冷却水处理基本知识

循环冷却水处理基础

工业生产过程中，生产设备或产品往往会产生大量热量，使温度升高，必须及时冷却，以免影响生产的正常进行和产品质量。

水是吸收和传递热量的良好介质，常用来冷却生产设备和产品。用水来冷却工艺介质的系统称为冷却水系统。

在热力发电厂中，有许多设备需要用水作为冷却介质，其中主要的是汽轮机的凝汽器。冷却水水质不良，是凝汽器铜管内生成附着物和铜管发生腐蚀的原因之一。

由于附着物的传热性很差，它的形成会导致凝结水温度升高，从而使凝汽器真空度降低，影响汽轮机的出力和运行的经济性。

铜管的腐蚀会减弱其机械强度，甚至会穿孔，使冷却水漏入凝结水中，影响锅炉的安全运行。

一、为什么用水作为冷却介质？

✓水的化学稳定好，不易分解。

✓水的热容量大，在常用温度范围内，不会产生明显的膨胀或压缩。

✓水的沸点较高，在通常使用条件下，在换热器内不致汽化。

✓水的来源较广泛，流动性好，易于输送和分配。

✓水的价格相对便宜。

二、冷却水系统：

1、直流冷却水系统：冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉。

➢用水量大，排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。

➢投资少，操作简便，但冷却水的操作费用大，而且不符合当前节约使用水资源的要求。

➢也有沉积、腐蚀等问题，也需要进行化学处理。

2、循环冷却水系统：冷却水经使用后，通过冷却塔或喷水池等设备将温度降低后又作为冷却介质使用，即重复利用吸热后的冷却水。

➢水的再冷却通过冷却塔（或其他冷却构筑物）来进行。

➢冷却水在循环过程中与空气接触，部分水在通过冷却塔时会不断

被蒸发而损失掉，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范围内，必须对系统补充一定量的冷却水，通常称为补充水；并排出一定量的浓缩水，

通称排污水。

➢虽然会损失一部分水，但与直流式冷却水系统相比，可以节约大量的冷却水，且排污水也相应减少。

➢有腐蚀、沉积和微生物滋生的问题，需要进行必要的化学处理，操作运行费用较高，设备投资较大，化学处理比较容易控制。

不论从节约水资源，还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂的冷却水用量，减少排污水量，限制使用直流冷却水系统，尽可能推广采用敞开式循环冷却水系统。

3、敞开式循环冷却水系统产生的问题

❖沉积物的析出和附着

❖设备腐蚀

➢溶解氧引起的电化学腐蚀

➢有害离子引起的腐蚀

➢微生物引起的腐蚀

❖微生物的滋生和粘泥

4、敞开式循环冷却水系统处理的重要性

❖稳定生产：减少意外停产检修事故

❖节约水资源：补充水量少

❖减少环境污染：排放量少

❖提高经济效益：减少设备腐蚀

三、几个基本概念

1)循环量R：循环水泵的实际出流量。

2)蒸发损失量E：冷却过程中，从冷却水中蒸发逸入大气的水

蒸汽量。精确计算E＝G(X2－X1)；G为进入塔的干空气量，

X2与X1分别为出塔和进塔空气的含湿量。估算E＝K△t R，

K为温度系数，R为循环水量，△t为冷却塔进出口的温度差。

3)风吹损失量D：冷却过程中，被空气带走的或因飞溅而脱离

系统的部分水滴。通常约为循环量的0.1%左右。与塔型设计有关。

4)排污损失量B：为了控制冷却水循环过程中因蒸发损失而引

起的浓缩过程，必须人为地排掉的水量。可以直接计量。

5)渗漏损失量F：在管道和贮水系统中因渗漏而损失的水量。

完善的系统基本上可以忽略。

6)补充水量M：为了维持系统水量平衡而向系统中补充的部分

水量。可以直接计量。

7)浓缩倍数N：指循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的

浓度之比。改变补充水量或排污水量，就可以改变循环水的浓缩倍数。理论情况下，不论系统中某离子的初始浓度是多少，随着运行时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。

循环冷却水处理的三大问题

一般冷却水常引起的障害有三种，即腐蚀(c o r r o s i o n)、水垢(s c a l e)、淤泥沉积(d e p o s i t i o n)与微生物(s l i m e)，兹将其发生原因及控制方法分述如下：

第一部分：腐蚀

一、冷却水中金属腐蚀的机理

金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏的现象。最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的，冷却水于冷却水塔中与空气密切接触，水中溶氧高达8～10p p m，极易促成腐蚀。

金属的腐蚀是一个电化学过程。

由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区。

阳极反应：F e F e2++2e

阴极反应：1/2O2+H2O+2e2O H-

沉淀反应：F e2++2O H-F e(O H)2

总反应：F e+1/2O2+H2O F e(O H)2

二、冷却水中金属腐蚀的形态

1、均匀腐蚀

❖又称全面腐蚀或普遍腐蚀。

❖腐蚀过程在金属的全部暴露表面上均匀地进行。

❖主要发生在低p H值的酸性溶液中

➢冷却水系统酸洗时

➢加酸调节p H的冷却水系统，加酸过多

❖在腐蚀过程中，金属逐渐变薄，最后被破坏。

2、电偶腐蚀

❖又称双金属腐蚀或接触腐蚀。

❖当两种不同的金属浸在导电性的水溶液中时，两种金属之间通常存在电位差。如果这些金属互相接触，则该电位差就会驱使电子在它们之间流动，从而形成一个腐蚀电池。

❖电位较低的金属在接触后腐蚀速度会增加，电位较高的金属在接触后腐蚀速度将下降。例如热交换器的铜管与碳钢端板，其接触部份的钢铁材质会因此加速腐蚀。工业上也时常运用此原理来做防蚀方法，这种方法称为牺牲阳极保护法。