环境保护和可持续发展ppt课件
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（4）循环冷却水的水温变化 循环冷却水在换热设备中是升温过程，水温升高时，除 了降低钙、镁盐类的溶解度及部分二氧化碳的逸出外，还提 高了平衡二氧化碳的需求量。即使原水中的二氧化碳没有损 失，但当水温升高后，由于平衡二氧化碳需求量的升高，也 会因原有二氧化碳的不足，使循环水失去稳定性而具有产生 结垢的趋势。 循环水在冷却构筑物中是降温过程，当水温降低时，水 中平衡二氧化碳的需求量也降低，如果低于水中二氧化碳的 含量，则水中的二氧化碳具有产生腐蚀的趋势。
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（3）污垢热阻 热阻为传热系数的倒数。热交换器传热面由于沉积物
的沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热 阻。
热交换器的热阻在不同时刻，由于垢层厚度的不同而 有不同的污垢热阻值。一般在某一时刻测得的污垢热阻称 为即时污垢热阻。此值为经过 t 小时后的传热系数的倒 数和开始时的传热系数的倒数之差。
循ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 水泵
渗漏P3
风吹P2
冷水
排污P4
补充水 P1+P2+P3+P4
3
总的水量损失（P）为：P = P1 + P2 + P3 + P4 循环冷却水在蒸发时，水分损失了，但盐分却留在了水 中。 风吹、渗漏和排污所带走的盐量为：
S（P2 + P3 + P4） 补充水带进系统的盐量为：
SBP = SB(P1 + P2 + P3 + P4) 式中 S — 循环水含盐量；
SB — 补充水含盐量。
4
当系统刚投入运行时，系统中的水质为新鲜的补充水水
质，循环冷却水中的含盐量 S1 = SB 。因此，有： SB(P1 + P2 + P3 + P4) > S1(P2 + P3 + P4)
说明，系统初期进入的盐量大于排出的盐量。随着系统 的运行，循环冷却水中含盐量逐渐提高，引起循环水盐分的 浓缩。当循环水的含盐量由初期的 S1 增加到某一数值 Sp 时，从系统中排出的盐量即等于进入系统的盐量，达到浓缩 平衡。表达式为：
循环冷却水的蒸发浓缩，导致循环水中含盐量的增加，
这一方面增加了水的导电性，使循环冷却系统腐蚀过程加
快；另一方面，某些盐类由于超过饱和浓度而沉积，使循环
冷却系统产生结垢。
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（2）循环水中 CO2 的散失和 O2 的增加 天然水中含有一定数量的重碳酸盐和游离 CO2。当它们 在水中的浓度平衡时，水质是稳定的；否则，水质是不稳定 的。 水在冷却塔内的淋洒过程中所引起的 CO2 的散失，加重 了水中碳酸钙的沉淀。与此同时，水中 O2 的增加，又助长 了水的腐蚀性。
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式中
11 Rt Kt K0
Rt — 即时污垢热阻，m2h℃/kJ； K0 — 开始时，传热表面清洁时所测得的总传热系
数，kJ/(m2h℃)； Kt — 循环水在传热面经t时间后所测得的总传热
系数，kJ/(m2h℃)。
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24.1.3 循环冷却水水质稳定控制指标
在敞开式循环冷却系统冷却水系统中，水的腐蚀性和 结垢性都是由系统的碳酸盐平衡决定的。
SB(P1 + P2 + P3 + P4) ＝ Sp(P2 + P3 + P4)
5
令Sp 与SB 之比为浓缩倍数K，有：
K SP P1 P2 P3 P4 P
SB
P2 P3 P4
P P1
或
K 1
P1
1 P1
P2 P3 P4
P P1
由于蒸发水量损失P1 的存在，K 值永远大于1。
采用缓蚀处理
采用阻垢处理
允许值
<20
<50
<100 <300
0 <7
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（1）腐蚀率 腐蚀率一般以金属每年的平均腐蚀深度表示，单位为
mm/a。腐蚀率可用失重法测定，即将金属材料试件挂于热 交换器冷却水中的某一部位，经过一定时间，由试验前、后 试片重量差计算出年平均腐蚀深度，即腐蚀率 CL。
CL
K
当水中碳酸钙浓度超过其饱和浓度时，则会出现碳酸 钙沉淀，形成结垢，称为结垢型水；
当水中碳酸钙含量低于其饱和浓度时，则水对碳酸钙 具有溶解能力，可使已沉积的碳酸钙溶于水中，从而使金 属表面裸露在溶液中，产生腐蚀过程，称为腐蚀型水。
点蚀是一种腐蚀集中在金属表面数十微米范围内，且 向纵深发展的腐蚀形式。造成点蚀的原因是由于在金属表 面形成的很多高度活性阳极部位所产生的。
（2）缓蚀率 经水质处理后，使腐蚀率降低的效果称为缓蚀率。
C0 CL 100%
C0 式中 C0 — 循环冷却水未处理时的腐蚀率；
CL — 循环冷却水经处理后的腐蚀率。
P0 P ρFt
式中 P0 — 腐蚀前金属的重量，g； P — 腐蚀后金属的重量，g； — 金属的密度，g/m3； F — 金属与水的接触面积，cm2； t — 试验时间，h； K — 与试验时间有关的系数。
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往往腐蚀深度比平均腐蚀更有意义，通常以“点蚀系 数”来反映腐蚀深度的危害程度。点蚀系数是金属最大腐 蚀深度与平均腐蚀深度之比。
第24章 循环冷却水水质处理
水质特点和处理要求 循环冷却水处理
1
24.1 循环冷却水水质特点和处理要求
2
24.1.1 循环冷却水的水质特点
（1）循环冷却水的浓缩作用
循环冷却水在循环过程中会产生 4 种水量损失：蒸
发损失（P1）、风吹损失（P2）、渗漏损失（P3）和排污损 失（P4）
热流体
热水
蒸发P1
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（3）循环冷却水的水质污染 由于循环冷却水是一个敞开的系统，它的水质污染来自
多方面，包括： 1）大气中的多种杂质，如尘埃、悬浮固体及溶解气体
SO2、H2S、NH3 等。 2）循环系统的渗漏导致的污染物进入循环水中。 3）在冷却水处理过程中，由于加入药剂所产生的沉积
物。 4）系统内微生物繁殖及其分泌物形成的粘性污垢。
9
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24.1.2 循环冷却水的基本水质要求
项目
Ⅰ
浊 度
(度) Ⅱ
Ⅲ
电导率 (s/cm)
总碱度 (mmol/L)
敞开式循环冷却系统冷却水主要水质指标
要求条件 1.年污垢热阻<9.5×10-5 m2h℃/kJ 2.有油类粘性污染物时,年污垢热阻< 1.4×10-4 m2h℃/kJ 3.腐蚀率<0.125mm/a 1.年污垢热阻<1.4×10-4 m2h℃/kJ 2.腐蚀率<0.2mm/a 1.年污垢热阻 1.4×10-4m2h℃/kJ 2.腐蚀率 0.2mm/a
（4）循环冷却水的水温变化 循环冷却水在换热设备中是升温过程，水温升高时，除 了降低钙、镁盐类的溶解度及部分二氧化碳的逸出外，还提 高了平衡二氧化碳的需求量。即使原水中的二氧化碳没有损 失，但当水温升高后，由于平衡二氧化碳需求量的升高，也 会因原有二氧化碳的不足，使循环水失去稳定性而具有产生 结垢的趋势。 循环水在冷却构筑物中是降温过程，当水温降低时，水 中平衡二氧化碳的需求量也降低，如果低于水中二氧化碳的 含量，则水中的二氧化碳具有产生腐蚀的趋势。
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（3）污垢热阻 热阻为传热系数的倒数。热交换器传热面由于沉积物
的沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热 阻。
热交换器的热阻在不同时刻，由于垢层厚度的不同而 有不同的污垢热阻值。一般在某一时刻测得的污垢热阻称 为即时污垢热阻。此值为经过 t 小时后的传热系数的倒 数和开始时的传热系数的倒数之差。
循ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 水泵
渗漏P3
风吹P2
冷水
排污P4
补充水 P1+P2+P3+P4
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总的水量损失（P）为：P = P1 + P2 + P3 + P4 循环冷却水在蒸发时，水分损失了，但盐分却留在了水 中。 风吹、渗漏和排污所带走的盐量为：
S（P2 + P3 + P4） 补充水带进系统的盐量为：
SBP = SB(P1 + P2 + P3 + P4) 式中 S — 循环水含盐量；
SB — 补充水含盐量。
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当系统刚投入运行时，系统中的水质为新鲜的补充水水
质，循环冷却水中的含盐量 S1 = SB 。因此，有： SB(P1 + P2 + P3 + P4) > S1(P2 + P3 + P4)
说明，系统初期进入的盐量大于排出的盐量。随着系统 的运行，循环冷却水中含盐量逐渐提高，引起循环水盐分的 浓缩。当循环水的含盐量由初期的 S1 增加到某一数值 Sp 时，从系统中排出的盐量即等于进入系统的盐量，达到浓缩 平衡。表达式为：
循环冷却水的蒸发浓缩，导致循环水中含盐量的增加，
这一方面增加了水的导电性，使循环冷却系统腐蚀过程加
快；另一方面，某些盐类由于超过饱和浓度而沉积，使循环
冷却系统产生结垢。
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（2）循环水中 CO2 的散失和 O2 的增加 天然水中含有一定数量的重碳酸盐和游离 CO2。当它们 在水中的浓度平衡时，水质是稳定的；否则，水质是不稳定 的。 水在冷却塔内的淋洒过程中所引起的 CO2 的散失，加重 了水中碳酸钙的沉淀。与此同时，水中 O2 的增加，又助长 了水的腐蚀性。
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式中
11 Rt Kt K0
Rt — 即时污垢热阻，m2h℃/kJ； K0 — 开始时，传热表面清洁时所测得的总传热系
数，kJ/(m2h℃)； Kt — 循环水在传热面经t时间后所测得的总传热
系数，kJ/(m2h℃)。
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24.1.3 循环冷却水水质稳定控制指标
在敞开式循环冷却系统冷却水系统中，水的腐蚀性和 结垢性都是由系统的碳酸盐平衡决定的。
SB(P1 + P2 + P3 + P4) ＝ Sp(P2 + P3 + P4)
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令Sp 与SB 之比为浓缩倍数K，有：
K SP P1 P2 P3 P4 P
SB
P2 P3 P4
P P1
或
K 1
P1
1 P1
P2 P3 P4
P P1
由于蒸发水量损失P1 的存在，K 值永远大于1。
采用缓蚀处理
采用阻垢处理
允许值
<20
<50
<100 <300
0 <7
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（1）腐蚀率 腐蚀率一般以金属每年的平均腐蚀深度表示，单位为
mm/a。腐蚀率可用失重法测定，即将金属材料试件挂于热 交换器冷却水中的某一部位，经过一定时间，由试验前、后 试片重量差计算出年平均腐蚀深度，即腐蚀率 CL。
CL
K
当水中碳酸钙浓度超过其饱和浓度时，则会出现碳酸 钙沉淀，形成结垢，称为结垢型水；
当水中碳酸钙含量低于其饱和浓度时，则水对碳酸钙 具有溶解能力，可使已沉积的碳酸钙溶于水中，从而使金 属表面裸露在溶液中，产生腐蚀过程，称为腐蚀型水。
点蚀是一种腐蚀集中在金属表面数十微米范围内，且 向纵深发展的腐蚀形式。造成点蚀的原因是由于在金属表 面形成的很多高度活性阳极部位所产生的。
（2）缓蚀率 经水质处理后，使腐蚀率降低的效果称为缓蚀率。
C0 CL 100%
C0 式中 C0 — 循环冷却水未处理时的腐蚀率；
CL — 循环冷却水经处理后的腐蚀率。
P0 P ρFt
式中 P0 — 腐蚀前金属的重量，g； P — 腐蚀后金属的重量，g； — 金属的密度，g/m3； F — 金属与水的接触面积，cm2； t — 试验时间，h； K — 与试验时间有关的系数。
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往往腐蚀深度比平均腐蚀更有意义，通常以“点蚀系 数”来反映腐蚀深度的危害程度。点蚀系数是金属最大腐 蚀深度与平均腐蚀深度之比。
第24章 循环冷却水水质处理
水质特点和处理要求 循环冷却水处理
1
24.1 循环冷却水水质特点和处理要求
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24.1.1 循环冷却水的水质特点
（1）循环冷却水的浓缩作用
循环冷却水在循环过程中会产生 4 种水量损失：蒸
发损失（P1）、风吹损失（P2）、渗漏损失（P3）和排污损 失（P4）
热流体
热水
蒸发P1
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（3）循环冷却水的水质污染 由于循环冷却水是一个敞开的系统，它的水质污染来自
多方面，包括： 1）大气中的多种杂质，如尘埃、悬浮固体及溶解气体
SO2、H2S、NH3 等。 2）循环系统的渗漏导致的污染物进入循环水中。 3）在冷却水处理过程中，由于加入药剂所产生的沉积
物。 4）系统内微生物繁殖及其分泌物形成的粘性污垢。
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24.1.2 循环冷却水的基本水质要求
项目
Ⅰ
浊 度
(度) Ⅱ
Ⅲ
电导率 (s/cm)
总碱度 (mmol/L)
敞开式循环冷却系统冷却水主要水质指标
要求条件 1.年污垢热阻<9.5×10-5 m2h℃/kJ 2.有油类粘性污染物时,年污垢热阻< 1.4×10-4 m2h℃/kJ 3.腐蚀率<0.125mm/a 1.年污垢热阻<1.4×10-4 m2h℃/kJ 2.腐蚀率<0.2mm/a 1.年污垢热阻 1.4×10-4m2h℃/kJ 2.腐蚀率 0.2mm/a