敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

第一章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 1

第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 1

一、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 2

二、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 2

第二節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻設(shè)施 4

一、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻設(shè)施的分類 4

二、冷卻塔的組成 7

三、冷卻塔的效率系數(shù) 11

四、各種冷卻構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 14

五、國內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻塔的典型數(shù)據(jù) 19

六、冷卻構(gòu)筑物的平面布置 19

第三節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系 21

一、循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡 21

二、濃縮倍數(shù)與補(bǔ)充水量、排污水量及蒸發(fā)量的關(guān)系 22

三、濃縮倍數(shù)的選擇 23

四、濃縮倍數(shù)的監(jiān)測 25

五、循環(huán)水在系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間 26

六，循環(huán)水系統(tǒng)的系統(tǒng)容積 27

第四節(jié) 鹽分濃度隨時(shí)間的變化及藥劑消耗量的計(jì)算 27

一、敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中溶解離子的濃度隨時(shí)間的變化--濃度方程式 27

二、濃縮倍數(shù)升高或降低所需時(shí)間的計(jì)算 29

三、間斷加藥時(shí)藥劑濃度隨時(shí)間的變化及藥劑消耗量的計(jì)算 31

四、連續(xù)加藥時(shí)藥劑消耗量的計(jì)算 32

五、一次性或首次投入藥劑的加藥量計(jì)算 32

第五節(jié) 懸浮物含量隨時(shí)間的變化及旁流處理 32

一、在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中懸浮物含量隨時(shí)間的變化 33

二、循環(huán)冷卻水的旁流水處理 36

三、旁濾處理量的確定 37

四、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的零排污 38

第二章 換熱器與間壁傳熱 39

第一節(jié) 水冷卻用換熱器的類型 39

一、夾套式換熱器 39

二、蛇管式換熱器 40

三、套管式換熱器 41

四、列管式換熱器 42

五、板式換熱器 46

六、螺旋板式換熱器 47

第二節(jié) 換熱器的傳熱 48

一、管壁的熱傳導(dǎo) 48

二、熱導(dǎo)率 49

三、水冷器的間壁傳熱 50

四、平均溫度差的計(jì)算 53

第三節(jié) 污垢熱阻和熱流密度 56

一、污垢熱阻、總熱阻與總傳熱系數(shù) 56

二、水側(cè)污垢熱阻的監(jiān)測 57

三、水冷器的熱流密度與水側(cè)壁溫 60

第四節(jié) 對流傳熱系數(shù) 63

一、影響對流傳熱系數(shù)的因素 63

二、影響對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù) 65

三、不同流動(dòng)狀況下的對流傳熱系數(shù) 65

(一)流體無相變化，強(qiáng)制對流，在直管中流動(dòng) 65

(二)流體無相變化，強(qiáng)制對流，流經(jīng)殼程，垂直流過有折流板的管束 66

(三)流體有相變化，飽和蒸汽冷凝，蒸汽流過水平管外 66

(四)板式換熱器，流體無相變化 66

(五)螺旋板式換熱，流體無相變化 67

第三章 天然水中的雜質(zhì)及其對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響 68

第一節(jié) 天然水中的雜質(zhì) 68

一、水中雜質(zhì)的主要來源 68

二、天然水中雜質(zhì)的類別 68

三、天然水中溶解的離子 68

四、水中雜質(zhì)含量的表示 70

五、水中雜質(zhì)含量的常用單位及其換算關(guān)系 71

第二節(jié) 天然水的水質(zhì)分類 72

一、按含鹽量分類 72

二、按硬度分類 73

三，按硬度和堿度的關(guān)系分類 73

四、按水中主要陰陽離子分類 77

第三節(jié) 天然水中的雜質(zhì)對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響 77

一、懸浮物質(zhì)和膠體 77

二、含鹽量或電導(dǎo)率 78

三、有機(jī)物 78

四、陽離子 79

五、陰離子 81

六、溶解氣體 86

第四節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對各種離子或雜質(zhì)的控制要求 87

一、補(bǔ)充水為優(yōu)質(zhì)淡水時(shí)的允許含量 87

二、補(bǔ)充水為回收水時(shí)對一些鹽類和污染物的限制 89

第四章 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值、堿度和碳酸鈣飽和pH值 90

第一節(jié) 堿度與碳酸平衡 90

一、碳酸平衡 90

二、碳酸平衡與pH值 91

三、堿度的組成 93

四、M堿度與P堿度的關(guān)系 94

第二節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的pH值與碳酸鹽堿度 95

一、pH值與碳酸鹽堿度對循環(huán)冷卻水的影響 95

二、濃縮后的自然pH值 96

三、自然pH值的計(jì)算 97

四、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的堿度 102

五、循環(huán)水調(diào)pH值時(shí)加酸量的計(jì)算 107

六、選擇循環(huán)冷卻水自然pH值及總堿度M計(jì)算公式的有關(guān)問題 108

第三節(jié) 碳酸鈣飽和pH值 109

一、碳酸鈣的溶解平衡 109

二、目前碳酸鈣飽和pH值(pHs)的計(jì)算方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 111

三、推薦的碳酸鈣飽和pH值(pHs)計(jì)算方法 112

四、計(jì)算碳酸鈣飽和pH值的幾個(gè)問題 117

第五章 沉積物、水垢及其控制 120

第一節(jié) 沉積物的分類、來源及其危害 120

一、沉積物的分類 120

二、沉積物的來源 121

三、沉積物的危害 121

第二節(jié) 水垢的形成 123

一、水垢 123

二、難溶或微溶鹽的溶度積 123

三、難溶或微溶鹽的過飽和 124

四、難溶或微溶鹽的結(jié)晶析出與過飽和區(qū) 125

第三節(jié) 難溶或微溶鹽結(jié)垢趨勢的判斷 126

一、碳酸鈣水垢 126

二、磷酸鈣水垢 130

第四節(jié) 水垢的控制 137

一、除去部分成垢離子 137

二、加酸或通二氧化碳?xì)猓档蚿H值，穩(wěn)定碳酸氫鹽 140

三、加阻垢劑，破壞成垢鹽類的結(jié)晶生長 141

第五節(jié) 常用阻垢劑 142

一、聚羧酸阻垢劑 143

(一)常用的均聚羧酸 143

(二)多元共聚物 145

(三)綠色均聚物 148

二、膦酸 148

三、膦羧酸 152

四、有機(jī)磷酸酯 152

五、阻垢劑的毒性 154

第六章 金屬的腐蝕及其控制 156

第一節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕--金屬的腐蝕機(jī)理 156

一、金屬的電化學(xué)腐蝕 156

(一)金屬的電極電位 156

(二)金屬的電化學(xué)腐蝕過程 157

二、冷卻水中產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的條件 158

三、產(chǎn)生陰陽極的各種因素 158

(一)金屬組織表面的不均勻性 159

(二)不同金屬的電偶序不同 159

(三)濃差電池 160

第二節(jié) 冷卻水中金屬腐蝕的類型 161

一、全面腐蝕與局部腐蝕 161

二、冷卻水中常見的金屬腐蝕類型 162

(一)溶解氧腐蝕--碳鋼在水中的全面腐蝕 162

(二)局部腐蝕--點(diǎn)蝕，又稱孔蝕、坑蝕 162

(三)局部腐蝕--縫隙腐蝕及垢下腐蝕 163

(四)局部腐蝕--磨損腐蝕與氣蝕 163

(五)局部腐蝕--應(yīng)力腐蝕開裂 163

(六)微生物腐蝕 165

第三節(jié) 金屬的腐蝕速度 166

一、腐蝕速度與極化作用、去極化作用 166

二、腐蝕速度的表示方法及其換算 166

三、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕速度的控制指標(biāo) 167

第四節(jié) 腐蝕控制的方法 169

一、化學(xué)處理法--添加緩蝕劑 169

二、提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的pH值 170

三、涂料覆蓋法 171

四、使用耐蝕材料換熱器 173

五、電化學(xué)保護(hù)法--陰極保護(hù)法 174

第五節(jié) 緩蝕劑的分類及其緩蝕機(jī)理 174

一、緩蝕荊的分類 174

二、氧化膜型緩蝕劑 175

三、沉淀膜型緩蝕劑 176

四、吸附膜型緩蝕劑 176

第六節(jié) 常用緩蝕劑 177

一、鉻酸鹽 177

二、聚合磷酸鹽 178

三、非鉻非磷緩蝕劑 180

(一)鋅鹽 180

(二)鉬酸鹽 181

(三)鎢酸鹽 182

(四)硅酸鹽 182

(五)亞硝酸鹽 183

四、銅緩蝕劑 183

(一)雜環(huán)化合物 183

(二)硫酸亞鐵 185

五、緩蝕劑的毒性 186

第七章 微生物的危害及其控制 187

第一節(jié) 微生物的知識簡要 187

一、什么是微生物 187

二、微生物的類群 188

三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 189

四、微生物的生存條件 191

第二節(jié) 冷卻水系統(tǒng)中常見的微生物及其危害 193

一、系統(tǒng)中危害微生物的來源及繁殖 194

二、循環(huán)水中危害性微生物的種類 195

(一)好氣異養(yǎng)細(xì)菌 195

(二)硫氧化細(xì)菌 197

(三)硫酸鹽還原菌 198

(四)鐵細(xì)菌 200

(五)氮化細(xì)菌 203

(六)動(dòng)膠菌屬(Zoogloea) 205

(七)藻類 206

(八)真菌類 210

(九)原生動(dòng)物、小型動(dòng)物和昆蟲 213

三、微生物的黏附、腐蝕及其對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害 214

(一)微生物的腐蝕機(jī)制 214

(二)微生物黏泥與污垢沉積 217

(三)微生物黏附的危害 217

(四)各種微生物的綜合危害 218

第三節(jié) 化學(xué)殺生法控制微生物 219

一、殺生劑的作用機(jī)制 220

二、氧化性殺生劑 222

(一)氯和次氯酸鹽 222

(二)氯化異氰尿酸類 226

(三)二氧化氯 228

(四)溴及溴化物 230

(五)臭氧 232

(六)其他氧化性殺生劑 233

三、非氧化性殺生劑 234

(一)氯酚類 235

(二)胺類 236

(三)有機(jī)硫類 238

(四)酰胺類 240

(五)噻唑類 241

(六)重金屬類 242

(七)醛類 243

(八)季鐫鹽類 244

(九)洗必泰 244

四、殺生劑的毒性 244

(一)殺生劑的LC50或TLm 245

(二)殺生劑的LD50 245

(三)常用殺生劑的毒性數(shù)據(jù) 245

(四)使用殺生劑的安全防護(hù) 248

(五)殺生劑的降解與系統(tǒng)排污 249

五、殺生劑的選擇 249

第八章 現(xiàn)場微生物的監(jiān)控技術(shù) 251

第一節(jié) 控制微生物是搞好循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的關(guān)鍵 251

一、微生物黏泥附著的嚴(yán)重危害性 252

二、黏泥產(chǎn)生及其危害的快速性 257

三、微生物黏泥附著對緩蝕阻垢配方作用的影響 257

第二節(jié) 氨污染對循環(huán)冷卻水的危害 258

一、循環(huán)冷卻水中氨的來源 258

二、氨對循環(huán)冷卻水的危害及其原因 260

三、氨污染對氮肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際危害 263

四、氨污染危害是氮肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的主要危害 271

五、氨污染危害的控制方法 273

(一)加大加氯機(jī)能力，快速通氯 273

(二)使用非氧化性殺生劑 275

(三)加強(qiáng)監(jiān)測，控制泄漏 276

第三節(jié) 補(bǔ)充水質(zhì)污染對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害及處理 277

一、污染物質(zhì)源自補(bǔ)充水 277

二、補(bǔ)充水的預(yù)處理 277

三、補(bǔ)充水水質(zhì)污染對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際危害 281

(一)未經(jīng)預(yù)處理的臟水進(jìn)入系統(tǒng) 282

(二)預(yù)處理不當(dāng)，補(bǔ)充水含菌過多 282

第四節(jié) 科學(xué)應(yīng)用殺生劑 286

一、以氯為主，輔助使用非氧化性殺生劑 287

二、科學(xué)使用非氧化性殺生劑 289

三、科學(xué)加氯 290

第五節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綜合管理 294

一、防止大氣通過冷卻塔污染系統(tǒng) 295

二、加強(qiáng)燈火管制及濾網(wǎng)管理防昆蟲 295

三、加強(qiáng)濾網(wǎng)管理，防止機(jī)械雜質(zhì)危害 296

四、冷卻塔防藻 296

五、木結(jié)構(gòu)的防護(hù) 298

六、減少工藝泄漏物的危害 298

七、設(shè)法排除系統(tǒng)中的污染物 301

第六節(jié) 微生物的監(jiān)測 302

一、根據(jù)裝置的特點(diǎn)，采用微生物與化學(xué)分析相結(jié)合的監(jiān)測方法 303

二、微生物檢測的基本方法 304

三、生物黏泥的測定方法 308

(一)黏泥量的測定方法 308

(二)黏泥附著量的測定方法 310

第九章 循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理與緩蝕阻垢配方和運(yùn)行條件的選擇 311

第一節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水給系統(tǒng)帶來的問題 311

一、腐蝕程度可能增長 311

二、水垢傾向可能增長 311

三，容易形成沉積物 312

四、危害的后果 312

第二節(jié) 循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的可行性 313

一、化學(xué)處理的藥劑 313

二、化學(xué)處理的效果 314

三、化學(xué)處理的費(fèi)用 316

第三節(jié) 緩蝕阻垢配方的類型 319

一、單一藥劑及復(fù)合藥劑配方 319

二、配方的類型 319

(一)鉻系 319

(二)磷系 320

(三)鉬系及鎢系 322

(四)硅系 322

(五)全有機(jī)系 323

三、典型的復(fù)合藥劑配方 323

(一)鋅鹽/聚合磷酸鹽 323

(二)聚合磷酸鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 324

(三)鋅鹽/聚合磷酸鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 326

(四)鋅鹽/多元醇磷酸酯/聚羧酸鹽/磺化木質(zhì)素 326

(五)膦酸鹽/聚羧酸鹽或鋅鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 326

(六)膦酸鹽/膦羧酸鹽/聚羧酸鹽 327

(七)聚合磷酸鹽/鉬酸鹽 328

四、關(guān)于腐殖酸鈉 328

第四節(jié) 循環(huán)冷卻水的運(yùn)行條件與緩蝕阻垢配方的關(guān)系 330

一、濃縮倍數(shù)指標(biāo) 330

二、pH值指標(biāo) 331

第五節(jié) 緩蝕阻垢配方及運(yùn)行條件選擇的步驟 333

一、現(xiàn)場實(shí)際情況的調(diào)查 333

二、配方的初選 335

三、選擇緩蝕阻垢藥劑時(shí)應(yīng)注意的問題 336

四、通過試驗(yàn)選定配方及運(yùn)行條件 337

第六節(jié) 篩選配方的試驗(yàn)方法 337

一、靜態(tài)阻垢評定法 337

二、旋轉(zhuǎn)掛片失重法 338

三、動(dòng)態(tài)污垢監(jiān)測法 339

四、動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)法 341

(一)試驗(yàn)方法 341

(二)水冷器的模擬條件與加熱方式 343

第十章 清洗、預(yù)膜和冷態(tài)運(yùn)行 347

第一節(jié) 清洗 347

一、開車前的系統(tǒng)清洗 347

(一)系統(tǒng)水沖洗 347

(二)系統(tǒng)化學(xué)清洗 348

二、單臺清洗 349

(一)人工清洗 350

(二)高壓水力清洗 350

(三)酸清洗 350

(四)堿清洗 353

(五)鈍化處理 354

三、不停車的系統(tǒng)清洗 354

(一)黏泥的剝離清洗 355

(二)水垢的清洗 357

四、不停車的單臺清洗 358

(一)空氣攪動(dòng)法 358

(二)反沖洗法 359

(三)膠球清洗法 359

第二節(jié) 預(yù)膜 359

一、預(yù)膜的目的和方法 360

二、預(yù)膜劑的類型 360

三、磷系預(yù)膜的條件 362

四、預(yù)膜的運(yùn)行與監(jiān)測 363

第三節(jié) 冷態(tài)運(yùn)行 364

第十一章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的科學(xué)管理和現(xiàn)場監(jiān)測 366

第一節(jié) 嚴(yán)格操作管理 366

一、系統(tǒng)水量的管理 366

二、加藥管理 367

三、水質(zhì)指標(biāo)的管理 368

第二節(jié) 現(xiàn)場監(jiān)測工作制度化 369

一、水質(zhì)分析 370

(一)水質(zhì)全分析 370

(二)控制分析 372

二、監(jiān)測換熱器和監(jiān)測掛片 372

三、現(xiàn)場水冷器的監(jiān)測 373

四、微生物監(jiān)測 373

五、大修綜合考查 373

六、對系統(tǒng)和水冷器處理效果的評定 375

七、建立并完善化學(xué)處理的技術(shù)檔案 377

第三節(jié) 水冷器的損壞與更換的原因 377

一、碳鋼水冷器的垢下腐蝕穿孔 378

二、不銹鋼殼程水冷器的應(yīng)力腐蝕開裂 382

三、管板滲漏 384

四、涂料損壞或使用不當(dāng) 384

五、電偶腐蝕 384

六、換熱管磨損 385

七、水冷器工藝側(cè)介質(zhì)腐蝕 385

八、準(zhǔn)確的水冷器更換計(jì)劃 385

附錄 391

第一章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

一、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

二、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

第二節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻設(shè)施

一、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻設(shè)施的分類

二、冷卻塔的組成

三、冷卻塔的效率系數(shù)

四、各種冷卻構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件

五、國內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻塔的典型數(shù)據(jù)

六、冷卻構(gòu)筑物的平面布置

第三節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系

一、循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡

二、濃縮倍數(shù)與補(bǔ)充水量、排污水量及蒸發(fā)量的關(guān)系

三、濃縮倍數(shù)的選擇

四、濃縮倍數(shù)的監(jiān)測

五、循環(huán)水在系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間

六、循環(huán)水系統(tǒng)的系統(tǒng)容積

第四節(jié) 鹽分濃度隨時(shí)間的變化及藥劑消耗量的計(jì)算

一、敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中溶解離子的濃度隨時(shí)間的變化--濃度方程式

二、濃縮倍數(shù)升高或降低所需時(shí)間的計(jì)算

三、間斷加藥時(shí)藥劑濃度隨時(shí)間的變化及藥劑消耗量的計(jì)算

四、連續(xù)加藥時(shí)藥劑消耗量的計(jì)算

五、一次性或首次投入藥劑的加藥量計(jì)算

第五節(jié) 懸浮物含量隨時(shí)間的變化及旁流處理

一、在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中懸浮物含量隨時(shí)間的變化

二、循環(huán)冷卻水的旁流水處理

三、旁濾處理量的確定

四、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的零排污

第二章 換熱器與間壁傳熱

第一節(jié) 水冷卻用換熱器的類型

一、夾套式換熱器

二、蛇管式換熱器

三、套管式換熱器

四、列管式換熱器

五、板式換熱器

六、螺旋板式換熱器

第二節(jié) 換熱器的傳熱

一、管壁的熱傳導(dǎo)

二、熱導(dǎo)率

三、水冷器的間壁傳熱

四、平均溫度差的計(jì)算

第三節(jié) 污垢熱阻和熱流密度

一、污垢熱阻、總熱阻與總傳熱系數(shù)

二、水側(cè)污垢熱阻的監(jiān)測

三、水冷器的熱流密度與水側(cè)壁溫

第四節(jié) 對流傳熱系數(shù)

一、影響對流傳熱系數(shù)的因素

二、影響對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)

三、不同流動(dòng)狀況下的對流傳熱系數(shù)

(一) 流體無相變化，強(qiáng)制對流，在直管中流動(dòng)

(二) 流體無相變化，強(qiáng)制對流，流經(jīng)殼程，垂直流過有折流板的管束

(三) 流體有相變化，飽和蒸汽冷凝，蒸汽流過水平管外

(四) 板式換熱器，流體無相變化

(五) 螺旋板式換熱，流體無相變化

第三章 天然水中的雜質(zhì)及其對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響

第四章 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值、堿度和碳酸鈣飽和pH值

第五章 沉積物、水垢及其控制

第六章 金屬的腐蝕及其控制

第七章 微生物的危害及其控制

第八章 現(xiàn)場微生物的監(jiān)控技術(shù)

第九章 循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理與緩蝕阻垢配方和運(yùn)行條件的選擇

第十章 清洗、預(yù)膜和冷態(tài)運(yùn)行

第十一章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的科學(xué)管理和現(xiàn)場監(jiān)測

附錄

參考文獻(xiàn)