循环冷却水处理技术[1]

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1、循环冷却水处理技术第一节循环冷却水系统用水来冷却工艺介质的系统称作冷却水系统。冷却水系统通常分为直流冷却水系统和循环冷却水系统两种。一、直流冷却水系统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，如图1-1所示。因此，它的用水量很大，而排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本保持不变。这种冷却水系统不需要其它冷却水构筑物，因此投资少、操作简便，但是冷却水操作费用大，而且不符合当前节约使用水资源的要求。这种系统(除了用海水的直流冷却水系统外)在国外已被淘汰，在国内一些中小型老厂仍在采用。随着国内各项节水政策的制定，这些工厂也都在采取措施

2、，积极进行技术改造。①②③③③④图1-1直流冷却水系统①：冷却水②：冷却水泵③：冷却工艺介质的热换器④：换热后的热水二、循环冷却水系统循环冷却水系统又分封闭式和敞开式两种。1．封闭式循环冷却水系统封闭式循环冷却水系统又称为密闭式循环冷却水系统。在此系统中，冷却水用过后不是马上排放掉，而是收回再用，循环不止。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，用其它冷却介质来进行冷却的，如图1-2所示。这种系统一般用于发电机、内燃机或有特殊要求的单台换热设备。①②③③③⑦⑥⑤④图1-2封闭式

3、循环冷却水系统①：冷却水②：冷却水泵③：冷却工艺介质的换热器④：热水⑤：热水泵⑥：冷却热水的冷却器⑦：冷水2．敞开式循环冷却水系统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，而是收回循环使用。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，其流程如图1-3所示。②③①④④④⑨⑿⑧⑾⑦⑥⑤⑩图1-3敞开式循环冷却水系统①

4、补充冷却水；②冷水池；③冷却水泵；④冷却工艺介质的换热器；⑤热水；⑥热水池；⑦热水泵；⑧冷却塔；⑨冷水；⑩排污水；(11)蒸发损失水；(12)空气。这种敞开式循环冷却水系统，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，允许的浓缩程度愈高，节约的水量愈可观，且排污水也相应减少。第二节敞开式循环冷却水处理的重要性一、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

5、产生比直流系统更为严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题，它们会威胁和破坏工厂长周期地安全生产，甚至造成经济损失，因此不能掉以轻心，在推广使用敞开式循环冷却水系统时，必须选择一种经济实用的循环冷却水处理方案，使上述问题得到解决或改善。(一)沉积物的析出和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。在直流冷却水系统中，重碳酸盐的浓度较低。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到过饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生下列反应：Ca(HCO3)2=Ca

6、CO3↓+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。CaCO3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45w/(m·k)，可见水垢形成必然会影响换热器的传热效率。水垢附着的危害，轻者是降低换热器的传热效率，影响产量，严重时，则需停产检修，甚至更换换热器。(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．

7、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微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生下列氧化和还原的共轭反应：在阳极上：Fe=Fe2++2e在阴极上：1/2O2+H2O+2e=2OH—在水中：Fe2++2OH—=Fe(OH)23Fe(OH)2O22Fe(OH)3这些反应，促使微电池上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，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增长而增加外，其它的盐类，如氯

8、化物、硫酸