿度：1m3湿空气含水蒸气的质量G气， =水蒸气本身的密度r气(2)相对湿度：空气的绝对湿度和同温度下饱和空气的绝对湿度之比。、饱和蒸汽压：空气的饱和绝对湿度、气气气气气气prpprr(3)含湿量x:湿空气中每1kg干空气所含有的水蒸气质量)/(622. 01 .473 .29/干空气水蒸气干气干气干干气气干气kgkgpppppRpRprrx3. 湿空气的密度r: 1m3湿空气所含干空气的质量和水蒸气质量之和。气干湿xccc4. 湿空气的比热容c湿: 总质量为1kg的湿空气，温度升高1 C所需的热量。气干rrrc干: 干空气的比热容，1.0 kJ/(kg C)c气: 水蒸气的比热容，1.84kJ/(kg C)C湿 = 1.0 + x1.84 1.05 kJ/(kg C)5.湿空气的焓i湿：1kg干空气连同它所含的x kg水蒸气高出0C的干空气和0C的水所含有的热量。干空气）气干湿kgkJxiii/(6. 焓湿图7. 湿球温度二、水的冷却机理二、水的冷却机理1. 接触传热：热废水通过接触面向空气传递热量。)F-(iHH：接触传热量，kJ/h； ：传热系数i, : 接触面处的水温和气温，C； F：接触面积；2. 蒸发散热：水分子蒸发带走汽化潜热，从而使水温降低。SpprrQHntFb)(1Hb:蒸发散热量，kJ/h； ：面积传质系数，kg/(m2 h kPa)ptn: 空气温度=水温时的饱和蒸气压，kPap: 空气温度为时的蒸气压，kPa; Q1: 蒸发水量，kg/h; S: 水气接触面积，m2三、水的冷却构筑物分类三、水的冷却构筑物分类1. 冷却湖：利用天然湖泊或水池中水体表面自然蒸发而降低水温。2. 喷水冷却池：在人工水池上安装成组的喷头，通过喷水蒸发而降低水温。3. 冷却塔：塔体内安装淋水装置，热废水在与空气流接触过程中降低水温。1.淋水装置：扩大水气接触面积，主要有点滴式、薄膜式、点滴薄膜式2.配水系统：将热废水均匀分布在整个淋水装置横断面上，有管式、槽式、池式三种类型。3.通风系统：包括风源和配风装置风源：自然风力、通风机配风装置：百叶窗板、进风口、风筒、导流伞4.集水池：位于塔体正下方，起收集、储存、调节作用5.收水器：防止非蒸发的水沫流失或防止大气污染第三节、循环冷却水出现的问题第三节、循环冷却水出现的问题 与水质稳定性的鉴别与水质稳定性的鉴别一、循环冷却水出现的问题一、循环冷却水出现的问题1.出现问题：污垢和腐蚀2.产生原因：A.水质污染B.脱CO2作用：C.浓缩作用：循环水冷却过程中因蒸发、分吹、渗漏、排污等造成水量损失，使系统中的溶解盐浓缩：n盐析出、腐蚀OHCOCaCOHCOCa22323)(D.水温变化：p水温升高：Ca/Mg盐类、CO2溶解度降低，使水失去稳定性而结垢。p水温降低：水中CO2量超过平衡需要量，溶解金属表面上的CaCO3层，使金属与溶解氧作用而被腐蚀。E.电化学腐蚀：由于溶解氧的存在以及金属表面的不均匀性和冷却水的导电性，在碳钢表面形成微电池，造成腐蚀和结垢。F.微生物腐蚀：32-222-2)()(Fe(OH)2OHFe442Oe2FeFe222OHFeOHFeOHeOHOHO水中：阴极：阳极： 322-22-224)(FeFeFeSFeS4S88OHOHeSOH好氧菌厌氧菌能量二、水质稳定性的鉴别：二、水质稳定性的鉴别：1.饱和指数IL:IL = pH0 pHs pH0: 循环水的实际pH值 pHs: 水中溶解的CaCO3达到饱和值时的pH值IL = 0: 水质稳定水质稳定IL 0: CaCO3过饱和，易析出水垢过饱和，易析出水垢IL 0: CaCO3未饱和，未饱和，CO2过量，易腐蚀过量，易腐蚀实用上，IL 在0.3范围内可认为是稳定的。如果循环水中加入阻垢剂(e.g. 聚磷酸盐），IL可允许到0.5 2.5 。2.稳定指数IR： IR = 2pHs pHIR 7.5 8.0: 出现腐蚀，值越大腐蚀月严重采用聚磷酸盐处理时：IR 4: 形成水垢IR = 4.5 5：水质基本稳定 第四节、循环冷却水的稳定处理一、水垢的控制一、水垢的控制控制冷却水结垢的途径：(1)降低水中结垢离子的浓度使其保持在允许的范围内；(2)稳定水中结垢离子的平衡关系；(3)破坏结垢离子的结晶长大。 1从冷却水中除去成垢离子 对含Ca2+、Mg2+离子较多的补充水。可用离子交换法或石灰软化法预处理。投加石灰的软化反应如下：22OHCaOHCaOOHCaCOOHCaCO2322OHCaCOOHCaHCOCa2322322OHOHMgCaCOOHCaHCOMg2232232222加酸或通CO2，降低pH，稳定重碳酸盐 对一些水量较大，而水质要求并不十分严格的循环水系统，一般采用加酸法处理。通常加H2SO4加酸后，pH值降低，反应向左进行。使碳酸盐转化成溶解度较大的硫酸盐： 也可向水中通入CO2或净化后的烟道气，稳定重碳酸盐。该法适用于生产过程中有多余的干净CO2气体或有含CO2的废水可以直接利用的情况。OHCOCaSOSOHHCOCa2244223223投加阻垢剂 结垢是水中微溶盐结晶沉淀的结果。在盐类过饱和溶液中，首先产生晶核，再形成少量微晶粒，然后这些微晶粒相互碰撞，并按一种特有的次序排列起来，使小晶粒不断长大，形成大晶体。 如果投加某些药剂，破坏或控制结晶的某一进程，水垢就难以形成。具有阻垢性能的药剂包括螯合剂、抑制剂和分散剂。螯合剂与阳离子形成螯合物或络合物，将金属离子封闭起来，阻止其与阴离子反应生成水垢。EDTA是性能良好的螯合剂，几乎能与所有的金属离子螯合。抑制剂能扩大物质结晶的介稳定区，在相当大的过饱和程度上将结垢物质稳定在水中不析出。二、腐蚀的控制二、腐蚀的控制 控制腐蚀的基本方法： (1)通过电镀或浸涂的方法在金属表面形成防腐层使金属和循环水隔绝； (2)使用电极电位比铁低的镁、锌等牺牲阳极与需要保护碳钢设备连接，使碳钢设备成为阴极而受到保护。或者将需要保护的碳钢设备接到直流电源的负极上，并在正极上再接一个辅助阳极，设备在外加电流作用下转成阴极而受到保护； (3)向循环水中投加无机或有机缓蚀剂、使金属表面形成一层均匀致密、不易剥落的保护膜，这是目前国内外普遍采用的处理方法。 缓蚀膜类型典型缓蚀剂名称保护膜的持点氧化膜型(钝化膜型)铬酸盐亚硝酸盐钨酸盐钼酸盐致密薄膜(320nm) 与基础金属的结合紧密缓蚀性能好 沉淀膜型水中离子型（与水中钙离子等生成不溶性盐）聚磷酸盐磷酸盐硅酸盐锌盐与基础金属结合不太紧密缓蚀效果不佳多孔，膜厚（金属离子型与缓蚀对象的金属离子生成不溶性盐）琉基苯并噻锉 苯并三氮锉 甲苯基二氮锉 较致密，膜较薄缓蚀性能较好吸附膜型胺类硫醇类表面活性剂木质素 对酸液、非水溶液等，在金属表清洁的状态下，形成较好的吸附层。在淡水中，对碳钢的非清洁表面，难以形成吸附层缓蚀膜类型及特点缓蚀膜类型及特点 1防止冷却水系统渗入营养物和悬浮物 营养物进入系统主要通过补充水、大气和设备泄漏三条 途径。磷系和胺系药剂的分解也提供部分营养物。对原水进行混凝沉淀和过滤预处理可去除大部分悬浮物和微生物。藻类生长需要日光照射进行光合作用，如能遮断阳光，就可防止藻类繁殖。 2投加杀生剂 在循环冷却水系统中投加杀生剂是目前抑制微生物的通行方法。杀生剂以各种方式杀伤微生物、如重金属可穿透细胞壁进入细胞质中，破坏维持生命的蛋白质基团。 三、三、 防微生物滋生防微生物滋生非氧化性杀生剂（1)氯代酚类：氯代酚吸附在细胞壁上，并渗透到细胞质 中，与细胞质作用形成胶体溶液，并使蛋白质沉淀，从 而杀死微生物。氯代酚毒性大，对人的眼、鼻等粘膜和 皮肤有刺激，对鱼类和动物也具有较高毒性。 （2）季胺盐类：季胺盐是一种阳离子型表面活性剂，它吸 附到微生物上，与细胞壁上的负电荷部位形成静电键， 产生压力，还能破坏细胞的半透膜组织，引起细胞内代 谢物质和辅酶漏泄，而杀灭细菌。 (3)有机氮硫类：有机氮硫类药剂与蛋白质中的半胱氨酸基 结合，使酶丧失功能，微生物死亡。