循環(huán)冷卻水水源

地面水、地下水、海水等都可以作為冷卻水水源。但作為循環(huán)冷卻水，不同的工業(yè)、不同的生產(chǎn)設(shè)備、、不同的換熱器等，其循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求也有所不同，不論哪種水源，都應(yīng)進(jìn)行凈化處理，達(dá)到符合水質(zhì)要求。現(xiàn)將有關(guān)水源的特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。1、地面水資源這里指的地面水不包括含鹽高的海水，是指地表淡水。地面水包括江、河、湖泊、水庫等水。選擇水源的原則是：水源水質(zhì)良好，水量充沛，便于保護(hù)。地面水是循環(huán)冷卻水的主要水源。地面水的特點(diǎn)是濁度較高，硬度較低，有機(jī)物和細(xì)菌含量高，水質(zhì)和水溫隨季節(jié)性變化大，易受人為污染。但地面水取用相對(duì)較方便，管理較集中，水量能滿足冷卻水量的需要。山區(qū)性河流水量受季節(jié)變化大，洪水期與枯水期會(huì)相差幾十倍之多，有些河流洪枯水位的變幅水位差竟達(dá)30m以上，給取水造成很大困難；沿海地區(qū)河段會(huì)受咸潮的影響；西北、東北的流河會(huì)受冰凌及浮冰的影響；有些河段受草、植物等漂浮物的影響，這些都會(huì)對(duì)取水構(gòu)筑物造成復(fù)雜性。不同的地面水，其水質(zhì)也存在著差異。江河水一般渾濁度、含砂量、懸浮物較高，平原地區(qū)河流易受生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田農(nóng)藥等污染，一般水質(zhì)較差；湖泊水常規(guī)來說比江河水水質(zhì)好，因湖泊相當(dāng)于一個(gè)天然沉淀池，經(jīng)過沉淀自凈作用，去除了部分物質(zhì)。但湖泊水流緩慢，春、夏會(huì)有藻類繁殖，有些湖泊如安徽的巢湖、\"包孕吳越\"的太湖等，藻類繁殖相當(dāng)嚴(yán)重，富營(yíng)養(yǎng)化大幅度上升，夏季水明顯發(fā)臭，對(duì)水處理造成很大困難；水庫水是由眾多的山區(qū)小溪匯集而成，水質(zhì)一般清晰透明，通常濁度≤5NTU，有時(shí)＜3NTU，只有暴雨洪水期濁度大些，但經(jīng)水庫沉淀自凈后又會(huì)較好。雖然春夏也會(huì)有藻類繁殖，但富營(yíng)養(yǎng)不嚴(yán)重，水庫水是地面水中水源水質(zhì)最好的水。地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按GB3838－88執(zhí)行。依據(jù)水域使用目的和保護(hù)目標(biāo)，將地面水劃分為以下5類：Ⅰ類：主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)。Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等。Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)。Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。Ⅴ類：主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。Ⅲ類水體的水質(zhì)受到了較輕的污染，少量水質(zhì)指標(biāo)不合要求，但超標(biāo)值不大：Ⅳ類水體的水質(zhì)部分指標(biāo)超標(biāo)，水體受到了明顯污染；Ⅴ類水體已受到了嚴(yán)重污染。5類水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。為避免與城鎮(zhèn)供水、漁業(yè)用水等爭(zhēng)水，循環(huán)冷卻水的水源應(yīng)取自Ⅳ類水體。2、地下水水源地下水埋藏于地下含水層中，由地面水經(jīng)滲流補(bǔ)給，因在地層中緩慢地滲流，經(jīng)過地層的自然過濾，水質(zhì)透明無色，一般不需要處理，作為生活飲用水僅需要消毒；與地面水相比，生物或有機(jī)物含量很少，但在滲流過程中溶解了不同的礦物質(zhì)注：有些礦物質(zhì)對(duì)人體有益，其溶解性固體物含量高于地面水；地下水不易直接受地面污染物的污染，衛(wèi)生條件較好；地下水埋藏在含水層中，水溫低，基本上不受氣溫的影響，常年水溫變化不大，是冷卻用水和空調(diào)用水最為理想的水源，因水溫低，冷卻效率高，用水量小。因地下水在滲流過程中溶解了各種礦物質(zhì)，故含鹽量和硬度較高，特別是硬度Ca2+、Mg2+，用作冷卻水來說，在水溫升高的過程中更容易形成CaCO3、MgOH3而沉淀結(jié)垢，產(chǎn)生危害。因此對(duì)于硬度高的地下水用作冷卻用水時(shí)，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浕幚砘驅(qū)嵤┓拦浮⒆韫浮⒊傅拇胧?、海水海水是量最大的水資源，可以說\"取之不完，用之不盡\"。但海水含鹽量高，平均為35000mgL，腐蝕性特別強(qiáng)，如一般的水泵葉片，使用3個(gè)月就被腐蝕穿透。對(duì)海水進(jìn)行淡化處理成本很高，我國(guó)目前還較難以承受。只有某些沿海和島嶼地方，實(shí)在沒有淡水源，地下水也為苦咸水注：我國(guó)西北地區(qū)不少地下水也是苦咸水，需淡化處理，為解決飲用水問題才配備了小水量的海水淡化裝置。中東海灣地區(qū)的國(guó)家，因產(chǎn)石油，經(jīng)濟(jì)實(shí)在雄厚，建造海水淡化水廠來解決淡水資源緊缺的矛盾，大的海水淡化處理廠的處理水量已達(dá)20萬m3d。把海水用作冷卻水在世界很多國(guó)家采用，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本等。我國(guó)沿海地區(qū)淡水資源緊缺，而冷卻水量又大，故不少地方也用海水冷卻，如浙江秦山核電廠、上海金山石化總廠的發(fā)電廠等。用海水冷卻必須注意兩點(diǎn)：一是直流式冷卻，即熱水直接排入海中，不存在循環(huán)使用；二是設(shè)備一定要嚴(yán)格地做好防腐蝕處理。對(duì)于冷卻水量大的企業(yè)，往往自建自來水廠，從水源取水經(jīng)水廠凈化處理后供循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水、其他生產(chǎn)用水和生活用水等；對(duì)于民用冷卻水影劇院、體育館、賓館飯店、綜合辦公樓等相對(duì)較少，往往直接采用城鎮(zhèn)自來水含初次水和補(bǔ)充水；有些紡織廠、制藥廠等的冷卻水采用地下水，為防止水位下降而造成地面下沉，往往采取\"冬灌夏取\"的方法保持地下水水量平衡。

冷卻塔水蒸發(fā)散熱

從分子運(yùn)動(dòng)理論來說，水的表面蒸發(fā)是由分子熱運(yùn)動(dòng)而引起的，分子的運(yùn)動(dòng)又是不規(guī)則的，各分子的運(yùn)動(dòng)速度大小不一樣，波動(dòng)范圍很大。當(dāng)水表面的某些水分子的動(dòng)能是以克服水內(nèi)部對(duì)它的內(nèi)聚力時(shí)，這些水分子就從水面逸出，進(jìn)入空氣中去，這就是蒸發(fā)。由于水中動(dòng)能較大的水分子逸出，那么余下來的其他水分子的平均動(dòng)能減小，水的溫度也隨之降低，使水得到冷卻，這就是蒸發(fā)散熱的主要原因。所以水的蒸發(fā)散熱是水分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。水的蒸發(fā)散熱可以在沸騰時(shí)進(jìn)行，也可以在低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，而自然界中的蒸發(fā)散熱大都是屬于低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的蒸發(fā)。如濕衣服晾干、潮濕地面變成干燥以及熱水在冷卻塔內(nèi)的冷卻等都是低于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行的蒸發(fā)現(xiàn)象。所以說，當(dāng)水溫＜?xì)鉁氐那闆r下，水照樣會(huì)得到冷卻，其道理就在于低于沸點(diǎn)下的蒸發(fā)散熱。從水面逸出去的水分子，相互之間可能進(jìn)行碰撞，或者逸出去的水分子與空氣中已有的水分子之間進(jìn)行相互碰撞，那么又可能重新進(jìn)入到水中。如果在單位時(shí)間內(nèi)逸出水分子多于回到水面中來的水分子，那么水就不斷地蒸發(fā)，水溫也就不斷地降低，水就得到冷卻。水的表面蒸發(fā)因在水溫低于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行的，這時(shí)，水和空氣的相交面上存在著蒸氣的壓力差，一般認(rèn)為水與空氣的接觸中，在其交界面處存在著一層極薄的飽和氣層，稱為水面飽和氣層。水首先蒸發(fā)到飽和氣層中去，然后再擴(kuò)散到空氣中去。設(shè)水面飽和氣層的溫度為t′，水面的溫度為tf，水滴越小或水膜越薄，那么t′與tf就越接近。設(shè)水面飽和氣層的飽和水蒸氣分壓力為P″q，而遠(yuǎn)離水面的空氣中，溫度為θ時(shí)θ為干球溫度水蒸氣的分壓力為Pq，那么它們的分壓力差為：這個(gè)ΔPq就是水分子向空氣中蒸發(fā)擴(kuò)散的推動(dòng)力，只要存在P″qPq即ΔPq為正值，那么水的表面一定產(chǎn)生蒸發(fā)，水一定會(huì)冷卻，而與水面的溫度tf是高于還是低于水面以上的空氣溫度θ無關(guān)。如果說蒸發(fā)所消耗熱量用Hβ表示，那么在P″qPq的條件下，蒸發(fā)的熱量Hβ總是由水面跑向空氣，水中的熱量總是減小的。為加快水的蒸發(fā)散熱速度，在冷卻塔內(nèi)要采取以下兩條措施：1、增加熱水與空氣之間的接觸面積。接觸面積越大，水分子逸出去的機(jī)會(huì)越多，蒸發(fā)散熱就越快。而水與空氣的接觸主要在冷卻塔內(nèi)的淋水填料中進(jìn)行，則一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好；另一方面要求填料本身越薄越好，即填料的面積越大越好填料越薄，總面積越大。2、提高填料中水膜或水滴水面空氣流動(dòng)的速度，使從水面逸出的水蒸氣分子迅速地?cái)U(kuò)散到冷卻塔外部的空氣中去，維持?jǐn)U散的推動(dòng)力為常數(shù)，就是不使ΔPq降低下來。如果不迅速地排除逸出水蒸氣分子，就會(huì)使空氣中的水蒸氣分壓力Pq升高，使ΔPq=P″q-Pq值變小蒸發(fā)推動(dòng)力減小，不利于蒸發(fā)。所以要保持一定的風(fēng)量和風(fēng)速。水的蒸發(fā)散熱量可用式4-2計(jì)算：式中Hβ——蒸發(fā)散熱量kcalm2·h；qβ——蒸發(fā)量kgm2·h；λ——汽化熱kcalkg，1kg水的汽化熱為597、3kcal。