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)設備、、不同的換熱器等，其循環(huán)冷卻水的水質要求也有所不同，不論哪種水源，都應進行凈化處理，達到符合水質要求。現(xiàn)將有關水源的特點簡述如下。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：水源水質良好，水量充沛，便于保護。地面水是循環(huán)冷卻水的主要水源。地面水的特點是濁度較高，硬度較低，有機物和細菌含量高，水質和水溫隨季節(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，洪水期與枯水期會相差幾十倍之多，有些河流洪枯水位的變幅水位差竟達30m以上，給取水造成很大困難；沿海地區(qū)河段會受咸潮的影響；西北、東北的流河會受冰凌及浮冰的影響；有些河段受草、植物等漂浮物的影響，這些都會對取水構筑物造成復雜性。不同的地面水，其水質也存在著差異。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，一般水質較差；湖泊水常規(guī)來說比江河水水質好，因湖泊相當于一個天然沉淀池，經(jīng)過沉淀自凈作用，去除了部分物質。但湖泊水流緩慢，春、夏會有藻類繁殖，有些湖泊如安徽的巢湖、\"包孕吳越\"的太湖等，藻類繁殖相當嚴重，富營養(yǎng)化大幅度上升，夏季水明顯發(fā)臭，對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，水質一般清晰透明，通常濁度≤5NTU，有時＜3NTU，只有暴雨洪水期濁度大些，但經(jīng)水庫沉淀自凈后又會較好。雖然春夏也會有藻類繁殖，但富營養(yǎng)不嚴重，水庫水是地面水中水源水質最好的水。地面水環(huán)境質量標準應按GB3838－88執(zhí)行。依據(jù)水域使用目的和保護目標，將地面水劃分為以下5類：Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)。Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍貴魚類保護區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場等。Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、一般魚類保護區(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類水體的水質受到了較輕的污染，少量水質指標不合要求，但超標值不大：Ⅳ類水體的水質部分指標超標，水體受到了明顯污染；Ⅴ類水體已受到了嚴重污染。5類水體的水質標準見《地面水環(huán)境質量標準》。為避免與城鎮(zhèn)供水、漁業(yè)用水等爭水，循環(huán)冷卻水的水源應取自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)滲流補給，因在地層中緩慢地滲流，經(jīng)過地層的自然過濾，水質透明無色，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，生物或有機物含量很少，但在滲流過程中溶解了不同的礦物質注：有些礦物質對人體有益，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，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而沉淀結垢，產(chǎn)生危害。因此對于硬度高的地下水用作冷卻用水時，需要進行適當?shù)能浕幚砘驅嵤┓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，如一般的水泵葉片，使用3個月就被腐蝕穿透。對海水進行淡化處理成本很高，我國目前還較難以承受。只有某些沿海和島嶼地方，實在沒有淡水源，地下水也為苦咸水注：我國西北地區(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)的國家，因產(chǎn)石油，經(jīng)濟實在雄厚，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20萬m3d。把海水用作冷卻水在世界很多國家采用，如美國、英國、法國、日本等。我國沿海地區(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：一是直流式冷卻，即熱水直接排入海中，不存在循環(huán)使用；二是設備一定要嚴格地做好防腐蝕處理。對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)冷卻水的補充水、其他生產(chǎn)用水和生活用水等；對于民用冷卻水影劇院、體育館、賓館飯店、綜合辦公樓等相對較少，往往直接采用城鎮(zhèn)自來水含初次水和補充水；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

從分子運動理論來說，水的表面蒸發(fā)是由分子熱運動而引起的，分子的運動又是不規(guī)則的，各分子的運動速度大小不一樣，波動范圍很大。當水表面的某些水分子的動能是以克服水內部對它的內聚力時，這些水分子就從水面逸出，進入空氣中去，這就是蒸發(fā)。由于水中動能較大的水分子逸出，那么余下來的其他水分子的平均動能減小，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)散熱是水分子運動的結果。水的蒸發(fā)散熱可以在沸騰時進行，也可以在低于沸點的溫度下進行，而自然界中的蒸發(fā)散熱大都是屬于低于沸點的溫度下進行的蒸發(fā)。如濕衣服晾干、潮濕地面變成干燥以及熱水在冷卻塔內的冷卻等都是低于沸點的情況下進行的蒸發(fā)現(xiàn)象。所以說，當水溫＜氣溫的情況下，水照樣會得到冷卻，其道理就在于低于沸點下的蒸發(fā)散熱。從水面逸出去的水分子，相互之間可能進行碰撞，或者逸出去的水分子與空氣中已有的水分子之間進行相互碰撞，那么又可能重新進入到水中。如果在單位時間內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)因在水溫低于沸點的情況下進行的，這時，水和空氣的相交面上存在著蒸氣的壓力差，一般認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，然后再擴散到空氣中去。設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。設水面飽和氣層的飽和水蒸氣分壓力為P″q，而遠離水面的空氣中，溫度為θ時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ΔPq就是水分子向空氣中蒸發(fā)擴散的推動力，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。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，水分子逸出去的機會越多，蒸發(fā)散熱就越快。而水與空氣的接觸主要在冷卻塔內的淋水填料中進行，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的速度，使從水面逸出的水蒸氣分子迅速地擴散到冷卻塔外部的空氣中去，維持擴散的推動力為常數(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)推動力減小，不利于蒸發(fā)。所以要保持一定的風量和風速。水的蒸發(fā)散熱量可用式4-2計算：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。