循環(huán)冷卻水處理 水處理知識
*節(jié) 循環(huán)冷卻水處理概況
一、冷卻系統(tǒng)的類型
1、直流系統(tǒng)
早期工廠的冷卻水系統(tǒng)采取直流系統(tǒng)。
冷卻水從水源流經(jīng)熱交換器后又回流到水源處。
優(yōu)點(diǎn)是
快速有效：水源處的水溫較低；
靈活性：可在zui小的傳熱面條件下冷卻。表現(xiàn)為腐蝕、污垢和微生物繁殖，但相對較??；
系統(tǒng)內(nèi)由水引起的問題主要取決于原水的性質(zhì)。由于水在系統(tǒng)內(nèi)沒有濃縮，一般不會發(fā)生明顯的物理和化學(xué)變化，
冷卻水系統(tǒng)內(nèi)水的流量和溫度的變化、加上水的性質(zhì)各不相同（河水、湖水常含有大量懸浮物和沉積物，且隨季節(jié)變化；水中常含鐵和結(jié)垢的鹽類），使得系統(tǒng)的管理工作更加復(fù)雜。 來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
1） 定義
水密閉循環(huán)，并交替冷卻和加熱，而不與空氣接觸。
在密閉系統(tǒng)中，冷卻水?dāng)y帶的熱量通常通過水-水換熱器傳給敞開式循環(huán)水系統(tǒng)中的循環(huán)水，熱量再從水中散發(fā)到大氣中去。
2） 組成
*密閉的循環(huán)水系統(tǒng)；用于對水冷卻或去除水中的熱量的冷卻器或熱交換器。
3） 密閉系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用
（1）冷卻氣體管路的氣體來冷卻燃汽輪機(jī)或變壓器冷卻用的油冷卻器；
（2）柴油發(fā)動機(jī)和氣體發(fā)動機(jī)；
（3）制冷機(jī)；
（4）以控制可靠的工藝過程的溫度為目的：
原子反應(yīng)堆的輔助冷卻器；煉鐵高爐的爐體、風(fēng)口等的冷卻等。
4） 密閉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
（1）水溫易控制；
（2）水質(zhì)問題的控制簡單化：補(bǔ)充水量少；
（3）補(bǔ)充水僅用于補(bǔ)償水泵填料的泄露水量或因檢修而排放的水量；
（4）水的蒸發(fā)很少；
（5）結(jié)垢程度較輕：一般用軟化水或去離子水。
（6）腐蝕問題不嚴(yán)重：氧不是處于飽和狀態(tài)。
3、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
1） 定義
冷卻水通過熱交換器后，水溫提高成為熱水，熱水經(jīng)冷卻塔曝氣與空氣接觸，由于水的
蒸發(fā)散熱和接觸散熱使水溫降低，冷卻后的水再循環(huán)利用。又稱為冷卻塔系統(tǒng)。
2） 水冷卻原理
通過水與空氣接觸，由以下三個過程共同作用的結(jié)果。來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
（1）水的蒸發(fā)散熱
a. 水在冷卻設(shè)備中形成大小水滴或極薄水膜，擴(kuò)大其與空氣的接觸面積和延長接觸時間，加強(qiáng)水的蒸發(fā)，使水汽從水中帶走汽化所需的熱量，從而使水冷卻。
b. 為了加快蒸發(fā)散熱：
一方面應(yīng)增加熱水與濕空氣之間的接觸面積，以提供水分字逸出的機(jī)會；另一方面提高水氣界面上的空氣流動速度，以保持蒸發(fā)的推動力不變。
（2）水的接觸傳熱
借傳導(dǎo)和對流傳熱，稱為接觸傳熱。
水面與較低溫度的空氣接觸，由于溫差使熱水中的熱量傳到空氣中去，水溫得到降低。溫差愈大，傳熱效果愈好。
（3）水的輻射傳熱
不需要傳熱介質(zhì)的作用，而是由一種電磁波的形式來傳播熱能的現(xiàn)象。
輻射傳熱只是在大面積的冷卻池內(nèi)才起作用。在其它類型的冷卻設(shè)備中，輻射傳熱可以忽略不計(jì)。
3） 冷卻設(shè)備的種類與結(jié)構(gòu)
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，用來降低水溫的構(gòu)筑物或設(shè)備成為冷卻構(gòu)筑物或冷卻設(shè)備。按其熱水與空氣接觸方式的不同，可分為：
（1）水面冷卻構(gòu)筑物
工業(yè)上*種循環(huán)冷卻方法，又稱涼水池。
過程：需要冷卻的水流入池內(nèi)，通過自然蒸發(fā)、輻射和對流傳熱逐漸將水冷卻到適當(dāng)再用的溫度。
靠蒸發(fā)散熱約占總散熱量的55%，因而比冷卻塔要小些（蒸發(fā)散熱占80%）。
冷卻過程緩慢，效率低，溫差小。且需要很大的貯水池。 來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
（2）噴水池
池內(nèi)裝有水管、噴嘴或電動噴水組件，由噴嘴把水噴到大氣中，從而增加了蒸發(fā)量，即使在較小的水池也能加速冷卻。
設(shè)在建筑場地開闊處的水池的冷卻效果要好些。
水的消耗大，約為循環(huán)水量的1.0-5.0%。
易帶入周圍的雜質(zhì)。
（3）冷卻塔 來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
是一個塔型建筑，水氣熱交換在塔內(nèi)進(jìn)行，可以人工控制空氣流量來加強(qiáng)空氣與水的對流作用來提高冷卻效果。
占地面積小、冷卻效果好。
包括自然通風(fēng)式和機(jī)械通風(fēng)式。
冷卻塔包括通風(fēng)筒、配水系統(tǒng)、淋水裝置、通風(fēng)設(shè)備、收水器、集水池等部分。
4） 冷卻塔效率的衡量指標(biāo)
（1）冷卻幅高（也稱濕球溫差）
冷卻水溫和空氣濕球溫度的差值 T2-τ。τ代表該地?zé)崴鋮s所能達(dá)到的極限值。
T2-τ越小，效能越高。
（2）冷卻幅寬
冷卻塔的回水和出水溫度的差值，T1-T2。
（3）淋水密度
指冷卻塔單位面積上的熱水噴灑負(fù)荷，m3/（m2h）。淋水密度與冷卻幅寬、水的比熱的乘積稱為冷卻構(gòu)筑物單位面積的熱負(fù)荷，W/（m2（kcal/（m2h））。
5） 敞開式冷卻水的水工況 來源：自清洗過濾器 北京齊天圣馬環(huán)保設(shè)備有限公司
冷卻過程中的三種損失: M = E + D + B
M、E、D、B分別代表補(bǔ)充水量、蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失、排污量（包括泄漏損失）。
由 Q = R （ tw2 - tw1 ） x = E （ I - tm ） R
式中：X-- 冷卻塔中水溫降低1℃時因蒸發(fā)而散失的熱量與總散失熱量的比值；
I -- 為循環(huán)水平均溫度下蒸汽的熱焓值（25℃時飽和蒸汽為608 kcal/kg）；
tm -- 為進(jìn)出口的平均水溫。
則有：E=x△t/（i-tm）=0.17 x△t
式中： X在夏季為1.0，冬季0.5，春秋0.75。
（1）蒸發(fā)損失E E = a （R-B）, a = e （t2-t1）
（2）風(fēng)吹損失D D = （0.2%-0.5%） R
（3）排污損失B B+W=E/（K-1）
（4）滲漏損失F 不可忽略的因素。
（5）離子濃度的改變
D（Vc）=McMdt – Bcdt
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C = MCM/B + （c0 – MCM/B） EXP[-B（t-t0）/V]
（6）濃縮倍數(shù)
指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度和補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度之比。一般還可以以某種有代表性的可溶性離子或物質(zhì)。
K = S循 / S補(bǔ)
M = E K / （K-1）
（7）循環(huán)水中鹽類的濃縮
補(bǔ)充水在系統(tǒng)中的停留時間為：T=V/M
由于M比V要小得多，足以使補(bǔ)充水中任何量的化學(xué)組分顯示潛在的結(jié)垢和腐蝕傾向。
V容積的水循環(huán)一次所需的時間為：a=V/R
則補(bǔ)充水在系統(tǒng)中逗留時間內(nèi)循環(huán)的次數(shù)為：N=T/a=（V/M）/（V/R）=R/M
第二節(jié) 冷卻水的腐蝕控制
一、冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理
由以上的金屬腐蝕機(jī)理可知，造成金屬腐蝕的是金屬的陽極溶解反應(yīng)。因此，金屬的腐蝕破壞僅出現(xiàn)在腐蝕電池中的陽極區(qū)，而陰極區(qū)是不腐蝕的。
孤立的金屬腐蝕時，在金屬表面上同時以相等速度進(jìn)行著一個陽極反應(yīng)和一個陰極反應(yīng)的現(xiàn)象，稱為電極反應(yīng)的耦合?；ハ囫詈系姆磻?yīng)稱為共軛反應(yīng)，而相應(yīng)的腐蝕體系則稱為共軛體系。在共扼體系中，總的陽極反應(yīng)速度與總的陰極反應(yīng)速度相等。此時，陽極反應(yīng)釋放
出的電子恰好為陰極反應(yīng)所消耗，金屬表面沒有電荷的積累，故其電極電位也不隨時間而變化。
從以上的討論中可以看到，在腐蝕控制中，只要控制腐蝕過程中的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)兩者中的任意—個電極反應(yīng)的速度，則另一個電極反應(yīng)的速度也會隨之而受到控制，從面使整個腐蝕過程的速度受到控制。
