循环水系统基础知识

循环水知识概要冷却水在不断循环使用过程中，由于水的温度升高，流速变化，蒸发浓缩，冷却塔和冷水池在室外受阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落，以及设备结构和材料等因素的综合作用，会产生比直流系统更严重的污垢附着、设备腐蚀、微生物滋生等危害，影响系统长周期安全稳定运行。

循环水工艺管理就是要通过各种手段，控制减轻甚至避免上述危害。

循环水系统在运行中，水质会发生以下的变化：一、溶解固体的浓缩1.盐类的浓缩（浓缩倍数的概念）冷却水在循环过程中，存在着四种损失：蒸发（P1）、风吹（P2）、排污（P3）、渗漏（P4），故需不断补充新鲜水，补充水中含有各种盐类。

在水量的四种损失中，风吹、排污及渗漏会带走盐类，而蒸发过程水以水蒸气的形式散失，不会带走盐类,故盐份在循环之后会累积起来。

循环水系统为控制腐蚀、结垢等问题，需将水中盐类如碳酸钙、氯化物等控制在合适范围之内，此时水中溶解盐类达到一个动态平衡，带入系统和带出系统的盐分相等，以氯离子浓度为例，设循环水的氯离子浓度为C循、补充水中氯离子浓度为C补，则：C补*（P1+P2+P3+P4）=C循*（P2+P3+P4）令C循/ C补=K，即为浓缩倍数，即循环水中的含盐量与新鲜水中含盐量的比值则K=（P1+P2+P3+P4）/（P2+P3+P4），即浓缩倍数=补充水量/（风吹+排污+渗漏）举例计算：一循环水装置循环水量为5000m3/h，设其风吹损失为0.3%（与冷却塔的选型有关，风筒式机力通风冷却塔取0.3%-0.5%，带收水器的为0.1%-0.2%），渗漏不计，蒸发量=（Cp*Q*△t）/H LCp------水的定压比热容，0.01 J/Kg·℃Q-------循环水量，m3/h△t------水的温差，10℃H L------水的蒸发潜热，5.8 J/g故P1=（0.01*5000*10）/5.8=86.2 m3/hK=（86.2+5000*0.3%+P3）/（5000*0.3%+P3）从上式可看出，一个循环水装置可通过控制排污量来控制浓缩倍数，如果不排污，则K最大，K=（86.2+15）/15=6.75，所以浓缩倍数并不会无限升高，在不排污的情况下风吹损失量决定了浓缩倍数的大小。

循环水基础知识问答1.什么是浓缩倍数？哪些因素可以影响浓缩倍数？答：浓缩倍数是指循环水中的含盐量或某种离子的浓度与新鲜补充水中的含盐量或某种离子的浓度比。

影响因素：（1）蒸发损失；（2）排污水量的大小；（3）风吹损失；（4）循环冷却系统的渗漏。

2.循环水中的污垢是什么？是怎样形成的？答：污垢是指除单纯水垢以外的固体物，如泥渣、砂粒、腐蚀产物，微生物粘泥和某些成垢后的集合体。

由以下几个原因形成：⑴由补充水带入的矶花碎片或溶解盐类，这些胶体在循环水系统中升温浓缩后会形成污垢沉积。

⑵结构材料损坏后的碎片和腐蚀产物。

⑶微生物粘泥和死亡的藻类菌体。

⑷工艺介质的渗漏。

⑸加入水处理化学药剂也可能产生污垢。

3.污垢的危害有哪些？答：⑴污垢的沉积降低了传热效率⑵污垢的积聚会导致局部腐蚀⑶污垢在管内沉积降低了水流截面积，增大了水流阻力⑷增加了停车清洗时间，降低了连续运转周期⑸增加了清洗运行处理费用4.循环水中的微生物种类主要分为哪三类？答：细菌、真菌、藻类。

(1)细菌它是一类单细胞生物与水质污垢处理有密切的关系。

循环水系统中常见的细菌有硫氧化菌、铁细菌、硝化菌、其它好气异氧菌、硫酸盐还原菌、反硝化菌。

它们在冷却水系统中会形成严重的细菌粘泥，引起腐蚀，形成粘泥团沉积物。

⑵真菌它是具有丝状营养体的菌丝的寄生植物的总称。

冷却水系统中常见的真菌一般属半知菌类，主要是霉菌和酵母菌。

真菌在冷却水中常形成粘泥，堵塞管道，降低传热效率，有些真菌能利用木材的纤维素为碳源，破坏冷却塔中的木结构，另外真菌的生长和代谢还为细菌的滋生提供了条件和营养。

⑶藻类它是自养的无根茎叶分化的原植体植物，一般具有光合色素，能进行光合作用，制造氧气供生长需要。

生殖器官单细胞构造。

冷却水中常见的藻类有绿藻、蓝藻、硅藻。

藻类进入冷却水系统后，从水和空气中取得CO2、水、磷酸盐和少量矿物质而得以生长。

因而大量繁殖易形成粘泥，堵塞管道，降低传热效率，藻类生长还会形成氧浓差电池，造成垢下腐蚀。

循环水知识概要冷却水在不断循环使用过程中，由于水的温度升高，流速变化，蒸发浓缩，冷却塔和冷水池在室外受阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落，以及设备结构和材料等因素的综合作用，会产生比直流系统更严重的污垢附着、设备腐蚀、微生物滋生等危害，影响系统长周期安全稳定运行。

循环水工艺管理就是要通过各种手段，控制减轻甚至避免上述危害。

循环水系统在运行中，水质会发生以下的变化：一、溶解固体的浓缩1.盐类的浓缩（浓缩倍数的概念）冷却水在循环过程中，存在着四种损失：蒸发（P1）、风吹（P2）、排污（P3）、渗漏（P4），故需不断补充新鲜水，补充水中含有各种盐类。

在水量的四种损失中，风吹、排污及渗漏会带走盐类，而蒸发过程水以水蒸气的形式散失，不会带走盐类,故盐份在循环之后会累积起来。

循环水系统为控制腐蚀、结垢等问题，需将水中盐类如碳酸钙、氯化物等控制在合适范围之内，此时水中溶解盐类达到一个动态平衡，带入系统和带出系统的盐分相等，以氯离子浓度为例，设循环水的氯离子浓度为C循、补充水中氯离子浓度为C补，则：C补*（P1+P2+P3+P4）=C循*（P2+P3+P4）令C循/ C补=K，即为浓缩倍数，即循环水中的含盐量与新鲜水中含盐量的比值则K=（P1+P2+P3+P4）/（P2+P3+P4），即浓缩倍数=补充水量/（风吹+排污+渗漏）举例计算：一循环水装置循环水量为5000m3/h，设其风吹损失为0.3%（与冷却塔的选型有关，风筒式机力通风冷却塔取0.3%-0.5%，带收水器的为0.1%-0.2%），渗漏不计，蒸发量=（Cp*Q*△t）/H LCp------水的定压比热容，0.01 J/Kg·℃Q-------循环水量，m3/h△t------水的温差，10℃H L------水的蒸发潜热，5.8 J/g故P1=（0.01*5000*10）/5.8=86.2 m3/hK=（86.2+5000*0.3%+P3）/（5000*0.3%+P3）从上式可看出，一个循环水装置可通过控制排污量来控制浓缩倍数，如果不排污，则K最大，K=（86.2+15）/15=6.75，所以浓缩倍数并不会无限升高，在不排污的情况下风吹损失量决定了浓缩倍数的大小。

地球上各种水体都处于不断的循环运动之中，陆地各种水体不仅自身都有各自的运动系统和运动规律，而且它们之间又彼此密切联系、相互制约，共同构成了一个较大的循环运动系统，而这一循环系统又是全球水循环系统的一个重要组成部分。

由于水在地理环境中具有三种变化的特性，因此在组成地理环境的各要素中，水是最活跃的自然要素之一。

同时水也是地球上人类和一切生物得以生存的必要条件和物质基础，水是人类生存和发展不可缺少的一种宝贵的自然资源。

为此，掌握自然界的水循环知识显得非常重要。

一、水循环的简要阐述(一)水循环概念在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。

水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。

(二)水循环分类(1)分类一：大循环和小循环。

从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。

这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。

仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。

环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。

(2)分类二：海陆间循环、陆地内循环、海上内循环(见图)。

二、水循环的列表分析水循环的基本环节和作用意义(见下表)三、水循环的难点分析影响水循环的因素是学习中的理解难点，主要为自然和人为两大因素。

1.自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。

2.人为因素对水循环也有直接或间接的影响。

人类活动不断改变着自然环境，越来越强烈地影响水循环的过程：人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水的运动状况的变化(目前人类主要通过对水循环中的地表径流环节施加影响，以改变水的空间分布);农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗等过程的变化;城市和工矿区的大气污染和热岛效应也可改变本地区的水循环状况。

一、给水预处理的目的及基本方法给水预处理的目的是去除或降低原水中悬浮物质，胶体，有害细菌及生物以及水中的其他有害杂质，使处理后的水质满足用户的要求。

通常采用的方法自然沉淀，混凝沉淀，过滤，消毒软化，除铁除锰，上述方法可根据原水质和用户要求选用或联合使用。

二、循环水系统存在的问题主要有腐蚀、结垢、粘泥、菌藻、泄漏等1、腐蚀的基本概念一般的说法腐蚀的定义是材料（通常是金属）和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起材料的破坏及其性质的恶化变质叫腐蚀。

根据反应机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，根据形式可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。

2、影响腐蚀速度的因素(1)溶解氧的浓度，随浓度增大，腐蚀率增加；但当达到一定极限时，高氧会使氧化物成为钝化膜，降低腐蚀速度。

(2)PH值。

PH在4～10时，腐蚀由扩散过程控制腐蚀速度与PH关系不大，当PH小于4时，氧化膜被溶解，金属表面与酸性溶液接触，产生两个去极化作用。

氧的去极化O2+4H++4e→2H2O氢的去极化2H++2e→H2故电化学腐蚀加强，腐蚀速度加快。

PH在10～13时，碳钢表面PH值升高，氧的钝化临界浓度降低到6ppm，生成r-Fe2O3而钝化腐蚀速度下降。

PH＞13时，钝化膜被溶解，生成可溶性络合物铁酸钠（NaFeO2）和亚铁酸钠（Na2FeO2）腐蚀速度又上升。

(3)温度及热负荷通常随着温度升高，腐蚀速度增加。

温度升高增加了反应速度和扩散速度，在氧浓度一定时，温度每升高30℃腐蚀速度就增大一倍。

对敞开式循环水而言温度在80℃以内，温度升高加快腐蚀，80℃以上腐蚀速度才开始下降。

(4)流速不加缓蚀剂水流速度对腐蚀速度影响较大，水的流动状态强烈的影响着氧的扩散速度。

水的流速大，使氧的极限扩散电流密度增大，腐蚀速度增大，在层流区内腐蚀速度随流速增加而缓慢上升。

当流速达到V临时，从层流转为湍流，开始时，腐蚀速度会剧增。

对加有缓蚀剂的系统，流速有着不同的作用，水的流速在一定范围内(如在1米/秒左右)会对缓蚀有利，流速增加，缓蚀剂容易到达金属表面，可冲走污泥防止局部垢下腐蚀，水的流速应尽可能大一些，壳程水冷器在0.5米/秒以上为好，管程在1米/秒左右。

循环水化学处理基础知识一．术语:1.循环水量：系统循环水的量对时间的函数，以Q表示，单位t/h。

2.保有水量：循环水系统内所有水容积的总和，等于水池容积用管道和水冷设备内水的容积总和，以V表示，单位t。

3.补充水量；用来补充循环水系统中由于蒸发、排污和飞溅的损失所需的水，以M表示，单位t/h。

4.蒸发损失：在敞开式循环冷却水系统中，从设备部分来的热水回到冷却塔，通过蒸发而冷却，在此过程中有水的损失，称为蒸发损失，以E表示，单位t/h。

5.飞溅损失：由于风力，水从系统中散失到大气中的水，以B1表示，单位 t/h。

6.排污水量：在确定的浓缩倍数条件下，需要从循环冷却水系统中排放的水量，以B2表示，单位t/h。

7.浓缩倍数：循环冷却水的含盐浓度与补充分水的含盐浓度之比值，以N表示。

8.旁滤水量：从循环冷却水系统中分流出部分水量按要求进行处理后，再返回系统的水量，以Q旁表示，单位t/ h。

9.冷却水进口温差：冷却塔入口与水池出口之间水的温差，以△t表示，单位℃。

10.药剂停留时间：药剂在循环冷却水系统中的有效时间，以T表示，单位h。

11.水平衡的关系式：a.蒸发损失量： E=1%Q·K·△t（10℃时，K=0.13；20℃时，K=0.14；30℃时，K=0.15）b.飞溅损失量：B1=（0.05～0.3）%Qc.根据水量平衡: M=E + B1 + B 2 总排污量: B= B1 + B 2 浓缩倍数: N=C R/C m根据水中溶解含盐量平衡（由于蒸发损失水中不含盐分，故在一定的浓缩倍数下，系统平衡状态时，循环水系统补入的水中所含盐量等于排出系统的水中所含盐量，）:MC m=（B1 + B2）C R 式中：C m：补充水的含盐量，mg/l ；C R：循环水的含盐量，mg/l综合得浓缩倍数选择关系式：B=E/（N-1）e.旁滤量:Q旁=（5～10）%Qf.循环水进出口温差：△t=t1-t 2g.药剂停留时间：T=V/B二结垢问题1.影响结垢的主要因素a.水质水质是影响污垢沉积的最主要因素之一，冷却水水质的各项控制指标如硬度、碱度、总溶固、水中各种成垢离子、悬浮物，绝大部分是针对防垢的要求而制定的，水的PH对成垢影响也很大，PH高有利于腐蚀控制，但不利于垢沉积控制。

循环水工作原理
循环水工作原理是通过循环水泵将冷却水从冷却水池中抽出，经过管道输送到需要冷却的设备或生产线上，冷却水在设备中与热介质进行热交换，吸收热量后温度升高，然后再通过管道回流到冷却水池中。

在冷却水池中，循环水经过冷却塔或其他冷却设备进行冷却，降低温度后再次被循环水泵抽出，继续进行循环冷却。

循环水系统通常包括以下几个部分：
1. 循环水泵：用于将冷却水从冷却水池中抽出，并将其输送到需要冷却的设备或生产线上。

2. 管道系统：用于输送冷却水，包括进水管道和回水管道。

3. 冷却设备：用于冷却循环水，通常采用冷却塔、风冷式换热器等。

4. 控制系统：用于监测和控制循环水系统的运行，包括水温、水压、流量等参数的监测和控制。

循环水工作原理的优点包括：
1. 节约水资源：循环水系统可以实现冷却水的循环利用，减少了对水资源的消耗。

2. 降低成本：循环水系统可以减少冷却水的排放和处理成本，同时也可以降低能源消耗。

3. 提高效率：循环水系统可以保证设备或生产线的稳定运行，提高生产效率。

总之，循环水工作原理是一种高效、节能、环保的冷却方式，广泛应用于工业、商业和民用领域。

工业循环冷却水处理基础知识工业循环冷却水处理基础知识第一部分循环水系统及循环水的冷却1、概述1.1. 自然界水的分布1.1.1.地球上有71% 的面积被水覆盖1.1.2 所有水中97.5% 的为海水1.1.3 淡水中有99.4% 在南极和北极以冰雪形式存在1.1.4 我国水质资源贫乏，南北差异大，南方多雨污染大，很多地方并不是没有水，相反水质不合格；北方少雨而缺水。

1.1.5 工业生产中有50～80% 的水用于介质冷却。

1.1.6我国为世界上13 个最贫水国家之一1.1.7 我国工业用水浪费惊人1.1.8 我国工业冷却水循环使用率不足60%1.1.9 发达国家工业冷却水循环使用率已达到80%1.2 水的特点1.2.1 水的热容量大，传热效果好；1.2.2 水的化学稳定性好，常温下呈液态，便于输送，使用方便；1.2.3 水是溶解能力很强的溶剂，多数物质在水中有很大的溶解度；1.2.4水的价格便宜，循环用水经济性优越，由于循环水主要是温度提高，水质变化不大，故采取降温即可循环使用。

1.3 水中的成分1.3.1 溶解物质(直径小于1nm）1.3.1.1各种离子1.3.1.1.1多种金属离子：Ca2+ 、Mg2+ 、k+、Na+、Fe3+等1.3.1.1.2 多种阴离子：Cl-、HCO3- 、CO32-、PO43- 、SO42- 、OH-、NO3-等1.3.1.2各种可溶性气体：CO2、O2，有时还含有H2S、SO2、N2、NH3等2、冷却水系统及其构筑物2.1 冷却水系统不同工业生产中，产热的过程各异，被冷却的对象差别较大，主要的冷却对象有冷凝器，热交换器，油（气或液体）冷却器，发电机组，压缩机组，高炉，炼钢，化学反应器等，这种用水来冷却工艺介质的系统称为冷却水系统，通常分两种：直流冷却水系统，循环冷却水系统。

2.1.1 直流冷却水系统在直流冷却水系统中，冷却水仅通过换热设备利用一次后就被排放掉，用水量很大，水温升高很少，水中各种矿物质和各种离子含量基本不变，对水质要求不高。

循环⽔基础知识⼀、给⽔预处理的⽬的及基本⽅法给⽔预处理的⽬的是去除或降低原⽔中悬浮物质，胶体，有害细菌及⽣物以及⽔中的其他有害杂质，使处理后的⽔质满⾜⽤户的要求。

通常采⽤的⽅法⾃然沉淀，混凝沉淀，过滤，消毒软化，除铁除锰，上述⽅法可根据原⽔质和⽤户要求选⽤或联合使⽤。

⼆、循环⽔系统存在的问题主要有腐蚀、结垢、粘泥、菌藻、泄漏等1、腐蚀的基本概念⼀般的说法腐蚀的定义是材料（通常是⾦属）和它所存在的环境之间的化学或电化学反应⽽引起材料的破坏及其性质的恶化变质叫腐蚀。

根据反应机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，根据形式可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。

2、影响腐蚀速度的因素(1)溶解氧的浓度，随浓度增⼤，腐蚀率增加；但当达到⼀定极限时，⾼氧会使氧化物成为钝化膜，降低腐蚀速度。

(2)PH值。

PH在4～10时，腐蚀由扩散过程控制腐蚀速度与PH关系不⼤，当PH⼩于4时，氧化膜被溶解，⾦属表⾯与酸性溶液接触，产⽣两个去极化作⽤。

氧的去极化O2+4H++4e→2H2O氢的去极化2H++2e→H2故电化学腐蚀加强，腐蚀速度加快。

PH在10～13时，碳钢表⾯PH值升⾼，氧的钝化临界浓度降低到6ppm，⽣成r-Fe2O3⽽钝化腐蚀速度下降。

PH＞13时，钝化膜被溶解，⽣成可溶性络合物铁酸钠（NaFeO2）和亚铁酸钠（Na2FeO2）腐蚀速度⼜上升。

(3)温度及热负荷通常随着温度升⾼，腐蚀速度增加。

温度升⾼增加了反应速度和扩散速度，在氧浓度⼀定时，温度每升⾼30℃腐蚀速度就增⼤⼀倍。

对敞开式循环⽔⽽⾔温度在80℃以内，温度升⾼加快腐蚀，80℃以上腐蚀速度才开始下降。

(4)流速不加缓蚀剂⽔流速度对腐蚀速度影响较⼤，⽔的流动状态强烈的影响着氧的扩散速度。

⽔的流速⼤，使氧的极限扩散电流密度增⼤，腐蚀速度增⼤，在层流区内腐蚀速度随流速增加⽽缓慢上升。

当流速达到V临时，从层流转为湍流，开始时，腐蚀速度会剧增。

对加有缓蚀剂的系统，流速有着不同的作⽤，⽔的流速在⼀定范围内(如在1⽶/秒左右)会对缓蚀有利，流速增加，缓蚀剂容易到达⾦属表⾯，可冲⾛污泥防⽌局部垢下腐蚀，⽔的流速应尽可能⼤⼀些，壳程⽔冷器在0.5⽶/秒以上为好，管程在1⽶/秒左右。

1工业上使用循环水的意义1.1冷却水对水质的要求在许多工业生产中，水是直接或间接使用的重要工业原料之一，其中大量的是用来作为冷却介质，通常在选用水作为冷却介质时，需注意选用的水要能满足以下几点要求：1)水温要尽可能低一些在同样设备条件下，水温愈低，日产量愈高。

同时冷却水温度愈低，用水量也相应减少。

2)水质不易结垢冷却水在使用中，要求在换热设备的传热表面上不易生成水垢，以免影响传热设备的传热效率。

这对工厂安全生产是一个关键。

生产实践告诉我们，由于水质不好，易结水垢而影响工厂生产的例子是屡见不鲜的。

3)水质对金属设备不易产生腐蚀冷却水在使用中，要求对金属设备最好不产生腐蚀，如果腐蚀不可避免，则要求腐蚀性愈小愈好，以免传热设备因腐蚀太快而迅速减少有效传热面积或过早报废。

4)水质不易滋生菌藻冷却水在使用过程中，要求菌藻获等微生物在水中不易滋生繁殖，这样可避免或减少因茵藻繁殖而形成大量的粘泥污垢。

过多的粘泥污垢会导致管道堵塞和腐蚀。

1.2循环冷却水运行时存在的问题对循环冷却水系统，冷却水在不断循环使用过程中，由于水的温度升高，水流速度的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生以下三种危害：1)严重的水垢附着2)设备腐蚀3)菌藻微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等这些危害会威胁和破坏工厂长周期地安全生产，甚至造成经济损失，因此不能掉以轻心，在日常运行时，必须要选择一种经济实用的循环水处理方案，务使上述危害减轻，直至使其不发生。

1.3循环冷却水水质处理的意义冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和菌藻滋生这三种危害，而循环冷却水的处理就是通过水质处理的办法使三种危害减轻或消除，这样做有几个好处1)稳定生产没有水垢附着，腐蚀穿孔和污泥堵塞等危害，系统中的换热器可以始终在良好的环境中工作，除计划中的检修外，意外的停产检修事故就会减少，从而在循环冷却水入面为工厂长周期安全生产提供了保证。