冷却水处理基本知识精要.doc

循环冷却水处理基础 工业生产过程中，生产设备或产品往往会产生大量热量，使温度升高，必须及时冷却，以免影响生产的正常进行和产品质量。 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。用水来冷却工艺介质的系统称为冷却水系统。 在热力发电厂中，有许多设备需要用水作为冷却介质，其中主要的是汽轮机的凝汽器。冷却水水质不良，是凝汽器铜管内生成附着物和铜管发生腐蚀的原因之一。 由于附着物的传热性很差，它的形成会导致凝结水温度升高，从而使凝汽器真空度降低，影响汽轮机的出力和运行的经济性。 铜管的腐蚀会减弱其机械强度，甚至会穿孔，使冷却水漏入凝结水中，影响锅炉的安全运行。 一、为什么用水作为冷却介质？ 水的化学稳定好，不易分解。 水的热容量大，在常用温度范围内，不会产生明显的膨胀或压缩。 水的沸点较高，在通常使用条件下，在换热器内不致汽化。 水的来源较广泛，流动性好，易于输送和分配。 水的价格相对便宜。 二、冷却水系统： 1、直流冷却水系统：冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉。 用水量大，排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。 投资少，操作简便，但冷却水的操作费用大，而且不符合当前节约使用水资源的要求。 也有沉积、腐蚀等问题，也需要进行化学处理。 2、循环冷却水系统：冷却水经使用后，通过冷却塔或喷水池等设备将温度降低后又作为冷却介质使用，即重复利用吸热后的冷却水。 水的再冷却通过冷却塔（或其他冷却构筑物）来进行。 冷却水在循环过程中与空气接触，部分水在通过冷却塔时会不断被蒸发而损失掉，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范围内，必须对系统补充一定量的冷却水，通常称为补充水；并排出一定量的浓缩水，通称排污水。 虽然会损失一部分水，但与直流式冷却水系统相比，可以节约大量的冷却水，且排污水也相应减少。 有腐蚀、沉积和微生物滋生的问题，需要进行必要的化学处理，操作运行费用较高，设备投资较大，化学处理比较容易控制。 不论从节约水资源，还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂的冷却水用量，减少排污水量，限制使用直流冷却水系统，尽可能推广采用敞开式循环冷却水系统。 3、敞开式循环冷却水系统产生的问题 沉积物的析出和附着 设备腐蚀 溶解氧引起的电化学腐蚀 有害离子引起的腐蚀 微生物引起的腐蚀 微生物的滋生和粘泥 4、敞开式循环冷却水系统处理的重要性 稳定生产：减少意外停产检修事故 节约水资源：补充水量少 减少环境污染：排放量少 提高经济效益：减少设备腐蚀 三、几个基本概念 循环量R：循环水泵的实际出流量。 蒸发损失量E：冷却过程中，从冷却水中蒸发逸入大气的水蒸汽量。精确计算E＝G(X2－X1)；G为进入塔的干空气量，X2与X1分别为出塔和进塔空气的含湿量。估算E＝K△tR，K为温度系数，R为循环水量，△t为冷却塔进出口的温度差。 风吹损失量D：冷却过程中，被空气带走的或因飞溅而脱离系统的部分水滴。通常约为循环量的0.1%左右。与塔型设计有关。 排污损失量B：为了控制冷却水循环过程中因蒸发损失而引起的浓缩过程，必须人为地排掉的水量。可以直接计量。 渗漏损失量F：在管道和贮水系统中因渗漏而损失的水量。完善的系统基本上可以忽略。 补充水量M：为了维持系统水量平衡而向系统中补充的部分水量。可以直接计量。 浓缩倍数N：指循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的浓度之比。改变补充水量或排污水量，就可以改变循环水的浓缩倍数。理论情况下，不论系统中某离子的初始浓度是多少，随着运行时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。 循环冷却水处理的三大问题 一般冷却水常引起的障害有三种，即腐蚀( corrosion ) 、水垢(scale)、淤泥沉积( deposition ) 与微生物 ( slime )，兹将其发生原因及控制方法分述如下： 第一部分：腐蚀 一、冷却水中金属腐蚀的机理 金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏的现象。最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的，冷却水于冷却水塔中与空气密切接触，水中溶氧高达 8～10 ppm ，极易促成腐蚀。 金属的腐蚀是一个电化学过程。 由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区。 阳极反应：Fe Fe2+ + 2e 阴极反应：1/2O2 + H2O + 2e 2OH- 沉淀反应：Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 总反应 ：Fe + 1/2O2 + H2O Fe(OH)2 二、冷却水中金属腐蚀的形态