循环水系统简介、工作原理与控制参数.ppt
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1、循环水基础知识12/10/20221循环水系统简介、工作原理与控制参数 2008 2008年年1111月月12/10/20222目录乙烯循环水场设计简介循环冷却水处理基础知识简介循环水冷却原理循环水处理设施循环水场主要控制指标循环水主要水质指标 如何确定循环水场水质处理方案?12/10/20223乙烯工程简介一、乙烯装置(含干气预精制)100万吨/年二、裂解汽油加氢装置 70万吨/年三、丁二烯抽提装置 16万吨/年四、芳烃抽提装置 60万吨/年五、环氧乙烷/乙二醇装置 65万吨/年六、聚乙烯装置 45万吨/年七、MTBE/丁烯-1装置 11/4万吨/年八、聚丙烯装置 30万吨/年九、环氧丙烷/
2、苯乙烯装置 28.2/62万吨/年公用工程及辅助工程12/10/20224图纸介绍乙烯东西区平面图乙烯循环水系统图乙烯第一循环水场图乙烯第二循环水场图12/10/20225一循设计规模:80000m3/h;供水对象:为乙烯(含干气预精制)、裂解汽油加氢、芳烃抽提、丁二烯抽提和综合办公楼等装置提供循环冷却水。12/10/20226一循链接:一循循环水场设计图12/10/20227装置用水量表12/10/20228一循环水场主要设计参数循环冷却给水压力 0.450.55MPaG循环冷却回水压力 0.150.20MPaG循环冷却给水温度 33循环冷却回水温度 43浓缩倍数 4污垢热阻 3.010-4
3、m2.K/W干球温度 33.0湿球温度 28.512/10/20229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:投加缓蚀阻垢剂系统;加碱系统;加氯系统;旁滤系统;12/10/202210一循主要设备冷却塔:钢筋混凝土结构逆流式机械通风冷却塔,20台。风机20台。单台处理能力4000 m3/h。填料为薄膜填料。循环水泵:水平中开卧式离心泵,共10台,8开2备。单泵流量10000 m3/h,扬程52m。旁滤
4、罐:压力过滤罐,单台处理水量250m3/h,滤速2030m/h,共10台。12/10/202211加药设备选用自动加药系统1套,包括如下加药设备:本系统设置缓蚀阻垢剂、杀菌剂和次氯酸钠杀菌剂加药装置。缓蚀阻垢剂和次氯酸钠加药装置配备一个溶液箱,溶液箱上配备磁翻板液位计,配置LMI计量泵。在冷却水管路上配置米顿罗PH表、栗田电导率仪和药剂浓度仪表,HACH浊度仪和余氯仪,通过以上仪表在线检测水质,西门子200PLC控制,整套加药装置自动运行。加药系统的工作状态可在工控机上显示,并控制。12/10/202212二循设计设计规模:32000m3/h。供水对象:EO/EG、MTBE/丁烯-1、西区罐区
5、、全厂公用仓库等装置和辅助设施组成:循环冷却部分、旁滤部分、水质处理部分、水质监控部分组成。12/10/202213二循图纸链接:二循图纸12/10/202214工艺流程自各生产装置及辅助设施来的循环热水(CWR)进入循环水场后,在冷却塔内进行蒸发散热和传质散热,使43的热水冷却到33,冷却后的水经塔下集水池自流至吸水池,由循环冷水泵提升加压,送至全厂性循环水管网,供各生产装置及辅助设施使用。12/10/202215设计参数装置边界处循环冷水工作压力 0.50MPa装置边界处循环热水工作压力 0.25MPa循环冷水系统设计温度 33循环热水系统设计温度 43冷却塔设计干球温度()33.0冷却塔
6、设计湿球温度()28.5冷却塔设计大气压力 99.99167KPa污垢热阻值 1.7210-4m2k/w浓缩倍数 4.012/10/202216主要设备1)、冷却塔8间,单塔处理水量4000m3/h,温降10。2)、循环冷水泵6台,4开2备,单泵流量Q=9500m3/h,H=52m。3)、压力式过滤器4台,单台处理水量250m3/h。12/10/202217加药设备包括药剂贮罐、计量泵、在线检测仪表、包括药剂贮罐、计量泵、在线检测仪表、PLC控制控制系统等。系统等。加药系统能实现的功能加药系统能实现的功能 排污控制;缓蚀阻垢剂的添加控制;pH监测及液碱添加控制;余氯监测及氧化性杀菌剂添加控制;
7、在线瞬时腐蚀速率及挂片点蚀监测;在线浊度监测;12/10/202218循环冷却水系统简介12/10/202219 热交换器热效率下降热交换器热效率下降热交换器泄漏热交换器泄漏 材质强度下降材质强度下降热交换器堵塞热交换器堵塞泵压上升、流量下降泵压上升、流量下降促进腐蚀促进腐蚀浪费药剂浪费药剂冷却塔效率下降冷却塔效率下降冷却塔填料变型下陷冷却塔填料变型下陷视觉污染视觉污染淤泥堆积淤泥堆积12/10/202220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。12/10/202221循环冷却水的产生12/10/202222工业冷却水 化学工业、石油工业、冶金工业及建筑的生活系统中
8、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9095以上。因此要进行回收循环使用。12/10/202223水质特点和处理措施12/10/202224冷却构筑物类型12/10/202225水面冷却池12/10/202226喷水池12/10/202227 循环冷却水系统分类冷却水系统直流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12/10/202228湿式冷却塔分类12/10/202
9、229敞开式循环水系统水泵换热器热流体流程: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。12/10/202230敞开式循环水系统组成组成设备:源水处理设备、冷却塔、循环水泵站、换热设备、旁滤设备、加药设备。预处理预处理 冷却塔冷却塔 泵站泵站 换热器换热器 旁滤器旁滤器 排污排污 加药设备加药设备12/10/202231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。12/10/202232空气冷凝器冷却塔冷
10、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。空气空气蒸汽热交换器蒸汽冷凝蒸汽冷凝高温冷却液高温冷却液空气空气低温冷却液冷却液12/10/202233冷却塔冷却塔空气冷凝器空气冷凝器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
11、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。12/10/202234冷却液直接和空气接触开放式冷却塔冷却塔冷却塔-开放式开放式高温冷却液空气低温冷却液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。冷却液高温冷却液空气12/10/202235冷却液不直接与空气接触密闭式冷却塔冷却塔冷却塔-密闭式密闭式空气高温冷却液低温冷却液洒水洒水水槽密闭式冷却塔,它的冷却液被灌注在
12、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)。12/10/20223612/10/202237逆流和横流冷却塔比较12/10/202238循环水系统工作原理12/10/202239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12/10/202240湿空气12/10/202241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
13、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。12/10/202242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。12/10/202243湿球温度和水的冷却理论极限: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:)纱布必须完全包住水银球)风速m/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。12/10/202244冷却塔传热蒸发传热蒸发
14、传热:当水在其表面温度时的饱和蒸汽压大于: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。每蒸发潜热,使液态水的温度下降。每蒸发1Kg1Kg水,要带走水,要带走约约2.43102.43106 6J J热量。约占冷却塔中传热量的热量。约占冷却塔中传热量的75758080。接触传热接触传热:当空气中的湿球温度低于水温时,热量: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,带走从水传向空
15、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的热量是显热,约占冷却塔中传热量的20202525。12/10/202245传热区别春、夏、秋三季内,室外气温较高,表面蒸发起主要作用,最炎热复季的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。在冬季,出于气温降低,接触散热的作用增大,从夏季的1020增加到4050,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。12/10/202246蒸发过程12/10/202247接触过程12/10/202248水冷却的基本原理图水冷却的基本原理图 水的冷却过程是通过蒸发
16、传热和接触传热实现的,水温的变化则是两者作用的结果。12/10/202249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。12/10/202250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5070。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8090。12/10/202251循环水处理设施12/10/202252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12/10/202253冷却塔热水分配装置:配水系统
17、、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12/10/202254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(80110)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。12/10/20225512/10/202256管式配水系统固定管式配水系统:、由配水干管、支管及喷嘴组成。、配水均匀的关键:喷嘴的形式和布置。、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:、由给水管、配水管、旋转体组成。、系统是转动的,对每
18、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。、多用于小型玻璃钢逆流冷却塔。12/10/20225712/10/20225812/10/202259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。12/10/20226012/10/202261薄膜式淋水填料散热表面水膜(厚约0.250.5mm,流速约0.150.3m/s)散热,约占70。板隙中的水滴表面散热,占20;水从上层
19、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。12/10/202262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。12/10/202263斜波淋水填料由硬聚氯乙烯(PVC)薄片(0.20.5mm)压制成一定波高和波距的与水平线成60度(逆流塔
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