冷却塔环境温度

冷却塔循环水循环过程中水质变化

冷却塔循环水循环过程中的水质变化水在循环使用和冷却过程中，会不断地产生问题，引起循环水水质的变化，主要有以下方面。1、CO2含量的降低循环水在循环过程中和在冷却塔中与空气接触，水中游离及溶解的CO2大量散失，引起水质不稳定，产生CaCO3等沉淀结垢。这可从反应式12-1得到理解：反应式12-1达到平衡时，水中CaCO3、CO2和CaHCO32量保持不变，CaCO3不会产生沉淀结垢，称为稳定的水，或称水质稳定。现反应式右边的CO2不断散失，左边的CaHCO32不断分解，则不断地产生CaCO3沉淀结垢。同时水中CO2的含量与水温密切相关，水温越高，CO2含量越少，见表12-1所示。水在冷却设备或后水温升上，则水中CO2含量很少，易产生CaCO3沉淀，这就是换热器中形成结垢的主要原因之一。2、含盐量的增加由于水在循环和冷却的过程中，水量不断被蒸发，水中含盐量不断被浓缩而增加。水量损失以循环水量的百分比%计，设蒸发损失水量为P1，风吹飘失水量为P2，漏失水量为P3，排污损失水量为P4，则总损失水量即要补充的新鲜水量为：P=P1+P2+P3+P412-2设补充水单位体积的含盐量为α0mgL，循环水单位体积的含盐量为αmgL，则补充水量进入系统的盐量为QP1+P2+P3+P4α0m3h，因蒸发水量损失并未造成盐量损失，则水量损失造成的含盐量损失为QP2+P3+P4αm3h。α与α0之比称为循环水系统的浓缩倍数，用N表示，则；在水量损失量P中，只有排污水量P4是可以变化的，为尽可能减少补充水量，只有通过减少排污量的办法才能达到，则含盐量必增加，浓缩倍数N也会增大。在实际运行中，循环系统中Cl-仅仅从补充水进入，并无其他来源时，由于氯化物溶解度很大，在系统中不会沉淀下来，系统中氯化物浓度在全部溶解盐类浓度中所占比例不会变化，所以Cl-浓度与补充水的Cl-浓度之比也代表了含盐量之比，则浓缩倍数可写成：3、pH值的变化循环水的pH值变化与水中的碱度、温度有关，并高于补充水的pH值。补充水进入循环冷却水系统中之后，水中游离的和溶解的CO2在塔内等处曝气过程中逸入大气中而散失，故冷却水的pH值逐渐上升，直到冷却水中的CO2与大气中的CO2达到平衡为止。此时的pH值称为冷却水的自然平衡pH值。冷却水的自然平衡pH值通常在8、5～9、3之间。为计算出温度变化而引起的pH值变化，可以把室温20℃计下测得的pH值与另一温度下的pH值之间写成下式表示：pHt=pH20-αt12-8式中pH20——在水温为20℃时测得pH值；pHt——在水温为t℃时的pH值；αt——温度t℃时的pHt校正值。在水温为20℃时，不同的碱度在水温为t℃时校正值αt与对应的20℃的pH已制成表这里略，查得后按式12-8得pHt值。如查得碱度0、5molL，pH20=9、0时，50℃时的α50为0、4，故得50℃的pH50=pH20-αt=9、0-0、4=8、6。4、浊度的增加循环水中沉淀物可分为泥垢、结垢和黏垢三类，通称为污垢。主要成分为泥土、胶体等悬浮物引起的沉淀物称为泥垢；主要成分为溶解盐类如CaCO3，MgOH2引起的沉淀物称结垢；由微生物塔内微生物的自然生长和铁细菌等的腐蚀所引起的黏状沉淀物称为黏垢。这三类污垢在循环水中都存在，而且不断浓缩增加，则浊度也必然增加。除上述之外，循环水在冷却塔中不断与空气接触，使空气中的尘埃不断地带入循环水中；水在塔内与空气接触，使空气中的氧不断地溶入水中，对换热器会进行氧化腐蚀；水中含有富营养化物质，塔内水中氧气充分，水温适宜，有利于微生物繁殖，并不断地新陈代谢。这些都会增加循环水的浊度。5、溶解氧的增加水在冷却塔内冷却的过程中，实际上也是不断喷洒曝气过程，水中溶解大量的氧，可达到或接近该温度与压力下氧的饱和浓度，这是很不利的，会增加循环水对被冷却设备、换热器等腐蚀。6、微生物含量的增加微生物含量增加主要有以下方面：冷却水的水质标准见表122远低于自来水，富营养化成分丰富，为微生物生长繁殖提供了营养物质基础；由于水中有充足的溶解氧，为微生物提供耗氧繁殖；适宜的水温在日光照射部分及塔内会产生藻类繁殖；水中溶解的氧对设备的氧化腐蚀又会产生微生物。因此水在循环过程中不同微生物的量均会增加。7、有害气体的溶入循环水在冷却塔内如果与受污染空气接触时空气中的SO2、H2S、NH3等有害气体不断地溶入循环水中，会对钢、铜、铜合金的腐蚀性增大。8、工艺泄漏物的溶入冷却水在循环过程中，系统中的换热器可能发生泄漏，从而使工艺物如炼油厂的油类、合成氨厂的氨等进入循环水中，使水质恶化或水的pH值发生变化，增加循环水对设备、换热器等的腐蚀、结垢或微生物生长。

天然冷却池

模型试验目的冷却池的设计一般均以物理模型试验方法来估算冷却池的水力、热力特性和确定合理的工程方案布置。电力部门在试验室和原型条件下，进行试验研究工作，建立了较符合当地实际情况的计算资料。模型试验的目的为：1、确定冷却池在一定工程条件下的最大散热能力。2、选择排、取水口的最优工程布置。3、计算多年月平均取水水温。自然水温的确定自然水温是冷却池设计的重要参数之一，一般按下列设计标准选用：1、深水型冷却池按历年不少于5年中最高的月平均自然水温设计。2、浅水型冷却池按历年不少于5年中连续15天的日平均自然水温最高值设计。3、自然水温应根据实测资料或条件相似的水体观测资料确定。当缺乏实测资料时，可按热平衡方程或经验公式计算。冷却池设计原则1、尽量利用已有水库、天然湖泊、江河、河网及海湾，必须建造人工冷却池时，应考虑综合利用的可能。2、水温、水质的变化应尽可能减少对工农业用水及渔业等的不利影响。3、冷却池要考虑防止岸边崩坍、冲刷、淤积、渗漏、冰凌和冰絮阻塞等问题。4、尽量促进水温差产生的异重流；工程布置和设施要有利于提高水池表面水温；扩大水池内高温区面积；延长热水排水口至取水口的流动时间。5、冷却池水体对温度排放标准有要求时，应在工程上采取相应措施，使池水达到要求时的流态和温度。6、利用水库或湖泊作冷却循环水，应根据水体的水文、气象条件、水利利用、运行方式及水工构筑物的设计标准等资料进行设计。7、冷却池的设计最低水位，应根据水体的自然条件、冷却要求的水面面积和最小水深、泥砂淤积和取水口的布置等条件确定。在夏季最低水位时，水流循环区的水深不宜小于2m；正常水位和洪水位应根据水量平衡和调洪计算成果、循环水系统对水位的要求和池区淹没损失等条件，进行技术经济分析确定。8、新建冷却池应根据冷却、取水、卫生和其他方面的要求，对池底进行清理；初次灌水至运行要求的最低水位所需要的时间，应满足工业企业投入生产的要求。9、冷却池应有可靠的补充水源，补充水量应≥冷却池的损失水量。损失水量为自然蒸发损失、排污损失和渗漏损失三者之和。冷却水补充水源的设计标准应根据工业企业的重要性和生产工艺的要求确定。一般可采用保证率95%～97%的枯水率水量；当有地面径流作补给水时，宜设置向冷水池下游排放热水的旁路设施。10、冷却池应考虑泥砂淤积对取水口～热水排放口的位置和冷却能力的影响，必要时应采取防止或控制淤积发展的措施；取水口和热水排放口位置的选择，还应考虑风向对取水温度和热水扩散的影响。11、为提高冷却池的冷却能力或降低取水温度，可采用导流堤、潜水堰和挡热墙等工程措施。12、地面径流补给水的冷却池，应有排泄洪水的设施；人工补给水的冷却池，应根据需要设置溢流和放水等设施。热力计算水面冷却热力计算一般有以下几种方法：1、一般估算：适用于工程可行性研究，以一些简化公式、图表，估计水面散热能力、取水水温。2、数学模型：根据流体的动量、质量、能量守恒方程和研究对象的边值条件，采用数值计算方法求解。可以求得流速场和相应的水面散热能力、取水水温等。3、物理模型试验：根据物理模型试验得出的温度场，计算水面散热能力。一般在试验报告中，已有冷却池冷却热力计算成果，可供设计使用。冷却塔可冷却的循环水量式中H——冷却池中散热能力Mcald；Q——可冷却水量m3d；C——水的比热Mcalt·℃，取C=1；γ——水的密度tm3，取ρ=1；t1——热水排水温度℃；t2——取水温度℃。冷却池的工程设计与布置1、取水与热水排水口的平面设计布置：深水型水池一般水深4m只要取水构筑物设置在热水层以下，取水口与热水排水口之间的平面距离不是影响取水水温的主要因素。取水口与热水排水口采用重叠布置已日益重视；浅水型水池一般水深＜3m内无温差异重流运动，表层与底层水温差小，热量的调蓄作用极微，水面冷却能力主要与取水、热水排水的平面距离有关。因此，取水与排水口平面距离设计是浅水型水池工程布置的重点。为提高水池水面的利用系数，可在取水与排水口之间设置导流堤，如图2-7所示。导流堤一般布置在热水排水口附近，堤顶高程应高于设计水位。深水型水池亦可设置导流堤，以控制出水流向和减低流速。导流堤可用石料砌筑，或打钢板桩填土而成，其平面形状可根据需要做成曲线或直线型。工程设计布置应考虑风的影响，在夏季主导风向作用下，取水与排水口应背主导风向布置；取水口不宜设在有热水堆积的水池一侧。2、热水排水口1平面设计布置：尽可能使出水平顺。排水口可做成扩散形，必要时加筑弧形潜水堰，如图2-8、图2-9所示。2高程设计布置：以出水水面与水池水面平齐为宜，避免潜没出流及下注出流。1出流和水池水面平。出流平静，表面水温较高，如图2-10所示。2潜没出流和下注出流。出流掺混强度大，水池内水面温度低，如图2-11、图2-12所示。3由于其他原因，热水排水口布置不可避免发生潜没出流时，为改善流态，可将热水排水口出口向上稍翘，形成挑流，如图2-13。4热水排水出口流速不宜过大。当排水口尺寸受工程投资限制时，可在排水口前设置潜水堰。5水位变化幅度较大的水池，可设置一道以上潜水堰。3潜水堰1潜水堰的作用是挡冷溢热，减小出口流速和使出流水面与水池水面平齐。2潜水堰高度：潜水堰过低，冷水将侵入潜水堰内，过早发生掺混使水池内水温低；潜水堰过高，将发生下注出流，恶化水池内流态，不利于异重流形成；潜水堰比较适合高度约为23水深，如图2-14所示。3潜水堰可用石料干砌或浆砌而成，亦可用钢筋混凝土结构。3、取水口1取水口的高程布置：为了吸取深层低温水，取水口淹没深度越大越好；但要考虑水池泥砂淤积的高度和工程投资。取水口上沿至少应在高温水层包括热水层和温跃层以下。2取水口进口流速宜小，以免吸入上层高温水，一般可取0、1～0、2ms。3取水口的上沿宜采用简单折线形如直角，见图2-15，若采用曲线形进口，易引入上层高温水。4为降低取水水温和减小取水流速，可在取水口前设置挡热墙。挡热墙的平面布置，要能引导底层低温水穿越孔口流向取水口，以及引导上层高温水经挡热墙继续向前运动，如图2-16所示。