循环水的冷却就是通过水与空气接触，由蒸发散热、接触散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。
冷却水按系统划分为直流冷却水和循环冷却水。
直流水系统的定义：在直流水系统中，冷却水只经换热器一次利用后就被排掉了，所以直流水又称为一次利用水，由于用水量很大，因此在水量丰富的地区也不提倡采用直流水系统。
循环水系统的定义：在循环水系统中，冷却水可以反复使用，水经换热器后温度升高，由冷却塔或其他冷却设备将水温降低下来，再由泵将水送往用户，水如此不断的进行重复使用。
循环冷却水系统：
1.封闭式循环冷却水系统：
冷却水收回利用，循环不已，因此，水量损失很少。
水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化，而水的再冷却是在另一台换热设备中用其他冷却介质来进行冷却的。
2.敞开式循环冷却水系统：
冷却水循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的。水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。
敞开式循环冷却水系统的主要设备之一冷却塔。
3、风筒式冷却塔（自然通风）
自然通风冷却塔需要有很高的风筒，因而对空气产生较强的抽吸能力。
自然通风冷却塔常使用在冷却水流量很大的系统。像热电厂的冷却水系统一般使用这种冷却水塔。
4、鼓风式冷却塔
鼓风式冷却塔是由安装在冷却塔底部的鼓风机将常温状态的空气压入其中，与热水逆流通过填料层进行传热和传质。
优点：风机的安装位置低，维护方便。风机的工作不受湿热空气的影响，当水质较差或有腐蚀时可避免风机的腐蚀，延长使用寿命。
缺点：要有很高的塔身，塔内空气处于正压状态，不利于热量的蒸发。
5、抽风式冷却塔
应用最为普遍，风机安装在塔顶。
根据水与空气流动的方向可分为：逆流式、横流式和并流式。
从热交换效率来说逆流式最为优越。
优点：抽风时塔内空气处于负压有利于水的蒸发散热，传热效果好。
缺点：风机的电耗较大。
冷却水系统的传热过程发生在冷却水的全过程，但主要过程发生在换热器和冷却塔。
换热器：温差、腐蚀、结垢；
冷却塔：传导、对流。
冷却水系统的水量平衡：
蒸发损失：换热作用散失的水量；
风吹损失：飘散的水量；
排污量：冷却水浓缩后不得不外排的水量。
循环水量平衡示意图：
敞开式循环冷却水的水质特点：
循环冷却水四种水量损失：
（1）蒸发损失；
（2）风吹损失；
（3）渗漏损失；
（4）排污损失。
循环冷却水中的CO2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，水在冷却塔淋洒过程中（相当于曝气）将使CO2散失和O2增加。
循环冷却水的水质污染：
（1）大气中杂物进入冷却系统；
（2）冷却塔风机漏油及塔体的腐蚀剥落物进入冷却水中；
（3）冷却水处理中加入药剂产生沉淀；
（4）微生物繁殖及分泌物形成的粘性污垢。
（5）水浓缩后，成垢离子成倍增加。特别由于碳酸氢盐是很不稳定的盐类，它在换热器表面上受热会分解为碳酸盐和二氧化碳。碳酸钙的溶解度很低，在传热表面上结碳酸钙水垢的倾向增加，这是问题之一。
Ca(HCO3)2 →CaCO3↓ H2O CO2↑
例如：冷却塔是怎样降温的，其实很简单，它是靠水由高处流向低处的过程中，通过蒸发、空气对流来进行降温，在这个过程中呢嗯，冷却水不断蒸发，大家请看照片，这就是冷却塔散发出的大量蒸汽，因为蒸发掉的水种不含盐分，所以随着蒸发过程的进行，循环水中的溶解盐类不断被浓缩，这就使得易结垢的离子成倍增加。特别由于碳酸氢盐是很不稳定的盐类，它在换热器表面上受热会分解为碳酸盐和二氧化碳。碳酸钙的溶解度很低，在传热表面上结碳酸钙水垢的倾向增加，这是问题之二。
补充水及排污水量占循环水量的百分率：
不同浓缩倍数补水量与排污水量对照表：
系统加药：
循环水加药的参照依据有：
（1）根据一个周期内的补充水量，按配方浓度投加；
（2）根据一个周期内的排污水量，按配方浓度投加；
（3）根据水质药剂浓度分析值与配方设定值的差乘以系统水量的数值。
加药方式：间歇加药、连续加药。
旁滤技术：
降低水中浊度的方法是排污和过滤。
通常在循环水系统的管路上引出一部分水进行过滤，过滤后的清水返回循环水系统。截留的浊度组成物质排出循环水系统外，这一过程称为旁滤技术。
根据运行经验，旁滤水量与循环水量之比（S：R）一般控制在3％～5％。
循环冷却水系统中的沉积物及其控制：
（1）水垢
使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水，当它通过换热器传热表面时，会受热分解：
Ca(HCO3)2=CaCO3↓ H2O CO2↑ （加热）
重碳酸盐在碱性条件下也会发生如下的反应：
Ca(HCO3)2 2OH-= CaCO3↓ 2H2O CO32-
当水中溶有氯化钙时，会产生置换反应：
CaCl2 CO32-= CaCO3↓ 2Cl-
水中溶有适量的磷酸盐时，磷酸盐将与钙离子生成磷酸钙：2PO43- 3Ca2 =Ca3(PO4)2↓
水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，当其阴、阳离子浓度的乘积超过其本身溶度积时，也会生成沉淀沉积在传热表面上，形成水垢，有时水垢也称钙垢。
（2）污垢
污垢一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其粘性分泌物等组成。
污垢体积较大、质地疏松稀软，故又称为软垢。
水垢的控制的方法有：
1、从冷却水中除去成垢的钙离子；
2、投加阻垢剂。
从冷却水中除去成垢的钙离子：
(1) 离子交换树脂法：
离子交换树脂法就是让水通过离子交换树脂，将Ca2 、Mg2 从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中除去Ca2 、Mg2 目的。用不同性质的离子交换树脂，可以很简便的从硬水中除去Ca2 、Mg2 等离子，使水软化。(Na型树脂软化法、氢型树脂软化、强酸型氢型树脂软化法、弱酸型氢型树脂软化法、氢钠型树脂软化法）
(2) 石灰软化法：
补充水未进入循环冷却水系统之前，在预处理时就投加适当的石灰，让水中的碳酸氢钙与石灰在澄清池中预先反应，生成碳酸钙沉淀析出，从而除去水中的Ca2 。
反应式：Ca(HCO3)2 Ca(OH)2=2CaCO3 2H2O
投加阻垢剂：
结晶动力学观点：钙垢析出的过程就是微溶性盐从溶液中结晶沉淀的过程。其首先要生成晶核，形成少量的微晶粒，这些微晶粒在溶液中通过热运动发生相互碰撞和金属器壁碰撞，小晶体变成大晶体，并在金属器壁形成覆盖传热面的垢层。
金属的腐蚀的概念：
金属的腐蚀指的是金属在周围介质(液体和气体)的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理作用而使金属受到破坏或性能恶化的现象。
在循环冷却水中，腐蚀与污垢是影响系统正常运行的两大主要障碍。腐蚀与污垢是互相联系制约：腐蚀产物会形成污垢，污垢又会引起腐蚀。
金属的电化学腐蚀过程：在冷却水中，金属的腐蚀过程主要是电化学腐蚀过程，即金属表面与导电介质(冷却水)因电化学作用而产生破坏的过程。
1）如果水中的溶解氧比较充足，则Fe(OH)2会进一步氧化，生成黄色的锈(FeO·OH和Fe2O3·H2O)，而不是Fe(OH)3；
2）如果水中的氧不充足，则Fe(OH)2进一步氧化为绿色的水合四氧化三铁或黑色的无水四氧化三铁。
水质稳定技术及水质稳定剂：
⑴水质稳定技术就是采用化学药剂来防止循环水中的腐蚀、结垢和微生物危害的控制技术；
⑵水质稳定剂就是用来控制循环冷却水的腐蚀，结垢和微生物的化学药剂的统称，一般分为缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等。
缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达到缓蚀目的。
缓蚀剂的类型沉淀膜型、氧化膜型、吸附膜型。
常用缓蚀剂：
沉淀膜型：聚磷酸盐(六偏磷酸钠、三聚磷酸钠）正磷酸盐，焦磷酸，有机磷酸盐，锌盐，硅酸盐；
氧化膜型：铬酸盐，钼酸盐，亚硝酸盐，钨酸盐；
金属离子沉淀膜型：苯并三氮唑（BTA)，甲基苯并三唑 (TT)，巯基苯并噻唑(MBT)。
阻垢剂作用原理：
螯合作用：螯合水中的铁、钙、镁等金属离子，使其螯合物能够溶于水中，可以起到软化水硬度的作用。以免与循环水中的其它离子形成不溶于水的物质，如碳酸钙等。
晶格畸变：破坏碳酸钙等晶体的生成规律，使晶格发生歪曲，形成无定型软垢。
分散作用：离解的负离子与碳酸钙的微晶粒子带有相同负电荷，彼此排斥，不能结成大晶粒。
循环水水质的判断标准：
（1）设备年腐蚀率：碳钢＜0.075mm/a；铜、不锈钢＜0.005 mm/a；
（2）年附速率＜15mcm；
（3）不发生微生物破坏，异养菌＜1×105个/ml；
（4）生物黏泥量＜4ml/m3。
氧化型和非氧化型杀菌剂：
氧化型杀菌剂：是指以强烈的氧化作用杀死微生物的杀菌药剂。通常是一种强氧化剂，对水中微生物的杀生作用很强。（氯气、强氯精、二氧化氯等）
非氧化型杀菌剂：是指不以氧化作用杀死微生物，而是以致毒作用于微生物的特殊部位来杀死细菌的杀菌剂。（季铵盐、异噻唑啉酮、戊二醛等）
浊度的控制：
(1)采用有效的旁滤处理，是日常管理的主要手段；
(2)控制补水浊度；
(3)在风沙大的地区，要采取防止风沙入侵的措施；
(4)控制微生物的繁衍，防止粘泥的大量产生；
(5)注意清除塔池积泥；
(6)系统进行排污处理。
循环冷却水的化学处理：
合适的缓蚀剂－防止腐蚀；
合适的阻垢剂－防止结垢；
合适的分散剂－防止粘泥垢；
合适的杀菌剂－控制微生物生长。
冷却水处理常见问题的判断和处理：
1、腐蚀问题：
现象：监测的腐蚀速率超标，挂片呈局部腐蚀或点蚀明显；水中总铁浓度持续升高；现场换热设备布满锈瘤、有泄漏；垢样分析表明氧化铁成分占70％～80％。
原因分析：检查水质指标合格情况；缓蚀剂浓度、碱度；Ca2 、Cl-、异养菌等指标是否不合格项增多等。
解决措施：确认指标合格的情况下再考虑修改配方增加缓蚀剂用量；增加药剂中抗点蚀的成分；提高水的碱度指标；加强对微生物的杀灭。
2、结垢问题：
现象：监测的粘附速率超标；换热设备超温，结垢堵塞；循环水中Ca2 与其他离子比例失调；垢样分析表明CaO、P2O5、CO2占百分比大。
检查途径：检查循环水中[碱度＋Ca2 ] 是否超标、粘泥量是否超标；加药是否及时或分散剂是否少加；工艺条件是否变化；进水阀门开度小，水量不足；浓缩倍数过高。
解决措施：增加阻垢分散剂的量或更换高效的阻垢分散剂；调低循环水中[碱度＋Ca2 ] 的控制指标；加酸降低PH和碱度；适当降低浓缩倍数。
3、微生物引起的问题
现象：监测的粘附速率超标，粘泥量超标、异养菌或铁细菌、硫酸盐还原菌超标；循环水发黑、臭，有菌藻团；换热器管内有滑腻沉积物。
检查途径：检查加氯（卤）合格率，每日加氯（卤）量是否足够；若使用非氧化杀生剂则检查加药间隔周期是否太长；工艺物料是否泄漏等。
纠正措施：加强加氯（卤）管理，提高合格率；定期交替使用非氧化杀生剂；进行粘泥剥离强化处理。
循环水的结垢趋势判断：
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