設備循環冷卻水發展現狀

1. 誰幫我寫（給水處理企業的一封信）我是做循環冷卻水處理設備的，主要想給企業郵寄資料，在裡面加封信。

一、 概述
循環冷卻水在使用之後，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等離子，溶解固體和懸浮物相應增加，空氣中污染 物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進入循環冷卻水，使循環冷卻水系統中的設備和管道 腐蝕、結垢，造成換熱器傳熱效率降低，過水斷面減少，甚至使設備管道腐蝕穿孔。
循環冷卻水系統中結垢、腐蝕和微生物繁殖是相互關聯的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產 品又形成污垢，要解決循環冷卻水系統中的這些問題，必須進行綜合治理。
採用水質穩定技術，用物理與化學處理相結合的辦法控制和改善水質，使循環冷卻水系統中的腐蝕、結垢、 生物污垢得到有效的解決，從而取得節水、節能的良好效益。臭氧產品已在國內電子、電力、飲料、制葯行業廣 泛應用，質量達到國外同行業90年代水平。投入產出比的可比效益為：1：2-1：10以上，節約能源，提高設備使 用效率，延長設備的使用壽命和運行的安全性，減少環境污染。
臭氧可以作為唯一的處理葯劑來替代其它的處理冷卻水處理劑，它能阻垢、緩蝕、殺菌、能使冷卻水系統在 高濃縮倍數甚至在零排污下運行，從而節水節能，保護水資源；同時，臭氧冷卻水處理不存在任何環境污染。國 外應用臭氧進行循環水處理已經取得了成功，而我國在這個領域卻是空白。工業（電廠）循環冷卻水處理系統
一、 概述
循環冷卻水在使用之後，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等離子，溶解固體和懸浮物相應增加，空氣中污染 物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進入循環冷卻水，使循環冷卻水系統中的設備和管道 腐蝕、結垢，造成換熱器傳熱效率降低，過水斷面減少，甚至使設備管道腐蝕穿孔。
循環冷卻水系統中結垢、腐蝕和微生物繁殖是相互關聯的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產品又形成污垢，要解決循環冷卻水系統中的這些問題，必須進行綜合治理。
採用水質穩定技術，用物理與化學處理相結合的辦法控制和改善水質，使循環冷卻水系統中的腐蝕、結垢、生物污垢得到有效的解決，從而取得節水、節能的良好效益。臭氧產品已在國內電子、電力、飲料、制葯行業廣 泛應用，質量達到國外同行業90年代水平。投入產出比的可比效益為：1：2-1：10以上，節約能源，提高設備使用效率，延長設備的使用壽命和運行的安全性，減少環境污染。
我國是一個貧水國家，因為按國際標准，每人每年水供應量在1000噸以下就是缺水國家。目前，中國缺水在千億立方米以上。不少地區人均水資源已同世界聞名的缺水國家以色列相近。黃土高原地區情況就是這樣。我國被列為世界上貧水的國家之一。特別是北方、西部廣大地區缺水特別嚴重。我國東南地區由於地面水資源污染引起水質性缺水情況也很嚴重。在全國670座大中城市中，有400座城市不同程度的缺水。其中110座城市嚴重缺水。據最新資料證實，北京人均水資源佔有量目前是不足300立方米。面對如此缺水的嚴峻形勢，我國工業用水量卻浪費驚人。主要是工業用水重復利用率低。工業用水重復利用率只有20—30%。僅為發達國家的三分之一。如生產1噸鋼，中國耗水量是國際先進水平的1—6倍以上,生產1噸紙中國所耗水量是國際先進水平的3倍以上。其他工業方面也同樣存在水資源浪費的情況。節約用水已經成為我們國家的當務之急，缺水問題也將嚴重製約我國本世紀的經濟可持續發展，並將引起生態環境退化、人居環境惡化、爭水矛盾日益突出等社會和環境問題。為了節約用水國家正在制定和實施一些具體舉措和政策，鼓勵節約用水、提高水的重復利用率、污水處理回用。我國將逐步實行定量供水、提高水價、超量用水罰款的措施。據有關消息透露，在2006年以前，北方地區用水價格將提高到民用水4元/噸，工業用水6元/噸，並對不同行業實行定量供水，超出定量的部分實行6倍的罰款。這將迫使各行業及居民提高節水意識。
目前，各地單位用水排水費用逐漸迅速增加的趨勢已成定局，然而就電廠冷卻循環水工藝而言，盡管會不斷改進，但由於是多年的定型成熟工藝，不可能在短時間內出現革命性的進步，主工藝挖潛似乎難以在降低成本、提高效益方面發揮重要作用。在這種情況下作水的文章顯然十分必要，僅從提高企業經濟效益角度看，也會有事半功倍的效果。因此，污水經深度處理後回用於生產，已成為企業提高效益、清潔生產、節能降耗以及減少環境污染的大趨勢。
二、技術背景與意義
循環冷卻水是工業用水中的用水大項,在石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業，循環冷卻水的用量占企業用水總量的50-90%。由於原水中有不同的含鹽量，循環冷卻水濃縮到一定倍數必須排出一定的濃水，並補充新水。一台30萬KW冷凝機組，循環冷卻水量要達到3.3萬噸/時左右，假定原水中含鹽量為1000mg/L，濃縮倍數為3，那麼循環冷卻水的濃水排放約在6—8‰左右，即198— 264m3/h，同時需補充的新水等於排水及蒸發損失等，補充水量大約為循環水量的2—2.6%，將為660—860m3/h左右，水資源消耗與污水排放的數量是很大的。
循環冷卻水由於受濃縮倍數的制約，在運行中必須要排出一定量的濃水和補充一定量的新水。使冷卻水中的含鹽量、PH值、有機物濃度、懸浮物含量控制在一個合理的允許范圍。對這部分濃水排放進行具體處理回用，具有重要的意義。它不但能提高水的重復利用率，節約水資源，而且能極大的改善循環冷卻水的整體狀況。
三、循環冷卻水現狀及存在問題
循環冷卻水由泵送往冷卻系統中各用戶，經換熱後溫度升高，被送往冷卻塔進行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動，在氣水接觸過程中，進行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時，繼續循環使用。
空氣由塔頂溢出時帶走水蒸氣，使循環水中離子含量增加，因此必須補充新鮮水，排出濃縮水，以維持含鹽量在一定濃度，從而保證整個系統正常運行。補充水的量應彌補系統蒸發、風吹（包括飛濺和霧沫夾帶）及排污損失的水量。循環水與補充水中含鹽量之比，即為該循環水系統的濃縮倍數。在一定的循環冷卻水系統中，只要改變補充水的含鹽量，就可以改變循環水系統的濃縮倍數，而提高濃縮倍數是保證整個循環冷卻水系統經濟運行的關鍵。
冷卻水在循環系統中不斷循環使用，由於水溫升高、流速變化、蒸發、各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設備的結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生很多問題。
1、 水垢附著
在循環冷卻水系統中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發濃縮而增加。當其濃度達到過飽和狀態，或經過傳熱表面水溫升高時，會分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面，形成緻密的微溶性鹽類水垢，其導熱性能很差（≤1.16W/(m.K)，鋼材一般為45W/(m.K)）。因此，水垢附著，輕則降低換熱器傳熱效率，嚴重時，使換熱器堵塞，系統阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，生產能耗增加，產量下降，加快局部腐蝕，甚至造成非正常停產。
2、 設備腐蝕
循環冷卻水系統中，大量設備是由金屬製造，長期使用循環冷卻水，會發生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的，主要有：冷卻水中溶解氧引起的電化學腐蝕；有害離子（ Cl-和SO42-）引起的腐蝕；微生物（厭氧菌、鐵細菌）引起的腐蝕等。設備管壁腐蝕穿孔，會形成滲漏，或工藝介質泄露入冷卻水中，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質，影響產品質量，造成經濟損失，影響安全生產。
3、 微生物的滋生與粘泥
在循環水中，由於養分的濃縮，水溫升高和日光照射，給細菌和藻類的迅速繁殖創造了條件。細菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質和化學沉澱物等黏附在一起，形成沉積物附著在傳熱表面，即生物粘泥或軟垢。粘泥附著會引起腐蝕，冷卻水流量減少，進而降低冷卻效率；嚴重時會堵死管道，迫使停產清洗。綜上所述，冷卻水長期循環使用後，必然會帶來結垢、腐蝕和微生物滋生問題。解決好這三個問題才能穩定生產、節約資源與能源，從而減少環境污染，提高經濟效益。
四、循環冷卻水處理技術現狀
1、水垢的控制
循環水系統中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，水垢控制即是防止碳酸鈣的析出，大致有以下幾類方法。
⑴ 從補充冷卻水中除去成垢的鈣、鎂離子在補充水進入循環水系統之前進行軟化處理，除去Ca2+、Mg2+，也就形不成水垢。目前常用的軟化方法有兩種：
一是離子交換樹脂法，該法適於補充水量小的循環水系統間或採用；二是石灰軟化法，即投加石灰，使Ca(HCO3)2反應生成CaCO3沉澱提前析出。該方法成本低，適於原水（尤其是暫時硬度大的結垢型原水）鈣含量高，補充水量較大的循環冷卻水系統。
⑵ 加酸或通入CO2氣體，降低PH值，穩定重碳酸鹽
在循環水中加酸（通常為硫酸）或通入CO2氣體，降低PH值，使下列平衡左移，重碳酸鹽處於穩定狀態。
Ca(HCO3)2=======CaCO3＋H2O＋CO2
加酸法目前仍有使用，關鍵是控制好加酸量，否則酸量過多會加速設備腐蝕。通CO2氣體同樣應注意控制好PH值，否則循環水通過冷卻塔時，由於CO2的溢出，CaCO3在塔內結晶，堵塞填料，形成鈣垢轉移現象。該方法在某些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業仍有推廣使用的價值。
⑶ 投加阻垢劑
在循環水中投加阻垢劑，破壞CaCO3的結晶增長過程，以達到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機多元膦酸、有機磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這也是目前應用最廣的控制水垢的方法。
2、污垢的控制
控制污垢，可從下面幾個方面努力：
⑴ 對補充水進行預處理，降低濁度
⑵ 做好循環水水質處理
⑶ 投加分散劑可將粘合在一起的泥團雜質等分散成微粒懸浮於水中，隨水流流動而不沉積，從而減少污垢對傳熱的影響，部分懸浮物還可隨排污排出。
⑷ 增加旁濾設備如果在系統中增設旁濾設備，控制好旁流量和進、出旁流設備的濁度，就可保持系統長時間運行下的濁度在控制指標內，減少污垢形成。
3、環冷卻水系統金屬腐蝕的控制
循環冷卻水系統金屬腐蝕的控制方法常用的主要有以下四種：
⑴ 添加緩蝕劑緩蝕劑是一種用於腐蝕介質中抑制金屬腐蝕的添加劑，它用量少，不會改變腐蝕介質的性質，不需特殊投加設備，也不需對設備表面進行處理。因此，使用緩蝕劑是一種經濟效益較高且適應性較強的金屬防護措施。在敞開式循環水系統中，常用的緩蝕劑有硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機多元膦酸、巰基苯並噻唑（MBT）、苯並三唑（BTA）和甲基苯並三唑（TTA）、硫酸亞鐵等，並且為了減輕環境富營養化的壓力，目前更趨向於使用後面幾種有機膦酸鹽和低磷緩蝕劑。
⑵ 提高循環水的PH值提高循環水的PH值，使金屬表面生成氧化性保護膜的傾向增大，易於鈍化，從而有利於控制設備腐蝕。敞開式循環冷卻水系統通常通過在冷卻塔內的曝氣提高PH值，當水中和空氣中的CO2達到平衡時，水的PH為8.5左右。提高循環水的PH值後，不可避免的帶來一些問題：循環水結垢傾向增大；設備腐蝕速度下降，但還不能滿足要求；某些常用緩蝕劑失效。目前可通過添加專門為鹼性冷卻水處理開發的復合緩蝕劑來解決，例如：聚磷酸鹽-鋅鹽-膦酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元膦酸-聚合物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。這些水處理劑的復合配方可發揮出除垢和防腐的綜合作用，由於協同或增效作用，它比單一葯劑的單一作用，效果更顯著，這也是緩蝕劑的發展趨勢。
⑶ 選用耐蝕材料的換熱器例如使用聚丙烯換熱器或石墨改性聚丙烯換熱器，但由於換熱效果差，很少使用。
⑷ 用防腐塗料塗覆通過防腐塗料的屏蔽、緩蝕、陰極保護及PH緩沖作用來保護設備不受腐蝕。
4、循環冷卻水系統微生物的控制

二、系統工藝
循環水冷卻通常分為密閉式循環水冷卻系統和敞開式循環水冷卻系統。密閉式循環水冷卻系統中，水是密閉 循環的，水的冷卻不與空氣直接接觸。敞開式循環水冷卻系統，水的冷卻需要與空氣直接接觸，根據水與空氣接 觸方式的不同，可分為水面冷卻、噴水冷卻池冷卻和冷卻塔冷卻等。
敞開式循環水冷卻系統可分為以下3類：
1.壓力迴流式循環冷卻系統
此種循環水系統一般水質不受污染，僅補充在循環使用過程中損失的少量水量。補充水可流入冷水池，也可 流入冷卻構築物下部。冷水池也可設在冷卻塔下面，與集水池合並。

補充水→ 冷水池 → 循環泵房

↑ ↓

冷卻塔 ← 生產車間或冷卻設備

壓力迴流式循環冷卻系統

2. 當今世界工業循環冷卻水管理的趨勢

首先保證經濟穩定，當然肉弱強食也是會有的，在經濟條件保證的情況下，發展工業軍事等等領域，就是再次的工業化，加強的工業化，但是付出要很多，尤其是錢，所以可能會出現強國壟斷市場，這樣一來，國與國之間的貧富差距

3. 循環水的工業循環冷卻水處理

第一章 循環冷卻水系統及其水處理概況
第一節 循環冷卻水系統總概
人類日常生活離不開水，工業生產也同樣離不開水。隨著工業生產的發展，用水量越來越大，很多地區已經出現供水不足的現象，因此合理和節約用水已經成為發展工業生產中的一個重要問題。
工業用水主要包括鍋爐用水、工藝用水、清洗用水和冷卻用水、污水等。其中用水量最大的是冷卻用水，約占工業用水量的百分之九十以上。不同的工業系統和不同用途對水質的要求是不同的；但各工業部門使用的冷卻水對水質的要求基本上是一致的，這就使得冷卻水質控制在作為一門應用技術獲得了迅速的發展。在工廠中，冷卻水主要用來冷凝蒸汽，冷卻產品或設備，如果冷卻效果差，就會影響生產效率，使產品的收率和產品的質量下降，甚至於會造成生產事故。
水是比較理想的冷卻介質。因為水的存在很普遍，和其它液體相比，水的熱容或比熱較大，水的汽化潛熱（蒸發潛熱）和熔化潛熱也很高。比熱是單位質量的水溫度升高一度時所吸收的熱量。常用的單位是卡/克·度(攝氏)或英熱單位(B．T．U．)/磅·度(華氏)。用這兩個單位表示水的比熱度時，其數值是相同的。熱容大或比熱大的物質升高溫度時需要吸收大量的熱量，而本身溫度並不明顯升高，因此水具有良好的貯熱性能。潛熱是物態發生轉變時所吸收或放出的熱量。一克分子水蒸發成為一克分子蒸汽需要吸收近一萬卡的熱量，因此水蒸發時能吸收大量的熱量，從而使水溫下降，這種依靠水份蒸發帶走熱量的過程稱為蒸發散熱。
和水一樣，空氣也是一種常用的冷卻介質。水和空氣的導熱性能都很差，在0℃時，水的導熱系數是0.49千卡/米·小時·℃，空氣的導熱系數是0.021千卡/米·小時·℃，但水與空氣相比，水的導熱系數要比空氣高24倍左右。因此，當冷卻效果相同時，用水冷卻比用空氣冷卻的設備要小得多。大型工業企業和用水量大的工廠一般都採用水冷卻。常用的水冷系統可以分成三類，即直流系統、密閉系統和敞開蒸發系統，後兩種冷卻水都是循環使用的，故又稱為循環冷卻水系統。
冷卻水系統用水來冷卻工藝介質的系統稱作冷卻水系統。冷卻水系統通常
有兩種：直流冷卻水系統和循環冷卻水系統。
直流冷卻水系統在直流冷卻水系統中，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過後水就被排放掉，因此，它的用水量很大，而排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質和離子含量基本上保持不變。
1.2循環冷卻水系統
循環冷卻水系統又分封閉式和敞開式兩種。
1.2.1 封閉式循環冷卻水系統
封閉式循環冷卻水系統又稱為密閉式循環冷卻水系統。在此系統中，冷卻水用過後不是馬上排放掉，而是回收再用。
1.2.2 敞開式循環冷卻水系統
敞開蒸發系統是目前應用最廣、類型最多的一種冷卻系統。它也是以水冷卻移走工藝介質或換熱設備所散發的熱量，然後利用熱水和空氣直接接觸時將一部分熱水蒸發出去，而使大部分熱水得到冷卻後，再循環使用。因此，這樣的系統也稱敞開循環冷卻水系統。根據熱水和空氣接觸方法的不同，可以分成很多類型。敞開循環冷卻水系統的分類見表一。
表一 敞開蒸發系統的分類
冷卻水由循環泵送往系統中各換熱器，以冷卻工藝熱介質，冷卻水本身溫度升高，變成熱水，此循環水量為R的熱水被送往冷卻塔頂部，由布水管道噴淋到塔內填料上。空氣則由塔底百頁窗空隙中進入塔內，並被塔頂風扇抽吸上升，與落下的水滴和填料上的水膜相遇進行熱交換，水滴和水膜則在下降過程中逐漸變冷，當到達冷卻水池時，水溫正好下降到符合冷卻水的要求。空氣在塔內上升過程中則逐漸變熱，最後由塔頂逸出，同時帶走水蒸氣。這部分水的損失稱為蒸氣損失E。熱水由塔頂向下噴濺時，由於外界風吹和風扇抽吸的影響，循環水會有一定的飛濺損失和隨空氣帶出的霧沫夾帶損失。由於這些損失掉的水，統稱為風吹損失D。為了維持循環水中的一定的離子濃度，必須不斷向系統中加入補充水量M和系統外面排出一定的污水。這部分水量稱為排污損失B。
冷卻塔的種類很多，按照塔的構造和空氣流動情況來區分，有自然通風冷卻塔和機械通風冷卻塔兩大類。按照空氣與水在塔內的相對流動情況，又可分為逆流式和橫流式。有關各種類型冷卻塔的結構和特點，可參閱有關的參考文獻。機械通風冷卻塔冷卻效果最好。設計中應綜合考慮循環比,其應在3～5倍為宜。
2、濃縮倍數
循環冷卻水的濃縮倍數是該循環冷卻水的含鹽量與其補充水的含鹽量之比。
提高循環冷卻水的濃縮倍數，可以降低補充水的用量，從而節約水資源；還可以降低排污水量，從而減少對環境的污染和廢水的處理量。此外，提高濃縮倍數還可以節約水處理劑的消耗量，從而降低冷卻水處里的成本。但是，過多地提高濃縮倍數，會使循環冷卻水中的硬度，鹼度和濁度升得太高，水的結垢傾向增大很多，從而使結垢控制的難度變得太大；還會使循環冷卻水中的腐蝕性離子（例如Cl和SO4）和腐蝕性物質（例如H2S、SO2和NH3）的含量增加，水的腐蝕性增強，從而使腐蝕控制的難度增加；過多地提高濃縮倍數還會使葯劑（例如聚磷酸鹽）在冷卻水系統內的停留時間增長而水解。因此，冷卻水的濃縮倍數並不是愈高愈好，一般熱電系統可控制5～8倍，化工、煉油2～4倍。
石英砂過濾器應用於冷卻水處理
石英砂過濾是去除水中懸浮物最有效手段之一，是污水深度處理、污水回用和給水處理中重要的單元。其作用是將水中已經絮凝的污染物進一步去除，它通過濾料的截留、沉降和吸附作用，達到凈水的目的。
二．適用范圍
1．用於要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統；
2．工業污水中的懸浮物、固體物的去除；3．可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備，對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備；
以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水凈化系統等。

4. 循環水用在哪些地方

第一章 循環冷卻水系統及其水處理概況
第一節 循環冷卻水系統總概
人類日常生活離不開水，工業生產也同樣離不開水。隨著工業生產的發展，用水量越來越大，很多地區已經出現供水不足的現象，因此合理和節約用水已經成為發展工業生產中的一個重要問題。
工業用水主要包括鍋爐用水、工藝用水、清洗用水和冷卻用水、污水等。其中用水量最大的是冷卻用水，約占工業用水量的百分之九十以上。不同的工業系統和不同用途對水質的要求是不同的；但各工業部門使用的冷卻水對水質的要求基本上是一致的，這就使得冷卻水質控制在作為一門應用技術獲得了迅速的發展。在工廠中，冷卻水主要用來冷凝蒸汽，冷卻產品或設備，如果冷卻效果差，就會影響生產效率，使產品的收率和產品的質量下降，甚至於會造成生產事故。
水是比較理想的冷卻介質。因為水的存在很普遍，和其它液體相比，水的熱容或比熱較大，水的汽化潛熱（蒸發潛熱）和熔化潛熱也很高。比熱是單位質量的水溫度升高一度時所吸收的熱量。常用的單位是卡/克·度(攝氏)或英熱單位(B．T．U．)/磅·度(華氏)。用這兩個單位表示水的比熱度時，其數值是相同的。熱容大或比熱大的物質升高溫度時需要吸收大量的熱量，而本身溫度並不明顯升高，因此水具有良好的貯熱性能。潛熱是物態發生轉變時所吸收或放出的熱量。一克分子水蒸發成為一克分子蒸汽需要吸收近一萬卡的熱量，因此水蒸發時能吸收大量的熱量，從而使水溫下降，這種依靠水份蒸發帶走熱量的過程稱為蒸發散熱。
和水一樣，空氣也是一種常用的冷卻介質。水和空氣的導熱性能都很差，在0℃時，水的導熱系數是0.49千卡/米·小時·℃，空氣的導熱系數是0.021千卡/米·小時·℃，但水與空氣相比，水的導熱系數要比空氣高24倍左右。因此，當冷卻效果相同時，用水冷卻比用空氣冷卻的設備要小得多。大型工業企業和用水量大的工廠一般都採用水冷卻。常用的水冷系統可以分成三類，即直流系統、密閉系統和敞開蒸發系統，後兩種冷卻水都是循環使用的，故又稱為循環冷卻水系統。
冷卻水系統用水來冷卻工藝介質的系統稱作冷卻水系統。冷卻水系統通常
有兩種：直流冷卻水系統和循環冷卻水系統。
直流冷卻水系統在直流冷卻水系統中，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過後水就被排放掉，因此，它的用水量很大，而排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質和離子含量基本上保持不變。

5. 工業循環冷卻水水處理

工業循環冷卻水處理GB-95設計規范－－總則

１總則目錄

1.01為了控制工業循環冷卻水系統內由水質引起的結垢、污垢和腐蝕，保證設備的換熱效率和使用年限，並使工業循環冷卻水處理設計達到技術先進、經濟合理，制定本規范。
1.02本規范適用於新建、擴建、改建工程中間接換熱的工業循環冷卻水處理設計。
1.03工業循環冷卻水處理設計應符合安全生產、保護環境、節約能源和節約用水的要求，並便於施工、維修和操作管理。

1 總則全文

1.0.1本條闡明了編制本規范的目的以及為了達到這一目的而執行的技術經濟原則。

在工業生產中,影響水冷設備的換熱器效率和使用壽命的因素來自兩個方面,一是工藝物料引起的沉積和腐蝕;二是循環冷卻水引起的沉積和腐蝕。後者是本規范所要解決的問題。

因循環冷卻水未加處理而造成的危害是很嚴重的，例如，某化工廠，原來循環水的補充水是未經過處理的深井水，每小時的循環量9560t。由於井水硬度大、鹼度高，每運行50h後，有50%的碳酸鹽在設備、管道內沉積下來，嚴重影響換熱器效率。據統計，空分透平壓縮機冷卻器，在運轉3個月後，結垢厚度達20 ㎜。打氣減少20%。該廠不少設備、在運轉3個月後，必須停車酸洗一次，不但影響生產，而且浪費人力、物力。為了防止設備管道內產生結垢，該廠在循環水中直接加入六偏磷酸鈉、EDTMP和T—801水質穩定劑之後，機器連續3年運行正常。雖然每年需要增加葯劑費用2萬元，但綜合評價經濟效益還是合算的。又如某石油化工廠，常減壓車間設備腐蝕與結垢現象十分嚴重，Φ57×3.5面碳鋼排管平均使16-20個月後，垢厚達15-40㎜。後經投加聚磷酸鹽+膦酸鹽+聚合物的復合葯劑進行處理，對腐蝕、結垢和菌藻的控製取得了良好的效果。每年可節約停車檢修費用約60萬元，延長生產周期增產的利潤約70萬元。減少設備更新費用約4.7萬元。現將該廠水質處理前後的冷卻設備更新情況列表如下：

某廠冷卻設備更新情況統計（單位：台）表1

水質情況 水質未加處理 水質經過處理
年份 1971 1972 1973 1974 1975 1976
更換台數裝置

一套常減壓 4 5 — — — —

二套常減壓 12 10 7 — 7 3

熱裂化 2 8 1 2 3 1

從上述情況可以看出，循環冷卻水採取適當的處理方法，能夠控制由水質引起的沉和腐蝕，保證換熱設備的換熱效率和使用壽命，保證生產的正生產的正常運行。

本規范是根據國內工業循環冷卻水處理設計和生產實踐經驗而編制的。規范中的條文規定都是以成熟經驗為基礎並體現了國家的技術政策。規范中一些要求嚴格條文，均可通過設計、施工和管理達到。對於一些特殊情況，規范中也給予適當的靈活性，按照本規范執行可以取得滿意的技術、經濟效果。

1.0.2本條規定了規范的適用范圍，包括敞開式和密閉式兩類循環冷卻水系統。考慮到直接換熱的循環冷卻水處理的特殊性，目前尚不能統一作出具體的規定，故暫不包括在內，俟條件成熟後再總結歸納。

1.0.3本條提出循環冷卻水處理設計的原則和要求.

安全生產、保護環境、節約用水是在工業循環冷卻水處理設計中需要貫徹的國家技術方針政策的幾個重要方面。在符合安全生產要求方面：循環冷卻水處理來當，首先會使冷卻設備產生不同程度的結垢和腐蝕，導致能耗增加，嚴重時不僅會損壞設備，而且會引起工廠停車、停產、減產的生產事故，造成極大的經濟損失。因此，安全生產首先應保證循環冷卻水處理設施連續、穩定地運行並能達到預期的處理要求。其次，在循環冷卻水處理的各個環節如循環水處理、旁流水處理、補充水處理、排水處理及其輔助生產設施如倉庫、加葯間、設計中都應該考慮生產上安全操作的要求。特別是使用的各種葯劑如酸、鹼、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑等，常常是有腐蝕性、有毒、對人體有害的。因此，對各種葯劑的貯存、運輸、配製和使用，設計上都必須考慮有保證工作人員衛生、安全的設施，並按使用葯劑的特性，具體考慮其防火、防腐、防毒、防塵等安全生產要求。

在保護環境方面：使用各種化學葯劑處理時，要注意避免和消除各種可能產生危害周圍環境的不利因素，對於循環冷卻水各種處理設施中的「三廢」排放處理，尤須符合環境保護要求，嚴加控制。

在節約能源方面：循環冷水系統中由水質形成冷卻設備的污垢是最常見的一種危害。垢層降低了設備的換熱效率，影響產品的產量和質量，而且造成能源的浪費。1 ㎜的垢厚大約相當於8%的能源損失，垢層越厚換熱效率越低，能源消耗越大，同時也使水系統管道的阻力增大，直接造成動力的浪費。在冷卻水、補充水和旁流水處理設計系統中，各種構築物或設備及其管線布置等，都要注意節約能源、動力，應該力求達到單位水處理成本最低、動力消耗最小的技術經濟指標。

在節約用水方面：工業冷卻水占工業用水的70%-80%。要節約用水，首先要做到工業冷卻水循環使用，以減少凈水消耗和廢水排放量。在循環冷卻水系統中，提高設計濃縮倍數，對於充分利用水資源、節約用水、節約葯劑、降低處理成本有很大的經濟效果。現代化的大型工業企業尤其如此。如某化肥廠循環冷卻水系統的濃縮倍數由3提高到5，即節約補充水量20%左右，減少排污水量50%以上，且每月可節約6萬元左右的經營管理費用。在循環冷卻水處理的各個工藝過程中，還有相當一部分的自用水量，同樣應該貫徹節約用水的原則，充分利用循環冷卻水系統的優越性，進一步發揮其節水潛力。

因此，本條規定御環冷卻水處理設計應符合安全生產、保護環境、節約用水的要求。

其次，工程設計是國家基本建設的重要環節，設計的好壞直接影響到今後的施工、運行和管理各方面的質量。在設計過程中，從一開始就應考慮便於施工、操作與維修，做到安全使用，確保質量。

1.0.4本條提出在設計上採用新技術（包括新工藝、新葯劑、新設備、新材料等方面）的原則要求。

我國循環冷卻處理技術的發展，由於歷史原因，大體上形成了兩個階級：從單純防止碳酸鈣結垢到控制污垢、腐蝕和菌藻的綜合處理。到目前為止，積累了比較成熟的使用經驗。但我國的循環冷卻水處理技術在各行業之間，以及在大、中、小容量不同的水系統的發展上是很不均衡的。目前綜合處理主要應用在現代的大型工程上，對中、小型工程正處於逐步研究推廣階級。在綜合處理方面，從70年代引進技術以來，已經取得了比較好的成績，有的已經達到國際先進水平，但某些方面也還存在差距。例如目前在循環冷卻水處理上使用的化學葯劑，主要還只限於磷系葯劑，旁流水處理技術還只是以旁流過濾為主等。因此，在循環冷卻水處理的各個環節上，都還面臨開發新技術、使用新的葯劑品種、採用新的工藝技術這樣一些重要課題，還需要不斷的吸收符合我國具體情況的國外先進經驗。在國內各行業之間，也要根據生產實際需要，不斷吸收本部門具體情況的國內其它行業的實際經驗。這些情況，都應該落實在總結生產實踐和科學試驗的基礎上。對待新技術的採用，採取既積極又慎重的態度，使我國這門工程技術得以穩步地向前發展

1.0.5本條規定了執行本規范與其它的國家標准、規范之間的關系問題。

本規范是從循環冷卻水處理的工藝范圍提出的,對於循環冷卻水處理旁流水處理、補充水處理、排水處理等到方案中的水處理單體構築物設施的設計，除因工藝處理過程的需要提出相應要求的條文以外，一般都不作規定，應按有關的國家標准、規范執行。

同時，在衛生、農業、漁業、環境保護等方面對工程設計的要求，同樣應按有關的標准、規范執行。

6. 為何現今不再用直流冷卻水

冷卻水的分類：

冷水流過需要降溫的生產設備（常稱換熱設備，如換熱器、冷凝器、反應器），使其降溫，而冷水溫度上升。

冷卻水按系統劃分為直流冷卻水和循環冷卻水。

直流水系統的定義：在直流水系統中，冷卻水只經換熱器一次利用後就被排掉了，所以直流水又稱為一次利用水，由於用水量很大，因此在水量豐富的地區也不提倡採用直流水系統。

循環水系統的定義：在循環水系統中，冷卻水可以反復使用，水經換熱器後溫度升高，由冷卻塔或其他冷卻設備將水溫降低下來，再由泵將水送往用戶，水如此不斷的進行重復使用。

循環冷卻水系統：

1.封閉式循環冷卻水系統

冷卻水收回利用，循環不已，因此，水量損失很少。

水中各種礦物質和離子含量一般不發生變化，而水的再冷卻是在另一台換熱設備中用其他冷卻介質來進行冷卻的。

2.敞開式循環冷卻水系統

冷卻水循環再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進行的。水中各種礦物質和離子含量也不斷被濃縮增加。

3.循環冷卻水系統的組成：補充水系統、旁濾水處理系統、管網系統、水冷卻設施。

敞開式循環冷卻水的水質特點：

1、循環冷卻水四種水量損失：

（1）蒸發損失；（2）風吹損失；

（3）滲漏損失；（4）排污損失。

2、循環冷卻水中的CO2散失和O2的增加

天然水中含有一定數量的重碳酸鹽和游離CO2，水在冷卻塔淋灑過程中（相當於曝氣）將使CO2散失和O2增加。

3、循環冷卻水的水質污染

（1）大氣中雜物進入冷卻系統；

（2）冷卻塔風機漏油及塔體的腐蝕剝落物進入冷卻水中；

（3）冷卻水處理中加入葯劑產生沉澱；

（4）微生物繁殖及分泌物形成的粘性污垢。

循環冷卻水泵系統中產生的問題：

冷卻水在循環系統中不斷循環使用，由於水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發，各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。我們把它們歸結為三類：

1、循環冷卻水系統中的沉積物

2、循環冷卻水系統中金屬的腐蝕

3、循環冷卻水系統中的微生物

這些問題不加以解決與控制，它們會威脅和破壞工廠長周期地安全生產，甚至造成經濟損失，因此不能掉以輕心，所以我們必須要選擇一種實用的循環冷卻水處理方案，是上述問題得以解決或改善。

我們下面對循環冷卻水系統中所產生的三類問題逐一進行分析。

循環冷卻水系統中的沉積物及其控制：

一、循環冷卻水系統中的沉積物

循環冷卻水系統在運行的過程中，會有各種物質沉積在換熱器的傳熱管表面。這些物質統稱為沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產物和生物沉積物構成。通常，人們把淤泥、腐蝕產物和生物沉積物三者統稱為污垢。

所以我們可以把循環冷卻水系統中的沉積物分成兩類：

一、污垢；

二、水垢。

污垢：污垢一般是由顆粒細小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產物、油污、特別是菌藻的屍體及其粘性分泌物等組成。

水處理控制不當，補充水濁度過高，細微泥砂、膠狀物質等帶入冷卻水系統，或者菌藻殺滅不及時，或腐蝕嚴重、腐蝕產物多等都會加劇污垢的形成。由於這種污垢體積較大、質地疏鬆稀軟，故又稱為軟垢。

當這樣的水質流經換熱器表面時，容易形成污垢沉積物，特別是當水走殼層，流速較慢的部位污垢沉積物更多。大量的污垢沉積會引起垢下腐蝕，同時又是某些細菌（厭氧菌）生存和繁殖的溫床。

水垢：天然水中溶解有各種鹽類，其中又以溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2為最多，也最不穩定，容易分解生成碳酸鹽。

使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當它通過換熱器傳熱表面時，會受熱分解：

冷卻水通過冷卻塔相當於一個曝氣過程，溶解在水中的CO2會逸出，因此，水的PH值會升高。此時，重碳酸鹽在鹼性條件下會發生反應：

當水中溶有氯化鈣時，還會產生下列置換反應：

碳酸鈣和磷酸鈣均屬於微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多。此外，碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，它們不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達到過飽和狀態而從水中結晶析出。當水流速度比較小或傳熱面比較粗糙時，這些結晶沉積物就容易在傳熱表面上。

此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當其陰、陽離子溶度的乘積超過其本身溶度積時，也會生成沉澱沉積在傳熱表面上。

以上所述的此類沉積物通稱為水垢。因這些水垢都是由無機鹽組成，故又稱為無機垢；由於這些水垢結晶緻密，比較堅硬，故又稱為硬垢。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。

大多數情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸垢為主的。

7. 管殼式冷凝器冷凝器的優點及發展現狀

冷凝器的優點
冷凝器按其冷卻介質不同，可分為水冷式、空氣冷卻式、蒸發式三大類。常見的冷凝器為水冷式冷凝器，水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質，靠水的溫升帶走冷凝熱量。冷卻水一般循環使用，但系統中需設有冷卻塔或涼水池。水冷式冷凝器按其結構形式又可分為殼管式冷凝器和套管式冷凝器兩種，常見的是殼管式冷凝器。
殼管式冷凝器分為立式殼管式冷凝器和卧式殼管式冷凝器
（1）立式殼管式冷凝器的主要特點是：
1°由於冷卻流量大流速高，故傳熱系數較高，一般K=600～700。 2°垂直安裝佔地面積小，且可以安裝在室外。
3°冷卻水直通流動且流速大，故對水質要求不高，一般水源都可以作為冷卻水。
4°管內水垢易清除，且不必停止製冷系統工作。
5°但因立式冷凝器中的冷卻水溫升一般只有2～4℃，對數平
均溫差一般在5～6℃左右，故耗水量較大。且由於設備置於空氣中，管子易被腐蝕，泄漏時比易被發現。
（2）卧式殼管式冷凝器
它與立式冷凝器有相類似的殼體結構，主要區別在於殼體的水平安放和水的多路流動。一般多管程冷凝器採用卧式冷凝器。
冷凝器(Condenser)，為 製冷系統的機件，屬於換熱器的一種，能把氣體或蒸氣轉變成液體，將管子中的熱量，以很快的方式，傳到管子附近的空氣中。冷凝器工作過程是個放熱的過程，所以冷凝器溫度都是較高的。
發電廠要用許多冷凝器使渦輪機排出的蒸氣得到冷凝。在冷凍廠中用冷凝器來冷凝氨和氟利昂之類的致冷蒸氣。石油化學工業中用冷凝器使烴類及其他化學蒸氣冷凝。在蒸餾過程中，把蒸氣轉變成液態的裝置也稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運轉的。
隨著越來越多的領域開始對製冷類產品產生需求，蒸發器、冷凝 器已被廣泛地應用於更多不同的領域，如太陽能設施、汽車製冷設施 以及船用製冷設施等。隨著現代兩器的產品結構、功能設計、材料替 代及生產工藝的日新月異，可以預期未來蒸發器、冷凝器將具有廣闊的應用發展前景。

8. 循環冷卻水的技術背景與意義

循環冷卻水是工業用水中的用水大項,在石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業，循環冷卻水的用量占企業用水總量的50-90%。由於原水中有不同的含鹽量，循環冷卻水濃縮到一定倍數必須排出一定的濃水，並補充新水。一台30萬KW冷凝機組，循環冷卻水量要達到3.3萬噸/時左右，假定原水中含鹽量為1000mg/L，濃縮倍數為3，那麼循環冷卻水的濃水排放約在6—8‰左右，即198—264m3/h，同時需補充的新水等於排水及蒸發損失等，補充水量大約為循環水量的2—2.6%，將為660—860m3/h左右，水資源消耗與污水排放的數量是很大的。
循環冷卻水由於受濃縮倍數的制約，在運行中必須要排出一定量的濃水和補充一定量的新水。使冷卻水中的含鹽量、PH值、有機物濃度、懸浮物含量控制在一個合理的允許范圍。對這部分濃水排放進行具體處理回用，具有重要的意義。它不但能提高水的重復利用率，節約水資源，而且能極大的改善循環冷卻水的整體狀況。

9. 工業循環冷卻水的作用是什麼它是如何工作的

作用：
一、換熱，也就是利用換熱裝置，將冷或者熱的循環內水與需要降溫或者升容溫的物料通過導熱介質進行換熱，冷熱水均可循環使用。
二、洗滌，利用水的流動性和溶解性，對被處理物料進行的凈化處理。要求被凈化物質有水不互溶，而且能快速沉降，且被凈化物料中的雜質具有水溶性，洗滌用水可以重復使用直至飽和。
冷卻水，又叫冷卻液，全稱應該叫防凍冷卻液，意為有防凍功能的冷卻液。冷卻水可以防止在寒冷冬季停車時冷卻液結冰而脹裂散熱器和凍壞發動機氣缸體或蓋。但是我們要糾正一個誤解，防凍液不僅僅是冬天用的，它應該在全年使用。汽車正常的保養項目中，每行駛一年，需更換發動機冷卻水。

10. 冷卻水循環使用後會帶來什麼問題

冷卻水在循環使用過程中利用循環水設備，水在冷卻塔內和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補充，所以循環水中溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電化學腐蝕的主要原因。加上水濃縮後含鹽量增加，電導率上升，也增加了腐蝕傾向。這是冷卻水循環使用後帶來的問題之一。 水濃縮後成垢離子成倍增加。特別由於碳酸氫鹽是很不穩定的鹽類，它在換熱器表面上受熱會分解為碳酸鹽和二氧化碳。碳酸鈣的溶解度很低，使傳熱面上結碳酸鈣水垢的傾向增加，這是問題之二。 冷去水和空氣接觸，吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微生物及其孢子，使系統的污泥增加。冷卻塔內的光照、適宜的溫度、充足的氧和養分都有利於細菌和藻類的生長，從而使系統粘泥增加，在換熱器內沉澱下來，造成了粘泥的危害，這是水循環使用後易帶來的問題之三。 冷卻水處理過程中，冷卻水的循環使用對換熱器帶來的腐蝕、結垢和粘泥問題要比使用直流水嚴重一些或嚴重很多。因此，循環冷卻水如果不加以處理，則以上問題的發生將使換熱器的水流阻力加大，水泵的能耗增加，傳熱效率降低，並使生產工藝條件處於不正常狀況。現代的一些工廠，為了提高傳熱效率的需要，換熱器的管壁很薄，並且嚴格控制污垢的厚度，換熱器一旦發生腐蝕或結垢，尤其是局部腐蝕的發生，將使換熱器很快泄漏並導致報廢，給生產帶來巨大的損失。循環冷卻水系統必須綜合解決腐蝕、結垢和粘泥（微生物）三個問題，因此循環水處理變得尤為重要。