敞開式循環水系統的特點

 敞開式循環水系統是冷卻水通過敞開式蒸發、對流而得到冷卻，系統中的冷卻水可以循環使用，直至被濃縮到一定的濃縮倍數后再行排放的冷卻水系統，降低水的用量，節約用水，尤其在北方等缺水地區更為適合，但濃縮后的冷卻水容易引起系統的腐蝕、結垢敞開式循環水系統是冷卻水通過敞開式蒸發、對流而得到冷卻，系統中的冷、沉積和微生物生長，就需要投加一定量的阻垢劑和緩蝕劑來控制系統中的腐蝕和結垢現象。

 由于循環水在運行過程中不斷的濃縮，溶解氧和二氧化碳含量也隨之產生改變，導致水質發生較大變化，大致情況如下：

   一、循環水水質變化的分析

   1．水中各離子增加

        循環冷卻水對外熱交換，主要通過在冷卻塔中蒸發來降低循環水溫度。大量蒸汽進入大氣中，水中各種離子和雜質卻逐漸集聚在系統水中，隨著不斷的濃縮，各種離子和雜質含量逐漸增高而導致設備結垢和腐蝕。

2．溶解氧增加

冷卻塔中循環水與由下而上的空氣在填料表面充分接觸，空氣帶走熱量的同時，氧氣極其飽和的溶入水中，當含有處于飽和狀態溶解氧的冷卻水進入系統。溫度升高，氧溶解度下降，水中溶解氧達到過飽和狀態，其在金屬表面去極化作用增強，腐蝕加速，其反應如下：

      1/2 O₂+H₂O+2e^-→2OH^-

      Fe→Fe²⁺+2e^-

      Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

 

    3．循環水中CO₂脫除

    空氣中CO₂含量只占空氣的0.03%左右，由于CO₃^2-和與空氣中的二氧化碳之間產生分壓差，當冷卻水與空氣充分接觸時，水中的HCO₃^-就會轉變CO₃^2-，CO₂被提逸入空氣中，結垢趨勢增加，即：

       Ca(HCO₃)₂  → Ca²⁺ + 2HCO₃^- → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

       Mg(HCO₃)₂ → Mg²⁺ + 2HCO₃^- → MgCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

  4．微生物繁衍

      冷卻塔也可稱之為空氣的“高效洗滌塔”，當空氣與水充分接觸時，空氣中的灰塵、細菌孢子、植物絨毛都進入了系統；同時由于冷水塔周圍適宜溫度和濕度，適合細菌生長；濃縮后的循環水中豐富營養源，這些導致細菌大量繁殖，產生生物粘泥和水質惡化，從而引起粘泥垢積垢下腐蝕（氧濃差電池腐蝕和鐵細菌腐蝕等）。

 

  5．電偶腐蝕

  循環水系統中含有碳鋼、不銹鋼和銅材等，由于這些金屬表面電位差異，在導體水的作用下形成電偶腐蝕，同時由于水中銅離子等惰性氧離子沉積在活潑金屬表面，也易產生腐蝕。

二、循環水化學處理的一般方法

 敞開式循環水一般存在的問題：

 腐蝕：采用投加緩蝕劑，防止腐蝕。

 淤泥：黏泥剝離劑，配合適當的排污，減少淤泥在設備上的附著。也可以通過旁濾設施減少系統的懸浮物和淤泥的量。

 水垢：采用投加阻垢劑，防止結垢的產生。

 微生物的生長：采用投加殺菌滅藻劑，能有效的抑制菌藻的滋生，同時，可以減少系統的淤泥的產生。

 

  三、冷卻塔的工作原理

  四、冷卻塔的外觀

  五、換熱器

  換熱器種類很多。換熱器按照換熱介質不同可分為水-水換熱器和汽-水患熱器；按照工作原理不同可分為間壁式、直接接觸式、蓄熱式和熱管式換熱器等等。其中間壁式換熱器用量最大，據統計，這類換熱器占總用量的99%。間壁式換熱器又可分為管殼式和板殼式換熱器兩類，其中管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應性，在長期的操作過程中積累了豐富的經驗，其設計資料比較齊全，在許多國家都有了系列化標準。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰，但由于管殼式熱交換器具有結構簡單、牢固、操作彈性大、應用材料廣等優點，管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業中使用的主要類型換熱器，尤其在高溫、高壓和大型換熱設備中仍占有絕對優勢。

  六、旁濾器

所謂旁濾處理，就是取部分循環水量進行處理，之后再返回系統內，以滿足循環水水質的要求。旁濾處理一般是處理循環水懸浮固體，因為從空氣中帶進系統的懸浮雜質以及微生物繁殖所產生的黏泥和補充水中的泥沙、黏土、難溶鹽類；循環水中的腐蝕產物、菌藻、工藝介質的滲漏等因素，常常使循環水的渾濁度增加，單單依靠加大排污量是不能徹底解決的，也是很不經濟的。有的工廠由于沒有設置旁流處理，水的渾濁度始終達不到要求渾濁度經常在20-30mg/L,因而影響傳熱和引起腐蝕，在系統中增設了旁濾器以后，渾濁也就保持在10mg/L以下，微生物和黏泥量也減少，對于空氣中含塵量較多的地區及微生物黏泥嚴重的系統，設置旁流處理效果尤為顯著。

循環水懸浮固體處理通常采用過濾處理，對于處理懸浮物的旁流量按照經驗取循環水量的2%~5%。一般是在回水總管進冷卻塔前接出一支管，這部分水流經旁濾器，利用過濾器內所裝的填料，主要用來截留去除水中懸浮物、泥砂、膠體和顆粒性雜質，使渾濁在10mg/L以下，處理后的水直接入冷卻池。旁濾池所用的過濾介質有幾種類型，但用得最廣的是砂子，為了提高效率，可用無煙煤或混合的過濾介質來代替。