循環(huán)水冷卻器(冷卻水循環(huán)機(jī))
循環(huán)水冷卻器(冷卻水循環(huán)機(jī))循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及其水處理（1）
冷卻水的分類：
冷水流過需要降溫的生產(chǎn)設(shè)備（常稱換熱設(shè)備，如換熱器、冷凝器、反應(yīng)器），使其降溫，而冷水溫度上升。
冷卻水按系統(tǒng)劃分為直流冷卻水和循環(huán)冷卻水。
直流水系統(tǒng)的定義：在直流水系統(tǒng)中，冷卻水只經(jīng)換熱器一次利用后就被排掉了，所以直流水又稱為一次利用水，由于用水量很大，因此在水量豐富的地區(qū)也不提倡采用直流水系統(tǒng)。
循環(huán)水系統(tǒng)的定義：在循環(huán)水系統(tǒng)中，冷卻水可以反復(fù)使用，水經(jīng)換熱器后溫度升高，由冷卻塔或其他冷卻設(shè)備將水溫降低下來，再由泵將水送往用戶，水如此不斷的進(jìn)行重復(fù)使用。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：
1.封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
冷卻水收回利用，循環(huán)不已，因此，水量損失很少。
水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般不發(fā)生變化，而水的再冷卻是在另一臺(tái)換熱設(shè)備中用其他冷卻介質(zhì)來進(jìn)行冷卻的。
2.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
冷卻水循環(huán)再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)行的。水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。
3.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的組成：補(bǔ)充水系統(tǒng)、旁濾水處理系統(tǒng)、管網(wǎng)系統(tǒng)、水冷卻設(shè)施。
敞開式循環(huán)冷卻水的水質(zhì)特點(diǎn)：
1、循環(huán)冷卻水四種水量損失：
（1）蒸發(fā)損失；（2）風(fēng)吹損失；
（3）滲漏損失；（4）排污損失。
2、循環(huán)冷卻水中的CO2散失和O2的增加
天然水中含有一定數(shù)量的重碳酸鹽和游離CO2，水在冷卻塔淋灑過程中（相當(dāng)于曝氣）將使CO2散失和O2增加。
3、循環(huán)冷卻水的水質(zhì)污染
（1）大氣中雜物進(jìn)入冷卻系統(tǒng)；
（2）冷卻塔風(fēng)機(jī)漏油及塔體的腐蝕剝落物進(jìn)入冷卻水中；
（3）冷卻水處理中加入藥劑產(chǎn)生沉淀；
（4）微生物繁殖及分泌物形成的粘性污垢。
循環(huán)冷卻水泵系統(tǒng)中產(chǎn)生的問題：
冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積物的附著、設(shè)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(jié)為三類：
1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物
2、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕
3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物
這些問題不加以解決與控制，它們會(huì)威脅和破壞工廠長(zhǎng)周期地安全生產(chǎn)，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失，因此不能掉以輕心，所以我們必須要選擇一種實(shí)用的循環(huán)冷卻水處理方案，是上述問題得以解決或改善。
我們下面對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中所產(chǎn)生的三類問題逐一進(jìn)行分析。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制：
一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。通常，人們把淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢。
所以我們可以把循環(huán)冷卻水系統(tǒng)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(xì)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(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成。
水處理控制不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時(shí)，或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多等都會(huì)加劇污垢的形成。由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為軟垢。
當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別是當(dāng)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(huì)引起垢下腐蝕，同時(shí)又是某些細(xì)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(wěn)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(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分解：
冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中的CO2會(huì)逸出，因此，水的PH值會(huì)升高。此時(shí)，重碳酸鹽在堿性條件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)：
當(dāng)水中溶有氯化鈣時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生下列置換反應(yīng)：
碳酸鈣和磷酸鈣均屬于微溶性鹽，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(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出。當(dāng)水流速度比較小或傳熱面比較粗糙時(shí)，這些結(jié)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(dāng)其陰、陽(yáng)離子溶度的乘積超過其本身溶度積時(shí)，也會(huì)生成沉淀沉積在傳熱表面上。
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(jī)鹽組成，故又稱為無機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)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(shù)情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸垢為主的。
水垢的控制：冷卻水中如無過量的PO43-或SiO2，則磷酸鈣垢和硅酸鹽垢是不容易生成的。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，在此談沉積物控制主要是指如何防止碳酸鹽水垢的析出。
控制水垢析出的方法，大致有下圖中的幾類：
污垢的控制：污垢的形成主要是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢、腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成。因此，欲控制好污垢，必須做到下圖幾點(diǎn)：
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制：
一、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大多數(shù)的換熱器是由碳鋼制造的，又因?yàn)榉N種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當(dāng)他與冷卻水接觸時(shí)，會(huì)形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽(yáng)極，腐蝕學(xué)上稱為陽(yáng)極區(qū)；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學(xué)上稱為陰極區(qū)。
在陽(yáng)極區(qū)，碳鋼氧化生成亞鐵離子進(jìn)入水中，并在碳鋼的金屬基體上留下兩個(gè)電子。與此同時(shí)，水中的溶解氧則在陰極區(qū)接受從陽(yáng)極區(qū)流過來的兩個(gè)電子，還原為OH－。兩個(gè)去可以表示為：
在陽(yáng)極區(qū)：Fe：Fe2+ +2e
在陰極區(qū)：?02+H2O+2e 2OH-
當(dāng)亞鐵離子和氫氧根離子在水中相遇時(shí)，就會(huì)生成Fe(OH)2沉淀：Fe2++2OH- ＝Fe(OH)2
二、冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)
在冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程中以及化學(xué)清洗過程中，金屬常常會(huì)發(fā)生不同形態(tài)的腐蝕。
現(xiàn)將發(fā)生的金屬腐蝕形態(tài)歸納為以下幾種：
三、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的影響因素
冷卻水中金屬換熱設(shè)備腐蝕的影響因素很多，概括起來可以分為化學(xué)因素、物理因素和微生物因素。先僅討論其中的一些化學(xué)因素和物理因素，微生物方面待在談微生物時(shí)再詳細(xì)討論。
四、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的控制指標(biāo)
工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中的金屬設(shè)備有各種換熱器（水冷器、冷凝器、凝汽器等）、泵、管道、閥門等。由于換熱器腐蝕后更換的費(fèi)用較大，更重要的是由于換熱器管壁腐蝕穿孔和泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失更大，因此冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕控制主要是各種換熱器或換熱設(shè)備的腐蝕控制。
《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50050-2007）中對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕控制指標(biāo)規(guī)定：碳鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a；銅、銅合金和不銹鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.005mm/a。
由此可見，對(duì)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕控制不是要求金屬絕對(duì)不發(fā)生（即腐蝕速度為零），而是要求把金屬的腐蝕速度控制在一定范圍，從而把換熱器的使用壽命控制在一定的范圍之內(nèi)。
五、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的控制方法
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制放法甚多。常用的主要有以下四種：
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制：
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，人們經(jīng)?？梢钥吹轿⑸锎罅可L(zhǎng)的情景。含有微生物的補(bǔ)充水不斷進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，以此同時(shí)，冷卻塔中從上面噴淋下來的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中充沛的水量為這些進(jìn)入的微生物的生長(zhǎng)提供了可靠的保障。冷卻水的水溫通常被設(shè)計(jì)在32～42℃之間，這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長(zhǎng)。冷卻水在冷卻塔內(nèi)的噴淋曝氣過程中溶入了大量的氧氣，為好氧性微生物提供了必要的條件；而冷卻水懸浮物形成的淤泥又為厭氧性微生物提供了庇護(hù)所，冷卻水中的硫酸鹽則成為厭氧性微生物－硫酸鹽還原菌所需能量的來源。因此，有些冷卻水系統(tǒng)成了一些微生物的一個(gè)巨大的捕集器和培養(yǎng)器。
一、冷卻水系統(tǒng)中引起故障的微生物
冷卻水系統(tǒng)中并不是所有的微生物都會(huì)引起故障，但在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，常會(huì)遇到一些引起故障的微生物。它們是細(xì)菌、真菌和藻類。先分別對(duì)它們作一扼要的介紹：
1-1 細(xì)菌：
與藻類和霉菌相比，細(xì)菌顯得微小。除非有大的菌落存在，否則就需要借助顯微鏡才能察見或鑒別。
1-2 真菌：
冷卻水系統(tǒng)中的真菌包括霉菌和酵母兩類。
真菌破壞木材中的纖維素，使冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件朽蝕。
真菌對(duì)冷卻水系統(tǒng)中的金屬并沒有直接的腐蝕性，但它們產(chǎn)生的粘狀沉積物會(huì)在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕。粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，使冷卻水中的緩蝕劑不能到那里去發(fā)揮它的防護(hù)作用。
1-3 藻類
冷卻水中的藻類主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻。藻類的生長(zhǎng)需要陽(yáng)光，所以它們常常停留在陽(yáng)光和水分充足的地方。
死亡的藻類團(tuán)塊進(jìn)入換熱器中后，會(huì)堵塞換熱器中的管路，降低冷卻水的流量，從而降低其冷卻作用。
藻類本身并不直接引起腐蝕，但它們生成的沉積物所覆蓋的金屬表面則由于形成差異腐蝕電池而常會(huì)發(fā)生沉積物下腐蝕。
二、冷卻水系統(tǒng)中金屬的微生物腐蝕
冷卻水系統(tǒng)中金屬微生物腐蝕的形態(tài)可以是嚴(yán)重的均勻腐蝕，也可以是縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂，但主要是點(diǎn)蝕。
微生物粘泥（簡(jiǎn)稱粘泥）是指由于水中溶解的營(yíng)養(yǎng)源而引起細(xì)菌、絲狀菌（霉菌）、藻類等微生物群的增殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無機(jī)物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。
冷卻水系統(tǒng)中的微生物粘泥不僅會(huì)降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質(zhì)，而且還會(huì)引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕和降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的緩蝕、阻垢和殺生作用。
微生物粘泥的組成：以微生物菌體及其粘結(jié)在一起的粘性物質(zhì)（多糖類、蛋白質(zhì)等）為主體組成。
3-1 粘泥微生物的種類和特點(diǎn)
在決定粘泥的處理方法時(shí)，必須了解構(gòu)成粘泥的微生物種類、性質(zhì)和特點(diǎn)：
3-3 影響微生物和粘泥的環(huán)境因素
影響微生物和粘泥的環(huán)境因素很多，下表逐一列出：
3-4 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制指標(biāo)
冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制主要是通過對(duì)微生物生長(zhǎng)的控制來實(shí)現(xiàn)的，即通過控制冷卻水中的微生物的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物控制的指標(biāo)及監(jiān)測(cè)頻率
3-5 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法
冷卻水系統(tǒng)中微生物引起的腐蝕、粘泥及其生長(zhǎng)的控制方法主要有以下一些：
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行：
運(yùn)行過程中水質(zhì)的變化：
循環(huán)冷卻水在其運(yùn)行過程中，補(bǔ)充水不斷進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。此時(shí)，補(bǔ)充水中的一部分水被蒸發(fā)進(jìn)入大氣，另一部分則留在冷卻水中而被濃縮，并發(fā)生以下一系列的變化。
2-1 日常運(yùn)行過程中需要控制的指標(biāo)
2-2、日常運(yùn)行過程中的監(jiān)測(cè)與控制項(xiàng)目介紹
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢和微生物生長(zhǎng)與冷卻水的水質(zhì)－水的化學(xué)組成和物理化學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)使用的水處理藥劑是否能發(fā)揮其最佳的作用也與冷卻水的水質(zhì)有著十分密切的關(guān)系。
因此，在日常運(yùn)行過程中需要對(duì)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水和循環(huán)水的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。
冷卻水系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：
實(shí)驗(yàn)室的模擬條件比較單純和穩(wěn)定，而現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的條件則比較復(fù)雜和多變。因此，需要在冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行期間對(duì)其中的腐蝕、沉積物和微生物的情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。
一、設(shè)計(jì)規(guī)范的要求
《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：
（1）敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備的碳鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a。
（2）敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備的水側(cè)管壁的年污垢熱阻值宜為1.72×10-4～3.44×10-4m2·K/W。
（3）敞開式循環(huán)冷卻水中的異養(yǎng)菌數(shù)宜小于5×105個(gè)/mL ，粘泥量宜小于4mL/m3。
本次我們僅對(duì)日常運(yùn)行期間的腐蝕與微生物的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)做介紹。
二、腐蝕的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
冷卻水系統(tǒng)中常用的腐蝕監(jiān)測(cè)方法有：試片法、旁路試驗(yàn)管法、線性極化法和監(jiān)測(cè)換熱器法。其中以試片法使用最為廣泛，我們本次只對(duì)試片法做詳細(xì)的介紹。
2-1、試片法
試片法是冷卻水系統(tǒng)中最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)、使用最廣泛和最經(jīng)典的腐蝕監(jiān)測(cè)方法。它可以測(cè)定腐蝕速度、蝕孔密度、蝕孔深度，并了解腐蝕形態(tài)。
2-1-1、試片的材質(zhì)和規(guī)格
腐蝕試片的材質(zhì)應(yīng)與所監(jiān)測(cè)的換熱器管子的材質(zhì)相同。
標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片有兩種：Ⅰ型和Ⅱ型。我們監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能采用Ⅰ型，因其邊緣的影響較小。
使用時(shí)，可按以下步驟進(jìn)行操作：①啟封后用不銹鋼鑷子把試片取出放在濾紙上；②在盛有蒸餾水的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗一遍，再用蒸餾水沖洗15秒鐘；③立即置于盛有化學(xué)純無水乙醇的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗兩遍；④將試片放在干凈濾紙上，用冷風(fēng)吹干；⑤用濾紙將試片包好，放在干燥器中，24小時(shí)后稱重待用。
2-1-2、試片的安裝
試片應(yīng)安裝在所監(jiān)測(cè)的換熱器的回水管線上。
2-1-3、監(jiān)測(cè)時(shí)間
試片的監(jiān)測(cè)時(shí)間一般為30～90天，也可將同一組試片分不同時(shí)間取出。長(zhǎng)年觀察時(shí)，每次放12個(gè)或24個(gè)試片，每月取出1或2片，分別測(cè)定腐蝕速度。最后繪出腐蝕速度－時(shí)間曲線。
2-1-4、監(jiān)測(cè)內(nèi)容
試片法監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：外觀檢查、腐蝕速度測(cè)定和對(duì)孔蝕的監(jiān)測(cè)。
三、微生物的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
冷卻水系統(tǒng)中全面的微生物現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)象應(yīng)包括：異養(yǎng)菌、真菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、藻類和粘泥量等。本次我們就其中最常用的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：粘泥量的測(cè)定。
3-1、粘泥量的測(cè)定
微生物粘泥會(huì)堵塞冷卻水的管道，降低冷卻塔和冷卻水的冷卻效果，降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的作用，引起金屬設(shè)備的腐蝕。因此冷卻水中微生物粘泥量的多少，直接反映了冷卻水系統(tǒng)中微生物活動(dòng)的情況和危害。測(cè)
定微生物粘泥量是監(jiān)測(cè)冷卻水處理質(zhì)量和微生物生長(zhǎng)情況的主要方法之一。
設(shè)計(jì)規(guī)范要求，敞開式循環(huán)冷卻水中的粘泥量宜小于4mL/m3。
微生物粘泥量的測(cè)定常采用生物過濾網(wǎng)法?，F(xiàn)將該法做扼要介紹：
3-1-1、概況
生物過濾網(wǎng)法是讓循環(huán)冷卻水以一定的流速流經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后，再通過生物過濾網(wǎng)過濾；將過濾后的水導(dǎo)入水箱，測(cè)量水的體積，或由轉(zhuǎn)子流量計(jì)中的流速和通過水的時(shí)間來計(jì)算水的體積；然后將生物過濾網(wǎng)捕集的粘泥移入量筒，測(cè)定粘泥的體積，并以1m3冷卻水中含有的粘泥的體積（mL）表示粘泥量。
3-1-2、測(cè)定的方法
（1）調(diào)解采集粘泥裝置中的閥門，是冷卻水的流速控制在0.8m/s左右，水量在1m3/h左右。然后關(guān)上浮游生物網(wǎng)的旋塞閥，過濾1m3水。
（2）關(guān)閉進(jìn)水閥門，取下浮游生物網(wǎng)。打開浮游生物網(wǎng)上的旋塞閥，將粘泥收集在一個(gè)500mL量筒內(nèi)，靜置30min使其沉淀后傾出上層清液。將剩余濁液轉(zhuǎn)移至25mL量筒內(nèi)，靜置30min，記錄沉淀出的粘泥
體積（mL）。
（3）粘泥量V按下式計(jì)算：V=V2/V1
式中：V-循環(huán)冷卻水中的粘泥量，mL/m3；
V1-通過浮游生物網(wǎng)過濾的循環(huán)水量，m3；
V2-量筒中的粘泥體積，mL 。
藥劑說明：
在前面的篇幅中我們主要介紹了循環(huán)冷卻水中會(huì)出現(xiàn)的危害。在此，
我們將對(duì)控制危害所使用的藥劑進(jìn)行逐一的說明：
一、阻垢分散劑
1-1、有機(jī)膦酸的阻垢、分散機(jī)理
有機(jī)膦酸阻垢機(jī)理比較復(fù)雜，說法也有多種，目前大致有以下兩種說法。
（1）晶格畸變論
碳酸鈣垢是結(jié)晶體，它的成長(zhǎng)是按照嚴(yán)格順序，有帶正電荷的Ca2+與帶負(fù)電荷的CO32-相撞才能彼此結(jié)合，并按一定的方向成長(zhǎng)。在水中加入有機(jī)膦酸時(shí)，它們會(huì)吸附到碳酸鈣晶體的活性增長(zhǎng)點(diǎn)上與Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成長(zhǎng)，因此使晶格歪曲，長(zhǎng)不大，也就是說晶體被有機(jī)膦酸表面去活劑的分子所包圍而失去活性。這也是產(chǎn)生前述臨界值效應(yīng)的機(jī)理。同樣，這種效應(yīng)也可阻止其他晶體的沉淀。另外，部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長(zhǎng)被卷入晶格中，使CaCO3晶格發(fā)生位錯(cuò)，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相互作用減小，使垢變軟。
（2）增加成垢化合物的溶解度
有機(jī)膦酸在水中能離解出H+，本身成帶負(fù)電荷的陰離子，這些負(fù)離子能與Ca2+、Mg2+等金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，從而提高了CaCO3晶粒析出時(shí)的過飽和度，也就是說增加了CaCO3在水中的溶解度。
1-2、藥劑實(shí)例說明
阻垢分散劑：
（1）特點(diǎn)
阻垢分散劑是含有羧基、膦酸基、無機(jī)磷等的水溶性共聚物，對(duì)Ca3(PO4)2、CaCO3垢具有卓越的阻垢能力，對(duì)鐵、鋅離子有良好的穩(wěn)定作用，對(duì)懸浮物的分散性能良好，其各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平?？捎米餮h(huán)冷卻水和油田注水系統(tǒng)的防垢、分散作用。
（2）使用方法：（因各品牌而異）
正常運(yùn)行時(shí)投加濃度為20～50mg/L，可與有機(jī)膦和無機(jī)磷等復(fù)配使用，適用PH7.0 ～ 9.2。
二、阻垢緩蝕劑
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制金屬腐蝕的第一種方法是向冷卻水系統(tǒng)中添加阻垢緩蝕劑?？晒├鋮s水系統(tǒng)采用的緩蝕劑并不是很多，現(xiàn)將敞開式和密閉式冷卻水系統(tǒng)中幾種常用的阻垢緩蝕劑羅列如下：
三、殺生劑
冷卻水系統(tǒng)中微生物的主要控制方法之一就是添加殺生劑。人們通常把冷卻水殺生劑分為兩大類：氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑。
藥劑實(shí)例說明：
殺生劑（殺菌滅藻劑）
（1）特點(diǎn)
異噻唑啉酮?dú)⑸鷦┦且环N高效、廣譜、低毒性的非氧化性殺生劑，它能抑制各種細(xì)菌、霉菌和藻類。在較寬的PH值范圍內(nèi)都有良好的殺生性能。與各種水處理藥劑相容性好，不產(chǎn)生泡沫，殺菌力持久。
（2）使用方法
循環(huán)冷卻水中一般投加濃度為50～100mg/L，一次性投入集水池泵的吸入口。投加次數(shù)根據(jù)循環(huán)冷卻水中藻類繁殖情況加以控制與調(diào)整。
水質(zhì)分析項(xiàng)目及含義：
1、電導(dǎo)率：電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，單位是μs/cm。
電導(dǎo)率僅決定于水中離子的多少和性質(zhì)。代表了水中的含鹽量，因此電導(dǎo)率越高水中含鹽量越高。
2、酸度：指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量，包括無機(jī)酸、有機(jī)酸、強(qiáng)酸弱堿鹽等。
酸度的數(shù)值越大說明溶液酸性越強(qiáng)。
3、堿度：指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和反應(yīng)物質(zhì)的總量。
一般水中堿度由氫氧化物、碳酸鹽、重碳酸鹽組成，稱為總堿度。
總堿度＝在甲基橙指示劑變色的等當(dāng)點(diǎn)時(shí)所需的酸量＝ HCO3- + CO32- + OH- ＝M堿度。
堿度只存在于pH=4.3以上。
4、pH：pH是水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)
pH=-log10(H+ mol/l)
5、硬度：一般將水中鈣、鎂離子稱作硬度，鈣離子叫鈣硬度，鈣、鎂離子總量叫總硬度。
硬度分為碳酸鹽硬度(暫時(shí)硬度)和非碳酸鹽硬度(永久硬度)。
碳酸鹽硬度：主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經(jīng)加熱之后分解成沉淀物從水中除去，故亦稱為暫時(shí)硬度。
非碳酸鹽硬度：主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去，故也稱為永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度；當(dāng)水的總硬度小于總堿度時(shí)，它們之差，稱為負(fù)硬度。
6、濃縮倍數(shù)：在循環(huán)冷卻水中，由于蒸發(fā)而濃縮的溶解固體與補(bǔ)充水中溶解固體的比值。在實(shí)際測(cè)量中，通常為循環(huán)冷卻水的電導(dǎo)率值與補(bǔ)充水的電導(dǎo)率之比，或[K+]之比。
7、濁度：濁度是指水中懸浮物對(duì)光線透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度。水中的懸浮物一般是泥土、砂粒、微細(xì)的有機(jī)物和無機(jī)物、浮游生物、微生物和膠體物質(zhì)等。水的濁度不僅與水中懸浮物質(zhì)的含量有關(guān)，而且與它們的大小、形狀及折射系數(shù)等有關(guān)。
水質(zhì)分析中規(guī)定：1L水中含有1mg SiO2所構(gòu)成的濁度為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位，簡(jiǎn)稱1度。通常濁度越高，溶液越渾濁。
8、COD：在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)。
COD是指標(biāo)水體有機(jī)污染的一項(xiàng)重要指標(biāo),能夠反應(yīng)出水體的污染程度。
9、污垢熱阻：表示換熱設(shè)備傳熱面上因沉積物而導(dǎo)致傳熱效率下降程度的數(shù)值，即換熱面上沉積物所產(chǎn)生的傳熱阻力，單位為 ㎡·K / W。
10、余氯：水中投氯，經(jīng)一定時(shí)間接觸后，在水中余留的游離性氯和結(jié)合性氯的總稱。 是指氯投入水中后，除了與水中細(xì)菌、微生物、有機(jī)物、無機(jī)物等作用消耗一部分氯量外，還剩下了一部分氯量，這部分氯量就叫做余氯。自來水出水余氯指得是游離性余氯。
11、總磷：總磷是水樣經(jīng)消解后將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成正磷酸鹽后測(cè)定的結(jié)果，以每升水樣含磷毫克數(shù)計(jì)量。
12、懸浮固體：當(dāng)冷卻水的流速降低時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)的懸浮物容易在換熱器部件的表面生成疏松的沉積物，引起垢下腐蝕。
當(dāng)冷卻水的流速過高時(shí)，懸浮物的顆粒又容易對(duì)硬度較低的金屬或合金產(chǎn)生磨損腐蝕。
13、流速：當(dāng)流速較低的時(shí)候，金屬的腐蝕速度隨水流速的增加而增加。
當(dāng)水的流速足夠高時(shí)，足量的氧到達(dá)金屬表面，使金屬部分或全部鈍化。鈍化發(fā)生后，金屬的腐蝕將下降。
如果水流速度繼續(xù)增加，水對(duì)金屬表面上鈍化膜的沖擊腐蝕將使金屬的腐蝕速度重新增大。
超高速的流體設(shè)備中，還會(huì)引起空泡腐蝕。
水處理工藝：
1）加酸調(diào)pH 控制在一個(gè)合適的范圍。
目的是：防止結(jié)垢。
（1）適當(dāng)提高運(yùn)行pH值可以降低碳鋼的腐蝕速度
根據(jù)前述金屬腐蝕影響的因素知，鐵的氧化物溶于酸性環(huán)境，因此，低碳鋼在低pH值條件下腐蝕速度快，在高pH值下腐蝕速度減慢，一般保持pH在8-9.5之間。
（2）適當(dāng)提高pH值的方法
曝氣：吹脫CO2，就可提高水中pH值。
少量加酸：也是將水中的重碳酸根離子變?yōu)槎趸迹右云貧?，把二氧化碳吹脫掉，就可適當(dāng)提高水中的pH值，但一定要注意控制酸的投加量。
2）加強(qiáng)微生物控制
連續(xù)投加氧化性殺菌劑；沖擊投加非氧性殺菌劑。
3）連續(xù)投加緩蝕阻垢劑，投制一個(gè)指標(biāo)。
含膦/磷的藥劑一般控制磷/膦的含量，非磷/膦的藥劑可用示蹤劑或其它控制項(xiàng)目。
通常講，三分藥劑七分管理。
一個(gè)藥劑在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，能否取得好的水處理效果，還是要靠現(xiàn)場(chǎng)的管理，如果管理跟不上，再好的水處理藥劑，也不會(huì)取得好的水處理效果。
循環(huán)水處理常識(shí)：
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水用過后不是立即排放，而是收回循環(huán)再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)行的，因此冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔時(shí)會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種
礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一個(gè)定值上，必須對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水（補(bǔ)充水）；并排出一定量的濃縮水（排污水）。其流程如圖所示：
常用術(shù)語(yǔ)介紹：
1、冷卻塔：敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要設(shè)備之一是冷卻塔，冷卻塔用來冷卻換熱器中排出的熱水。
在冷卻塔中，熱水從塔頂（冷卻塔內(nèi)部布有濺水裝置）向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動(dòng)，或水平方向交流流動(dòng)，使水在填料表面上以薄膜形式與空氣接觸，在氣水接觸過程中，進(jìn)行熱交換，使水溫降低。
2、濃縮倍數(shù)：
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會(huì)愈來愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會(huì)愈來愈濃。通常在操作時(shí)，用濃縮倍數(shù)來控制水中含鹽的濃度。設(shè)以K表示濃縮倍數(shù)，則K的含意就是指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度之比。
K=CR/CM
式中：CR-循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度
CM-補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度
用來計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)，要求它們的濃度除了隨濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱、沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質(zhì)有cl-、k+等物質(zhì)或電導(dǎo)率。
3、補(bǔ)充水量 M
水在循環(huán)過程中，除因蒸發(fā)損失和維持一定的濃度倍數(shù)而排掉一定的污水外，還由于空氣流由塔頂逸出時(shí)，帶走部分水滴，以及管道滲漏而失去部分水，因此補(bǔ)充水是下列各項(xiàng)損失之和。
補(bǔ)充水量：M=蒸發(fā)損失 E+風(fēng)吹損失D+滲漏損失 F+排污水量B
（1）蒸發(fā)損失 E
冷卻塔中，循環(huán)冷卻水因蒸發(fā)而損失的水量E與氣候和冷卻幅度有關(guān)，通常以蒸發(fā)損失率a來表示，進(jìn)入冷卻塔的水量愈大，E也就愈多。
E=a(R-B )
a=e(t1-t2)
式中：a-蒸發(fā)損失率，％；
R-系統(tǒng)中循環(huán)水量，m3/h；
B-系統(tǒng)中排污水量，m3/h；
t1、t2-循環(huán)冷卻水進(jìn)、出冷卻塔的溫度，℃；
e-損失系數(shù)，與季節(jié)有關(guān)。
（2）風(fēng)吹損失（包括飛濺和霧沫夾帶 D
風(fēng)吹損失除與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速有關(guān)外，還與冷卻塔的型式和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
若冷卻塔中裝有良好的收水器，其風(fēng)吹損失比不裝收水器的要小些。
風(fēng)吹損失通常以占循環(huán)水量R的百分率來估計(jì)，其值約為：D=(0.2%～0.5%) R
R-系統(tǒng)中循環(huán)水量，m3/h；
（3）滲漏損失 F
良好的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，管道連接處，泵的進(jìn)、出口和水池等地方都不應(yīng)該有滲漏。但因管理不善，安裝不好，則滲漏就不可避免。因此在考慮補(bǔ)充水量時(shí)，應(yīng)視系統(tǒng)具體情況而定。
（4）排污水量 B
排污水量B的確定與冷卻塔的蒸發(fā)損失E和濃縮倍數(shù)K有關(guān)。關(guān)系為：B=E/(K-1)
因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，只要知道了系統(tǒng)中循環(huán)水量R和濃縮倍數(shù)K，就可以估算出蒸發(fā)量E、排污水量B以及補(bǔ)充水量M等操作系數(shù)。
控制好這些參數(shù)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行也就能正常運(yùn)行。
綜述：M=E+D+F+B
本文來源于互聯(lián)網(wǎng)，暖通南社整理編輯。
冷卻水系統(tǒng)之(二)水處理及其他（2）
冷卻水系統(tǒng)里面涉及到水處理的知識(shí)點(diǎn)，書籍和各方面的資料比較多。知乎里面，我看現(xiàn)在停更了的“老史”，在這方面到是比較詳盡，認(rèn)真追蹤一看，原來是做暖通這塊有多年經(jīng)驗(yàn)的老前輩咯，確實(shí)不賴。本篇內(nèi)容，未詳盡部分，請(qǐng)參閱以下2個(gè)文檔：
但是，和《GB/T 50102-2014 工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范》一樣，它有240頁(yè)，雖然內(nèi)容都很詳盡，但是，相對(duì)一個(gè)工廠設(shè)備系統(tǒng)而言，它只是個(gè)配角，我們選好型，使用好就不錯(cuò)了。順便致敬下達(dá)叔，這個(gè)黃金配角。
一、水質(zhì)問題及解決辦法
循環(huán)冷卻水中，大致有以下三個(gè)問題，可見的生物污垢和結(jié)垢，又大概可以看作是結(jié)垢的形式。
一旦形成結(jié)垢，經(jīng)年累月，就會(huì)出現(xiàn)以下問題：
解決結(jié)垢的問題，每個(gè)公司可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，參考指定控制水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，便于長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)水穩(wěn)定連續(xù)供應(yīng)。以下為某個(gè)公司的循環(huán)水控制指標(biāo)，參考一下：
但，畢竟，只有一些大型的公司才有資源去控制這些指標(biāo)，比如投放阻垢劑，緩蝕劑、殺生劑等措施，很多中小型公司，根本沒人去理會(huì)這些東西。所以，建議這些中小型公司的設(shè)備工程狗們大修前或者定期對(duì)循環(huán)水進(jìn)行清淤或者對(duì)換熱器表面進(jìn)行清洗，這就很不錯(cuò)了?？纯蠢鲜废旅嬖u(píng)論的反饋：
二、冷卻水系統(tǒng)能源優(yōu)化設(shè)計(jì)
水質(zhì)問題算是可以回答了老沙彌水垢的疑慮，那么，這部分算是包含了冷卻水管路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題啦。
1、節(jié)能設(shè)計(jì)第1階段
如上圖，要冷卻水系統(tǒng)節(jié)能，最開始應(yīng)該做的就是最小化能源需求，然后是減少冷卻降溫過程熱量的增加（比如未進(jìn)行良好的隔熱保溫等），并且適當(dāng)提高冷卻水溫度。這些步驟，都是可以降低能耗的辦法。下圖是某公司的冷卻水管道兩邊的熱成像圖。
2、節(jié)能設(shè)計(jì)第2階段
節(jié)能降耗的這個(gè)階段，一個(gè)是降低冷卻成本，這個(gè)前面也大體介紹了冷卻塔，確實(shí)，良好的冷卻塔選型，有助于節(jié)能降耗。另外一個(gè)是，減少分布系統(tǒng)的浪費(fèi)。這里說說分布系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
A、使用控制閥，避免冷卻水短路
由于每個(gè)末端的壓降的不一致，作為供水系統(tǒng)而言，不僅進(jìn)水需要調(diào)節(jié)控制，末端使用點(diǎn)更要調(diào)節(jié)控制，確保冷卻水不走短路，從而造成能源浪費(fèi)。
B、適當(dāng)優(yōu)化冷卻水管路施工，避免新增過大阻力
以排出換熱器回至冷卻塔的管路為例，如果多點(diǎn)使用，肯定會(huì)使用到三通合流。（找不到合適的冷卻水圖啦)參考下有些蒸汽的疏水，為了避免較大的反作用力，采用了斜T型的三通，因勢(shì)利導(dǎo)。
有些地方，是有必要考究這些壓力降的。某航空液壓系統(tǒng)做的3個(gè)合流的型式的壓力降看來，T型三通，壓降為0.08MPa，Y型三通，壓降為0.05MPa，弧形三通，壓降為0.03MPa。
當(dāng)然，對(duì)于簡(jiǎn)單而獨(dú)立的冷卻水系統(tǒng)，很多人是不會(huì)考慮這個(gè)東西的，但是對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的冷卻水系統(tǒng)，還是充分考慮一下，當(dāng)然，如果考慮得當(dāng)，也是可以忽略的，畢竟它只是配角不是。
參考文獻(xiàn)：
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