循环水设计计算

循环水设计计算
一、基础资料：
1.气象资料：
影响水温的气象资料：
大气干球温度
大气湿球温度
大气压
风向风速
2.换热器资料
为了恰当选择水处理工艺和水处理药剂，必须了解换热器的结构形式和材质，被冷却工艺介质的温度和性质等有关资料。

3.水质分析：包括水的物理、化学及菌藻分析
4.垢层和腐蚀产物的分析（旧厂改造）
二、循环冷却水的水质变化
a.CO2含量的降低：循环水冷却水与大气接触，水中游离及溶解的CO2大量散
失，引起循环水产生CaCO2结垢。

b.碱度的增加：随着循环冷却水被浓缩，冷却水的碱度会升高，当补充水被浓
缩N倍时，循环水的总碱度则相应增加为补充水总碱度的N倍，从而使冷却水的结垢倾向增大。

c.PH的变化：循环水的PH值变化与碱度、温度有关，并高于补充水的PH值，
补充水进入循环冷却水系统中后，水中游离的和溶解的CO2在曝气过程中逸入大气而散失，故冷却水的PH值逐渐上升，直到冷却水中的CO2与大气中的CO2达到平衡为止，此时的PH值称为冷却水的自然平衡PH值，冷却水的自然平衡PH值通常为 8.5～9.3之间。

d.浊度的增加：在冷却塔中循环水和空气接触，使空气中的尘埃带入循环水系
统。

进行旁滤处理可将循环水浊度控制在10～15mg/L(高限一般为20mg/L)。

e.含盐量的增加：循环水经蒸发损失后，水中含盐量必增加。

f.溶解氧的增加：由于水在冷却塔内喷洒曝气，水中溶解氧大量增加，达到接
近该温度与压力下氧的饱和浓度，增加了循环水设备的腐蚀。

g.微生物含量的增加：由于日光、水温及循环水中的营养成分，都是有利于微
生物繁殖的因素，受日光照射部分常产生大量藻类，不受日光照射部分，则由于细菌、真菌的大量繁殖、生产粘泥。

h．有害气体的进入。

j．工艺泄漏物的进入。

三、水质判断
设计时我们常用的简易方法
1.极限碳酸盐硬度
公式要求循环水耗氧量≤25mg/L ，最高温度t=30~65℃
[][][]⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-----+=31040768.275.540388.21t O Hy O t O Hjz 式中：Hjz ——循环水极限碳酸盐硬度(mmol/L)。

[O]——补充水的耗氧量（mg/L ）
t ——循环水最高温度（℃），当t<40℃时，仍按t=40℃计。

Hy ——补充水的非碳酸盐硬度（mmol/L ）
求得极限碳酸盐硬度后，可按下式判断循环水是否发生碳酸钙沉淀：
NxHz ＞Hjz 结垢
NxHz ≤Hjz 不结垢
2.饱和指数法
I L =Pho-PHs
式中：I L ——饱和指数
Pho ——水实测PH 值。

PHs ——水的碳酸钙饱和平衡的PH 值。

根据饱和指数，可对水的特性进行判断
当I L =Pho-PHs>0时，结垢。

当I L =Pho-PHs=0时，不腐蚀不结垢。

当I L =Pho-PHs<0时，腐蚀。

计算饱和PH （PHs ）的简化方法
PHs=(9.7+Ns+Nt)-(N H + N A )
式中：Ns ——溶解固体常数，可查给排水手册第4册表7-6
Nt ——温度常数，可查给排水手册第4册表7-7
N H ——钙硬度常数，可查给排水手册第4册表7-8
N A ——总碱度常数，可查给排水手册第4册表7-8
四、循环水加药计算及规定
1.缓蚀与阻垢
大、中型循环冷却水处理系统，宜采用2个药剂溶解槽，溶解槽容积宜按4～24h 用药量确定。

小型循环冷却水处理系统，当采用复合药剂时，可采用1个药剂溶解槽，其容积宜按不小于24h 用药量确定，当采用单独配制的药剂时，应根据实际用药品种数量确定溶解槽个数，每个溶解槽容积宜按不于24h 用药量确定。

加药设备边沿与墙体或其它设备之间应有不小于1000mm 的净距。

加药设备四周应设排水明沟或其它排水设施。

循环冷却水系统的首次加药量可按下式计算：
Gf=V.g/1000
式中：Gf——系统首次加药量（KG）
g——加药浓度（mg/L）
V——系统容积（m2）
循环水冷却水系统运行时的加药量可按下列各式计算：
G=Qe.g/[1000.(N-1)]或
G=（Qb+Qw）.g/1000，
G=(Qm-Qe).g/1000
式中：G——加药量kg/h
Qe——蒸发损失水量m3/h
Qb——排污水量m3/h
Qw——风吹损失水量m3/h
Qm——补充水量m3/h
N——循环冷却水浓缩倍数。

2.杀菌剂
（1）加氯
当采用冲击投加方式，每天投加1～3次，每次投加持续时间为2～3h，冲击投加量为2～4mg/L.。

连续投加宜取0.1～0.5mg/L。

水中余氯量控制在0.5～1.0mg/L,并维持2～3小时。

a.采用氧化型杀菌灭藻剂用量的计算：
/1000
Gc=Q.g
c
式中：Gc——氧化型杀菌灭藻剂用量Kg/h;
Q——循环冷却水量m3/h.
——氧化型杀菌灭藻剂冲击投加量mg/L
g
c
b.采用非氧化型杀菌灭藻剂用量的计算;
/1000
Gn=Q.g
n
式中：Gn——非氧化型杀菌灭藻剂用量Kg/h;
g
——非氧化型杀菌灭藻剂冲击投加量mg/L
n
加氯机应按计算出的最大加氯量选用，并应设置备用机，其备用率为50%～100%。

（2）二氧化氯与有效氯的折算
二氧化氯的氧化能力比氯要强，从理论上说，它的氧化能力是氯的2.63倍。

3.各药剂投加点位置宜按下列条件进行设计
（1）缓蚀阻垢剂、酸、液氯应投加在冷却塔集水池内靠近出水口处，缓蚀阻垢剂也可投加在循环水泵吸水池吸水池的进水口处。

（2）缓蚀阻垢剂投加管口应伸入水池内，其标高为水池常水位以下0.4～1.0m .
（3）加酸管口应伸入水池常水位以下0.5m的深处，且距水池底或水池壁的距离不宜小于0.8m。

（4）氯投加管口应伸入水池常水位以下2/3水深处，且距水池底或水池壁的距离不宜小于0.5m。

（5）上述各药剂投加管口处均应设置多孔管状分布器或自旋流式分布器。

五、补充水、旁流水和排污水的计算
1.敞开式循环冷却水系统的补充水量计算：
Qm=Qe+Qb+Qw=QeN/(N+1)
式中：Qm——补充水量m3/h.
Qe——蒸发损失水量m3/h.
Qb——排污和渗漏损失水量m3/h.
Qw——风吹损失水量m3/h.
N——浓缩倍数
2.旁流水
敞开式循环冷却水系统采用过滤处理悬浮物时，其过滤水量宜为循环冷却用水量的1%～5%。

3.蒸发损失水量
△tQ
Qe=k
2
Qe——蒸发损失水量m3/h
△ t——冷却塔进出水的温度差（℃）
Q——循环水量m3/h
——系数（℃-1）
k
2
4.风吹损失量
冷却塔的风吹损失主要为出塔空气中带出的水滴，从进风口吹出的水滴甚少，风吹损失水量与填料形式、配水方式、冷却水量和风速等因素有关。

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