工业循环冷却水系统旁滤水量的确定

工业循环冷却水系统旁滤水量的确定

摘 要：本文对工业循环冷却水系统采用旁滤方式控制悬浮物含量时旁滤量的确定因素进行了分析,提出了计算公式,并结合运用实例说明了各参数的确定,可供给排水设计人员参考。 关键词：工业循环冷却水旁滤水量悬浮物浓缩倍数

循环冷却水处理,可以概括为去除悬浮物、控制泥垢及结垢、控制腐蚀及微生物四个方面。

循环冷却水系统可以分为密闭式和敞开式两种。由于密闭式循环冷却水系统用水一般都是软水、脱盐水或蒸汽冷凝液,水在系统中不与空气接触,不受阳光照射,结垢与微生物控制不是主要问题,但腐蚀问题仍然存在。敞开式循环冷却水系统,冷却水吸收热量后,经冷却构筑物(冷却塔)与大气直接接触,二氧化碳逸散,溶解氧和浊度增加,水中溶解盐类浓度增加以及工艺介质的泄漏等,使循环水水质恶化,给系统带来结垢腐蚀、污泥和菌藻等问题。循环冷却水系统中的悬浮物不仅是污垢沉积的原因之一,也是加速冷却设备腐蚀的重要因素。循环水系统中的冷却塔既是一个热量交换器,也是周围环境的空气洗涤塔,大气中的尘埃大量地被冷却塔内部的喷淋水吸收,使得系统的水质不断恶化,并最终导致系统无法运行。因此,有必要对系统的悬浮物含量进行控制。目前,我国多采用旁流过滤及集中排污的方法控制系统的悬浮物含量,旁滤量通常按经验值确定。在工程设计中,设计人员往往很少进行循环水系统悬浮物含量平衡计算,而是取一个总循环水量的百分比(常为1％～5％)作为旁

滤设备选择的参数,这种旁滤量确定的方法为一般的经验数据,缺乏理论依据,过于笼统,且在某些特定行业、特定环境中已被证明无法适用。

1 旁滤水处理设施的选择

旁滤水处理目的是保持循环水水质,使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。在高浓缩倍数条件下运行时,可减少补充水量和排污水量,减轻对环境的污染。旁滤处理方法可以去除悬浮物溶解固体二类,其处理方法和一般给水处理的相关方法相同。通常使用的是过滤方法以去除悬浮物。

循环冷却水处理系统设计中有下列情况时,应考虑设置旁滤水处理设施:在设计确定的浓缩倍数(尤其是较高的浓缩倍数)情况下冷却水水质超过允许指标;由于外界(如空气中飘尘等)污染,工艺物料泄漏及其他污染物;旁滤水处理设备可根据具体需要去除下列杂质的一项或几项:去除悬浮物,生物粘泥等杂质;去除碱度,硬度或含盐量;去除其它有害污染物质,油类污物等。 2 影响旁滤量确定的因素

敞开式系统中的悬浮物一部分来源于补充水,由于补充水多是经过预处理的水,所以其悬浮物含量大致一定。另一部分来源于空气中的尘埃。冷却水经过冷却塔与空气接触时,空气中的尘埃会被洗入水中,其带入循环水中的浓度往往要比补充水所带入的高许多倍。因此,必须将部分循环水从旁路抽出,送入旁滤装置过滤,去除部分悬浮物后再送回循环水系统,从而保持系统中悬浮物含量在控

制范围。影响旁滤量确定的主要因素有:补充水的悬浮物含量;循环水允许的悬浮物含量;空气中的含尘量;冷却塔的风量;系统的浓缩倍数;系统的排污及风吹、漏损水量;过滤设备的截污能力。其中,大气的含尘量及冷却塔的风量是确定旁滤量的最重要因素。在特定的气象条件下,冷却塔的风量主要由系统的循环水量及冷却塔进、出口温差决定。 3 旁滤量的计算 3.1 计算公式

qsf=[qm×cms+ks×ca×a-(qb+qw)×crs+q×cz］/(crs-css) 式中:qsf -旁滤水量(m3/h) cms-补充水的悬浮物含量(mg/l) crs-循环水的允许悬浮物含量(mg/l) a-冷却塔的风量(m3/h)

ca-空气含尘量(g/m3),我国钢铁厂一般取0.0005～0.001g/m3,炼铁、炼钢区取大值,轧钢区取小值;

ks-悬浮物沉降系数,由试验确定。通常可取0.2。 qb-排污水量(m3/h) qw-风吹及漏损水量(m3/h) q-循环水量(m3/h) qm-补充水量(m3/h)

css-过滤器出水悬浮物含量(mg/l)

cz-系统内由于菌藻滋生引起的悬浮物含量(mg/l),可计0.03。

3.2 主要参数的确定 3.2.1 空气含尘量ca

ca值应经实测确定,当无资料时可采用表1数据。 3.2.2 冷却塔风量a

a值主要由循环水量及冷却塔进、出口温差决定,并与冷却塔的结构形式有关,该值在冷却塔设计时确定。 3.2.3 循环水的允许悬浮物含量crs

crs值应根据换热设备的结构形式、材质、工况条件、污垢热阻值、腐蚀率及所采用的水处理方式等因素确定。我国《工业循环冷却水处理设计规范》规定,循环冷却水的悬浮物含量宜符合以下规定:根据生产工艺条件确定,允许值≤20mg/l;当换热设备为板式、翅片管式、螺旋板式时,允许值≤10mg/l。 3.2.4 排污水量与风吹、漏损水量之和(qb+qw) (qb+qw)=qe/(n-1)

式中:qe-冷却塔蒸发损失水量(m3/h) n-浓缩倍数 (1)浓缩倍数n

循环冷却水系统的浓缩倍数n一般应根据生产工艺设备要求的循环冷却水水质及生产补充新水水质,进行比较后确定。当工艺设备对循环冷却水水质无要求时,可根据循环冷却水的水质标准与生产补充新水水质进行比较来确定n值。同时n值也与系统采取的水质稳定措施密切相关。在系统设计时该值预先确定。需说明的是,该

值对节水有重要意义,设计时应采用较高的n值。 (2)冷却塔蒸发损失水量qe

据估计,循环水在冷却塔内被冷却有85％～95％是通过蒸发散热,设计时可近视认为散热量≈蒸发散热量,即 qe=[q×△t×1000］/[λ×1000］ 式中:λ-水的汽化热 598kcal/kg △t-冷却塔进、出口温差(℃) 3.2.5 补水量qm

qm=n×(qb+qw)=n×qe/(n-1) 3.2.6 过滤器出水悬浮物含量css

目前,国内常用旁滤设备为石英砂过滤器。石英砂过滤器在进水悬浮物不太高(≤50mg/l)的情况下,出水悬浮物可保证3 mg/l。 4运用实例

国内某钢厂设有一套间接冷却用清循环水系统,采用旁滤控制系统的悬浮物含量,其主要参数如下: 循环水量 7300m3/h 供水温度 35℃ 回水温度 43℃ 湿球温度 30℃ 浓缩倍数 2 补充水ss ≤20mg/l 循环水ss ≤10mg/l

冷却塔设计风量 2x527m3/s 试确定系统的旁滤水量qsf 计算步骤:

4.1 确定大气含尘量

经实测,设计采用的区域含尘量为3mg/m3 4.2 排污量与风吹漏损水量之和(qb+qw)

qb+qw=qe/(n-1)=[q×△t×1000］/[λ×1000×(n-1)］ =[7300×(43-35)×1000］/[598×1000］ =98m3/h 4.3 补水量qm

qm=n×(qb+qw)=2×98=196m3/h 4.4 过滤器出水悬浮物含量css 设计采用css=3mg/l 4.5 旁滤量qsf

qsf=[qm×cms+ks×ca×a-(qb+qw)×crs+q×cz］/(crs-css) =(196×20+0.2×3×2×527×3600×10-3-98×10+7300×30×10-3)/(10-3) =776.5m3/h

实践证明:经过计算得出的旁滤水量是合理的,能保持系统中的悬浮物含量在控制范围内,从而控制污垢的产生,保持系统正常经济运行。 5结语

工业循环水系统采用旁滤可有效控制悬浮物含量,从而有效控制污垢,保持系统能有效和经济地运行。但选择合理的旁滤量是关键,在进行系统设计时应综合考虑各种因素的影响,正确选择各种参量进行有效的计算,真正做到经济、适用。