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導 讀 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，由于水分蒸發(fā)、風吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標，陰陽離子增加、pH值明顯變化，致使水質惡化，而循環(huán)水的溫度，pH值和營養(yǎng)成分有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足的日光照射更是藻類生長的理想地方。而結垢控制及腐蝕控制、微生物的控制等等，必然的需要進行循環(huán)水處理。 循環(huán)水運行過程中主要產生的問題 （1）水垢：由于循環(huán)水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數降低了20%。 （2）污垢：污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成，垢的質地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設備使用壽命。 （3）腐蝕：循環(huán)水對換熱設備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產生的原因有設備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴重，不加控制極短的時間即使換熱器、輸水管路設備報廢。 （4）微生物黏泥：因為循環(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養(yǎng)條件，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導致水質惡化、發(fā)臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。 微生物危害 循環(huán)冷卻水中的微生物來自兩個方面。一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中，二是冷卻水系統(tǒng)的補充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補充水進入冷卻水系統(tǒng)中。 藻類在日光的照射下，會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營養(yǎng)而放出氧，因此，當藻類大量繁殖時，會增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過程因此而加速。微生物在循環(huán)水系統(tǒng)中的大量繁殖，會使循環(huán)水顏色變黑，發(fā)生惡臭，污染環(huán)境。同時，會形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低，木材變質腐爛。 黏泥沉積在換熱器內，使傳熱效率降低和水頭損失增加，沉積在金屬表面的黏泥會引起嚴重的垢下腐蝕，同時它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬的作用，使藥劑不能發(fā)揮應有的緩蝕阻垢效能。 微生物黏泥除了會加速垢下腐蝕外，有些細菌在代謝過程中，生物分泌物還會直接對金屬構成腐蝕。所有這些問題導致循環(huán)水系統(tǒng)不能長期安全運轉，影響生產，造成嚴重的經濟損失，因此，微生物的危害與水垢、腐蝕對冷卻水系統(tǒng)的危害是一樣的嚴重，甚至可以說，三者比較起來控制微生物的危害是首要的。 循環(huán)水中微生物的動向可以通過以下化學分析項目進行測量： （1）余氯（游離氯） 加氯殺菌時要注意余氯出現的時間和余氯量，因為微生物繁殖嚴重時就會使循環(huán)水中耗氯量大大地增加。 （2）氨 循環(huán)水中一般不含氨，但由于工藝介質泄漏或吸入空氣中的氨時也會使水中出現含氨，這時不能掉以輕心，除積極尋找氨的泄漏點外，還要注意水中是否含有亞硝酸根，水中的氨含量最好是控制在10mg/l以下。 （3）NO2- 當水中出現含氨和亞硝酸根時，說是水中已有亞硝酸菌將氨轉化為亞硝酸根，這時循環(huán)水系統(tǒng)加氯將變?yōu)槭掷щy，耗氯量增加，余氯難以達到指標，水中NO2-含量最好是控制在小于1mg/l。 （4）化學需氧量 水中微生物繁殖嚴重時會使COD增加，因為細菌分泌的黏液增加了水中有機物含量，故通過化學需氧量的分析，可以觀察到水中微生物變化的動向，正常情況下水中COD最好小于5mg/l（KMnO4法）。 循環(huán)水中微生物所造成的危害是十分嚴重的，如果要在微生物造成危害之后采取措施往往是事倍功半還要耗費大量的殺生劑和金錢。因此，事先全面監(jiān)測循環(huán)冷卻水的微生物情況是十分必要的。 濃縮倍數 循環(huán)水濃縮倍數是指循環(huán)水系統(tǒng)在運行過程中，由于水分蒸發(fā)、風吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率(以補充水作基準進行比較)，它是衡量水質控制好壞的一個重要綜合指標。濃縮倍數低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮；濃縮倍數高可以減少水量，節(jié)約水處理費用；可是濃縮倍數過高，水的結垢傾向會增大，結垢控制及腐蝕控制的難度會增加，水處理藥劑會失效，不利于微生物的控制，故循環(huán)水的濃縮倍數要有一個合理的控制指標。 水垢的形成 在循環(huán)水系統(tǒng)中，水垢是由過飽和的水溶性組分形成的，水中溶解有各種鹽類，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等，其中以溶解的碳酸氫鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 最不穩(wěn)定，極容易分解生成碳酸鹽，因此，當冷卻水中溶解的碳酸氫鹽較多時，水流通過換熱器表面，特別是溫度較高的表面，就會受熱分解；水中溶有磷酸鹽與鈣離子時，也將產生磷酸鈣的沉淀；碳酸鈣和Ca3(PO4)2等均屬難溶解度與一般的鹽類還不同，其溶解度不是隨溫度的升高而加大，而是隨著溫度的升高而降低。 因此，在換熱器傳熱表面上，這些難溶性鹽很容易達到過飽和狀態(tài)而水中結晶，尤其當水流速度小或傳熱面較粗糙時，這些結晶沉淀物就會沉積在傳熱表面上，形成通常所稱的水垢，由于這些水垢結晶致密，比較堅硬，又稱之為硬垢，常見的水垢成分為：碳酸鈣，硫酸鈣，磷酸鈣，鎂鹽，硅酸鹽。 循環(huán)水處理技術 根據企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的特點和工藝條件，結合當地的水質特點，選擇適合企業(yè)運行條件的水處理方案，通過加藥等措施，控制循環(huán)水指標在一定范圍內運行，既保證生產設備的長周期運行，又提高了循環(huán)水利用率。 一、冷卻水系統(tǒng)的設計步驟 1 冷卻水泵和冷卻塔的設置 每臺冷卻塔至少應該配置一臺水泵，一般要考慮備用泵，以備維修之用。一般空調冷卻水系統(tǒng)的水泵與機組連接方式是采用壓入式（對機組而言），只有在水泵的吸入段有足夠的壓頭才能防止水汽化。冷卻塔多為開放式并配風機，使空氣與冷卻水強制對流，以提高空氣的降溫效果。塔內裝有高密度的親水性填充材料，常用的冷卻塔有逆流型和直交流型兩種。冷卻水塔應設置補水管（帶浮球閥），溢水管和排污管。 2 冷卻水系統(tǒng)管徑的確定 一臺冷水機組配置一臺冷卻塔和一臺冷卻水泵時，冷卻水管路的管徑可按冷卻塔的進、出水口接管管徑確定；一臺冷卻塔供幾臺冷水機組時，各臺冷水機組的冷卻水進、出水管管徑與該冷水機組冷凝器冷卻水接管管徑相同。冷卻塔的進、出水管管徑與冷卻塔的進、出水口接管管徑相同。 或參考以下列表選擇冷卻水管管徑： 冷卻水管速算表： 3 冷卻水泵的選擇 （1）冷卻水泵流量的確定 冷卻水泵的流量應為冷水機組冷卻水量的1.1倍。 （2）冷卻水泵揚程的確定 冷卻水泵的揚程可按下式進行計算： H=1.1*（P1+Z+P2） 式中：P1——冷水機組冷凝器水壓降，mH2O，可以從產品樣品中查出； Z——冷卻塔開式段高度Z（或冷卻水提升的凈高度），mH2O； P2——管道沿程損失及管件局部損失之和，mH2O。 作估算時，管路中管件局部損失可取5mH2O；沿程損失可取每100米管長約為6mH2O。若冷卻水系統(tǒng)供、回水管長為L（m），則冷卻水泵揚程的估算值為： H=P1+Z+5+L*0.06mH2O式中符號含義同上。 4 冷卻塔的選擇 首先根據冷卻塔的安裝位置的高度、周圍環(huán)境對噪聲的要求等，確定冷卻塔的結構形式。 冷卻塔的冷卻水量，是根據制冷機所需的冷卻水量，并根據室外空氣的濕球溫度進行修正來確定的。 當設計條件與冷卻塔制造廠提供的產品性能表條件不同時，應根據產品樣本給出的冷卻塔的熱工性能曲線或資料進行修正。 型號規(guī)格確定后，復核所選冷卻塔的結構尺寸是否適合現場的安裝條件，并根據冷卻塔的運行重量，核算冷卻塔的運行重量，核算冷卻塔安裝位置的樓板或屋面結構的承受能力，以確保安全。 二、冷凝水管路系統(tǒng)的設計步驟 各種空調設備（一般為末端設備）在運行過程中，其表冷器的表面溫度，通常低于空氣的露點溫度，因而其表面會結露，產生的冷凝水，必須設置管路及時排走。 1 冷凝水管設計及布置要求 （1）冷凝水管宜采用聚氯乙烯塑料管或鍍鋅鋼管。采用聚氯乙烯塑料管時，一般可保溫層；采用鍍鋅鋼管時，需加保溫。 （2）當空調器附近有下水管或地溝時，空調器設水管將冷凝水就近排放至下水管中或地溝內。 （3）空調器無法就近排放時，則需用冷凝水管將空調器的冷凝水管集中排至下水管或地溝。 （4）風機盤管凝結水盤的泄水支管坡度，不宜小于0.01，其他水平支干管，沿水平方向，應保持不小于0.008的坡度，且不允許有積水部位。 2 冷凝水管管徑的確定 直接和空調器接水盤連接的冷凝水支管的管徑，應與接水盤接管管徑一致，可以從產品樣本中查得。 需設冷凝水管時，水管的管徑，應根據通過冷凝水的流量計算確定。 一般情況下，每1KW的冷負荷每小時產生約0.4~0.8公斤左右的冷凝水。 通常可依據與該段連接的空調器的總冷量Q（KW），按下表選定： 冷凝水管管徑選擇 來源 | 煤化工知庫 |
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