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          發布于︰2016-02-09 19:10:11  作者︰万象城官网allwin機械   閱覽︰

          (圖文綜合自網絡)

          工業循環冷卻水系統概念

          幾乎所有的工業生產都離不開水冷卻工藝,以便帶走生產中的副產熱量。水冷卻工藝可基本分為直流冷卻與循環冷卻。由于當今水資源的高度匱乏,循環冷卻水系統可以使工業用水的回用率達95%以上,而且有利于環境保護、節能和設備自身保護。在大工業生產中一般均采用循環冷卻水作冷卻介質。工業冷卻塔則是循環冷卻水系統中最重要的設備之一。

          循環冷卻工藝主要由循環與冷卻兩個部分來實現。循環是指冷卻水不斷從循環冷卻水場輸送到生產裝置後返回循環水場的過程,是由輸送單元的循環水泵完成。冷卻是指從生產裝置返回的循環冷卻水,由于吸熱而升溫,經過冷卻單元的大型冷卻塔冷卻到原供水溫度的過程。

          冷卻塔則是利用空氣來冷卻循環冷卻水的設備。

          水的冷卻過程是空氣與水的傳熱傳質過程。一般說來,影響水冷卻效果的因素有如下幾方面。

          1冷卻塔設備性能

          淋水裝置熱力性能︰目前淋水裝置填料大部分為點滴式與薄膜式。國內常用的填料有M型、折波、梯波、人字波等填料,材質一般為PVC,工業塔最常用的填料如逆流用MC75填料,橫流用的歐米伽棒型填料均有較好的傳熱傳質特性。傳熱傳質特性越好,單位體積的填料冷卻能力越強。但一般講其特性受阻力特性制約。

          淋水裝置的阻力特性︰填料的阻力特性是其通風阻力大小的表征。一種性能良好的淋水填料不但要有好的熱力特性也必須具備良好的阻力特性,以保證塔內通風條件。上面提到的各種填料,均屬于熱力與阻力綜合特性較為優良的填料品種。

          塔的布水特性︰冷卻塔的布水特性直接關聯塔的冷卻效率。理論上希望每一點的淋水量都相等。另外,希望布水系統力求布水低壓頭和抗堵塞性以提高運行的經濟性和安全性。工業塔有成熟的水力工況電算程序,以保證達到90%噴頭點流量誤差<5% 。

          塔的空氣動力特征冷卻塔結構應具有優良的幾何特征,以保證冷卻塔具有總體阻力。  縞璞改芰Ψ 幼羆,穿過淋水填料的空氣量有最佳的分配。這一特性對循環水冷卻塔運行的經濟性關系甚大,是冷卻塔設計的關鍵問題。

          收水能力由于通風可能產生較大的水滴夾帶,從而產生系統水與水質處理藥劑的大量損失與環境問題,所以冷卻塔必須采用性能優良的收水設施。目前國內常采用万象国际娱乐网址app或PVC制作的波160型收水器作為冷卻塔收水設施。

          2環境條件

          冷卻塔水冷卻效果的主要因素是空氣品質參數。冷卻塔內的水與空氣的熱交換從原理上講一是循環水被空氣冷卻,二是由于傳質過程存在,循環冷卻水依靠自身蒸發過程來冷卻。水的冷卻過程隨著氣溫上升,自身蒸發冷卻的比例不斷增加。

          在夏季,大部分冷卻過程是由于水自身蒸發而降溫的過程。水在冷卻塔內蒸發冷卻取決于空氣的濕度大。 匝 防淙此 誒淙此詰睦淙蔥L,受空氣的溫度、濕度影響。理論上空氣的濕球溫度是水被空氣冷卻的極限值。空氣濕球溫度是冷卻塔熱力過程的一個最基本的參數。

          工業用冷卻塔設計與應用原理與HVAC基本相同,只是工業系統工藝相對復雜,在設計應用過程中會面臨更多的一些變數需要做更多一些選擇,所以每個項目工業塔尺寸與構造將都是單獨進行專門的設計,是與HVAC較大的的不同點。

          循環冷卻水系統一般由四個基本單元構成

           1.控制單元

          本單元功能是控制全系統運行以及管理系統運行質量。本單元的構成可以分為兩部分︰運行控制室與水質分析室。運行控制室主要是機電控制機構與儀表自控機構;水質分析室主要是日常運行水質控制及分析的各類物化分析儀器。

           2.冷卻單元

          單元功能為將循環冷卻水從化工裝置所帶出的熱量,經過冷卻塔釋放到大氣,使循環冷卻水溫度達到生產裝置所要求的水溫。本單元主要設備為大型機械通風式冷卻塔。下圖︰石油化工企業的冷卻塔

           3.輸送單元

          單元功能為循環冷卻水的輸送,保證循環冷卻水的壓力、流量。主要設備為循環水泵,以及循環水管網。下圖︰工業循環水泵

           4.水處理單元

          單元功能為循環冷卻水進行水質處理,使得循環冷卻水在系統中既不發生結垢、污泥故障,不發生腐蝕設備的故障。主要設備有防垢、防腐化學藥劑的貯存與投加設備,生物控制劑的貯存投加設備,旁流機械過濾設備以及其他附屬設備。下圖︰工業循環水系統中的加藥設施

           主要行業工業循環水系統特點

          1.石油化工系統

          由于該行業生產裝置必須保證長周期、安全、穩定運行。所以重要行業系統對冷卻塔設備的性能要求是最高的。

          <1>要保證冷卻系統長周期安全穩定運行。(國內大型石化企業已實行2 ~3年大修制)

          <2>出水溫度要求特別保證。低水溫可使石油化工生產高產出,超水溫則將使石化生產出廢品,甚至引發重大事故。

           大型石化生產裝置

          <3>水質管理嚴格,一般均為淨水系統。

          所以,這類系統一般均使用大型機力通風冷卻塔,常用進出水溫42~32℃,以應。MC75填料首選。工業塔常為多塔組合,規模視化工裝置大小而定。低至幾千噸/小時處理量,高達十幾萬噸/小時循環水場組合。

          2.電力系統

          該行業系統生產要求安全、長周期。負荷可能因季節和用電時段等等發生調整。

          <1>安全穩定運行,設備有較大富余量設計。

          <2>主要為透平凝汽器冷卻用水,水質單一潔淨。

           國內電力系統習慣使用自然通風冷卻塔。單塔處理能力很大。國內趨向60萬大型機組建設,推崇100萬超超臨界特大型機組,單塔幾萬噸/小時~十余萬噸/小時處理水量也是常見的。

          由于電力布局分布與新環境概念的需要,海水冷卻塔與煙塔合一工程作為新的發展趨勢已在電力系統日漸重視。

          3.鋼鐵冶金系統

          該系統用水復雜多樣,大小不一,空調系統、空壓冷卻系統、各類小型設備用水自成系統也很常見。由于常使用冷卻水直接冷卻工件,所以常出現濁水系統,水質極差的系統並不鮮見。也常有高水溫(水溫度70℃)大溫差(Δt=30℃)系統出現。

          鋼鐵冶金系統塔出現復雜化、小型化特點。民用系列小型塔、點滴填料塔都可能根據不同的條件而被選擇。

            鋼鐵廠冷卻塔內污泥沉積

          工業冷卻塔分類及技術

          1.按換熱形式分類

          1)橫流冷卻塔概述

          橫流塔主要是由于在填料換熱區內循環冷卻水與空氣呈交叉流動,即水自上而下、空氣水平橫向流過而得名。

          2)逆流冷卻塔概述

          逆流塔也是泛指在填料換熱區內循環冷卻水與空氣呈逆向流動,即水自上而下、空氣自下而上流過填料區的這一類冷卻塔。

          2.按冷卻方式分類

          1)點滴填料塔

          該類塔是指所使用的填料在換熱區能使冷卻水呈點滴狀,以增加水與空氣的接觸表面,從而提高冷卻效率的冷卻塔。

           2)薄膜填料塔

          該類冷卻塔均使用不同花紋的膜片狀填料,以使循環水在通過填料時形成水膜而增強熱交換。

          3)噴霧無填料塔簡介

          該塔利用噴嘴將循環水噴入塔中,以霧滴狀循環水來提高塔內水與空氣的熱交換能力。噴霧塔雖然有較低噪音與無運轉設備的優點,但有高揚程與高水質的特別要求。未見大型工業系統采用。

          4)閉式冷卻塔簡介

          閉式是相對于一般冷卻塔在換熱中水與空氣開放式接觸而言,所以,閉式冷卻塔是系統冷卻水在密閉環境中僅有換熱過程而無傳質過程的冷卻塔。該塔僅使用在對系統循環水質有特別要求的項目中,結構復雜,造價自然也是昂貴的。

          機力冷卻塔與自然通風冷卻塔特點比較

          關于自然通風與機力通風兩種塔型其實各有利弊,只有在特定條件下才能進行定量比較,以下只是根據一般情況作如下定性比較︰

           

          比較項目

          自然通風塔

          機力通風塔

          結構形態

             

          風機能耗

          水泵能耗

          負荷調整能力

          氣候決定

          自主決定

          建設地點

          適于高緯度干燥地域

          任意地區

          運行可靠性

          無轉動設備,運轉安全

          風機設備

          維修更新性

          佔地布置

          建設周期

          建設投資

           

          水量

          循環水進出水口溫度

          運行水質條件

          安裝條件(佔地限制,安裝地點為地面還是建築物上;周邊有無障礙等)

          設計氣象條件

          塔型要求

          循環冷卻水系統水質穩定工藝管理

          水質穩定工藝管理,就是采用適用采用適用于當地水質與化工裝置換熱條件的水質處理方法(如投加化學藥劑,旁流過濾,換熱設備防護等),使系統結垢、腐蝕、生物、污泥故障對化工裝置的︰ 醯階鐶﹞潭。由于水質不穩定的影響,其發展過程較慢,往往經過幾個星期或幾個月以後才能發現故障現象,然而一量發生故障,後果將極為嚴重。水質不穩定引起的覺故障有以下幾類。

          (1) 結垢故障由于循環冷卻水中所含鈣、鎂化合物在系統中析出而沉澱,導致換器結垢,熱阻增大,破壞傳熱過程,使物料超溫,無法維持正常生產。

          (2)腐蝕故障最常見的循環水腐蝕是電化學現象。由于循環冷卻水在運行中,不斷與大氣接觸,水中溶解氧作為陰極去極化劑存在,因而加速了電化學腐蝕過程。換熱設備與運轉設備冷卻部位的嚴重腐蝕,可使設備壓力耐受能力下降,甚至腐蝕穿孔造成化工物料大量泄漏。

          3)生物故障由于循環冷卻水具備適宜的溫度、富氧與富營養(水處理藥劑往往成為生物營養源)的條件,因而各種藻類與細菌等繁衍加速,其代謝產物形成生物污泥,破壞傳熱過程。某些細菌的代謝過程消耗設備本體或形成極強的腐蝕環境,如鐵細菌、硫酸鹽還原菌等。生物故障發生後將派生出污垢與腐蝕二種故障。

          (4)粘泥故障由于循環冷卻水中的代謝產物與循環冷卻水體的微小機械雜質,容易在系統內特別是流速緩慢的區域內沉積,如在低流速換熱設備以及換熱器封頭管板處產生沉積。污垢沉積造成設備腐蝕,同時造成換熱器換熱能力下降,破壞正常運行條件。循環冷卻水的濃縮是水蒸汽形成的。隨著水蒸汽不斷補水,而從補水中帶入各種離子,所以循環水中各種離子會不斷上升。濃縮倍數以下式表示。

           一般用火焰光度計測出補水與循環水中鉀離子濃度進行計算,即︰

           循環水濃縮倍數可以由系統排污量來控制。通過公式可以導出系統補充水量與濃縮倍數關系

           式中 N-------濃縮倍數;

          P--------循環水運行蒸發量百分比;

          Q--------系統循環水量;

          G--------補水量。

          水質穩定劑的投加量也與濃縮倍數有關

           式中C-----循環水應控制劑的濃度;

          C--------穩定劑投加量(加藥量)。

          循環水裝置補充水量與濃縮倍率、蒸發百分率關系表

          (精度1%,僅供參考)

          根據濃縮倍數定義及其鹽量平衡原理,可以最後導出公式︰

          補水流量=循環水量蒸發百分率E/1-1/濃縮倍數N

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