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关键词:冷却塔;防冰;新技术
冷却塔结冰是目前国内冷却塔冬季运行中存在的一大难题。地处寒冷地区,无论是引进的国外冷却塔,还是国内自行设计施工的冷却塔,均在冬季运行中存在严重结冰现象,至今还没有提出一套彻底解决的方法。
日本石川岛播磨重30000m3/h横流干湿式冷却塔是七十年代末随大庆乙烯联合化工装置引进我国的。大庆地区位于北纬45°5′~47°,年平均气温3.3℃,冰冻期5个多月,严酷的气候条件给冷却塔冬季运行带来困难。虽然石川岛播磨重冷却塔设计时考虑了防冰问题,但是运行实践证明结冰问题仍然存在。中国化学工程总公司沧州化工冷却塔填料厂根据冷却塔的现状,结合该厂多年积累的老塔改造经验和防冰技术,提出了冷却塔防冰新技术改造方案,实施后经过2003~2005年度冬季运行,防冰效果明显。
1、冷却塔现状
大庆石化公司水气厂循环水冷却塔为限雾型横流干湿式冷却塔,分两座,一座五间共十间。平面尺寸为:64.05m×20.13m,塔高14.662m(不包括水槽上缘风筒高度),塔体为木框架结构,作CCA防腐处理。淋水填料采用填料混装技术,配装高效薄膜填料及拱点滴填料,配装原理如下:在靠近百叶窗的边层布置垂直波框架式薄膜组合填料,单测薄膜填料径深为0.915m,其余径深配拱形填料,收水器采用多波双功能收水器,将收水效率高、风阻稍大的密型收水器布置在塔体上部,风阻较小的疏型收水器布置在塔体下部,中型收水器布置在塔体中部,并在收水器下配置玻璃钢导水盘,防止形成二次飘水。
2、改造技术方案
第一循环水场凉水塔是干湿横流式木冷却塔,进入冬季,冷却塔结冰严重,使塔体结构、百叶窗、边层填料损坏严重。每年需投入大量资金、人力维修和维护,其主要维护措施之一就是一直采用强制风机反转的方式来解决凉水塔冬季结冰的问题,化冰效果虽好,但也付出了风机部件加速损坏的代价。
为了彻底解决冬季冷却塔结冰严重的问题,经过各有关部门的研究和公司科技处的审批,于2003年8月24日开始在一循6#-10#塔1-6层百叶窗顶端分别安装∮60×3.5UPVC塑料喷淋管,喷淋管上每50mm间距加工一个∮7mm出水孔,从而形成大面积热水幕来化掉冬季形成的冰块。
3、改造施工及运行情况
设计施工任务全部由沧州化工冷却塔填料厂完成。从2003年8月24日开始施工,于2003年11月23日结束全部化冰管安装任务。由于资金问题,没有对上面8层安装化冰管。截止到2004年2月末累计运行2352小时,整塔工艺参数均满足设计要求,并取得如下结果。
安装化冰管后,循环水平均温差增大,今年供水平均温差为8.35℃,与去年同期相比平均升高4.63℃,这表明空气流通,冷却效率显著提高,增强了对循环水温度的宏观调控能力。从凉水塔的外观看,冬季凉水塔的结冰状况得到了根本改善,百叶窗基本未结冰,达到化冰管设计要求。
安装化冰管后,由于百叶窗基本未结冰,因此东塔风机风机冬季未反转,节约了电能,符合立项要求,与2002年同期相比,可节约电量为:180KW×10h×100天×5台×85%=765000 KW·h,折合人民币近26.78万元。(注:节约电量=一台风机功率×2002年度同期反转天数×风机总数×功率因数=3600 KW·h)
由于冬季风机未反转,减少了反转对风机部件的负面影响,使风机薄片环、齿轮等部件的损坏频率降低,延长了风机部件使用周期,根据以前风机反转所产生的故障平均数统计,化冰管投用可避免CT-001塔风机薄片环损坏2起/年,齿轮故障1起/年,与2002年相比,可节约检维修费用2×1600+1×40000=4.32万元。
冬季风机反转,由于蒸汽压力增大,是湿热蒸汽夹带循环水加速向外漂移,化冰管投用后,减少了漂移量,控制了漂移水量对凉水塔周围环境的影响,减少了塔外结冰程度和对室外设备的侵蚀;同时由于塔结冰量减少,使凉水塔整体外貌大为改观,为今年的现场环境整治工作奠定了基础。
化冰管的投用,使冬季凉水塔上形成的较大冰块对人员和生产造成的安全隐患基本消除,提高了凉水塔运行的安全系数,使凉水塔运行和员工巡检更加安全可靠,间接效益十分明显。
4、结论
【关键词】 吊装冷却塔 高效 节能新技术
循环水吊装式逆流冷却塔是我国九十年代末在消化吸收国外先进冷却塔设计思想和技术的基础上,开发研制并在工业成功应用了塔内梁柱最少、无用阻力最小、冷却效率最高、运行能耗最低的循环水冷却塔型。(详见图1)淋水密度突破15m3/(m2·h)其主要特点是,采用了流场均化设计和塔芯悬吊设计技术,使塔内梁柱结构极为简洁,配水系统和填料采用悬吊方式,与收水器共用一层梁,取消填料和配水系统的支撑梁及支架,填料迎风面没有十字梁、次梁、支架等任何阻风或导致涡流的构件,塔内流场得到了极大改进和优化,并与回转式风筒、蜗壳式喷头、吊装式填料等新一代高性能冷却塔部件相配合,使吊装式逆流冷却塔成为当前国内外技术最先进、冷却效率最高、占地最小、运行能耗最低、单位面积处理水量最大的工业冷却塔塔型。
1 吊装式逆流冷却塔与普通支撑式逆流冷却塔经济对比分析
2台单塔出力4500m3/h吊装式逆流冷却塔及2台单塔出力4500m3/h常规良流线逆流式冷却塔
当单塔出力4500m3/h,塔的设计参数为:P0=101325Pa(760mmHg),t1=42℃,t2=32℃,τ=28℃,(如表1、2)。
2 吊装塔的高效机理
(1)冷却塔填料底部的横梁越少,对冷却塔进风越有利。据不完全统计,支撑式逆流冷却塔填料底部次梁的横断面积能占到冷却塔净通风面积的15~35%。而且次梁上面的淋水填料因为梁的阻风而无法参加热交换,并且梁上汇集而下的热水进一步降低了冷却塔的冷却效率。冷却塔填料底部的横梁的减少,还可以使进塔的冷风均化。图2为普通支撑式逆流塔和吊装式逆流塔填料区风速分布的一组实验对比,从中可以看出填料支撑结构对填料区风速分布的明显影响,以及支撑式逆流塔填料区风速分布和吊装式逆流塔填料区风速分布的明显不同,这也是为什么吊装式逆流塔比支撑式逆流塔冷却效率高、淋水密度大的重要原因。
另外,由于冷却塔填料底部的横梁的减少,使风机运行的阻力就变小,进风更加畅通,进风量变大。因为冷空气从进风口进入冷却塔、经雨区、填料、塔内所有的纵横梁、配水系统、收水器,最后从风筒出口排出。空气穿过所有部件时产生阻力,部件和梁越多,故阻力就相应越大。尤其是取消填料下部支撑梁后,原来的配风盲区和导流区也将被祛除,最终形成每个区域填料、风量、风速、淋水密度一致,达到了配风、配水最佳状态,这就是吊装塔冷却效率高效机理之一。
(2)吊装式逆流塔进风面的设计,打破了常规普通逆流塔只能单面和双面进风的传统理论,在单塔设计上能作到3~4面进风,见图3。
从冷却塔的运行冷却原理可想而知,冷却塔的进风面越多,相应进风面积就越大,冷风进入塔内阻力就减小,进塔风量就越大。冷却塔的进风口阻力系数是冷却塔阻力计算中吊装式冷却塔进风面为重要的参数。所以说进风面多、进风面积大是吊装塔的冷却效率高效机理之二。
(3)采用悬吊式整体填料,故可增加填料通风性能和防堵性能。目前逆流塔普通填料均由三层以上组合高度为1.5米,摆放在填料珩架上,此结构缺点在于每层填料蜂窝通道都会产生大面积错位和变形。这样,填料内的进风阻力和进风量也随之朝着不利因素方向发展。冷却塔在正常运行中冷却效率也随之降低,呈现正比关系。悬吊式整体填料就能彻底解决上诉此类问题,该填料为1.5~1.8米整体Z型粘吊装填料接而成(见右图片),填料的蜂窝通道无断层,所以无错位变形现象。经检测部门标定两者相比,后者填料阻力降低6.7%,进风量增加,这就是吊装塔的高效机理之三。
关键词:民用空调;工业;冷却循环水系统;设计
Abstract: this paper combined with years of the worked experience in the civil air conditioning and industrial use of recirculating cooling water system design made a brief summary.
Keywords: civil air conditioning; Industry; Cooling water circulating system; design
中图分类号:U664.81+4 文献标识码:A文章编号:
1冷却塔
冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。其工作的基本原理是:干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后,自进风网处进入冷却塔内;饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时,一方面由于空气与水的直接传热,另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差,在压力的作用下产生蒸发现象,将水中的热量带走即蒸发传热,从而达到降温之目的。
2冷却塔分类与工作原理
2.1冷却塔的分类
一、按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。
二、按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔。
三、按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流(交流)式冷却塔、混流式冷却塔。
四、按用途分一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。
五、按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔。
六、其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。
2.2工作原理——以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例
热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内,通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内,热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换,高湿度高晗值的热风从顶部抽出,冷却水滴入底盆内,经出水管流入主机。一般情况下,进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气,水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差,当风机运行时,在塔内静压的作用下,水分子不断地向空气中蒸发,成为水蒸气分子,剩余的水分子的平均动能便会降低,从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出,蒸发降温与空气的温度(通常说的干球温度)低于或高于水温无关,只要水分子能不断地向空气中蒸发,水温就会降低。但是,水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时,水分子不断地向空气中蒸发,但当水气接触面上的空气达到饱和时,水分子就蒸发不出去,而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量,水温保持不变。由此可以看出,与水接触的空气越干燥,蒸发就越容易进行,水温就容易降低。
2.3冷却塔选型
在冷却塔的选型上需要对所有因素进行全面的考虑,主要是注意以下几个方面的问题:拟选冷却塔钓填料体积、高度、宽度、径深;填料的形式、片距、填料比面积;按国家标准GB/T7190-1-2008.附录A:热力性能试验方法中的计算公式可计算,其冷却水量;冷却塔进出水管直径、相应流速;集水盘贮水量;进塔水压式;进风口的高度;冷却塔的热力、噪声等实测报告。
3循环冷却水系统的水质处理
对于开式冷却循环水系统,冷却水吸收热量后,与空气接触, CO2逸入空气中,水中溶解氧和浊度增加,造成冷却循环水系统有4大问题:腐蚀、结垢、菌藻滋生及污泥。如果不对水质进行处理将严重损坏制冷设备,大幅度降低热交换效率,造成能源的浪费。因此,对系统水进行缓蚀、阻垢、杀菌灭藻处理是十分必要的。
目前,对冷却循环水进行处理分为物理法和化学法两种。
物理法主要采用:静电水处理仪,电子水处理器,内磁式水处理器进行处理。对于民用建筑空调冷却循环水系统,循环水量不大,一般采用物理法。物理法处理设备简单,便于操作、运行费用低,并且具有除垢、缓蚀、灭藻综合作用。但是,如果选用、安装不当或者维护跟不上,其效果将大大降低。
表1各种水处理器适应条件
电子水处理器 静电水处理仪 内磁水处理器
水温 ≤105℃ ≤80℃ ≤80℃
流速 / / 1.5~3.5m/s
适用水质 总硬度
≤550mg/l(CaCO3) 总硬度
≤700mg/l(CaCO3) 含盐量<3000mg/l
PH为7.5~11
由于三种处理器内部结构不同,其使用条件也不一样,静电除垢仪的阳极耐磨损、不沾附,可以用于水质总硬度较高的系统,电子水处理器发射极(阳极)表面的保护膜易被磨损,易粘附污物,只能用于低硬度的清水系统。对于循环水系统而言,这里提的硬度是指系统的循环水硬度,而不是补充水硬度。内磁式水处理器适用水质的指标是含盐量,一般情况下,自来水的总含盐量不会超过1000mg/l,作为循环水的含盐量,也不会超过3000mg/l。
无论是静电除垢仪、电子水处理器、还是内磁式水处理器,一般只适用于产生碳酸盐垢型的水质,当水中的主要结垢成份是硅酸盐垢时,不宜使用。静电水处理仪和电子水处理器一般均需垂直安装,进水口在下,出水口在上。为了避免在壳体内产生泥沙或杂物的淤积,不可水平安装。内磁式水处理器则不然,可任意角度安装。这两种设备距较大容量电器(>20KW)的最小间距为5~6m,如无法满足时,则应在中间设置屏蔽和接地装置。内磁式水处理器已考虑了磁屏蔽问题,因此不受用电设备限制。
要保证静电除垢仪和电子水处理器的处理效果,在水通过设备时 ,必须有一定的停留时间,并且当实际使用水量在设备的额定处理水量的20%~30%范围内上下浮动时,一般不影响处理效果。因此,该两种设备可装在两台并联水泵或换热器等的出水干管上,但当循环水和补充水分开流入系统时,则在循环水和补充水管道上需分别设置静电水处理仪和电子水处理器。
内磁式水处理器产生防除垢作用是基于通过他的水在垂直方向切割了磁力线,对流过它的水有一个流速要求,最慢不能低于1.5m/s,且流速越快越好。故在选内磁式水处理器时 ,一定要在设备的流量范围内选,不要选过大规格的设备,在具体使用场合,不要两台、三台水泵或加热器合用一台内磁式水处理器,以防在每台水泵或水加热器单独使用时,设备内因流速达不到1.5m/s而影响处理效果。
采用物理法进行水质处理,必须考虑排污,无论是安装静电水处理仪、电子水处理器,还是使用内磁式水处理器的水系统,都要做好排污这一环节。对于冷却循环水系统,可进行连续排污,连续排污的量控制在循环水量的0.5~1.0%左右。若是新安装的水系统或已完全除垢的系统,也可每一至两周排污一次的方法。
关键词:轧钢 棒材 净循环 浊循环 循环水处理
中图分类号:TN2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)06(c)-0045-01
云南永昌钢铁有限公司80万吨棒材工程循环水系统包括生产给水系统、净循环水系统、加热炉净循环水系统及软水系统、穿水冷却水系统、浊循环水系统、铁皮沟冲渣水系统等。主要构筑物包括循环水池及泵房、旋流沉淀池、水处理间等。
1 生产给水系统
生产给水系统是为满足生产用水所设置,包括洗手拖把池等。管径为DN50。
2 净循环水系统及加热炉净循环水系统
净循环水系统为轧线主辅电机、液压站、站、辊道轴承、齿轮箱、监测仪器等的冷却所设置,水量合计883 m3/h,主管径DN400,在水泵房设置净循环水泵两台,一用一备,Q=920 m3/h,H=55 m。管道出口设Q=1000 m3/h自清洗过滤器一台。加热炉净循环水系统为加热炉系统各设备的冷却所设置,水量合计120 m3/h,主管径DN150,在水泵房设置加热炉净循环水泵两台,一用一备,Q=120 m3/h,H=55 m。另为满足事故状态的供水,在水泵房设置事故柴油机泵一台,Q=60 m3/h,H=55 m。管道出口设Q=150 m3/h自清洗过滤器一台。以上两路净循环回水在冷却塔之前汇合,有压上冷却塔,循环水经风冷热量交换后流至净循环水池,供用户循环使用。
3 加热炉软水系统
加热炉软水系统为加热炉系统汽化冷却汽包用水所设置。软水在软水间制备,设置一套Q=30 m3/h软水处理装置,其包括预处理过滤器及软水器等设备,水量25 m3/h,主管径DN100,设置软水供水泵两台,一用一备,Q=25 m3/h,H=30 m。
4 穿水冷却水系统、浊循环水系统及冲渣水系统
穿水冷却水系统为穿水直接冷却用水所设置。水量合计800 m3/h,主管径DN400,在水泵房设置穿水冷却水泵两台,一用一备,Q=800 m3/h,H=55 m。管道出口设Q=1000 m3/h自清洗过滤器一台。在穿水冷却系统中有加压泵使得穿水冷却的压力得到进一步提升,满足穿水冷却系统的需要。穿水冷却水还有另一种做法,即从水泵房供出的就是高压水,这需要根据穿水冷却设备的需求而定。
浊循环水系统为温控冷却、高压水除磷、轧辊、轧机机列、导位、活套等的直接冷却所设置。水量合计902 m3/h,主管径DN400,在水泵房设置浊循环水泵两台,一用一备,Q=950 m3/h,H=55 m。管道出口设Q=1000 m3/h自清洗过滤器一台。
冲渣水系统为冲铁皮沟内氧化铁皮所设置。水量合计250 m3/h,主管径DN250,在旋流沉淀池泵房设置冲渣水泵两台,一用一备,Q=250 m3/h,H=55 m。冲渣点为铁皮沟左右侧支沟端头及交汇处。
以上三种浊循环水在铁皮沟混合后流入旋流沉淀池沉淀,用抓斗将钢渣从旋流池中间圆筒抓出,一部分水用泵提升冲氧化铁皮;另一部分用泵提升送稀土磁盘净化设备,经处理后经浊环调节池至浊循环水热水池,用浊循环水上塔泵送至冷却塔冷却后再回到浊循环冷水池,供用户循环使用。
5 铁皮沟及旋流沉淀池
铁皮沟由左右侧支沟和主沟组成。左侧支沟主要供粗轧区中轧区浊循环水排放。右侧支沟主要供精轧区及穿水冷却浊循环水排放。主沟汇集左右侧支沟的浊循环水。左右侧支沟汇合处为三岔口圆弧异形沟便于导流。支沟及主沟前部分为开口结构,后部分为全封闭隧道与地下旋流沉淀池联通,浊循环水通过主沟流入旋流沉淀池。旋流沉淀池根据水质,水量,表面负荷等参数进行设计。
铁皮沟底以铸石板进行砌筑,主要用辉绿岩或页岩铸石。设计铁皮沟时先确定铁皮沟的坡度,不应小于3.5%,冲渣断面流槽采用圆底梯形断面,根据浊循环水量初步确定流槽设计总高,设计水深,底面圆弧半径,查询相关给排水手册确定该断面在冲渣沟内的流速流量是否能满足实际水量的需要。铸石板厂家也应提供详细的参数。
6 管网敷设
循环水管网分为室内管网和室外管网。在室外,循环水泵房离棒材车间距离不应太远,考虑到检修方便采用管道架空而不选择管道埋地,各类管道可采用管道共架形式,布置上满足标准规范。
循环水室内管网主管道在平台下方梁柱间穿行,也尽量采取共架形式,注意不要与梁柱或其他专业管道电缆桥架相碰。
浊循环水主管道应分出粗轧、中轧、精轧三部分支管,因主轧线会出现堆钢的情况需要人为及时处理,所以此时需要在三支管上设置电动蝶阀迅速切断水源,管网压力会瞬间升高,主管系统需要设置超压释放阀来调整系统的压力,或通过水泵的变频来减少浊循环水流量。在平台下地面应围绕轧机基础做相应排水沟道,因系统正常运行中会有少量的浊环水漏到地面。
7 循环水补充水处理
循环水补充水系统应参照《工业循环冷却水处理设计规范》设计。净循环水为间冷开式系统循环冷却水系统,补充水量按2%进行考虑,其水质满足规范表3.1.8的要求,其浓缩倍率不小于3。浊循环水为直冷系统循环冷却水系统,补充水量按5%进行考虑,其水质满足规范表3.1.10的要求,其浓缩倍率不小于3。根据原水水质和目标水质要求确定补充水处理技术方案,可综合采用生化、石灰、混凝、沉淀、过滤、消毒、超滤、离子交换、反渗透等处理工艺。如原水的BOD及COD含量较高,可采用生物滤池及膜生物反应器(MBR)进行预处理。如原水为高硬度,高碱度水质,宜采用石灰或弱酸树脂软化等处理办法。如原水所含阴离子(如CL-或SO42-)比较多,可进一步采取离子交换或反渗透的处理办法。具体流程可进行组合,以提高循环冷却水的浓缩倍率。
8 循环水管道冲洗试压及清洗预膜处理
循环水管道冲洗试压按《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》相关规范进行。清洗和预膜程序按照人工清扫、水清洗、化学清洗、预膜处理顺序进行。为了工艺的顺利完成,可能需要增加临时管道,完成后需要拆除。
人工清洗和水清洗为物理清洗,主要除去管道中的泥石焊渣等。化学清洗是在系统中添加化学药剂,除去系统中残留的油污、浮锈、泥沙等物质,为预膜创造良好的金属表面。预膜处理是在溶液中添加缓蚀剂,使金属表面迅速形成一层均匀的保护膜,使腐蚀反应停止或减缓。
9 循环水运行加药处理
系统运行时,根据循环水水质情况,投加适量的缓释阻垢剂及杀菌灭藻剂,确保减少系统的结垢和腐蚀,保证系统的换热效果,增加系统的使用寿命。
参考文献
关键词:汽轮机、冷端系统、运行优化
中图分类号:TK269文献标识码: A 文章编号:
引言
火力发电厂是生产电能的工厂,同时也是消耗能源和产生污染的大户。所以对火力发电厂来讲,“节能减排”工作显得尤其重要。汽轮机冷端系统是火电机组的重要组成部分,如何实现汽轮机冷端运行优化,提高机组运行的经济性,对电厂来说具有十分重要的意义。
一、汽轮机冷端系统
电厂汽轮机冷端系统是由汽轮机低压缸的末级组、循环供水系统、循环水泵、冷却塔、凝汽器等几部分构成。按它的介质换热过程,可将汽轮机冷端系统划分为两台换热设备和两个子系统,即凝汽器设备、冷却塔设备、凝结水系统和循环水系统。
凝汽设备是电厂汽轮机冷端系统运行优化的一个重要环节。对整个电厂的设计、布置、安装和运行维护都是一个至关重要的设备,不可轻视。同时它具有蓄水、除氧、凝结和维持一定真空这四个方面的重要作用。
二、基于多因素的凝汽器最佳真空和最佳冷却水量分析
虽然提高凝汽器的真空可以使蒸汽在汽轮机内理想比烩降增大,可以使汽轮机多发功率,但无论从运行角度还是从设计角度来看,并不是真空越高越好.在蒸汽负荷、冷却水进水温度一定的条件下,要提高凝汽器的真空只能靠增加冷却水量,即要提高凝汽器的真空必须以增加循环水泵耗功费用、冷却水水资源使用费用和冷却水热污染环保费用的支出为代价。因此,它存在着降低背压使汽轮机功率增量收益的数值,能否补偿增加冷却水量使循环水泵耗功的支出、冷却水水资源使用费用和冷却水热污染环保费用的支出问题,从而有了凝汽器最佳真空和最佳冷却水量的方法。
三、凝汽器最佳真空和最佳冷却水量的确定方法
1、凝汽器压力的确定
凝汽器压力最小值决定于冷却水进水温度。在以冷却水量为无限多的理想凝汽器中,冷却水各处温度都相等,并等于冷却水进水温度;又无非凝结气体存在时,蒸汽与冷却水的温差为零,这时可根据饱和温度决定其“理想”压力.实际上,冷却水量是有限的,传热条件也不是理想的,蒸汽与冷却水的温差总是大于零的,故蒸汽的凝结温度总是大于冷却水的温度。
图1 蒸汽和冷却水的温度沿冷却面积的分布
2、汽轮机功率与凝汽器压力的关系
目前主要用以下几种计算方法来确定汽轮机背压变化对汽轮机功率增量的影响,如:热力学方法,回热系统热平衡法,等效烩降法(等效热降法)和特性曲线拟合方法。
等效焙降方法是在回热系统热平衡方法基础上发展起来的热力系统定量分析方法。背压变化时,它从以下两个方面对汽轮发电机组电功率的影响进行分析,一方面是排汽焙的变化引起机组有效烩降的变化,另一方面是凝结水温度的改变引起最末级回热抽汽量的改变,从而影响做功量的改变。
特性曲线拟合方法是根据汽轮机制造厂家提供的真空一功率修正曲线,通过曲线拟合得到。它是种简捷、方便、准确和实用性强的方法,因此目前被广泛采用。
3、循环水泵耗功增量
(1)同型号循环水泵并联
同型号循环水泵并联运行时的工况,并联运行后的循环水泵总流量要大于未并联运行时单台循环水泵单独运行时的流量,但要小于未并联运行时两台循环水泵单独运行时的总流量;并联运行后的单台循环水泵的流量要小于未并联运行时的情形;而且,并联运行后的总扬程要大于未并联运行时单台循环水泵的扬程。.
(2)不同型号循环水泵并联
不同型号循环水泵并联运行时的工况.并联运行后的循环水泵总流量岛要大于未并联运行时单台循环水泵单独运行时的流量或,其扬程的规律与同型号循环水泵并联运行时的扬程规律一样。
4、汽轮机排汽湿度
湿蒸汽在汽轮机级内膨胀做功时,同过热蒸汽相比还额外增加了湿汽损失,使汽轮机的低压级效率降低,蒸汽湿度越大,湿汽损失就越大。
蒸汽的湿度对机组的经济性和安全性有很大的影响,降低蒸汽湿度是保证末几级叶片安全工作的必要手段之一。运行中限制蒸汽的湿度,一般规定汽轮机未级叶片后排汽的最大可见湿度不得超过12%-15%。
5、凝汽器的最佳真空和最佳冷却水量的确定
(1)最佳真空和最佳冷却水量的确定方法
知道汽轮机功率增量Pt和循环水泵耗功增量Pp后,就能计算出汽率增量的收益Ct和拖动循环水泵的电动机耗功增量的支出Cp,然后再确定净收益:
对应上式净收益最大时所对应的真空和冷却水量即为最佳真空和最佳冷却水量。这样,选取不同的冷却水进水温度和汽轮机的排汽量,就能得到各种对应工况下的凝汽器最佳真空和最佳冷却水量。
对于变速可调或可动叶片调节的循环水泵,可通过改变转速或改变动叶安装角来改变循环水量;对于冷却水量不能连续调节的定速不可调循环水泵,当改变循环水泵的运行台数后,并不能保证所得的冷却水量是最佳值,只能是接近最佳值。因此,判别循环水泵的运行方式是否属于最优运行方式,应该根据Wnet值的大小来判断,当Wnet> 0时,即当循环水泵的运行台数改变后,净收益大于零时,可以采用多泵运行,否则应采用单泵运行。
结论
本文以电厂汽轮机冷端系统为研究对象,综合考虑汽轮机低压缸的排汽压力、凝汽器的压力和端差、冷却水进出口水温、循环水系统的冷却水量、循环水泵耗功、冷却水资源的使用费用、末级叶片湿度的限制以及冷却水对河流或大气所造成的污染等因素,从冷端系统的整体出发,对冷端系统进行全面优化分析,完善了火电厂节能理论,为火电机组的节能降耗提供了理论依据和实现手段。
参考文献
【1】 冀玉春.循环水泵运行方式优化方法试验分析[Jl.东北电力技术,2002, (2):18-20
【关键词】石化污水 污水回用 腐蚀 氨氮
1 概述
我国是一个缺水严重的国家,虽然淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,但是,我国的人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,是全球人均水资源最贫乏的国家之一,随着我国社会经济的高速发展,有限的水资源越来越不能满足迅速增加的用水要求,造成了工农业和居民用水的严重紧缺现象,污水回用是缓解水资源危机、保护水环境的关键途径之一。国外发达国家早在20世纪60年代初开始大规模建设污水处理厂,随后开始污水回用,20世70年代已初见规模。我国从20世纪80年代末,开始进行工业污水的回用研究,石化行业是用水大户,也是排水大户,具备污水回用的基本条件,近年来有关企业也进行了很多试验研究,取得了不少成果,行业内污水回用逐渐成熟,可以预计在不久的将来会迎来污水回用的大发展。
2 松原石化污水回用于循环冷却水系统状况介绍
松原石化污水主要为石油炼制过程中产生的生产污水,水中含有大量的无机盐类、多种有机物、石油类、悬浮物、硫化物、氨氮和含有多种有毒有害物质等特性。虽然污水水质复杂,但是现在石化污水处理工艺已经十分成熟,污水经过二级处理后,完全可以达到国家一级排放标准,再经过深度处理后可以直接回用于循环冷却水。
2.1 松原石化污水处理厂深度处理工艺流程
2012年3月松原石化污水处理厂投资兴建污水回用装置,将二级处理后达到国家一级排放标准的废水,经过深度处理后回用于循环冷却水补水,11月份建成并投入运行。工艺流程见图1。
通过表1可以看出,回用水除氨氮外其它各项指标都优于循环水水质。
2.2.2 污水回用于冷却水的指标
国家质量监督检验检疫局和国家标准化管理委员会的城市污水再生利用,工业用水水质标准(GB/T 19923-2005)指出了经二级和深度处理后的污水作为循环冷却水系统补水的水质标准如表2所示。
由表2可以看出松原石化经深度处理后的污水,基本达到了循环冷却水补水标准,作为循环冷却水是可以的。
2.3 回用污水氨氮增高后对循环水系统的影响
2.3.1 系统出现腐蚀现象
自2014年1月开始,循环冷却水系统出现腐蚀现象,主要表现在以下几方面:
(1)循环水中铁离子含量由0.3mg/L以下逐渐上升到3mg/L以上,加大旁滤罐反冲洗频次和大水量置换循环水,但循环水中铁离子仍有上升趋势。(2)循环水PH值降低,始终在7.0-7.5之间,采取多种措施也未达到预期的8.0以上。(3)循环水塔池内悬挂的腐蚀对挂片腐蚀率超标,2014年3月对在循环水冷却塔水池中的几组在线腐蚀挂片腐蚀率进行检测,结果表明,碳钢的平均腐蚀率为0.195mm/a,超过了《工业循环冷却水处理规范》要求的小于0.075mm/a的标准。
通过以上几种情况说明,循环水系统出现腐蚀倾向加剧情况是可以肯定的。
2.3.2 系统出现腐蚀原因排查
造成循环水腐蚀的原因很多,主要有PH值、氯根、SO42-、NO3-、氨氮含量和微生物等。通过对比1年半的运行数据,我们发现循环水在2014年初铁离子升高前后,循环冷却水补水水质指标变化最明显的是氨氮,升高了4倍多,铁离子的含量随氨氮变化的关系非常明显,从2013年12月循环水补水氨氮开始升高,循环水中的铁离子也开始升高,至2014年4月二者在水中的浓度均达到最大值。见表3和图2。
从表3和图2可以看出循环冷却水系统出现腐蚀现象是循环冷却水补水氨氮增高所致。
2.3.3 引起系统出现腐蚀的原因分析
由于循环冷却水补水氨氮含量的增加,而且在循环水系统中有合适的水温20~40℃、充足的氧气等良好的条件,使氨氮在系统中进行硝化反应,反应方程式为: 2NH4++3O22NO2-+2H2O+4H+这个过程产生的H+会消耗大量的碱度,因此,循环水PH值不升反降,在低PH值条件下,碳钢极易被侵蚀,同时,氨氮会促进循环水系统微生物的增加,微生物产生的黏泥会覆盖在冷却器表面阻止缓蚀阻垢剂到达金属表面发挥作用,造成循环水系统的腐蚀加剧,循环水中铁离子逐渐增加。
2.4 回用污水氨氮增高的原因
2013年11月份开始,松原石化生产系统加工的原油性质改变,使生产污水氨氮由原来的60mg/L增高到150~200mg/L之间,超出了污水处理厂的对氨氮的处理能力,经过提高硝化液回流量、提高C/N比、增加好氧段碱度等措施,二级再生水的氨氮的含量仍然在35mg/L以上,由于深度处理工艺不能对氨氮进行去除,因此,造成回用水氨氮指标增高。
2.5 降低回用污水氨氮指标的方法
为了使回用水氨氮指标达到循环冷却水补水标准,使循环水系统正常运行,杜绝腐蚀现象的发生,我们对氨氮的去除方法进行研究,并对污水处理厂现有工艺设备的运行参数的合理性进行摸底。松原石化污水处理厂应用的是生物法去除氨氮,采用的是前置反硝化脱氮工艺,水温控制在30℃左右、PH值控制在8.0~8.5之间、溶解氧好氧段控制在4mg/L左右,厌氧段控制在0.5mg/L以下、硝化液回流控制在150%~200%,这些参数均是去除氨氮的最佳参数,因此我们认为要想使回用水氨氮指标达到循环冷却水补水标准,还需增加处理设备。经过实地考察和综合论证,2014年5月松原石化在污水深度处理过程中,增加折点氯化法去除氨氮设备,7月份投入运行,效果良好回用水氨氮得到高效去除,循环冷却水补水指标全部达到国家标准,运行至今循环水系统没有出现腐蚀加剧情况。工艺流程和回用水氨氮指标如图3和表4。
3 结论
通过松原石化污水处理厂运行结果表明:(1)石化污水回用于循环冷却水系统时,氨氮含量大于回用标准时将会影响循环水PH值下降,系统出现腐蚀加剧情况,严重影响循环冷却水系统正常运行,威胁到安全生产。(2)解决这种系统腐蚀加剧的最好办法是使循环冷却水补水的氨氮含量降到3mg/L以下。(3)采用生物脱氮+折点氯化法可以将石化污水中的氨氮降到1mg/L以下,优于循环冷却水补水标准,使循环冷却水系统稳定运行。
4 结语
我国进行污水回用的历史与发达国家相比还很短,许多问题还在探索阶段。目前,国内多家石化企业包括松原石化在内,已经对炼油污水回用于循环冷却系统补充水进行了多年的试验和探索,证明采用合适的污水处理工艺和与之相匹配的深度处理工艺,可以将石化企业产生的生产污水直接回用于循环冷却水,并且能够达到循环冷却系统的稳定运行。
参考文献:
[1] 李本高,等.工业水处理技术(第六册)[M].北京:中国石化出版社,2002(1):11.
[2] 刘士永.石化污水回用于循环冷却水技术[J].石油化工环境保护,1997(2).
关键词:循环冷却水;腐蚀;结垢;微生物;清洗
中图分类号:TV文献标识码: A
一、循环冷却水的概念
1、循环冷却水的概念
以水作为冷却介质,并循环使用的一种水系统称为循环冷却水系统。循环冷却水通过换热器交换热量或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔凉水后,循环使用,以节约水资源。一般情况下,循环水是中性和弱碱性的,ph值控制在7-9.5之间;在与介质直接接触的循环冷却水的有酸性或碱性(ph值大于10.0)的情况一般较少。
2、循环水的降温原理
2.1蒸发散热
水在冷却设备中形成大大小小的水滴或极薄的水膜,扩大其与空气的接触面积和延长接触时间加强水的蒸发,使水汽从水中带走气化所需的热量从而使水冷却。
2.2接触散热
水与较低温度的空气接触,由于温差使热水中的热量传到空气中,水温得到降低。
2.3辐射散热
不需要传热介质的作用,而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。这3种散热过程在谁冷却中所起的作用,随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季,室外气温较高,表面蒸发起主要作用,最炎热夏季的蒸发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,由于气温降低,接触散热的作用增大,从夏季的10%-20%增加到40%-50%,严寒天气甚至可增加到70%左右,故在寒秋季节水的蒸发损失量减少,补充水量也就随之降低。
二、循环冷却水处理存在的问题
冷却水在系统中不断循环重复使用,由于各种无机离子、有机物质、水不溶物等,不断随补充水及冷却塔洗涤进入,随水温的升高(冷却),水份不断蒸发浓缩,以及设备结构和材料等多种因素的综合作用,使循环水系统在短时间内会出现:严重的沉积物(水垢)附着、设备腐蚀(锈垢)和微生物的大量滋生(生物粘泥、软垢附着),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设备长周期地安全生产,甚至造成较大的经济损失。其直观表现如下:
1、主要水冷换热器传热效率快速降低(换热管壁结水垢)
多数换热器用碳钢或不锈钢、铜制成,碳钢的导热系数为46.4~52.2W/(m・k),但碳酸垢的导热系数为0.464~0.697W/(m・k),只有碳钢的1%左右,由此可见,水垢或其他沉积物的导热系数比金属低得的多,因此当水垢或其他沉积物有少量覆盖在换热器的换热管表面时,就会大大降低换热器的传热效率。
2、换热管内循环水流量减少(甚至逐渐堵塞换热管),换热效果降低
沉积物或微生物粘泥覆盖在换热器的换热管壁甚至堵塞换热管,使得循环水通道的截面积和通量变小,从而使换热效率进一步降低。
3、设备加速腐蚀(主要表现为垢下腐蚀)
沉积物和微生物的产生,促使了浓差腐蚀电池的形成及垢下腐蚀的产生,从而使金属的腐蚀速度加剧。
4、设备的使用寿命成倍缩短
一方面,沉积物和微生物粘泥等覆盖在换热管表面,阻止设备的有效换热,使换热表面(介质侧)的金属长期处于高温热负荷状态,导致金属疲劳;另一方面,腐蚀严重导致换热管管壁加速变薄,尤其是垢下腐蚀和浓差腐蚀还会导致设备穿孔泄漏。这些情况的发生,使得设备的使用寿命被成倍缩短,且严重影响生产的正常进行。
5、增加生产运行成本
为使设备保持足够的换热效率,必须采取增加循环量(启动备用泵)、大幅加补新鲜水等措施,使运行费用成倍增加,但效果却很差;致使单位时间负荷下降、产量降低,而成本上升;还有维修费用也会增加,等等增大产品的生产成本。
以上循环水冷却水系统存在问题是可以通过水质稳定处理很好解决的。对循环水系统进行科学的、稳定的水处理和管理是很必要的,能实现较小投入带来极大产出。
三、循环冷却水处理措施
1、提高水质处理药剂浓缩倍数
循环水系统的补水量等于系统中各种蒸发、风吹、渗漏和排污损失之和,提高系统运行的浓缩倍数可以减少排污量,即减少系统的补水量,达到节水的目的。但是过高的提高浓缩倍数,会使循环冷却水的硬度、碱度、氯离子等的浓度过高,使水的结垢倾向、腐蚀性大大增加,就需要相应的提高循环水的水质稳定处理效果。这就需要有效的水质处理方法,在考虑环保的同时,采用高效的水处理药剂来提高浓缩倍数。以下几种水质稳定处理药剂已经在一些工业项目中的循环水系统应用,并且取得了明显的效益。
1.1硫酸―阻垢剂处理
是指在水体中先加入硫酸使补充水碱度降到一定程度后再加入阻垢剂如聚磷酸盐、有机阻垢剂等。从而达到阻垢和保证循环水稳定运行的目的。该法占地小、技术简单。但是需注意SO24-浓度过高会侵蚀混凝土,同时用有机磷处理循环冷却水势必加强水生物的繁殖,加重腐蚀程度,所以药剂处理要同时考虑阻垢、缓蚀及杀菌等多方面的效果,一般可以考虑采用复合型阻垢剂。
1.2弱酸树脂交换处理
可降低水中的碳酸盐硬度及相应的碱度,再投加缓蚀剂可防止循环水系统的腐蚀,既可提高循环水浓缩倍率,又不会增加水中硫酸根离子。该法适用于处理碳酸盐硬度比例高的水,优点是系统简单、运行条件好、交换容量大、易再生、酸耗较低,从根本上解决了结垢问题。缺点是运行费用高、占地面积大、废水排放量大。
1.3石灰软化―加酸
补充水在预处理时就投加适当的石灰,除去水中的Ca2+、Mg2+,原水钙含量高而补水量又较大的循环冷却水系统常采用这种方法。经石灰处理的水,虽然碳酸盐碱度可以降低,但却有可能出现CaCO3沉淀,为消除这种不稳定性,可添加少量H2SO4。此法优点是处理能力大,运行费用较低。缺点是投资大、对石灰粉纯度要求高、对环境影响大。
1.4反渗透脱盐处理技术
采用反渗透对循环冷却水进行软化、除盐处理。其脱盐率常在98%左右。该处理法操作方便,易于实现自动化,并且脱盐效果好,有利于提高循环水水质。缺点是投资大、膜污染严重、清洗频繁。
2、管道减阻节能剂
减阻节能剂是用于降低流体流动阻力实现节能的化学添加剂。近年来国际环保节能机构启动了减阻节能专项研究项目,丹麦、荷兰、加拿大、美国等国家对表面活性减阻技术进行了大量的研究工作,取得了很大成效,管道摩擦阻力最高可减少70%以上,某些减阻节能剂品种已进入实用阶段。国内也开展了管道减阻节能的基础研究,并进行了减阻节能剂的应用研究,已开发了阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂为主剂的三类减阻节能剂配方。减阻节能剂应用于循环水系统中,不仅能够降低管网投资造价,而且能降低循环水泵日常运行的电耗。在循环水系统中加入管道减阻节能剂是简便易行的节能方法,现有循环水系统改造无需新增大笔设备投资,具有广阔的发展前景,经济和社会效益巨大。但是目前国内对减阻节能剂的应用研究滞后,企业参与度还不高。
3、循环冷却水系统的杀菌灭藻处理
循环冷却水在经过化学处理过程中,会滋生比较丰富的营养藻,因为在通过冷却塔冷却过程中,水中溶解有一定数量的溶解氧,加之循环水温等因素,都为水中微生物的生长繁殖提供了适宜的环境,特别是在炎热的夏天,它的滋生尤其明显,为了抑制菌藻生成生长,通过加入杀菌灭藻剂来实现。在炎热的季节,视菌藻生成的情况,可以不定期往循环水系统中按50-100mg/L的浓度来投加杀菌灭藻剂,加入后,尽量维持不排污、不补水,以尽量维持较高的药剂浓度,待被杀死的菌藻尸体和换热设备上剥离掉的粘泥沉积到沉降排污池后,及时将其排放,达到循环水水质符合管理标准的目的。
四、循环水系统技术管理中的要点
1、循环水中pH值范围的控制
企业应根据使用的循环水缓蚀阻垢剂的不同,正确控制水的pH值范围,各种循环水缓蚀阻垢剂都有其适用的pH值,当循环水的pH值低于这一范围时,水的腐蚀性将加剧,造成设备的腐蚀;当循环水的pH值高于这一范围时,则水的结垢趋势增大,容易引起换热器结垢,因而pH值的控制,应采用连续在线控制,在没有外界因素影响的条件下,应严格控制pH值范围,充分发挥缓蚀阻垢剂的最大效果,提高换热设备的运行质量。
2、循环水中有关指标的特殊控制
循环水控制的分析项目主要有pH、浊度、总硬度、Ca2+、Mg2+、有机磷、正磷、余氯、CI-、异养菌、粘泥、平均腐蚀率等,对用于特定的换热设备、介质的循环水,在分析项目和指标控制要求中,还要另加重视,如不锈钢换热器中的循环水在上述指标中,应严控CI-浓度,当该浓度高时,对设备产生晶间腐蚀,轻者造成经济损失,严重者将会发生安全事故;在热电厂的循环水质指标中,还要增加NH3浓度分析,当水中NH3浓度达到一定值时,发电系统的紫铜冷凝器,将因NH3浓度超标而发生腐蚀,使其产生泄漏,影响发电机组的运行。
结束语
循环冷却水系统的节能措施有很多,不同的工业项目应根据项目规模、实际的运行工况、建设地的条件等各方面情况,综合考虑采用合适的节能措施,更好的实现节能减排的目的。
参考文献
[1]罗登红,孙志勇,赵薇.小氮肥循环冷却水系统不停车清洗及预膜[J].内蒙古石油化工,2014,02:82-83.
关键词:循环冷却水;水垢;腐蚀;冷却塔
中图分类号:P339 文献标识码:A 文章编号:
1循环冷却水运行过程中问题产生的机理
1.1冷却水中附着物的形成
循环冷却水系统中附着物的组成通常很复杂,可把附着物分为水垢和污泥。水垢是以盐类化合物组成的沉积物,其组成主要是一些难溶性的化合物,如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。污泥可以遍布冷却水系统的各个部位,尤其是水流滞缓的部位,例如冷却塔水池底部。
1.2冷却水中悬浮物的形成
冷却水中的悬浮物主要成因:水源沉清处理的效果不佳,以致泥沙、氢氧化铝、铁的氧化物等悬浮物进入循环冷却水系统;冷却水系统运行时处理的工艺条件不当;水通过冷却塔时,将空气中的杂质带入冷却水系统。
1.3冷却水系统中微生物的滋长
冷却水系统中真菌大都属于藻状菌纲,大量繁殖后形成棉团状物附着在金属表面上,影响换热器热交换、堵塞管道。影响微生物在冷却水系统中的因素主要有温度、换热管洁净程度和光照情况。多数微生物的繁殖生长温度为20℃左右,如高于30℃,大部分常见微生物就会死亡。在洁净的换热器管路中,微生物也不易生长。光照对水中藻类的繁殖和生长也有很大关系,即光照越强,藻类越容易繁殖,所以藻类易于在冷却塔内出现。
1.4腐蚀问题的产生
循环冷却水系统中的悬浮物是加速冷却设备腐蚀的重要因素。由于回用污水中的有机物、氨氮、硫化物、含盐量、氯离子、硫酸根离子等物质的浓度比新鲜水高,循环冷却水在系统循环浓缩后,对水质稳定性产生了较大的影响,腐蚀性大大增强,同时对微生物繁殖提供了更加有利的条件。目前,国内外对于局部腐蚀形成机理的研究,大部分都认为点蚀形成的原因一是与腐蚀产物膜的不均匀致密有关;二是与流体流动对腐蚀产物膜的破坏有关。在不同流速的作用下,腐蚀产物膜薄弱的地方先出现破损,露出没有腐蚀产物膜保护的基体,这部分将会有较高的腐蚀速率。
2解决办法
2.1水垢的控制
循环水系统中最易生成的是碳酸钙,水垢控制即是防止碳酸钙的析出,一般采用以下几类法:
(1)从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法,该法适于补充水量小的循环水系统用;二是石灰软化法,即投加石灰。该方法成本低,适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高,补充水量较大的循环冷却水系统。
(2)加酸或通入CO2气体,低pH值稳定重碳酸盐。使下列平衡左移。
加酸法目前仍有使用,关键是控制好加酸量,否则酸量过多会加速设备腐蚀。通CO2气体同样应注意控制好pH值,否则循环水通过冷却塔时,由于CO2溢出,CaCO3在塔内结晶,堵塞填料,形成钙垢转移现象。
(3)投加阻垢剂:在循环水中投加阻垢剂,破坏的结晶增长过程,以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多酸盐、有聚磷酸盐、聚丙烯酸盐等。
2.2悬浮物的控制
(1)对循环水进行预处理
清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理。对于新系统,主要是清除设备和管道中的碎屑、杂物和尘土以及冷却设备的锈蚀和油污,以便提高预膜效果,减少腐蚀和结垢。对于老系统,主要是清除冷却设备中的垢、黏泥和金属腐蚀产物。循环水系统的预膜是为了提高缓蚀剂的成膜效果,常在循环水系统开车初期投加较高的缓蚀剂量,待成膜后再降低药剂浓度维持补膜。
(2)增大浓缩倍数
在敞开式循环冷却水系统,由于蒸发、风吹,系统中的一部分不含盐分的水会损失掉,导致系统循环水中的各种矿物质和离子浓度越来越大。为了使循环水中的含盐量维持在一定的范围,必须不断地补充新鲜水,排出浓缩水。提高循环冷却水浓缩倍率的途径主要有水质稳定剂处理法、加酸降碱度法、旁流过滤法、补充水石灰处理法、补充水弱酸阳床处理法和补充水反渗透膜法。
(3)投加分散剂
将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中,随水流流动而不沉积,从而减少污垢对传热的影响,部分悬浮物还可随排污排出。
(4)增加旁滤设备
旁滤水处理目的是保持循环水水质,使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。循环冷却水处理系统设计中有下列情况时,应考虑设置旁滤水处理设施:设定的浓缩倍数超过允许指标;存在外界污染(如空气中飘尘);工艺物料泄漏及其他污染物;需要去除下列杂质的一项或几项的:悬浮物、生物粘泥;含其它有害污染物质和油类污物等。
2.3循环冷却水系统金属腐蚀的控制
循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的有以下四种:
(1)添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂,不改变腐蚀介质的性质,不需特殊投加设备和对设备表面进行处理,因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质,从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用,使其沉积在金属表面,形成一层保护膜,阻止腐蚀性介质和金属表面的接触,降低腐蚀速率。
(2)提高循环水的pH值
提高循环水的pH值是使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大且易于钝化,从而控制设备腐蚀。但提高循环水的pH值后,循环水水垢倾向增大、设备腐蚀速度下降,以及导致某些缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。
(3)选用耐腐蚀材料的换热器
比如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器,但由于换热效果差,很少使用。
(4)用防腐涂料涂覆,通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH值缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
(5)杜绝设备泄漏,避免氨对冷却水的污染
实践证明,循环水中含有3~5 mg/L的氨对水质影响不大,但是当超过10 mg/L时水质就容易恶化。对所有接触氨的水冷器和氨冷器进行重点监测。氨泄漏严重时应及时停车补漏;但如果在运行中泄漏量减小,可就地排放,以减少对整个水系统的污染。此外可适当加大循环水排污量,增加新鲜水量来降低冷却水中氨量。
避免氨对冷却水的污染,还应加强水源及环境的防范。禁止废氨水向水源的排放,消除一切氨的跑冒滴漏,尽量避免循环冷却水受到氨的污染。
2.4循环冷却水系统微生物的控制
微生物大量繁殖会产生微生物黏泥沉积在换热器管的表面,从而降低工厂产量。流体流动可以供给微生物养分,并移走产生的废物。增加流速可使紧靠生物黏泥的流体层流底层变薄,从而使养分的传递速率及废物的移出速率增大,使生物黏泥增厚。综合考虑流速对腐蚀结垢的影响,循环水的流速宜选择在1.0m/s,此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值。温度对生物膜的生长也具有很大影响。对循环水系统中的微生物引起的腐蚀、粘泥的控制方法有:选用耐腐蚀设备;控制循环水中的含氧量、PH值、悬浮物和微生物养料等指标;在防腐涂料中添加杀生剂,抑制微生物的生长;采取冷却水水池加盖等措施,防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理,以及颇有前途的噬菌体法等。
3结论
循环冷却水占整个工业用水的80%左右,且对水质要求并不苛刻,将深度处理后的污水回用于冷却水系统具有很大的潜力。在实际应用中需要根据原水水质、循环水量级温升、补水水质和价格、使用循环水的换热器设备材质等实际情况,综合考虑经济效益和环境效益,选择适宜的措施,制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。但这些传统的方法,有时不能从根本上解决盐浓缩引起的问题,且投加各种水处理剂的操作复杂、药剂费用高,使循环水浓缩倍数不高,运行管理成本较高,还需要我们进一步的研究和探讨。
参考文献
[1]周菊芬.工业循环冷却水系统旁滤水量的确定[J].科技创新导报,2011(27).
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