1、 冷卻水系統(tǒng)
用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱作冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)通常有兩種:直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
1.1 直流冷卻水系統(tǒng)
在直流冷卻水系統(tǒng)中,冷卻水僅僅通過換熱設(shè)備一次,用過水就被排放掉,因此,它的用水量很大,而排出水的溫升卻很小,水中各種礦物和離子含量基本上保持不變。
1.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又分封閉式和敞開式兩種。
1.2.1 封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又稱為密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中,冷卻水用過不是馬上排放掉,而是回收再用。
1.2.2 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
敞開蒸發(fā)系統(tǒng)是目前應(yīng)用廣、類型多的一種冷卻系統(tǒng)。它也是以水冷卻移走工藝介質(zhì)或換熱設(shè)備所散發(fā)的熱量,然后利用熱水和空氣直接接觸時將一部分熱水蒸發(fā)出去,而使部分熱水得到冷卻,再循環(huán)使用。因此,這樣的系統(tǒng)也稱敞開循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)熱水和空氣接觸方法的不同,可以分成很多類型。
冷卻水由循環(huán)泵送往系統(tǒng)中各換熱器,以冷卻工藝熱介質(zhì),冷卻水本身溫度升高,變成熱水,此循環(huán)水量的熱水被送往冷卻塔頂部,由布水管道噴淋到塔內(nèi)填料上??諝鈩t由塔底百頁窗空隙中進入塔內(nèi),并被塔頂風(fēng)扇抽吸上升,與落下的水滴和填料上的水膜相遇進行熱交換,水滴和水膜則在下降過程中逐漸變冷,當?shù)竭_冷卻水池時,水溫正好下降到符合冷卻水的要求。空氣在塔內(nèi)上升過程中則逐漸變熱,由塔頂逸出,同時帶走水蒸氣。這部分水的損失稱為蒸氣損失E。熱水由塔頂向下噴濺時,由于外界風(fēng)吹和風(fēng)扇抽吸的影響,循環(huán)水會有一定的飛濺損失和隨空氣帶出的霧沫夾帶損失。由于這些損失掉的水,統(tǒng)稱為風(fēng)吹損失。為了維持循環(huán)水中的一定的離子濃度,必須不斷向系統(tǒng)中加入補充水量M和系統(tǒng)外面排出一定的污水。這部分水量稱為排污損失。
冷卻塔的種類很多,按照塔的構(gòu)造和空氣流動情況來區(qū)分,有自然通風(fēng)冷卻塔和機械通風(fēng)冷卻塔兩類。按照空氣與水在塔內(nèi)的相對流動情況,又可分為逆流式和橫流式。有關(guān)各種類型冷卻塔的結(jié)構(gòu)和點,可參閱有關(guān)的參考文獻。設(shè)計中應(yīng)綜合考慮循環(huán)比,其應(yīng)在3~5倍為宜。
循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)是該循環(huán)冷卻水的含鹽量與其補充水的含鹽量之比。
提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù),可以降低補充水的用量,從而節(jié)約水資源;還可以降低排污水量,從而減少對環(huán)境的污染和廢水的處理量。此外,提高濃縮倍數(shù)還可以節(jié)約水處理劑的消耗量,從而降低冷卻水處里的成本。但是,過多地提高濃縮倍數(shù),會使循環(huán)冷卻水中的硬度,堿度和濁度升得太高,水的結(jié)垢傾向增大很多,從而使結(jié)垢控制的難度變高;還會使循環(huán)冷卻水中的腐蝕性離子(例如Cl-和SO42-)和腐蝕性物(例如H2S、SO2和NH3)的含量增加,水的腐蝕性增強,從而使腐蝕控制的難度增加;過多地提高濃縮倍數(shù)還會使藥劑(例如聚鱗酸鹽)在冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的停留時間增長而水解。因此,冷卻水的濃縮倍數(shù)并不是愈高愈好,一般熱電系統(tǒng)可控制5~8倍,化工、煉油2~4倍。
2.1濃縮倍數(shù)的選擇
隨著循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)的增加,冷卻水系統(tǒng)的補充水量和排污水量都不斷減少,因此,提高冷卻水的濃縮倍數(shù),可以節(jié)約水資源;但是,每提高一個濃縮倍數(shù)單位所降低的補充水量的百分比則隨濃縮倍數(shù)的增加而降低。敞開式循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)可以通過調(diào)節(jié)排污水量或補充水量來控制。
2.2 補充水量
水在循環(huán)過程中,除因蒸發(fā)損失和維持一定的濃縮倍數(shù)而排掉一定的污水外,還由于空氣流由塔頂逸出時,帶走部分水滴,以及管道滲漏而失去部分水,因此補充水是各項損失之和。
3、排污水量
排污水量的確定與冷卻塔的蒸發(fā)損失和濃縮倍數(shù)有關(guān)。
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