循环系统范文
时间：2023-12-02 21:32:30
循环系统篇1
(一)一般系统论的基本原理
1.系统与系统论的概念
1925年，奥地利生物学家贝塔菲（L.V.Bertalanffy1901-1971）创立了系统论。系统是“由若干要素按一定关系组合的具有特定功能的有机整体，其中要素又称为子系统”。系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问。它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。[1]（P55）系统是普遍存在的。由于构成要素不同，要素之间相互联系、相互作用的方式不同，系统可分为不同的类型。按自然属性，可分为自然系统和人造系统；按物质属性，可分为实体系统和概念系统；按运动属性，可分为动态系统和静态系统；按系统与环境的关系，可分为开放系统、封闭系统和孤立系统；按反馈属性，可分为开环系统和闭环系统；[2]（P128-129）按规模，可分为小型系统、中型系统、大型系统和巨型系统；按复杂程度，可分为简单系统、复杂系统、超复杂系统；按状态，可分为平衡态系统和非平衡态系统。对系统进行分类，是为了把系统的抽象性与具体的客观事物联系起来加以研究。实际上，现实系统常常是以上几种典型类型的综合体，例如，自然生态系统和人类社会经济系统都是非平衡态的超复杂巨型系统。
2.系统论的基本原理
作为系统论研究对象的“系统”，是现实世界的形形的系统的抽象。人们抽去了实际存在的物质系统或概念系统的具体属性，考察和肯定了它们共同的系统方面的特征和性质。系统的这些性质的客观存在构成了系统论的基本原理。它们包括：⑴整体性原理。系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的系统的质的规定性，其诸构成要素的特定状态的最佳组合秩序构成系统的整体最优化，即系统的整体功能大于系统各要素功能的迭加。⑵层次性原理。由于组成系统的诸要素的种种差异，从而使系统组织在地位与作用，结构与功能上表现出等级秩序性，形成了具有质的差异的系统等级，即层次。⑶开放性原理。系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能，系统向环境开放是系统得以向上发展的前提，也是系统得以稳定存在的条件。⑷目的性原理。系统在与环境的相互作用中，在一定的范围内，其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响，坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。⑸有序性原理。系统内部按一定的规律运行，各要素在系统中的位置以及它们之间的联系有一定的秩序，能够使系统产生一定的功能。⑹动态性原理。一切系统都处于不断变化、发展之中，绝对静态的系统是不存在的；任何系统的正常运转，不但受到系统本身的条件限制和制约，还受到相关系统的影响和制约，所以，随着系统内外条件的变化，加快了系统内外条件的组合和重新组合，从而激化了系统运动的动态性。此外，系统论还包括:相似性、相关性、稳定性、惯性和负反馈原理等。
（二）信息论的基本内容与方法
1.信息的概念与特征
信息是宇宙中除物质和能量外的第三种“要素”。三者都极为重要，如果没有物质，宇宙就会变得虚无飘渺；如果没有能量，宇宙就会失去演化的动力；而如果没有信息，宇宙就会变得杂乱无章。可见，信息的重要性绝不亚于物质和能量。[3]所谓信息，就是人们能够识别的、具有新内容的消息。1948年，美国数学家申农（C.E.Shannon）创立了信息论，他提出：信息是系统不确定性的减少，或者说是对事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。在物理学中，信息就是有序化的程度，因此信息就是负熵（物理熵表示的是系统无序化的程度，即系统的无序量；而负熵表示的是系统有序的程度）。[4]（P27-28）在任何一个信息流通系统中,都有发出信息的发送端(信源)、接收信息的接收端(信宿)、以及信息流通的通道(信道)。[5]（P4-6）信息具有可识别性、可转换性、可存贮性、可传递性、可扩充性、可压缩性和可共享性等特征。这些特征，使信息论和信息方法在循环经济中的运用成为可能。
2.信息论的含义
信息论是关于信息的基本理论，是研究信息的本质，并用数学方法研究其计量、交换、传递和储存的学科。信息论可分为狭义信息论与广义信息论。狭义信息论又称申农信息论，它是以数学方法研究通讯技术中关于信息的传输和变换规律的一门科学。它给出了各种条件概率下的信源信息量、信道容量、信息传递和交换、噪声与滤波、调制等的计算方法和公式，对信息的规律进行定量处理。广义信息论也称信息科学,它超出了通讯技术的范围来研究信息问题，它以各种系统、各门科学中的信息为对象，广泛地研究信息的本质和特点，以及信息的取得、计量、传输、储存、处理、控制和利用的一般规律。
3.信息方法
广义信息论的发展为人们提供了一种研究系统功能的方法——信息方法。所谓信息方法，就是运用信息的观点，把对象作为系统，完全脱开其具体运动形态，将其运动过程抽象成为一个借助信息的传输和变化，实现其目标的运动过程的研究方法。通常用反馈信息作为实现系统目标的控制手段。信息方法不同于传统的经验方法。它具有综合性的特点。它从系统对信息的接收和使用过程来研究对象的特征，研究对象系统与外界环境之间的信息输入与输出关系，从而可以把不同的对象加以类比研究。同时它又是用联系、转化的观点，综合研究系统运动的信息过程。通过这样的方法对复杂事物进行研究，就不需要像通常那样去解剖分析整体结构，而是直接从整体上综合考察信息的流程，由此获得有关的知识。这对于认识和揭示事物的复杂性、系统性和整体性，是大有裨益的。[6]（P45-46）信息方法具有较高的普遍意义和较大的适用范围，不但适用于广泛的自然科学领域，而且也可以应用于部分的社会科学领域，如现代经济学、生态科学、环境科学中。
（三）控制论与控制论方法
1.控制论的基本概念
1948年，美国著名数学家维纳（N.Wiener，1894～1964），创立了系统的控制论。控制是按照给定的条件和预定的目标，对一个过程或一系列事件施加影响的一种行动。也有人认为，控制是为了改善某个对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的加于该对象之上的作用。控制论是研究各类系统之间共同的调节和控制规律的科学，也可以说，控制论是研究系统的控制规律以实现优化目标的科学。它利用系统各部分之间的相互关系和信息传递，将整个系统组织成为能自动地合乎要求的运动机制。
2.控制论的信息方法
控制论的基本概念是信息和反馈。维纳指出，我们用来控制环境的命令，都是我们给予环境的信息。任何组织能够保持自身的稳定性，是由于它具有取得、使用、保持和传递信息的方法。所以，信息和控制是不可分离的，信息论是控制论的基础。信息的变换过程“信息—输入—存贮—处理—输出—信息”中便存在着“反馈”信息。所谓“反馈”，就是把施控系统的信息（又称给定信息）作用于被控系统（对象）后产生的结果（真实信息）再输送回来，并对信息的再输出发生影响的过程。维纳称反馈是控制系统活动的一种方法，是信息传递和返回的过程，其特点就是根据过去的操作情况去调整未来的行为。因此，控制论里所说的反馈，主要指的是信息反馈。反馈可分为两类，即正反馈和负反馈。如果反馈信号是增强系统输入效应的，即控制系统的给定信息与真实信息的差异倾向于加剧系统正在进行的偏离目标的活动，那么它就使系统趋向于不稳定状态，乃至破坏稳定状态，这就称为正反馈。相反，如果反馈信号是减弱系统输入效应的，即控制系统的给定信息与真实信息之差倾向于反抗系统正在偏离目标的运动，那么它就使系统趋向于稳定状态，这就是负反馈。正反馈使系统的输出量变得越来越大，往往可用来提高系统的灵敏度；而负反馈则可以补偿系统内部的某些因素变化而产生的影响，使系统的稳定性增加。在控制系统中，一般是用负反馈来调节和控制系统的机制。
3.控制论的黑箱方法
黑箱方法是控制论的一个常用方法。它是将一个未知的事物看作一个黑箱——封闭的箱子，其内部构造和机能尚不很清楚，在输入刺激和干扰的作用下，其行为反映在有指示的输出端，通过外部观测所获得的信息数据，便能辨识其系统结构和功能。黑箱可以是任何系统，所有的事物实质上都是或曾经是黑箱。黑箱是一个相对的概念，是相对于人的认识主体而言的。人的认识总是从不知到知、从知之不多到知之甚多。对于不同的人，同一对象既可能是黑箱，也可能是“白箱”，即有的人尚未认识而有的人已经认识。人的认识又是逐渐积累、不断深化的过程。有的事物目前完全不了解，是个黑箱；有的则会有部分了解，它便是个不完全的黑箱，是有“部分黑”又有“部分白”的“灰箱”。当我们认识和掌握了系统的内部结构，它便成为“全知的黑箱”或“白箱”。维纳认为，把白箱即某些具有已知结构的物体的结构关系，按一定的关系式表达出来，就是“白箱网络”。通过这种“白箱网络”，就可以对系统进行再认识，或者控制系统以后的过程和预测系统的未来行为。白箱方法要求同时观测和辨识系统的运动状态和内部结构，具有更大的预测性，因而在现代控制论中受到更多的重视。
4.控制论的功能模拟法
所谓功能模拟法，就是根据模型和原型之间的相似关系来模拟对象，通过模型来间接地研究原型的规律性的实验方法。控制论的模型大致有两类：一类是实体模型或实物模型；另一类是理想模型，即形象或符号模型。功能模拟法不同于传统的模拟法，它不着眼于对象内部的具体物质组成和结构形态，也不着眼于对象的运动形态和能量特征，而是以功能或行为的相似性、代表性和外推性为条件，在系统与系统之间进行对比和模拟。由于这种功能或行为的相似性，在生物和机器以至社会生活中普遍存在，因而功能模拟法适用的范围更为广泛。功能模拟法可以运用黑箱理论从功能上描述复杂系统对环境影响的反应方式，而无需分析系统内部的物质基础和个别元素，不追求模型的结构是否与原型相同，从而揭示原型的复杂机制和基本功能。比如，电脑撇开人脑的复杂的结构和组成，从功能方面模拟人脑。功能模拟法注重信息在控制和自组织系统中所发挥的功能，并不意味着它完全撇开结构谈功能。不同的结构可以有相似或相同的功能，从这些相似或相同的功能中去揭示和确定它们各自的结构特点，就必须研究功能与结构之间更为复杂和细致的关系。功能模拟法建立在功能和结构是辩证的统一这种认识的基础之上。正是在对模型的行为和结构的内在联系进行研究的条件下，它可以发现和揭示新的尚未被认识的系统原型的特点和属性。[6]（P98-112）
（四）系统的自组织理论
自组织是现代非线性科学和非平衡态热力学的最令人惊异的发现之一。从系统论观点看，自组织是指一个系统在内在机制的驱动下，自动从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断提高自身的复杂性和精细度的过程。从热力学观点看，自组织是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息，不断降低自身的熵含量（熵产），提高其有序度的过程。从统计力学观点看，自组织是指一个系统自发地从最可几状态向几率较低的方向变化或移动的过程。从进化论观点看，自组织是指一个系统在“遗传”、“变异”和“优胜劣汰”等机制的作用下，其组织结构和运行模式不断地自我完善，从而不断提高其适应环境能力的过程。[1]（P58-61）自组织的过程就是系统的各子系统的状态变量相互作用，形成一种统一的力量，使系统发生质变的过程。从这一特点出发，哈肯提出了序参量的概念。序参量是描述系统有序程度的量，它是指在系统处于无序状态时，其值为零，随着系统由无序向有序转化，其值从零向正有限值变化或由小向大变化的一个或几个变量。它可以用来描述系统的有序程度或自组织状态。一系列系统理论，对于深入认识系统的自组织有着特别重要的意义。这其中包括前面谈到的主要以既成系统为研究对象的一般系统论、信息论和控制论。也包括20世纪60～70年代兴起的，以系统的发生、发展为重点，探讨系统自组织演化问题的耗散结构理论、协同理论、超循环理论、突变理论、混沌理论和分形学。
1.耗散结构理论
比利时科学家伊里亚．普里高津（I．Prigogine）在研究某些远离平衡态并且包含多基元多层次的开放化学系统时，发现这些系统通过耗散运动（与外界进行的物质、能量、信息的交换运动），在系统内部涨落（局部的起伏偏差）的触发下，可以自组织地形成某种动态稳定的时空上有序的结构，称之为耗散结构。生命系统、社会经济系统都是耗散结构，具有丰富的层次和结构。这些系统内部不断产生正熵，使系统趋向于混乱。为维持自身在空间上、时间上或功能上的有序状态，系统就要不断地从外界引入负熵流，进行新陈代谢过程。
2.协同理论
德国理论物理学家赫尔曼．哈肯于1977年发表的《协同理论导论》，建立了协同理论的理论框架，标志着这门学科的诞生。协同理论研究各种完全不同的系统在远离平衡时通过子系统之间的协同合作，从无序态转变为有序态的共同规律。任何一个系统都是由大量的子系统组成的，系统的整体行为取决于系统内子系统间的相互作用，当子系统间的相互作用较大，而其独立性较小时，系统的整体在宏观上显示出结构特征，这样的系统是有序的。反之，当子系统之间的相互作用较小，使子系统的独立性占主导地位时，它们便处于杂乱无章的“热运动”状态，使系统在宏观上没有一个稳定的结构，这样的系统就是无序的。由此可见，子系统之间的相互作用是有序的起因，热运动是无序的根源。协同导致有序。协同理论用序参量来描述一个系统宏观有序的程度。一个系统内部的子系统之间的协同合作产生了序参量，序参量之间的合作与竞争形成自组织结构。因此，协同是自组织结构的内在依据。这种序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程，是协同理论的精髓所在，也是协同理论中协同的真正意义。
3.超循环理论
超循环理论是关于非平衡态系统的自组织现象的理论。由德国科学家M.艾肯在20世纪70年代直接从生物领域的研究中提出。他认为：在生命现象中包含许多由酶的催化作用所推动的各种循环，而基层的循环又组成了更高层次的循环，即超循环，还可组成再高层次的超循环。超循环系统即经循环联系把自催化或自复制单元连接起来的系统。在此系统中，每个复制单元既能指导自己的复制，又能对下一个中间物的产生提供催化帮助。艾肯在分子生物学水平上，把生物进化的达尔文学说通过巨系统高阶循环理论，进行数学化，建立了一个通过自我复制、自然选择而进化到高度有序水平的自组织系统模型，以解释多分子体系向原始生命的进化。超循环理论对于生物大分子的形成和进化提供了一种模型。对于具有大量信息并能遗传复制和变异进化的生物分子，其结构必然是十分复杂的。超循环结构便是携带信息并进行处理的一种基本形式。这种从生物分子中概括出来的超循环模型对于一般复杂系统的分析具有重要的启示。如在复杂系统中信息量的积累和提取不可能在一个单一的不可逆过程中完成，多个不可逆过程或循环过程将是高度自组织系统的结构方式之一。超循环理论已成为系统学的一个组成部分，对研究系统演化规律、系统自组织方式以及对复杂系统的处理都有深刻的影响。
4.突变理论
突变论的创始人是法国数学家雷内托姆。他于1972年发表的《结构稳定性与形态发生学》阐述了突变理论。突变理论的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和预测事物的连续性中断的质变过程。突变论是一门应用科学，当它作为一门数学分支时，它是关于奇点的理论，可以根据势函数对临界点分类，并且研究各种临界点附近的非连续现象的特征。突变论认为，系统所处的状态，可以用一组参数描述。当系统处于稳定态时，标志该系统状态的某个函数应取唯一的值。当参数在某个范围内变化，该函数值有不止一个极值时，系统必然处于不稳定状态。雷内托姆指出：系统从一种稳定状态进入不稳定状态，随参数的再变化，又使不稳定状态进入另一种稳定状态，那么，系统状态就在这一刹那间发生了突变。突变论给出了系统状态的参数变化区域。
5.混沌理论
气象学家洛沦兹（EdwardLorenz）1963年率先提出了混沌的概念。这里的所谓混沌并不意味着无序，也不是有序的对立面，而是有序的“前兆和伙伴”；是包含于无序中的有序模式，它随机出现但却包含着有序的隐蔽结构和模式，即在混沌中隐含着局部随机整体稳定。混沌理论具有以下三个关键（核心）概念。对初始条件的敏感性：即著名的“蝴蝶效应”。理解它的一个很好的比喻是：“一只蝴蝶在巴西扇动翅膀可能会在美国得克萨斯引起一场龙卷风。”混沌系统对初始条件是非常敏感的，初始条件的轻微变化都可能导致不成比例的巨大后果。分形（fractals）：分形是著名数学家曼德勃罗特（Mandelbrot）创立的分形几何理论中的概念，意为系统在不同标度下具有自相似性质。自相似性是跨尺度的对称性，它意味着递归，即在一个模式内部还有一个模式。由于系统特征具有跨标度的重复性，故可产生出具有结构和规则的隐蔽的有序模式。
分形具有两个普遍特征：第一，它们自始至终都是不规则的；第二，在不同的尺度上，不规则的程度却是一个常量。奇异吸引子：这是系统被吸引并最终固定于某一状态的性态。有三种不同的吸引子控制和限制物体的运动程度：点吸引子、极限环吸引子和奇异吸引子（即混沌吸引子）。点吸引子与极限环吸引子都起着限制的作用，以便系统的性态呈现出静态的、平衡的特征，故它们也叫做收敛性吸引子。而奇异吸引子则与前二者不同，它使系统偏离收敛性吸引子的区域而导向不同的性质。它通过诱发系统的活力，使其变为非预设模式，从而创造出了不可预测性。从总体上看，耗散结构理论对于理解系统演化的前提条件有基本的重要性。协同理论阐述了子系统之间的竞争和协同，推动系统从无序到有序的演化，总体上推动了我们对系统自组织演化内部机制和动力的认识。超循环理论指出相互作用构成循环，提出了循环等级学说，从低级循环到高级循环，不同的循环层次与一定的发展水平相联系，揭示了系统自组织演化发展采取了循环发展形式。突变理论与系统自组织演化的相变理论①密切联系在一起，揭示原因连续的作用有可能导致结果的突然变化，揭示出相变的方式和途径、相变的多样性。对混沌和分形的研究，使得我们对于系统自组织的复杂性、系统自组织的发展的整个过程有了更深刻的理解。于是这些系统自组织理论使我们认识到，充分开放是系统自组织演化的前提条件，非线性相互作用是自组织系统演化的内在动力，涨落成为系统自组织演化的原初诱因，循环是系统自组织演化的组织形式，相变和分叉体现了系统自组织演化方式的多样性，混沌和分形揭示了从简单到复杂的系统自组织演化的图景。[7]（P69-82）
二、基于系统科学的循环经济系统分析
作为20世纪人类认识理念上的革命，系统科学理论为我们科学地分析循环经济的系统构成及其演化规律，提供了科学基础。在这里本人仅以自身对系统科学的有限理解为基础，尝试着对循环经济系统进行初步的系统分析。
（一）循环经济系统的复杂性
系统论思想要求人们从一种分散地、孤立地、简单地看待世界和事物的机械论理念转变为一种联系地、有机地、整体地看待世界和事物的理念。这种理念启发人们把循环经济看作是一个复杂的巨系统。所谓复杂巨系统是由大量相互作用或相互分离的子系统结合在一起，是不同优先级的、各种可变化的子任务要同时满足或依次满足性能指标的系统，所有表示系统环境的外部作用对系统的影响是本质的，这种系统具有非线性的、混沌或事先不确定的动态行为。[8]（P1-3）复杂系统的本质特征在于它的复杂性：从定量上讲数学模型是高维的，具有多输入多输出；从定性上讲系统具有整体性、非线性、层次性、动态性，有复杂的和多重的控制目标。具体来说，循环经济系统的复杂性主要体现在以下几个方面。
1.循环经济系统是复合的有机整体
循环经济系统不同于以经济、社会、自然三维分裂为特征的传统经济系统，它是一个“经济—社会—自然”三维一体的复合系统和有机整体，经济系统只是其中的一个子系统。循环经济系统的整体目标是要实现社会、经济系统与自然系统之间的动态均衡。作为有机整体，这个巨系统有复杂的多重目标。经济子系统不能只追求自己的分目标，实现自身的有序发展（经济效益的最大化），而加剧其它子系统（自然系统）的无序化程度（资源枯竭、环境污染、生态恶化等），从而影响系统整体的有序发展和整体目标的实现。发展循环经济就是要从系统整体的角度着眼，综合调节和控制循环经济系统整体和部分的关系，统筹整体功能和局部利益，在追求经济发展、社会进步、资源节约和环境保护的动态平衡中达到经济效益、社会效益、生态效益的最大化，实现“经济—社会—自然”大系统的整体优化。
2.循环经济系统是非线性系统
循环经济是指物质和能量梯次、闭环流动型经济，本质上是一种与环境友好的生态经济。它是运用生态学规律指导人类社会经济活动，回归人类社会经济系统与自然生态系统之间物质循环运动的本质属性，按照物质循环运动的规律利用自然资源和环境容量，实现人类社会经济活动的生态化和绿色化转向，实现人类社会经济系统与自然生态系统之间的良性循环。循环经济与传统经济最根本的区别在于：传统经济将经济系统看作完全孤立、封闭的系统，把经济增长看作是物质财富的线性增加过程，追求的理想目标是经济效益的最大化。从物质流向看，这种模式的特点是“资源—产品—废弃物”的物质单向流动，从自然生态系统提取物质和能源，还给自然生态系统污染和废物，通过把资源持续不断地变成垃圾来实现经济的数量型增长。而循环经济模式则克服了经济系统与自然生态系统相互割裂的弊端，要求恢复经济、社会与自然生态系统作为一个大系统的完整性，回归人类社会-经济系统与自然生态系统之间物质循环运动的本质属性，将经济系统组织成“资源—产品—再生资源”的反馈式流程，强调构筑“经济食物链”和修复循环链，在社会生产、流通、消费和产生废物的各个环节循环利用资源，对废弃物进行回收利用、无害化及再生，以提高资源的利用率，使所有的物质和能源在不断的循环中得到合理和持久的利用，把人类的经济活动和社会活动等对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济系统内部的经济、社会、自然子系统之间相互进行着物质、能量和信息交换，目的是要改变工业革命以来，人类社会中的生产者和消费者越来越强，分解者越来越弱，引发越来越严重的资源、环境危机的现状，遵循“人类向自然的索取必须由人类对自然的回馈相平衡”的核心原则，实现“生产者、“消费者”和“分解者”之间的有机匹配与合理衔接，从根本上恢复和重建“自然—经济—社会”的合理规则和运行路线，形成良性的循环互动。
3.循环经济系统是多层次系统
循环经济系统是一个多层面、多角度的耦合体。从物质流动的角度看，它涵盖了自然、社会、经济三大系统，在更广泛的空间寻求物质流、能源流配置效用的最大化。它要求以“经济—社会—自然”三维系统作为支撑，针对资源存量、环境容量、生态阈值的综合约束，以缓解资源环境压力、满足经济社会发展需要为目标，研究物质流、能源流、价值流的运行机理、方式、技术、效率、机制等，追求三维整合或者说是三维协调发展的理想目标。倡导人类的发展活动所创造的经济价值必须与其所造成的社会价值和环境价值相统一的新的发展观，要求在提高经济效益的同时,必须兼顾资源环境效益和社会效益。从系统构成的角度看，它应包括：①循环型生产系统。它由若干生态工业园、特色工业园和多条生态工业链组成，企业、产业和园区之间，按照自然生态系统的模式，构筑生态工业链，建立物质交换关系，使系统中的物质和能源都得到充分的利用，形成共生组合，实现整个生产系统的循环化和生态化转向。②循环型流通服务系统。就是将循环经济的减量化、再使用、再循环的原则落实到流通服务业的各行业各部门，大力发展废旧物资回收产业。③循环型消费系统。就是在消费领域倡导适度消费、绿色消费，逐步形成循环型生活方式和消费方式。④循环型基础设施系统。就是按照循环经济理念建设和改造公共基础设施系统，如通过实行城市污水集中分类处理，构建水资源循环利用体系等。⑤生态循环系统。它是指在人工系统中建立起像自然生态系统那样的自我平衡机制，扭转人类社会发展中缺少对生态因素关注的现象。⑥循环型社会系统是将循环经济理念注入社会生活中的方方面面，如政府机关、事业单位实行绿色采购；医院实行医疗废弃物无害化处理；学校、社区创建绿色学校、绿色社区等从实施的层级和规模看，可分为：①企业（个人）层面的微观循环，即企业内部的物质循环。企业推行清洁生产，选择清洁生产工艺，实行产品生态设计，建立生产全过程的环境管理系统，减少产品和服务中物料和能源的消耗量，实现最终排放废物减量化、资源化、无害化。②区域层面的中观循环，即企业之间的物质循环。若干互相关联的企业或行业间建立生态产业群落，建立共生的工业园区，上游企业的副产品或废弃物用做下游企业的原料，形成企业间的工业代谢和共生关系，从而形成较大的链式循环。③社会层面的宏观循环，或称社会循环。即在全社会的生产、流通、消费之间建立废弃物回收系统，实现重复利用。逐步建成资源节约型和环境友好型社会。[10]（P27-30）
4.循环经济系统是一个动态系统
由于循环经济系统是多层次的复杂系统，因此，其中任何子系统的正常运转，不但受到系统本身的条件限制和制约，还受到相关子系统的影响和制约；任何一个子系统发生变化都可能对其它子系统产生短期或长期的影响。所以，随着子系统内外条件的变化，加快了系统内外条件的组合和重新组合，从而激化了整个系统运动的动态性。循环经济系统是在传统经济系统的基础上，通过不断地对其实行循环化和生态化转向，实现“经济—社会—自然”系统的三维整合，来达到三维协调发展的整体目标。因此，循环经济系统处于不断变化、发展、完善之中，是一个长期进化的动态过程。循环经济系统在其发展的不同阶段，经济子系统需要不断与自然、社会子系统发生物质、能量、信息交换，吸收外部资源加以完善、创新，做到生产和消费“效益最大化、污染最小化、废物资源化和环境无害化”，以实现社会经济系统与自然系统之间的动态均衡。同时，循环经济系统的整体优化过程，实质上是其系统构成中各个组成部分的不断发展和完善的动态过程。循环经济系统的健康发展和日益成熟，取决于其内部各个要素之间所具有的稳定关系，以及这些关系的互相作用、互相制约与互相影响，最终产生出系统整体效益的最大化，以及其中的物质流、能量流的平稳运行与流畅互补。
（二）循环经济系统的信息分析
信息方法为研究“经济—社会—自然”三维结合的复杂循环经济系统提供了新的思路。可以说正是由于自然生态系统不断向人类发出的反馈信息（资源枯竭、环境污染、生态恶化等），才使得人类认识到自然生态系统存在着承载力极限，传统经济系统的发展模式突破了这一极限，加剧了自然生态系统的无序化程度，于是，人类才开始探索新的发展模式，导致循环经济这种资源节约环境友好型的新经济发展模式的产生。在循环经济系统产生的过程中，自然生态系统被看作主要的信息来源（信源），各种自然现象及其监测手段就是信息的通道（信道），从事循环经济的研究者、决策者、管理者、生产者和参与者都是信息的接收者（信宿）。根据信息论的基本原理，人们只有对循环经济系统发展的即时状况进行充分的了解，才能通过反馈的方式对其做出决策，进而产生影响。由于循环经济系统的复杂性，决定了循环经济系统在其发展和完善的过程中，如果仍然以从事循环经济的研究者、决策者、管理者、生产者和参与者等做为信息的接收者（信宿）的话，那么，信息的来源则很多，可以来自自然、社会、经济子系统，也可以来自循环型生产系统、流通服务系统、消费系统、社会系统、基础设施系统以及生态循环系统等，还可以来微观循环系统、中观循环系统和宏观循环系统。信源发出的信息的种类也很多，资源环境状况、能源供需情况、产品价格变动、经济增长、社会进步等各项指标都能成为反映循环经济系统运行状况的重要信息。
循环经济系统的信息获取，可以通过观察、调查、查询、监测、数据统计等多种手段。对获取的信息进行分析，也可以采用多种方法,归纳法、对比法、统计法、评价法等，在这里我们重点介绍其中的一种方法——指标评价法。为了便于对复杂的循环经济系统的错综复杂的信息进行科学的、综合的分析、处理，我们可将这些复杂的信息抽象成为一个综合反映循环经济发展状况和发展趋势的指标体系。所谓循环经济评价指标体系是对一定时期内循环经济系统各层次、各环节的发展水平和发展趋势进行全面、系统地测定和计量，并进行综合评价的一系列指标的总称。依据循环经济的内涵和目标，我们构建了循环经济评价指标体系，包括目标层、准责层、指标层3个层次。目标层：循环经济综合评价指数是我们通过测算所要得到的最终结果，这一结果横向可与其他国家（地区）进行同期比较，纵向可与本地不同时期进行比较，通过比较可以反映循环经济系统整体发展水平和发展趋势。总指数的计量来源于准责层的6个子模块。准责层：由6个子模块构成。经济增长指数用于评价系统的经济发展水平和趋势；科技进步指数用于评价系统的社会进步、科技进步状况；资源消耗指数用于评价系统中资源消耗的水平和趋势；废弃物排放指数用于评价系统废弃物排放的水平和趋势；资源利用效率指数用于评价系统资源利用效率水平；循环利用指数用于评价系统中资源循环利用的水平和趋势。6个子模块指数的计量分别来源于指标层相对应的指标。指标层：有36个指标。①经济增长指数包括13个指标。其中：国内生产总值增长率、人均国内生产总值、工业总产值、财政收入、进出口商品总额，反映综合经济发展规模和增长水平；资源密集型产业产值比重减少率、高新技术产业产值比重、第三产业占GDP比重、静脉产业占GDP比重增长率、资源密集型产品净出口比重，反映经济结构水平和趋势；全员劳动生产率、万元投资回报率、固定资产产值率，反映经济效益水平和趋势。②科技进步指数包括7个指标：科技进步贡献率、科技费占GDP比重、绿色技术占新技术比重、有毒有害产品淘汰率、有毒有害原料淘汰率、落后工艺技术设备淘汰率、绿色能源使用比率。③资源消耗指数包括5个指标：万元GDP能源终端消费量减少率、万元GDP消耗不可再生资源减少率、万元GDP耗水量减少率、万元GDP占用土地减少率、产品物料流失（损失）量减少率。④废弃物排放指数包括4个指标：单位GDP废气排放量减少率、单位GDP废水排放量减少率、单位GDP工业固体废弃物排放量减少率、单位GDP城市生活垃圾排放量减少率。⑤资源利用效率指数包括2个指标：能源利用率、原材料利用率。⑥循环利用指数包括5个指标：污水处理率、废水循环利用率、工业固体废弃物循环利用率、包装物回收利用率、城市生活垃圾分类处理率。[11]
（三）循环经济系统的控制
循环经济系统的控制就是按照经济、社会、生态效益最大化的整体目标，以获取的信息为基础，不断调控系统内部不利于系统整体优化的组分，通过注入有利于资源节约、环境保护、生态修复、协调发展等方面的负反馈信息，推进自然资源的梯级循环利用，增加系统中的负熵流，使经济发展在自然生态系统的承载能力和弹性恢复能力的限度之内，保证经济、社会、自然生态系统之间的动态平衡，实现系统的可持续发展。循环经济系统的控制应该是全方位、多角度的。信息显示的系统发展中存在的任何不利于系统整体优化的因素，都应成为系统调控的对象。比如：针对认识问题，应通过广泛的宣传教育，使公众认识到，发展循环经济不仅是物质流动形式的转变，更是一场经济运行方式的革命和人类生存方式的巨大变革；全社会要坚持科学发展观，倡导并确立有利于循环经济发展的价值观；企业要树立绿色生产、清洁生产观；公众要树立绿色消费和适度消费观等。针对管理问题，应成立专门的领导和管理机构，成立以各级党政主要领导任组长,计委、经委、财政、城建、规划、环保、水利、绿化等部门负责人参加的各级循环经济系统发展协调领导小组，对循环经济系统发展工作实施统一领导和布署；领导小组下设办公室，由上述部门组成，负责日常组织协调工作；要用超前性理念和系统工程思想，制定循环经济系统发展总体规划、专门规划和分阶段、分步骤实施规划等。
循环经济系统的控制应该依靠制度创新。根据系统信息显示的现有的制度体系中存在着不利于系统发展的制度障碍，如：自然资源和环境成本的使用价格过低，成本外部化，形成系统发展的成本障碍；价格形成机制不科学，构成系统发展的价格障碍；法律法规建设滞后，循环经济法律法规较缺乏，不能满足系统发展的需要；相关政策支持不利，以市场机制为基础的政策较少且效率不高，对系统发展的激励作用不够等。循环经济系统应该通过制度创新，注入负反馈信息，消除系统发展的制度障碍。①实现环境成本内部化。逐步取消自然资源开发利用补贴制度,使资源价格反映其真实的生态学、经济学价值。对环境容量等共有财产使用者征收高税费，提高生产和消费环节的排污和废弃成本，促使环境成本内部化,解决循环型生产环节的成本障碍。②建立基于资源全部成本的完全价格体制。该体制不可能通过市场自发建立,需政府有规划的组织生态学家、经济学家对资源价值进行货币化评估,计算出其真实价值,并以税收形式计入产品或服务的市场价格,通过市场机制和价值规律消除循环经济发展的价格障碍。③健全循环经济法律体系。以《循环经济促进法》为框架法，以《资源有效利用促进法》为基本法，包括《绿色消费法》、《包装物再生利用法》、《家电再生利用法》、《食品再生利用法》、《建材再生利用法》、《汽车再生利用法》、《节能法》、《废弃物处理法》及相关子法。制定城市垃圾处理、水和大气污染治理的监管条例，将责任主体和监管部门的行为置于法律规范之下。制定可持续发展认证体系，产品质量标准体系、环境标志和标准体系等。④完善循环经济激励政策。征收资源税，实现资源有偿使用，限制不可再生资源的开采和使用、限制资源型产品出口；征收废弃物处理费、垃圾填埋和焚烧税，推动垃圾分类处理，促进其减量化、资源化；以废弃物为原料的企业，可获相关废弃物处理费的补偿；对环境有害的技术和产品，在销售环节加征环境附加费，使其在成本效益选择中更乐于采用洁净技术、生产洁净产品；将循环技术纳入科技创新体系，在风险投资基金中划出一定比例支持循环型技术研发；对循环经济项目，给予财政补贴、贷款担保与贴息、低息贷款、优先贷款、延长信贷周期、减免税收或税前还贷等支持；通过倾斜的产业政策，支持其到资本市场融资；对清洁汽车、能源及获环境标志和能源效率标志的产品，减征消费税；对原污染型生产设施，折旧率可以提高到30%以上等。⑤健全循环经济保障制度。包括有利于循环经济的资源、产权、市场和产业等经济制度；循环经济核算、会计、审计、生产、消费、贸易、包装和回收等规范制度；有利于循环经济的财政、金融、税收和投资等激励制度。总之，要考虑资源环境成本，通过价格、税收等经济杠杆的调节作用，使资源环境价值纳入生产和消费成本，引导人们通过成本——效益核算，选择资源节约型、环境友好型的生产和消费方式。[12]
循环经济系统的控制应该借助物质流分析法。循环经济的系统控制要求在一定自然资源投入的情况下，使总产出最大化，使排出废弃物最小化，使资源环境影响最低化。因此，有必要借助物质流分析法。物质流分析(MaterialsFlowAnalysis，简称为MFA)是指在一定时空范围内，用物理的重量单位(通常用t)对特定系统中物质流动和贮存的系统性分析。主要涉及的是物质流动的源、路径及汇。根据质量守恒定律，物质流分析的结果总是能通过其所有的输入、贮存及输出过程来达到最终的物质平衡。[13](P368)物质流分析的基础是对物质的投入和产出进行量化分析，建立物质投入和产出的账户，以便进行以物质流为基础的优化管理。它主要衡量的是系统的物质投入、产出和物质利用效率，确定物质在系统流动路径的影响因素，并为系统内的物质流动路径和模式的调控提供定量基础。通过物质流分析，可以控制有毒有害物质的投入和流向，分析物质流的使用总量和使用强度，为环境政策提供了新的方法和视角。物质流分析的基本观点是，人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济社会系统的自然资源和物质的数量与质量，以及从经济社会系统排入环境的废弃物的数量与质量。前者产生对环境的扰动，引起资源的耗竭和环境的退化；后者则引起环境的污染。物质流分析从实物的质量出发，通过追踪人类对自然资源和物质的开发、利用及遗弃过程，研究可持续发展问题，即通过对自然资源和物质的开采、生产、转移、分配、消耗、循环、废弃等过程的分析，揭示物质在系统内的流动特征和转化效率，找出环境压力的直接来源，作为系统发展的可持续性指标，进而提出相应的减少环境压力的解决方案，为系统可持续发展目标的制定提供科学依据。[14](P60-64)
（四)循环经济系统的自组织
循环经济系统作为非线性、非平衡态的复杂系统，其演化必然要遵循自组织原则。循环经济系统内部各子系统之间、各产业、各企业、各个社会基本单元之间，互相联系、相互作用，协同合作，从而使系统内部组织和结构，经历从简单到复杂、从相对分离到互相依赖、从封闭到开放、从无序到混沌到突变再到有序的演化过程。循环经济之所以能够保持经济、社会、生态的可持续发展，最根本的原因就是由于系统内部经过有效地演进和互动过程，使系统整体产生了特有的新质，释放出新的倍增的能量，具有自觉适应环境而不断自我更新和自我发展的功能机制。所以，循环经济在人类社会化生产中表现出勃勃生机。循环经济要求系统内部通过自组织，形成包含串联耦合和并联耦合的物质循环系统。由于现行经济运行体系是按产品流向构造的，即具有前向、后向关联的产品之间构成产业链和产品链；而缺少按物质流向构造的循环链，即上游产品、企业、产业的废料，成为下游产品、企业、产业的原料……。因此，循环经济系统要正常运行，就必须通过自组织，建立包含串联耦合和并联耦合的物质循环系统。串联耦合是指甲企业的产出成为乙企业的投入；而乙企业的产出成为丙企业的投入；最后，丙企业的产出又成为甲企业的投入。并联耦合则是指一个企业要输入多个企业的产品，又要把本企业的产品输往多个其他企业，这样就形成了一个并联回路。循环经济要求不仅在企业产品方面，而且在废弃物利用方面，在企业之间实现交叉输配的串联回路和并联回路，最终形成多重耦合的物质代谢网状结构。产品输出串联企业越多，生产效率越低；而废弃物输出串联企业越多，资源利用效率越高。要在两者间取得平衡，以基本实现资源的循环利用为标准。
循环经济要求系统内部通过自组织，形成“生产者、“消费者”和“分解者”之间的有机匹配与合理衔接。人类社会组织分工中缺少相当于自然界中“分解者”地位和作用的废弃物处理者，影响了“废物”在人类社会经济体系中的“内循环”和使“废物”友好进入环境的“外循环”。因此，循环经济大系统的整体优化，要求其通过自组织，使用功能模拟法，模仿自然生态系统的“生产者、“消费者”和“分解者”功能，通过增强循环经济系统中“分解者”的功能，使之与“生产者、“消费者”的功能相匹配，从根本上恢复和重建“自然－经济―社会”的合理规则和运行路线，形成良性的循环互动。人类社会经济体系中的“分解者”功能，主要由静脉产业来实现。根据物质流动的方向，如果我们将承担从资源—产品—消费过程的产业称为动脉产业，那么承担将废弃物收集运输、分解分类及再资源化和无害化处置过程的产业就称为静脉产业。静脉产业可以变废为宝，循环利用，如同将含有较多二氧化碳的血液送回心脏的静脉。静脉产业通过对废弃物进行再资源化，创造出了再生资源，为人类经济社会活动提供了一种新的可供选择的资源来源，从而可以有效地减少对一次能源、资源的需求量和开采量，延长自然资源的使用年限，延缓自然资源的枯竭速度；静脉产业可以通过对废弃物中不能回收利用的部分进行无害化、减量化的最终处置，减少人类社会经济系统向自然生态系统排放的废弃物数量，减轻排放物对生态环境的有害程度，将人类社会经济活动对自然生态系统的影响程度降低到生态环境承载力之内，逐渐减少甚至消除环境污染。
循环系统篇2
一、循环水泵性能曲线的选择
在中央空调循环水系统中,循环水泵主要为冷(热)媒的循环流动提供动力,但随着室外温度变化,系统所需要的循环水流量会发生很大的变化。这就要求水泵在设计选型时要考虑多方面的因素。供暖、制冷系统中的循环水泵总是与特定的管路相连,循环水泵的工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定。水泵的工作特性曲线有平坦型、陡降型和驼峰型三种。根据用途、管路特性、流量变化的不同,应选择不同特性的水泵。
当水泵的性能曲线为驼峰型时,水泵的性能曲线与管网的性能曲线可能有A和B两个交点,而B工况点为不稳定工作点。因此在实际使用中,应尽量避免使系统工作在水泵性能曲线的左支,工作点应选在曲线的下降段,以保证运转工况的稳定。对于供暖与空调的水系统采用量调节的情况,系统内水流量变化较大时,建议尽可能避免选用驼峰型水泵,以防进入非稳定工作区,引起流量调节的失灵。
性能曲线为平坦型的水泵其最大优点是:循环水泵在较大的流量变化范围内都能在较高的效率区间运行,节能效果明显。可满足循环水系统流量变化时,扬程变化小的特点,使系统运行时,具有良好的水力稳定性,降低水力失调的程度。当系统选用单台水泵或者两台但为一用一备时,则应选用性能曲线较为平坦的水泵。两台水泵的流量和扬程特性曲线分别为A变为B,当泵的流量发生变化时,假设管路特性曲线由原来的a变为b,性能曲线比较平坦的水泵B的扬程变化为ΔB,性能曲线比较陡的水泵A的扬程变化为ΔA,ΔA>ΔB。显然从系统的水力稳定性来看选泵B的方案优于选泵A的方案。
当循环水系统所需的流量及流量的变化量较大,且单台水泵的流量或调节量不能达到设计要求时,可以采用水泵并联运行的方式。泵A的特性曲线为A1,较陡,两台并联后的特性曲线为A2;泵B的特性曲线为B1,较平坦,两台并联后的特性曲线为B2;管路特性曲线为R。显而易见,泵A并联后的流量增量ΔQa大于泵B并联后的流量增量ΔQb。因此泵的特性曲线越陡(比转数越大),流量增量ΔQ越大,越适宜于并联工作;反之,泵的特性曲线越平坦(比转数越小),流量增量ΔQ越小,越不适宜于并联工作。如果选型时不考虑水泵的特性曲线,将会引起并联后流量增量不大,不能通过并联使流量大幅度地提高,也不能通过运行台数的增减有效地调节流量。
二、水泵并联设计的误区
对于并联水泵的运行有以下两个误区。(1)简单的认为相同型号的水泵并联工作时,总流量成倍增加,I为单台水泵的性能曲线,II为两台泵I并联运行时的性能曲线,1与2为管网的特性曲线。当管网特性曲线为1时,若管网中只有一台水泵工作,工作点在C点,流量为QC;当两台并联时得,QA=2QB,很显然,2QC>QA,因此并联水泵的流量并非成倍增加,如果在选择水泵时误认为其流量成倍增加,将可能导致总流量不能满足要求。当管网的性能曲线为2时,并联后的流量增加甚小,从节能的观点看,管网性能曲线陡的并不适宜于水泵的并联。(2)实际工程中水泵并联的选型计算没有考虑或者对水泵性能曲线走向考虑不够充分。泵Ⅰ的特性曲线为A1,较陡,两台并联后的特性曲线为A2;泵Ⅱ的特性曲线为B1,较平坦,两台并联后的特性曲线为B2;管路特性曲线为R。显而易见,泵Ⅰ并联后的流量增量ΔQa大于泵Ⅱ并联后的流量增量ΔQb。因此泵的特性曲线越陡(比转数越大),流量增量ΔQ越大,越适宜于并联工作;反之,泵的特性曲线越平坦(比转数越小),流量增量ΔQ越小,越不适宜于并联工作。如果选型时不考虑水泵的特性曲线,将会引起并联后流量增量不大,不能通过并联使流量大幅度地提高,也不能通过运行台数的增减有效地调节流量。水泵并联选型时不能仅考虑并联工况,应同时对单台水泵的运行工况进行校核或采取以下措施:当两台并联水泵关掉一台后,应将水泵出口阀门关小一些,以增大管路的阻抗,使管路特性曲线由1变为2,如果是三台或三台以上的水泵并联,根据水泵开启的台数调节水泵出口处阀门的大小,让水泵工作在额定流量下。当然,关小阀门的开度,增加了管道的阻力,甚至阀门造成的压降能够占水泵总扬程的50%以上,水泵的电耗有50%以上消耗在了阀门上,而不是用来克服管道的阻力,造成了很严重的能源浪费,没有达到节能的目的。因此在设计选泵时,满足使用要求的条件下并联水泵的台数不宜太多。
三、冬夏季循环水泵的选择
循环系统篇3
关键词 循环冷却水系统；正磷；结垢；腐蚀
中图分类号TQ085 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0096-02
0 引言
敞开式循环冷却水系统通常采用投加化学药剂的方法来控制系统的结垢、腐蚀等问题。工业循环水系统大多采用以有机磷、聚合磷为主要成分的磷系缓蚀阻垢剂，但其受水温、系统PH值等因素的影响，磷系缓蚀阻垢剂易发生水解。正磷过高既可能引起腐蚀也可能产生结垢现象。因此在投加磷系缓蚀阻垢剂时应考虑多方面的因素，如补水水质、系统水温和pH值等，在综合考虑这些因素后，合理地投加药剂以达到系统平稳运行的效果。
1 循环水系统中正磷的来源
正磷的来源主要有两个方面：一是水稳剂的水解，磷系配方的水稳剂易受多种因素的影响发生水解，水解速度会随这些影响因素的不同而有所不同。二是循环水的补水也有可能带入正磷。另外，循环水场的不断浓缩水质，各种离子浓度不断增大，也是正磷含量升高的另一个原因。
2 正磷含量对系统的影响
为了尽可能节约水资源，循环水系统通常是在高浓缩倍数的情况下运行的，浓缩倍数越大要求系统的稳定性就越高，稍微的腐蚀或是结垢倾向都会对循环水系统造成很大的影响。缓蚀阻垢剂水解产生的正磷酸盐易与水中的钙、锌离子产生磷酸盐垢，容易形成难以去除的硬垢，影响换热器的换热效果；生成的磷酸盐垢还会引起垢下腐蚀，使换热器穿孔而损坏。
正磷酸盐还是菌藻的营养物，大量的菌藻会吸附系统中的悬浮物及泥沙、尘土等，形成附着或堆积的软泥性沉积物。这些沉积物不仅会降低换热器的换热效果，引起设备的腐蚀、降低药剂的效能。
3 正磷含量对循环水系统影响实例
燕山石化水务管理中心五供水六循的补水以地下水为主，钙离子浓度为300mg/L左右，浓缩倍数长期在4左右运行，循环水钙离子浓度在1 200mg/L左右，属于高钙高硬循环水；下面以五供水六循2010的实际运行情况为例说明。
六循4月份～9月份水质及补水情况如下表所示：
从表中可以看出，5月～7月循环水中正磷和钙离子浓度均较高，系统粘附率一直居高不下，但系统腐蚀速率偏低。对表格中数据作如下分析：
1）药剂配方不合理。药剂配方中含有正磷加上水解产生的正磷，使循环水中正磷含量过高，产生了过多的磷酸盐沉淀，致使系统粘附速率偏高；2）锅炉冷凝水补水。冷凝水中正磷含量为3.0mg/L～4.0mg/L范围内，当将冷凝水补进循环系统后，系统正磷过高，产生磷酸盐沉淀，使系统粘附速率偏高，腐蚀速率偏低。
针对以上原因，采取以下方法来改善水质状况。
1）改变药剂配方
8月开始将药剂改为有机磷＋磺酸共聚物的配方，药剂中不含正磷，循环系统中有机磷的含量相对提高。总磷控制在7.0mg/L～8.0mg/L范围内，但从8月的实际运行效果看，系统的粘附速率与7月相比没有下降，分析原因为冷凝水的补水对循环系统正磷含量有一定的影响。
2）提高系统总磷含量
维持系统冷凝水补水量，将总磷提高到9.72mg/L运行，系统粘附速率从8月的18.8m.c.m降到了9月的12.9m.c.m，循环系统结垢趋势得到了缓解。
4 结论
通过长期的现场监测数据分析，水稳剂配方中正磷含量对循环水系统有较大影响。正磷含量偏高，则会使循环水系统偏结垢；正磷含量偏低，在循环水系统表面不能形成有效的保护膜，使循环水系统偏向腐蚀，设备得不到有效的保护。实际运行中需合理的选择药剂配方和药剂投加量，充分发挥正磷的积极作用，最大限度的减少其负面影响；
在实际生产过程中，根据每月的实时水质监测数据，分析循环水系统的结垢和腐蚀趋势，补水各种离子浓度的高低以及正磷含量的多少，及时的更改药剂的投加量，调整好总磷的控制指标，保证水体中的有机磷含量，使其能对系统起到良好的保护作用。另外，根据每种药剂配方的性质不同，及时调节循环水系统的pH值控制范围，避免缓释阻垢剂发生水解和变质，充分发挥药剂的缓释阻垢能力，可以避免大量的水耗药耗浪费，节省生产成本。
参考文献
[1]吴凯宁.循环水浊度、总铁、正磷高原因浅析[J].大氮肥，2002，23(5)：338-339.
[2]王湘，胡长春，晏小平.循环水总磷异常的原因分析及检测[J].工业水处理，2006，26(11)：62-64.
循环系统篇4
【关键词】热电厂；循环水系统；管理；优化
电能是社会化发展中不可缺少的能源之一，热力发电是现代电能生产最为常见的形式，借助热能转换为电能以供应给用户使用。汽轮机作为热电厂产出热能的主要设备，其生产运行阶段消耗了大量了能源物资，对发电厂成本投资造成了很大的压力。为了摆脱成本耗资问题，热电厂开始注重循环冷却水系统内部结构改良，对其实施节能改造以创造最优化作业环境，循环水系统是热电厂节能改造的主要对象。
1 热电厂循环水系统问题
某热电厂有三台发电机组，分别为25MW、25MW、50MW，同时与鱼池相连，存在着较为严重的腐蚀问题和生物粘泥问题，每年因腐蚀问题造成凝汽器铜管泄漏达200根，由于生物粘泥，每个季度都需要胶球清洗，有时需要高压水冲击，造成检修费用大大增加。因为冷却不下来，各用水部门在天热时加生水冷却，造成用水量增加。考虑到热电厂对电力产业经济的促进作用，必须要注重热电厂循环水系统问题的综合处理，尽早解决循环冷却水处理中的不足。针对这些问题，采取切断鱼池和化学加药的水处理技术方案，提高了汽轮机凝汽器的真空度和水资源的利用率，优化了热电厂循环水系统。
2 循环冷却水优化处理作用
基于循环水系统在热电厂中的普及应用，循环水系统也要采取一系列的优化对策，从而保障循环水系统功能的持久发挥。传统热电厂用水处理中，由于换热器交换热量加工率偏低而影响到了整体的利用率，降低了水资源的可利用效率。借助循环水处理工艺，可对交换热量或直接接触换热方式进一步优化，提高了厂内水资源循环利用效率。此外，加酸是循环水系统比较常见的问题，其可能破坏水系统作业的有序性，造成更多的水资源浪费现象。循环冷却水优化处理过程中重点解决了加酸问题。
3 热电厂循环水处理技术方案
新时期国家对电能资源需求量持续增多，热电厂已经成为电能生产的主要场所，并且为社会电能供应作出了巨大的贡献。随着热电厂电能生产规模的扩大化，与其相对应的能耗问题也更加明显，尤其水资源利用方面的耗损率更高，严重制约了热力发电行业的经营收益。基于节能环保思想下，对热电厂循环冷却水系统实施优化管理，可从多方面提高水资源的利用率，并且建立生态型、生态型、经济型的热电厂作业模式。
3.1 杀菌剥离清洗
新时期我国电能供应体系得到了进一步优化，大型热电厂建设为电能生产提供了广阔的平台，保障了地区电能资源生产与供应的稳定性。杀菌剥离的目的是去除附着在系统中的粘泥和粘泥附着物，切断其对药剂的隔绝作用，使药剂最大限度发挥其缓蚀阻垢作用。主要方式：集水池水位降至最低安全水位，以节约药剂用量，投加粘泥剥离剂400mg/L进行杀菌剥离。观察冷却塔顶部配水装置和塔内壁的粘泥、菌藻的去除情况，出水孔堵塞缓解情况，塔内壁绿苔消失，通过测试循环水浊度变化，在浊度2～4小时不变，可以结束杀菌剥离。可开大补充水及排污阀进行置换排放。
3.2 正常运行加药方案
（1）阻垢缓蚀剂：DL-6，投加浓度20mg/l。缓蚀阻垢剂在进行基础投加后，应用加药装置连续均匀地加入系统，以维持药剂浓度的平稳。如果药剂浓度波动较大，则对循环水系统运行不利，低则影响药剂使用效果，高则浪费药剂。
（2）杀菌剂：非氧化性杀菌剂和氧化性杀菌剂交替使用；非氧化性杀菌剂，每月投加一次，投加浓度50mg/l；氧化性杀菌剂，每天投加一次，投加浓度50mg/l。
3.3 水处理技术应用效果
电厂需注重汽轮机设备自动化控制技术应用，对循环水系统实施优化管理，提高内外水资源的循环利用率，这样才能从根本上实现循环水系统的节能价值。循环水系统作业过程中，需注重此类问题的检修处理，及时排除水质危害以提升资源的二次利用率。本次热电厂循环水系统经过杀菌剥离清洗后正常投加水处理药剂，现循环水系统运行良好，循环水水质各项分析监测数据基本控制在指标范围内，循环水系统浓缩倍数上升较为理想约5～6之间。研究院防腐中心对其系统进行了系统腐蚀速率监测，监测结果表3。从监测结果看，热电厂循环水系统运行较好，黄铜腐蚀速度合格。
4 热电厂循环水系统管理与优化
水资源是热电厂生产不可缺少的物资，也是汽轮机发热排出的主要废弃物。原煤燃料在热电厂汽轮机燃烧中发挥了重要作用，煤炭是地质层长期积累的生态资源，热电厂长期使用煤炭燃料的成本耗资较大，注重热电厂节能改造是行业改革的必然要求。工业用水系统是影响热电厂生产效率的关键因素，对水处理系统采取循环改造措施，可以全面提高热电厂内控系统的作业效率，加快了节能型热电厂建设的发展步伐。热电厂循环水系统管理对策：
4.1 设备管理
热电厂生产电能是按照能量转换原理为依据的，先产出热能，再转换为电能，其形式与火力发电厂基本一致。但热电厂所用设备的数量、规模、性能等均少于火电厂，属于小型综合发热生产系统。为了保证热电厂汽轮机设备的节能运行，技术人员需做好汽轮机检修与管理工作，定期检查汽轮机内循环水系统的工作状态，做好循环水系统调度工作。
4.2 能耗管理
由于社会经济的快速发展，市场对电能资源需求量也在持续增加，建立高效节能型热电厂作业系统是行业的必然要求。另一方面，热电厂发展取得显著成就的同时，也造成了一系列的能耗问题，汽轮机日常作业运行容易引发污染现象，同时热电厂内供应水系统也存在着很大的耗损率。未来热电厂必须重视循环水系统的优化改造，提高循环水系统自我调度的能力。
4.3 维护管理
热电厂循环水系统具有较高的节能与环保价值，循环冷却水使用的目的是能有效地节约水资源、减少热污染。随着热电厂发电生产规模的扩大化，循环水系统要坚持维护管理措施，做好热电厂循环水系统维护是很有必要的。例如，定期检查循环系统内结构的功能状态，定期检查高低压凝气器的运行状态，为水循环系统操作创造优越的环境。
【参考文献】
[1]吴佐莲，刘小春，王萌，刘慧.利用热泵技术回收热电厂余热的可行性与经济性分析[J].山东农业大学学报：自然科学版，2008（01）.
循环系统篇5
一、循环经济认识
循环经济本质是一种生态经济，要http://求运用生态学规律来指导经济活动。它不是那种高开采、低排放的由“资源-产品-污染排放”单向流动的线性的传统经济，而是倡导一种与环境和谐的经济发展模式，要求把经济活动组织成一种低开采、高利用、低排放的“资源-产品-再生资源”的反馈式流程。循环经济以“3r”为原则（即减量化reduce、再使用reuse、再循环recycle）；以低消耗、低排放、高效率为基本特征；以生态产业链为发展载体；以清洁生产为重要手段，达到实现物质资源的有效利用和经济与生态的可持续发展。
二、建立循环经济统计指标体系必要性
（1）全面落实科学发展观，促进经济社会可持续发展的需要。科学发展观首先是以人为本的发展观。当前，湖南环境污染严重，影响了经济的发展：工业固体废物有增无减；城市空气污染严重；水污染仍较为普遍。因此，建立科学的循环经济统计指标体系，充分发挥统计的咨询、决策和监督功能，以解决经济发展过程中的污染问题，这是全面落实科学发展观，促进经济社会可持续发展的需要。（2）优化产业结构、促进产业结构调整的需要。从工业化现状看，湖南工业发展正处于粗放型向集约型的转型时期，资源利用率不高，高物耗、高能耗、重污染的重化工型传统产业在全省仍占主导地位。因此，建立科学的循环经济统计指标体系，并依据相关数据优化和调整产业结构，就能极大地促进经济社会的发展。WwW.133229.Com（3）优化循环经济统计指标体系、全面准确反映实施循环经济的需要。一是争取中央省部委支持、招商引资的需要。湖南已经开始发展循环经济，一直缺乏一套系统全面准确反映循环经济发展效果的统计指标体系，在争取国家省部委支持和招商引资时缺乏有力的数据支撑。二是统计方法制度改革的需要。目前，我国与循环经济相关的统计工作主要体现在一些相关指标上，对于真正意义上的反映循环经济状况的统计体系仅在探索阶段，循环经济统计制度仍是空白。三是监测循环经济实施效果的需要。近年来，为了解决高能耗高污染问题，国家、省、市、区各级政府及企业投入大量资金。许多企业通过改进生产设备、调整产品结构、淘汰落后产能、实施循环经济模式等来降低能耗和污染物排放。
三、循环经济统计指标体系构建
（1）统计原则。一是科学性。要能充分反映循环经济的特点、原则、发展的内在机制及与可持续发展的关系，指标含义要明确、计算方法要规范、统计指标要能够及时、准确、全面地反映循环经济的整体情况。二是针对性。在实际选取中不可能面面俱到，而是要根据实际有针对性地选择一些主要指标，并尽可能避免指标间的相关性。三是实用性。指标宜简不宜繁，资料便于收集，尽可能利用和开发统计部门和相关部门已有的公开资料和统计数据，适当补充特色指标，尽可能不另外布置统计报表。四是系统性。既有绝对指标，又有相对指标；既有总量指标，又有结构指标；既有数量指标，也有质量指标，各种指标不是简单地组合，而是有机地联系起来，组成一个比较合理、严密、有层次性的指标体系。五是渐进性。制度设计上必须从简单到复杂、从粗到细逐步推进。（2）体系构建。一是目标层。测度循环经济发展水平统计指标体系的总体目标是在一定时期内，整个循环经济系统所能达到的水平以及较上一时期循环经济运行所带来的系统改善。目标层由准则层反映，目标层是准则层及具体指标的概括。二是准则层。准则层是目标层的具体反映，本文准则层的没置包括经济社会发展指标、资源节约使用指标、循环利用指标和污染减排及生态安全指标四个子系统。三是指标层。每类准则层指标又分别确定若干个评价目标，再根据不同的目标设立终极指标。指标层是影响区域循环经济发展水平评价的最基本因素形成的指标，它提供了区域循环经济发展某一方面的准确信息。（3）具体指标。第一，组成。经济发展：人均gdp（元）、全员劳动生产率（元/人）、第三产业占gdp比重（%）、r&d经费占cdp比重（%）、人口平均预期寿命（岁）、恩格尔系数（%）、每万名劳动力r&d人员（人年）、城镇居民最低生活保障人数（万人）、绿色食品加工产值（亿元）；资源节约使用：万元gdp能耗（吨标准煤／万元）、万元gdp电耗（kwh／万元）、万元gdp水耗（m3／万元）、煤炭资源回收率测算（%）、资源节约使用高新技术产业产值占gdp比重（%）、可再生能源占一次能源比例（%）、重点耗能工业企业节能率（%）、能源消费弹性系数、城市燃气普及率（%）；
转贴于 http://
循环利用：“三废”综合利用产品产值（万元）、工业废水重复利用率（%）、工业固废综合利用率（%）、中水回用率（%）、农业灌溉水利用系数、秸秆综合利用率（%）、废旧物资回收利用率（%）；污染减排及生态安全：万元gdp三废排放强度（吨／万元）、工业废水排放达标率（%）、工业固废处置率（%）http://、工业废气排放达标率（%）、生活垃圾无害化处理率（%）、城市污水综合处理率（%）、污染减排及生态安全化肥农药薄膜施用强度（吨/万元）、环境噪声年平均分贝值（分贝）、城市空气质量达标天数比重（%）、财政中环保投入占gdp比重（%）、森林覆盖率（%）、城市人均公共绿地（m2）、水土流失、盐碱地治理率（%）。第二，说明。恩格尔系数是根据城市和农村恩格尔系数加权得到的；科技进步对gdp的贡献率是用评价年往前推5个或10年份的有关数据计算的，所用计算公式：a=y-αk-βl（1）式（1）中：a为科技进步的年平均增长速度；y为产出的年平均增长速度；k为资金的年平均增长速度；l为劳动力的年平均增长速度；α为资金的产出弹性系数（指在其他条件不变的情况下，资金增加1%时，产出增加α%）；β为劳动的产出弹性系数（指在其他条件不变的情况下，劳动增加1%时，产出增加β%）。以上4个年均增长速度皆按水平法计算，以产出为例，计算公式为：
式（2）中，h为计算期t年的产出，yo为基期的产出。通常α取值0.3，β取值0.7，根据所评价地区可作适当调整。资金k为全社会固定资产与流动资金之和（以“资本形成总额”代替），劳动者（l）为全社会劳动者年末人数（以“全社会就业人员”代替）。若ea表示科技进步对gdp增长速度的贡献，则b的计算公式为：ea=a/y×100%（3）。
四、区域循环经济综合评价
（1）评价目标。一是对区域循环经济的发展现状进行评价。通过区域循环经济综合评价可以反映区域循环经济的发展水平，并且使政府部门、企业和公众对区域循环经济的发展现状有所了解。二是对循环经济工作进行考核。通过区域循环经济综合评价，可以判断围绕循环经济所做的工作是否真正促进了区域循环经济的发展。三是为优化管理决策提供依据。通过区域循环经济综合评价可以判断区域循环经济的发展状况，找出有利条件和不利条件，为优化管理决策提供科学的依据。四是比较。通过对同一区域循环经济发展水平在时间序列上的动态比较，可以判断区域循环经济的发展趋势，寻找不利变化的因素，以及时扭转不利的变化趋势，使其回到良性发展的轨道。通过对不同区域循环经济发展水平的评价与比较，可以找出差距和薄弱环节，并分析落后的原因，还可以把循环经济建设卓有成效地区的经验加以推广，推动区域问的交流。（2）评价方法。一是指标的标准化处理。指标体系中既有正向指标也有逆向指标，分别予以标准化处理：对于正向指标，标准化值=（指标值／标准值）；对于逆向指标，标准化值=（标准值／指标值）。需要说明的是，当标准化值大于1时，只取1为最大的标准化值，以避免因个别指标值的超常而影响综合值的计算。二是指标权重的确定。鉴于所建指标体系具有多层级的特点，作为一种定性与定量相结合确定指标权重的方法，层次分析法既汇集了专家的意见和看法，又利用模型对专家的意见进行了数学处理，故采用这种方法确定各指标权重较为适宜。三是指标值综合合成方法。指标值综合合成方法较多。由于线性加权法具有使用广泛、操作简明、含义明确等优点，选择此法进行指标合成更便于分析和比较。线性加权法的函数表达式为：f∑piwj。其中，f为区域循环经济发展的综合评分值，wj为各子系统的权重，pi为各子系统的综合得分值。综合评分值越高，说明区域循环经济的发展水平越高。转贴于 http://
五、发展循环经济的建议
（1）建立和完善循环经济的管理、运行体制。建立健全“以政府为主导、以企业为主体、公众积极参与”的管理体制和运行机制，以形成发展循环经济的持续动力。加强和督促各地循环经济规划的编制工作，要在规划中明确政府、企业以及公众在发展循环经济中的责任和义务，逐步完善循环经济的管理框架。（2）http://以点带面，建立具有循环经济特征的产业体系。一是发展生态工业，在全省推广有利于循环经济发展的生产经营、管理模式，从源头-过程-终端严格遵循节约资源和保护环境的原则，不断提高资源的利用效率，减小对环境的影响；二是发展绿色农业，作为农业大省，发展农业循环经济大有可为，应在农产品的产、供、销各环节及农业废弃物利用方面，加强循环经济指导；三是建设循环型社会，倡导生产者开展绿色营销，引领消费者进行绿色消费，尽快推动资源回收、循环利用产业的形成。（3）充分发挥政府职能，做好引导循环经济发展的各项工作。一是加快制定促进循环经济发展的各项法律、法规和政策。在继续完善各项政策的同时，重点应研究制定促进节能、节水、节电的鼓励政策和再生资源回收处理的激励机制。二是加大对有利于发展循环经济的科技攻关项目的支持力度。政府在中长期科技发展规划中，应着重扶持促进循环经济发展的科技攻关项目，支持清洁生产技术、资源节约综合利用和再生资源回收利用技术的研究；组织实施循环经济重大技术产业示范工程，尽快突破发展循环经济的技术瓶颈，为湖南省发展循环经济提供坚实的技术支撑。在技术推广的信息服务方面，政府应当建立健全循环经济信息咨询服务体系，建设信息共享体系。三是政府应鼓励社会各界都参与发展循环经济。政府应鼓励社会各界都参与发展循环经济，通过电视、广播、报纸、宣传册、培训、讲座等多种传媒渠道普及循环经济知识；组织开展环境保护日、节水节能周、循环社会月等宣传活动，培养和提高全社会成员的资源忧患意识、环境保护意识和循环经济意识，使循环经济的发展得到全社会成员的支持和认可。
循环系统篇6
关键词：循环经济 统计指标体系 资源化 减量化
循环经济本质上是一种生态经济，以资源的高效和循环利用为核心，以“减量化、再
利用、再循环”为原则，符合可持续发展理念的经济发展模式，属于资源节约型和环境优
化型的经济形态。自从20世纪90年代以来，世界各国正把发展循环经济、建立资源节约
型社会作为实施可持续发展战略的重要途径和实现方式。相比于西方发达国家，我国在循环经济方面发展的时间尚短，虽然也取得了一定进步，但是却并没有形成成型的发展体系，在一定程度上限制了循环经济的发展。在循环经济的发展过程中，需要拥有一套成熟的经济指标体系，并且要辅以完善的调查制度，通过制度化和规范化发展，才能够更好的推动循环经济的进一步发展。因此，为了能够更好的推动我国循环经济的发展，就需要加强对国外发达、成熟发展经验的借鉴，然后通过对自身发展特点进行总结，摸索出一套成熟的发展体系。接下来，本文就以更好的推动我国循环经济的发展为主要目的，对我国循环经济统计指标体系进行深入研究。
一、循环经济的概念
所谓循环经济，主要指的是在经济的发展过程中，加强对自然资源的循环利用，通过提升资源的利用效率还实现经济的可持续发展。在循环经济的发展过程中，其要求所有的发展规律都要符合人类社会的发展和生存需求，同时，也需要满足资源二次和循环利用原则，以此来带动经济的可持续性发展。其具体要求，就是在经济的发展过程中，要实现所以资源的减量化、无害化和高效化，减少因为经济发展而给自然生态环境所造成的影响，实现经济和环境的双向循环发展。循环经济概念的提出，最早是在上世纪七十年代，当时由于西方国家的工业发展已经对环境造成了危害，一些观念先进的专业人士，为了能够有效改善这种状况，便尝试提出了循环经济理念。在循环经济理念提出之处，其只是要求在经济发展的过程中，降低对环境的危害，避免影响自然和生态环境[1]。因此，在循环经济提出之后，相关人士也主要将发展经历放在资源的无害化上，而没有具体落实到减量化和循环性上。到了八十年代，在循环经济理念不断完善的过程中，人们逐渐认识到提高资源利用率，也就是通过采用资源化的方式对废弃物进行处理，提高资源利用效率的重要性，于是，循环经济理念开始发生变化，人们逐渐意识到经济发展减量化和资源化的重要性，也开始注重从源头对生产污染问题进行控制，更好的推动了循环经济的持续发展。到了九十年代，伴随着全球资源短缺问题的越来越严重，资源的循环利用以及经济的可持续性发展便成为全球各国重点关注的问题，于是，循环经济迎来了真正的发展高峰期，世界各国纷纷重视起经济的循环和可持续性发展。而从循环经济的发展历史来看，不难看出循环经济的主要宗旨，就是为了实现资源的减量化、无害化和高效化，进而实现经济的低能耗、高效率和持续循环发展，最大限度降低对自然环境以及人类社会发展的影响，使其成为真正推动人类社会和经济发展的源动力。
二、循环经济发展的主要特征
（一）实现经济发展的生态性
从上世纪七十年代循环经济理念的提出便不难看出，所谓循环经济，就是相对于传统经济而提出的一种新型经济，其所具有的最大特征，便是使经济的发展具有了生态性和循环性。人类社会经济的发展，与自然环境和生态环境具有密切联系，只有在二者同时实现循环，可持续发展的前提下，才能够确保经济的发展以及人类社会的进步[2]。而从过去传统经济的发展中不难看出，其传统发展模式已经对资源和生态环境造成了巨大破坏，其是一种掠夺性和破坏性的发展，不具备循环性和可持续性，只会对人类社会的发展造成限制，而不会推动人类社会的发展。而循环经济，其很好的实现了资源的可持续利用，实现了经济的循环发展，具备比较高的生态性，不会对自然和生态环境造成损害，在实现自身发展的同时，也能确保自然和生态环境的持续发展。
（二）实现了资源的集约化使用
实现了资源的集约化使用，是循环经济的另一大特色，其通过对资源的集约化使用，不仅能够大大提高资源的使用效率，还能够实现对废弃物的再循环利用，进一步提高资源使用的持久性。这种经济发展模式，不仅能够最大限度的提高对资源的使用寿命，还能够降低对资源的利用速度，将低资源的消耗，为资源和经济的循环发展提供缓冲。
（三）加强了对现代技术的利用，也推动了现代技术的发展
在现代化的社会背景下，循环经济若想得到良好发展，就离不开现代技术的支撑，尤其是信息技术、网络技术和生物技术等直接关系到经济发展和资源循环利用的现代技术。因此，在循环经济的发展过程中，就加强了对现代技术的利用，与此同时，也更好的推动了现代技术的发展，尤其是环境无害化技术、生物技术以及废弃物处理技术等，在大大提高对资源的使用效率同时，也将资源循环和再生提供了更多优势，为循环经济的发展提供坚实基础[3]。
三、循环经济统计指标体系的构建
（一）统计指标体系的构建步骤
通常情况下，循环经济统计指标体系的构建主要分为七个步骤：
第一步，是对对象系统进行确定，做好体系构建的前期准备，在该阶段，其主要工作，就是对循环经济概念进行详细研究，然后在对对象系统进行深入了解基础上，构建循环经济概念模型。
第二步，是选取目标体系，在该阶段，主要任务就是建立一般的综合指标体系，并在此基础上选择合适的评价方法，为接下来指标体系的建立打下基础。
循环系统篇7
关键词：循环水处理 系统优化 水质管理 工艺优化
河南永银化工实业有限公司是一家以氯碱生产销售为主的基础化工企业，有4套自然通风冷却塔，属于敞开式循环冷却水系统。为降低消耗，提高经济效益，循环冷却水系统必须实现优化运行，即通过规范操作，提高运行人员的技术水平，合理利用和改造现有的水处理设施，使系统处理效率最高。
一、循环水系统简介
循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触；敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水池冷却和冷却塔冷却等。
循环冷却水一般占企业用水总量的50%～90%。循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。
空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
在化学水处理行业中，有句行话：“三分药剂，七分管理”。所以，对于一个稳定的循环水系统而言，选择了合理的塔型和水稳配方固然重要，但若管理不善，同样可能使好的设备和水稳配方发挥不了好的作用，保证不了水温和水质，满足不了工艺，甚至设备能耗增加，水冷器短时间结垢腐蚀穿孔，直至停车，后果不堪而言。
二、水质管理
1.pH值的管理
pH决定了循环水腐蚀或结垢的倾向。pH高磷酸钙沉淀极易析出，根据经验pH超过8.2，水体开始明显发白。pH低于4达超过2小时，腐蚀明显加剧，严重时甚至将预膜时金属表面形成的保护膜破坏，需要重新预膜。我公司的pH根据不同季节进行严格控制，夏季7.0～8.5，冬季7.5～9。遇到过正常运行时pH高达到9.2超过20分钟情况，当时水体异常发白、发浑，可见明显沉积发生。
控制好pH关键是加强指标监控，对在线pH监测仪进行实时监控。巡检中注意观察水体颜色变化，及时通过加酸、碱将其控制在规定范围。实际工作中我们经常通过水体颜色便可判断pH的结垢倾向以及杀菌的效果。
2.浓缩倍数
浓缩倍数的大小反映了水资源复用率的大小，也体现了药剂的消耗情况。浓缩倍数大，节水、节药，但水质不易控制；反之，保证了水质，但成本增加。并且当浓缩倍数达到4～5倍以上时，再提高倍数，补充水和排污水减少量很少。只是在相同倍数下，随着温度增加，补水量和排污水量会相应增加。
三、加药管理
1.水质稳定剂
对于我们类似的无机磷配方而言，应时刻警惕聚磷酸盐的水解以及生成的磷酸钙沉积问题。根据影响磷酸钙沉积的pH-温度因数、钙因数、磷酸盐因数，我们密切监控观测水温、钙离子、正磷的变化，及时调整配方比例，pH、总无磷控制范围，以及浓缩倍数和增加滤池反洗，总体上避免了磷酸盐沉积的恶化，确保了水质。
2.杀菌
我公司以氯气为主要杀菌剂，采取间隔12小时冲击性投加的方式。根据下式：
CL2+H2O=HCLO+HCL；而次氯酸HOCL水中发生以下离解反应：HCLO=H++CLO-
由于起杀菌作用的主要是次氯酸HOCL，根据HOCL于pH的关系，低pH利于HOCL的存在。我们在加氯和投加缓蚀阻垢剂并行，在有效地保证了氯气的杀菌效果的同时避免了可能导致的腐蚀。
四、设备工艺优化
1.循环水系统变频运行
由于种种原因，目前公司仅烧碱装置在运行，因此对循环水系统的优化运行势在必行。循环水系统采用高压电机拖动水泵工频运行的方式进行生产，根据所需水量不同，需要靠阀门对系统压力、流量进行控制，电能浪费较大。经技术人员研究，对该水泵进行高压变频器改造，把电机、水泵共同组合成为一体，操作人员根据生产工艺的实际情况设定系统压力期望值，通过变频器闭环控制程序结合DCS模拟采样、控制的方式，跟踪和调整工艺指标，自动运行电机转速，调整系统压力和流量；也可手动设置频率，根据工艺要求运行水泵，从而节约大量电能。根据实测：改造前后每月可节约132480kw/h，节能意义巨大。
2.优化循环水系统管理
公用循环水泵在其变频基础上，其后续单位用水量的多少直接导致水泵频率的高低，高低最高可相差20%，因响应公司节能降耗，避峰用电号召，很多用水设备都是间歇运行，用水量的多少与各岗位员工的责任心有直接关系加强员工责任心意识，就能在停用设备的时候即使关闭循环水阀门从而降低循环水用水量。
为了降低公用循环水泵运行频率，对用水岗位循环水阀门关闭的及时性进行考核并制定了具体考核办法。此举极大地提高了员工岗位责任心，避免了岗位员工对此种现象习以为常，不肯做出改变，通过循环水系统优化管理措施，有效提高了员工责任心和节能减排意识，公用循环水泵频率都有了很大降低，降低循环水泵耗电量。经过方案实施后统计，公用循环水泵频率由原来的95%降低为现在的80%左右，每天节约电耗3000度。
种种措施，目的只有一个，那就是使循环水系统运行达到最优化，使系统处理效率最高，使其运行成本最低，进而真正做到节能减排。
参考文献
1、唐受印，戴友芝。工业循环水冷却水处理。化学工业出版社，2003
循环系统篇8
关键词：循环冷却水；水垢；腐蚀；冷却塔
中图分类号：P339 文献标识码：A 文章编号：
1循环冷却水运行过程中问题产生的机理
1．1冷却水中附着物的形成
循环冷却水系统中附着物的组成通常很复杂，可把附着物分为水垢和污泥。水垢是以盐类化合物组成的沉积物，其组成主要是一些难溶性的化合物，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。污泥可以遍布冷却水系统的各个部位，尤其是水流滞缓的部位，例如冷却塔水池底部。
1．2冷却水中悬浮物的形成
冷却水中的悬浮物主要成因:水源沉清处理的效果不佳，以致泥沙、氢氧化铝、铁的氧化物等悬浮物进入循环冷却水系统;冷却水系统运行时处理的工艺条件不当;水通过冷却塔时，将空气中的杂质带入冷却水系统。
1．3冷却水系统中微生物的滋长
冷却水系统中真菌大都属于藻状菌纲，大量繁殖后形成棉团状物附着在金属表面上，影响换热器热交换、堵塞管道。影响微生物在冷却水系统中的因素主要有温度、换热管洁净程度和光照情况。多数微生物的繁殖生长温度为20℃左右，如高于30℃，大部分常见微生物就会死亡。在洁净的换热器管路中，微生物也不易生长。光照对水中藻类的繁殖和生长也有很大关系，即光照越强，藻类越容易繁殖，所以藻类易于在冷却塔内出现。
1．4腐蚀问题的产生
循环冷却水系统中的悬浮物是加速冷却设备腐蚀的重要因素。由于回用污水中的有机物、氨氮、硫化物、含盐量、氯离子、硫酸根离子等物质的浓度比新鲜水高，循环冷却水在系统循环浓缩后，对水质稳定性产生了较大的影响，腐蚀性大大增强，同时对微生物繁殖提供了更加有利的条件。目前，国内外对于局部腐蚀形成机理的研究，大部分都认为点蚀形成的原因一是与腐蚀产物膜的不均匀致密有关;二是与流体流动对腐蚀产物膜的破坏有关。在不同流速的作用下，腐蚀产物膜薄弱的地方先出现破损，露出没有腐蚀产物膜保护的基体，这部分将会有较高的腐蚀速率。
2解决办法
2．1水垢的控制
循环水系统中最易生成的是碳酸钙，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，一般采用以下几类法:
(1)从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统用;二是石灰软化法，即投加石灰。该方法成本低，适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统。
(2)加酸或通入CO2气体，低pH值稳定重碳酸盐。使下列平衡左移。
加酸法目前仍有使用，关键是控制好加酸量，否则酸量过多会加速设备腐蚀。通CO2气体同样应注意控制好pH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。
(3)投加阻垢剂:在循环水中投加阻垢剂，破坏的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多酸盐、有聚磷酸盐、聚丙烯酸盐等。
2．2悬浮物的控制
(1)对循环水进行预处理
清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理。对于新系统，主要是清除设备和管道中的碎屑、杂物和尘土以及冷却设备的锈蚀和油污，以便提高预膜效果，减少腐蚀和结垢。对于老系统，主要是清除冷却设备中的垢、黏泥和金属腐蚀产物。循环水系统的预膜是为了提高缓蚀剂的成膜效果，常在循环水系统开车初期投加较高的缓蚀剂量，待成膜后再降低药剂浓度维持补膜。
(2)增大浓缩倍数
在敞开式循环冷却水系统，由于蒸发、风吹，系统中的一部分不含盐分的水会损失掉，导致系统循环水中的各种矿物质和离子浓度越来越大。为了使循环水中的含盐量维持在一定的范围，必须不断地补充新鲜水，排出浓缩水。提高循环冷却水浓缩倍率的途径主要有水质稳定剂处理法、加酸降碱度法、旁流过滤法、补充水石灰处理法、补充水弱酸阳床处理法和补充水反渗透膜法。
(3)投加分散剂
将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积，从而减少污垢对传热的影响，部分悬浮物还可随排污排出。
(4)增加旁滤设备
旁滤水处理目的是保持循环水水质，使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。循环冷却水处理系统设计中有下列情况时，应考虑设置旁滤水处理设施:设定的浓缩倍数超过允许指标;存在外界污染(如空气中飘尘);工艺物料泄漏及其他污染物;需要去除下列杂质的一项或几项的:悬浮物、生物粘泥;含其它有害污染物质和油类污物等。
2．3循环冷却水系统金属腐蚀的控制
循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的有以下四种:
(1)添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，不改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备和对设备表面进行处理，因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质，从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用，使其沉积在金属表面，形成一层保护膜，阻止腐蚀性介质和金属表面的接触，降低腐蚀速率。
(2)提高循环水的pH值
提高循环水的pH值是使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大且易于钝化，从而控制设备腐蚀。但提高循环水的pH值后，循环水水垢倾向增大、设备腐蚀速度下降，以及导致某些缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。
(3)选用耐腐蚀材料的换热器
比如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器，但由于换热效果差，很少使用。
(4)用防腐涂料涂覆，通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH值缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
(5)杜绝设备泄漏,避免氨对冷却水的污染
实践证明,循环水中含有3~5 mg/L的氨对水质影响不大,但是当超过10 mg/L时水质就容易恶化。对所有接触氨的水冷器和氨冷器进行重点监测。氨泄漏严重时应及时停车补漏;但如果在运行中泄漏量减小,可就地排放,以减少对整个水系统的污染。此外可适当加大循环水排污量,增加新鲜水量来降低冷却水中氨量。
避免氨对冷却水的污染,还应加强水源及环境的防范。禁止废氨水向水源的排放,消除一切氨的跑冒滴漏,尽量避免循环冷却水受到氨的污染。
2．4循环冷却水系统微生物的控制
微生物大量繁殖会产生微生物黏泥沉积在换热器管的表面，从而降低工厂产量。流体流动可以供给微生物养分，并移走产生的废物。增加流速可使紧靠生物黏泥的流体层流底层变薄，从而使养分的传递速率及废物的移出速率增大，使生物黏泥增厚。综合考虑流速对腐蚀结垢的影响，循环水的流速宜选择在1．0m/s，此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值。温度对生物膜的生长也具有很大影响。对循环水系统中的微生物引起的腐蚀、粘泥的控制方法有:选用耐腐蚀设备;控制循环水中的含氧量、PH值、悬浮物和微生物养料等指标;在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长;采取冷却水水池加盖等措施，防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理，以及颇有前途的噬菌体法等。
3结论
循环冷却水占整个工业用水的80%左右，且对水质要求并不苛刻，将深度处理后的污水回用于冷却水系统具有很大的潜力。在实际应用中需要根据原水水质、循环水量级温升、补水水质和价格、使用循环水的换热器设备材质等实际情况，综合考虑经济效益和环境效益，选择适宜的措施，制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。但这些传统的方法，有时不能从根本上解决盐浓缩引起的问题，且投加各种水处理剂的操作复杂、药剂费用高，使循环水浓缩倍数不高，运行管理成本较高，还需要我们进一步的研究和探讨。
参考文献
［1］周菊芬．工业循环冷却水系统旁滤水量的确定［J］．科技创新导报，2011(27)．
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