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敞开式循环水系统的特点

 敞开式循环水系统是冷却水通过敞开式蒸发、对流而得到冷却，系统中的冷却水可以循环使用，直至被浓缩到一定的浓缩倍数后再行排放的冷却水系统，降低水的用量，节约用水，尤其在北方等缺水地区更为适合，但浓缩后的冷却水容易引起系统的腐蚀、结垢敞开式循环水系统是冷却水通过敞开式蒸发、对流而得到冷却，系统中的冷、沉积和微生物生长，就需要投加一定量的阻垢剂和缓蚀剂来控制系统中的腐蚀和结垢现象。

 由于循环水在运行过程中不断的浓缩，溶解氧和二氧化碳含量也随之产生改变，导致水质发生较大变化，大致情况如下：

   一、循环水水质变化的分析

   1．水中各离子增加

        循环冷却水对外热交换，主要通过在冷却塔中蒸发来降低循环水温度。大量蒸汽进入大气中，水中各种离子和杂质却逐渐集聚在系统水中，随着不断的浓缩，各种离子和杂质含量逐渐增高而导致设备结垢和腐蚀。

2．溶解氧增加

冷却塔中循环水与由下而上的空气在填料表面充分接触，空气带走热量的同时，氧气极其饱和的溶入水中，当含有处于饱和状态溶解氧的冷却水进入系统。温度升高，氧溶解度下降，水中溶解氧达到过饱和状态，其在金属表面去极化作用增强，腐蚀加速，其反应如下：

      1/2 O₂+H₂O+2e^-→2OH^-

      Fe→Fe²⁺+2e^-

      Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

 

    3．循环水中CO₂脱除

    空气中CO₂含量只占空气的0.03%左右，由于CO₃^2-和与空气中的二氧化碳之间产生分压差，当冷却水与空气充分接触时，水中的HCO₃^-就会转变CO₃^2-，CO₂被提逸入空气中，结垢趋势增加，即：

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

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

  4．微生物繁衍

      冷却塔也可称之为空气的“高效洗涤塔”，当空气与水充分接触时，空气中的灰尘、细菌孢子、植物绒毛都进入了系统；同时由于冷水塔周围适宜温度和湿度，适合细菌生长；浓缩后的循环水中丰富营养源，这些导致细菌大量繁殖，产生生物粘泥和水质恶化，从而引起粘泥垢积垢下腐蚀（氧浓差电池腐蚀和铁细菌腐蚀等）。

 

  5．电偶腐蚀

  循环水系统中含有碳钢、不锈钢和铜材等，由于这些金属表面电位差异，在导体水的作用下形成电偶腐蚀，同时由于水中铜离子等惰性氧离子沉积在活泼金属表面，也易产生腐蚀。

二、循环水化学处理的一般方法

 敞开式循环水一般存在的问题：

 腐蚀：采用投加缓蚀剂，防止腐蚀。

 淤泥：黏泥剥离剂，配合适当的排污，减少淤泥在设备上的附着。也可以通过旁滤设施减少系统的悬浮物和淤泥的量。

 水垢：采用投加阻垢剂，防止结垢的产生。

 微生物的生长：采用投加杀菌灭藻剂，能有效的抑制菌藻的滋生，同时，可以减少系统的淤泥的产生。

 

  三、冷却塔的工作原理

  四、冷却塔的外观

  五、换热器

  换热器种类很多。换热器按照换热介质不同可分为水-水换热器和汽-水患热器；按照工作原理不同可分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式换热器等等。其中间壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占总用量的99%。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期的操作过程中积累了丰富的经验，其设计资料比较齐全，在许多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战，但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点，管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。

  六、旁滤器

所谓旁滤处理，就是取部分循环水量进行处理，之后再返回系统内，以满足循环水水质的要求。旁滤处理一般是处理循环水悬浮固体，因为从空气中带进系统的悬浮杂质以及微生物繁殖所产生的黏泥和补充水中的泥沙、黏土、难溶盐类；循环水中的腐蚀产物、菌藻、工艺介质的渗漏等因素，常常使循环水的浑浊度增加，单单依靠加大排污量是不能彻底解决的，也是很不经济的。有的工厂由于没有设置旁流处理，水的浑浊度始终达不到要求浑浊度经常在20-30mg/L,因而影响传热和引起腐蚀，在系统中增设了旁滤器以后，浑浊也就保持在10mg/L以下，微生物和黏泥量也减少，对于空气中含尘量较多的地区及微生物黏泥严重的系统，设置旁流处理效果尤为显著。

循环水悬浮固体处理通常采用过滤处理，对于处理悬浮物的旁流量按照经验取循环水量的2%~5%。一般是在回水总管进冷却塔前接出一支管，这部分水流经旁滤器，利用过滤器内所装的填料，主要用来截留去除水中悬浮物、泥砂、胶体和颗粒性杂质，使浑浊在10mg/L以下，处理后的水直接入冷却池。旁滤池所用的过滤介质有几种类型，但用得最广的是砂子，为了提高效率，可用无烟煤或混合的过滤介质来代替。