循环水系统培训教程

福建省鑫东华实业有限公司

循环水处理系统

培训教程

2014 年8 月8 日

第一节：循环冷却水系统总概

水是地球上分布最广的自然资源之一，也是人类环境的一个重要组成部分。地球上的水总量约1.4 ×1019m3，海洋中聚集着绝在部分的水，占地球总水量的97.2%，而淡水只占总水量的2.53%。水资源是指全球水量中对人类生存、发展的可利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量，所以淡水总量并不等于水资源，实际上能供人类生活和工农业生产使用的淡水资源还不到淡水总量的万分之一, 可见水资源并不是取之不尽用之不绝的资源。

人类日常生活离不开水，工业生产也同样离不开水，随着工业生产的发展，用水量越来越大，很多地区已经出现供水不足的现象，因此合理和节约用水已经成为发展工业生产中的一个重要问题。

工业用水主要包括锅炉用水、工艺用水、清洗用水和冷却用水、污水等。其中用水量最大的是冷却用水，约占工业用水量的百分之九十以上。不同的工业系统和不同用途对水质的要求是不同的；但各工业部门使用的冷却水对水质的要求基本上是一致的，这就使得冷却水质控制在近年来作为一门应用技术获得了迅速的发展。在工厂中，冷却水主要用

来冷凝蒸汽、冷却产品或设备，如果冷却效果差，就会影响生产效率，使产品的收率和产品的质量下降，甚至于会造成生产事故。

水是比较理想的冷却介质。因为水的存在很普遍，和其它液体相比，水的热容或

比热较大，水的汽化潜热（蒸发潜热）和熔化潜热也很高。比热是单位质量的水温度升高一度时所吸收的热量。常用的单位是卡/ 克·度（摄氏）或英热单位（B．T．U．）/ 磅·度（华氏）。用这两个单位表示水的比热度时，其数值是相同的。热容大或比热

大的物质升高温度时需要吸收大量的热量，而本身温度并不明显升高，因此水具有良好的贮热性能。潜热是物态发生转变时所吸收或放出的热量。一克分子水蒸发成为一克分子蒸汽需要吸收近一万卡的热量，因此水蒸发时能吸收大量的热量，从而使水温下降，这种依靠水份蒸发带走热量的过程称为蒸发散热。

和水一样，空气也是一种常用的冷却介质。水和空气的导热性能都很差，在0℃时，水的导热系数是0.49 千卡/米·小时·℃，空气的导热系数是0.021 千卡/米·小时·℃，但水与空气相比，水的导热系数要比空气高24倍左右。因此，当冷却效果相同时，用水冷却比用空气冷却的设备要小得多。大型工业企业和用水量大的工厂一般都采用水冷却。

第二节：冷却水系统类型

一、直流冷却水系统：

在直流冷却水系统中，冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉，因此，它的用水量很大，而排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。早期工厂的冷却水系统采取直流系统，其冷却水从水源流经换热器后又回流到水源处。

其优点为快速有效，水源处的水温较低；灵活性，可在最小的传热面条件下冷

却；表现为腐蚀、污垢和微生物繁殖的相对较小；系统内由水引起的问题主要取决于原水的性质，由于水在系统内没有浓缩，一般不会发生明显的物理和化学变化，其缺点为冷却水系统内水的流量和温度的变化、加上水的性质各不相同（河水、湖水常含有大量悬浮物和沉积物，且随季节变化水中常含铁和结垢的盐类变化较大），使得系统的管理工作更加复杂。

图1: 直流冷却水系统

二、密闭式循环冷却水系统：

密闭式循环冷却水系统又称为封闭式循环冷却水系统，水在这种系统中循环进行热交换，冷却水升温后不与大气直接接触，而在另一台换热设备中经其他冷却介质换热降温后再回用，以冷却高温热介质。

这种封闭式系统须使用含盐量很低的软水或纯水，冷却水循环冷却过程中，不直接暴露于空气中，水量损失少，水中各种矿物质与离子含量一般也不会发生变化，溶解氧和杂质含量极少，又不与阳光接触，不利于菌、藻等微生物生长繁殖，系统中结垢和腐蚀较少发生，排污量也很小。因此，这种系统的水质处理方法比较简单，维护容易。而且补充水量极少，有利于水资源的节约。但该系统中的冷却水不存在蒸发冷却过程，只靠传导散热，冷却效率很低，循环系统的造价和能耗高，一般只用于发电机、内燃机或有特殊要求的单台换热设备。

图2：封闭式循环冷却水系统

三、敞开式循环冷却水系统：

1、分类：

敞开式循环冷却水系统是目前应用最广、类型最多的一种冷却系统。它也是以水冷却移走工艺介质或换热设备所散发的热量，然后利用热水和空气直接接触时将一部分热水蒸发出去，而使大部分热水得到冷却后，再循环使用。因此，这样的系统也称敞开循环冷却水系统。根据热水和空气接触方法的不同，可以分成很多类型。敞开循环冷却水系统的分类见表一。

表一敞开蒸发系统的分类

自然冷却塔

冷却池喷淋冷却池

喷水式

开放式

点滴式 点滴式、薄膜式 风筒式 喷水式、点滴薄膜式

点滴式

变成热水， 此循环水量为 R 的热水被送往冷却塔顶部， 由布水管道喷淋到塔内填 料上。空气则由塔底百页窗空隙中进入塔内， 并被塔顶风扇抽吸上升， 与落下的

水滴和填料上的水膜相遇进行热交换， 水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷， 当 到达冷却水池时， 水温正好下降到符合冷却水的要求。 空气在塔内上升过程中则 逐渐变热， 最后由塔顶逸出， 同时带走水蒸气。 这部分水的损失称为蒸气损失 E 。 热水由塔顶向下喷溅时， 由于外界风吹和风扇抽吸的影响， 循环水会有一定的飞 溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失。 由于这些损失掉的水， 统称为风吹损失 D 。 为了维持循环水中的一定的离子浓度， 必须不断向系统中加入补充水量 M 和系统 外面排出一定的污水。这部分水量称为排污损失 B 。

横流式

开

蒸

发

系 统 机械通风

鼓风式 薄膜式

喷水式

逆流式 点滴薄膜式

点滴式

横流或逆流式

薄膜式

喷水式

点滴薄膜式 逆流式

冷却水由循环泵送往系统中各换热器， 以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高， 自然通风