工业循环冷却水系统设计规范.doc

条 文 说 明总则目录 1.01为了控制工业循环冷却水系统内由水质引起的结垢、污垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限，并使工业循环冷却水处理设计达到技术先进、经济合理，制定本规范。 1.02本规范适用于新建、扩建、改建工程中间接换热的工业循环冷却水处理设计。 1.03工业循环冷却水处理设计应符合安全生产、保护环境、节约能源和节约用水的要求，并便于施工、维修和操作管理。 1 总则全文1.0.1本条阐明了编制本规范的目的以及为了达到这一目的而执行的技术经济原则。 在工业生产中，影响水冷设备的换热器效率和使用寿命的因素来自两个方面，一是工艺物料引起的沉积和腐蚀；二是循环冷却水引起的沉积和腐蚀。后者是本规范所要解决的问题。 因循环冷却水未加处理而造成的危害是很严重的，例如，某化工厂，原来循环水的补充水是未经过处理的深井水，每小时的循环量9560t。由于井水硬度大、碱度高，每运行50h后，有50%的碳酸盐在设备、管道内沉积下来，严重影响换热器效率。据统计，空分透平压缩机冷却器，在运转3个月后，结垢厚度达20。打气减少20%。该厂不少设备、在运转3个月后，必须停车酸洗一次，不但影响生产，而且浪费人力、物力。为了防止设备管道内产生结垢，该厂在循环水中直接加入六偏磷酸钠、EDTMP和T801水质稳定剂之后，机器连续3年运行正常。虽然每年需要增加药剂费用2万元，但综合评价经济效益还是合算的。又如某石油化工厂，常减压车间设备腐蚀与结垢现象十分严重，573.5面碳钢排管平均使16-20个月后，垢厚达15-40。后经投加聚磷酸盐+膦酸盐+聚合物的复合药剂进行处理，对腐蚀、结垢和菌藻的控制取得了良好的效果。每年可节约停车检修费用约60万元，延长生产周期增产的利润约70万元。减少设备更新费用约4.7万元。现将该厂水质处理前后的冷却设备更新情况列表如下：某厂冷却设备更新情况统计（单位：台）表1水质情况水质未加处理水质经过处理年份197119721973197419751976更换台数装置一套常减压 45二套常减压 1210773热裂化 281231 从上述情况可以看出，循环冷却水采取适当的处理方法，能够控制由水质引起的沉和腐蚀，保证换热设备的换热效率和使用寿命，保证生产的正生产的正常运行。 本规范是根据国内工业循环冷却水处理设计和生产实践经验而编制的。规范中的条文规定都是以成熟经验为基础并体现了国家的技术政策。规范中一些要求严格条文，均可通过设计、施工和管理达到。对于一些特殊情况，规范中也给予适当的灵活性，按照本规范执行可以取得满意的技术、经济效果。1.0.2本条规定了规范的适用范围，包括敞开式和密闭式两类循环冷却水系统。考虑到直接换热的循环冷却水处理的特殊性，目前尚不能统一作出具体的规定，故暂不包括在内，俟条件成熟后再总结归纳。1.0.3本条提出循环冷却水处理设计的原则和要求。 安全生产、保护环境、节约用水是在工业循环冷却水处理设计中需要贯彻的国家技术方针政策的几个重要方面。在符合安全生产要求方面：循环冷却水处理来当，首先会使冷却设备产生不同程度的结垢和腐蚀，导致能耗增加，严重时不仅会损坏设备，而且会引起工厂停车、停产、减产的生产事故，造成极大的经济损失。因此，安全生产首先应保证循环冷却水处理设施连续、稳定地运行并能达到预期的处理要求。其次，在循环冷却水处理的各个环节如循环水处理、旁流水处理、补充水处理、排水处理及其辅助生产设施如仓库、加药间、设计中都应该考虑生产上安全操作的要求。特别是使用的各种药剂如酸、碱、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂等，常常是有腐蚀性、有毒、对人体有害的。因此，对各种药剂的贮存、运输、配制和使用，设计上都必须考虑有保证工作人员卫生、安全的设施，并按使用药剂的特性，具体考虑其防火、防腐、防毒、防尘等安全生产要求。 在保护环境方面：使用各种化学药剂处理时，要注意避免和消除各种可能产生危害周围环境的不利因素，对于循环冷却水各种处理设施中的“三废”排放处理，尤须符合环境保护要求，严加控制。 在节约能源方面：循环冷水系统中由水质形成冷却设备的污垢是最常见的一种危害。垢层降低了设备的换热效率，影响产品的产量和质量，而且造成能源的浪费。1的垢厚大约相当于8%的能源损失，垢层越厚换热效率越低，能源消耗越大，同时也使水系统管道的阻力增大，直接造成动力的浪费。在冷却水、补充水和旁流水处理设计系统中，各种构筑物或设备及其管线布置等，都要注意节约能源、动力，应该力求达到单位水处理成本最低、动力消耗最小的技术经济指标。 在节约用水方面：工业冷却水占工业用水的70%-80%。要节约用水，首先要做到工业冷却水循环使用，以减少净水消耗和废水排放量。在循环冷却水系统中，提高设计浓缩倍数，对于充分利用水资源、节约用水、节约药剂、降低处理成本有很大的经济效果。现代化的大型工业企业尤其如此。如某化肥厂循环冷却水系统的浓缩倍数由3提高到5，即节约补充水量20%左右，减少排污水量50%以上，且每月可节约6万元左右的经营管理费用。在循环冷却水处理的各个工艺过程中，还有相当一部分的自用水量，同样应该贯彻节约用水的原则，充分利用循环冷却水系统的优越性，进一步发挥其节水潜力。 因此，本条规定御环冷却水处理设计应符合安全生产、保护环境、节约用水的要求。 其次，工程设计是国家基本建设的重要环节，设计的好坏直接影响到今后的施工、运行和管理各方面的质量。在设计过程中，从一开始就应考虑便于施工、操作与维修，做到安全使用，确保质量。1.0.4本条提出在设计上采用新技术（包括新工艺、新药剂、新设备、新材料等方面）的原则要求。 我国循环冷却处理技术的发展，由于历史原因，大体上形成了两个阶级：从单纯防止碳酸钙结垢到控制污垢、腐蚀和菌藻的综合处理。到目前为止，积累了比较成熟的使用经验。但我国的循环冷却水处理技术在各行业之间，以及在大、中、小容量不同的水系统的发展上是很不均衡的。目前综合处理主要应用在现代的大型工程上，对中、小型工程正处于逐步研究推广阶级。在综合处理方面，从70年代引进技术以来，已经取得了比较好的成绩，有的已经达到国际先进水平，但某些方面也还存在差距。例如目前在循环冷却水处理上使用的化学药剂，主要还只限于磷系药剂，旁流水处理技术还只是以旁流过滤为主等。因此，在循环冷却水处理的各个环节上，都还面临开发新技术、使用新的药剂品种、采用新的工艺技术这样一些重要课题，还需要不断的吸收符合我国具体情况的国外先进经验。在国内各行业之间，也要根据生产实际需要，不断吸收本部门具体情况的国内其它行业的实际经验。这些情况，都应该落实在总结生产实践和科学试验的基础上。对待新技术的采用，采取既积极又慎重的态度，使我国这门工程技术得以稳步地向前发展1.0.5本条规定了执行本规范与其它的国家标准、规范之间的关系问题。 本规范是从循环冷却水处理的工艺范围提出的，对于循环冷却水处理旁流水处理、补充水处理、排水处理等到方案中的水处理单体构筑物设施的设计，除因工艺处理过程的需要提出相应要求的条文以外，一般都不作规定，应按有关的国家标准、规范执行。同时，在卫生、农业、渔业、环境保护等方面对工程设计的要求，同样应按有关的标准、规范执行。3 循环冷却水处理目录 3.1一般规定 3.1.1循环冷却水处理设计方案的选择，应根据换热设备设计对污垢热阻值和腐蚀率的要求，结合下列因素通过技术经济比较确定： 3.1.1.1循环冷却水的水质标准； 3.1.1.2水源可供的水量及其水质 3.1.1.3设计的浓缩倍数（对敞开式系统） 3.1.1.4循环冷却水处理方法所要求的控制条件； 3.1.1.5旁流水和补充水的处理方式； 3.1.1.6药剂对环境的影响。 3.1.2循环冷却水用水量应根据生产工艺的最大小时用水量确定，供水温度应根据生产工艺要求并结合气象条件确定。 3.1.3当补充水水质资料的收集与选取应符合下列规定； 3.1.3.1补充水水源为地表水时，不宜少于一年的逐月水质全分析资料； 3.1.3.2当补充水源为地下水时，不宜少于一年的逐季水质全分析资料； 3.1.3.3循环冷却水处理设计应以补充水水质分析资料的年平均值作为设计依据，以最差水质校核设备能力。 3.1.4水质分析项目宜符合本规范附录A的要求。 3.1.5敞开式系统中换热设备的循环冷却水侧流速和热流密度，应符合下列规定： 3.1.5.1管程循环冷却水流速不宜小于0.9m/s； 3.1.5.2壳程循环冷却水流速不应小于0.3m/s。当受条件限制不能满足上述要求时，应采取防腐涂层、反向冲洗等措施； 3.1.5.3热流密度不宜大于58.2kW/m 2 ； 3.1.6换热设备的循环冷却水侧管壁的污垢热阻值各腐蚀率应按生产工艺要求确定，当工艺无要求时，宜符合下列规定； 3.1.6.1敞开式系统的污垢热阻值为1.7210-43.4410-4m 2.k/w3.1.6.2密闭式系统的污垢热阻值宜小于0.8610-4m 2.k/w3.1.6.3碳钢管壁的腐蚀率宜小于0.125mm/a，铜、铜合金和不锈钢管壁的腐蚀率宜小于0.005mm/a 3.1.7敞开式系统循环冷却水的水质标准应根据换热设备的结构形式、材质、工况条件、污垢热阻值、腐蚀率以及所采用的水处理配方等因素综合确定，并宜符合表的3.1.7规定。 循环冷却水的水质标准 表3.1.7项目单位要求和使用条件允许值悬浮物 mg/L根据生产工艺要求确定期 20 换热设备为板式、翅片管式、螺旋板式样 10 PH值根据药剂配方确定7.0-9.2甲基橙碱度 mg/L根据药剂配方及工况条件确 500 Ca2+mg/L根据药剂配方及工况条件确 30-200Fe2+mg/L0.5Cl- mg/L碳钢换热设备 1000 不锈钢换换热器 300 SO42- mg/LSO42-与 Cl - 之和 对系统中混凝土材质的要求按现行的 岩土工程勘察规范GB50021-94规定执行 1500 硅酸 mg/L175 Mg 2+ 与SiO2的乘积 15000 游离氯 mg/L在回水总管处 0.5-1.0 石油类 mg/L5（此值不应超过）炼油企业 10（此值不应超过） 注：甲基橙碱度以 CaCO3 计 硅酸以SiO2 计 Mg2+ 以CaCO3 计3.1.8密闭式系统循环冷却水的水质标准应根据生产工艺条件确定。 3.1.9敞开式系统循环冷却水的设计浓缩倍数不宜小于3.0。浓缩倍数可按下式计算： N= Qm/Qb+Qw ，式中N浓缩倍数； Qm补充水量m 3 /h Qb排污水量m 3 /h Qw风吹损失水量m 3 /h 3.1.10敞开式系统循环冷却水中的异养菌数宜小于510 5 个/ml ；粘泥量宜小于4ml/m33.2敞开式系统设计 3.2.1循环冷却水在系统内设计时间不应超过药剂的允许停留时间。设计停留时间可按下式计算： Td=V/Qb+Qw （3.2.1） 式中Td设计停留时间（h）； V系统容积（m 3 ） 3.2.2循环冷却水的系统容积宜小于小时循环水量的三分之一。当按下式计算的系统容积超超过前述规定时，应调整水池容积。 Vf 设备中的水容积 Vf 管道容积 Vt水池容积 3.2.3经过投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂处理后的循环冷却水不应作直流水使用。 3.2.4系统管道设计应符合下列规定： 3.2.4.1循环冷却水回水管应设置直接接至冷却塔集水池的旁路管； 3.2.4.2换热设备的接管宜预留接临时旁路管的接口； 3.2.4.3循环冷却水系统的补充水管管径、集水池排空管管径应根据清洗、预膜置换时间的要求确定。置换时间应根据供水能力确定，宜小于8小时。 当补充水管设有计量仪表时，应增设旁路管。 3.2.5冷却塔集水池宜设置便于排除或清除淤泥的设施。集水池出口处和循环水泵吸水井宜设置便于清洗栏污滤网。 3.3密闭式系统设计 密闭式循环冷却水系统容积可按下式计算： 式中管道和膨胀罐的容积m3 3.3.2密闭式循环冷却水系统的加药设施，应具备向补充水和循环水投药的功能。 3.3.3密闭式循环冷却水系统的供水总管和换热设备的供水管，应设置管道过滤器。 3.3.4密闭式循环冷却水系统的管道低点处应设置泄空阀，管道高点处应设置自动排气阀。 3.4阻垢和缓蚀 3.4.1循环冷却水的阻垢、缓蚀处理方案应经动态模拟试验确定，亦可根据水质和工况条件类似的工厂运行经验确定。当做动态模拟试验进，应结合下列因素进行： 3.4.1.1补充水水质： 3.4.1.2污垢热阻值 3.4.1.3腐蚀率 3.4.1.4浓缩倍数 3.4.1.5换热设备的材质 3.4.1.6换热设备的热流密度 3.4.1.7换热设备内水的流速 3.4.1.8循环冷却水温度 3.4.1.9药剂的允许停留时间 3.4.1.10药剂对环境的影响 3.4.1.11药剂的热稳定性与化学稳定性 3.4.2当敞开式系统换热设备的材质为碳钢，循环冷却水采用磷系复合配方处理时，循环冷却水的主要水质标准除应符合本规范3.1.7条的规定外，尚应符合下列规定： 3.4.2.1悬浮物宜小于10mg/L 3.4.2.2甲基橙碱度宜大于50mg/L(以CaCO3计) 3.4.2.3正磷酸盐含量(以PO43-计)宜小于或等于磷酸盐总含量的(以PO43-计)50% 3.4.3当采用聚磷酸盐及其复合药剂配方时，换热设备出口处的循环冷却水温度宜低于500C 3.4.4当敞开式系统循环冷却水处理采用含锌盐的复合药剂配方时，锌盐含量宜小于4.0mg/l(以Zn2+计)PH值宜小于8.3时。当PH值大于时8.3，水中溶解锌与总锌重量比不应小于80% 3.4.5当敞开式系统循环冷却水处理采用全有机药剂配方时，循环冷却水的主要水质标准除应符合本规范3.1.7条的规则定外，尚应符合下列规定： 3.4.5.1PH值应大于8.0 3.4.5.2钙硬度应大于60mg/L 3.4.5.3甲基橙碱度应大于100mg/L(以CaCO3计) 3.4.6当循环冷却水系统中有铜或铜合金换热设备时，循环冷却水处理应投加铜缓蚀剂或采用硫酸亚铁进行铜管成膜 3.4.7循环冷却水系统阻垢、缓蚀剂的首次加药量，可按下列公式计算：Gf=Vg/1000 （3.4.7） 式中 Gf系统首次加药量(kg) g单位循环冷却水的加药量(mg/L) 3.4.8敞开式循环冷却水系统运行时，阻垢、缓蚀剂的加药量，可按下列公式计算： Gr=Qeg/1000(N1) （3.4.8） 式中Gr系统运行时的加药量(kg/L) Qe蒸发水量(m3/L) 3.4.9密闭式循环冷却水系统运行时，缓蚀剂加药量可按下列公式计算： Cr=Qmg/1000 (3.4.9) 3.5菌藻处理 3.5.1敞开式循环冷却水的菌藻处理应根据水质、菌藻种类、阻垢剂和缓蚀剂的特性以及环境污染等因素综合比较确定。 3.5.2敞开式循环冷却水的菌藻处理宜采用加氯为主，并辅助投加氧化性杀菌灭藻剂。 3.5.3敞开式循环冷却水的加氯处理宜用定期投加，每天宜投加13次，佘氯量宜控制在0.5.0mg/L之内。每次加氯时间根据实验确定，宜采用34h。加氯量可按下式计算： Gc=Qgc/1000 (3.5.3) 式中Gc加氯量(kg/L) Q循环冷却水量(m3/h) gc单位循环冷却水的加氯量，宜采用24(mg/L) 3.5.4液氯的投加点宜设在冷却塔集水池水面以下2/3水深处，应采取氯气分布措施。 3.5.5非氧化性杀菌灭藻剂的选择应符合下列规定： 3.5.5.1高效、广谱、低毒： 3.5.5.2PH值的适用范围较宽； 3.5.5.3具有较好的剥离生物粘泥作用； 3.5.5.4与阻垢剂、缓蚀剂不相互干扰； 3.5.5.5易于降解并便于处理。 3.5.6非氧化性杀菌灭剂，每月宜投加12次。每次加药量可下式计算： Gn=Vg/1000 (3.5.6) Gn加药量kg 3.5.7非氧化性杀菌灭藻剂宜投加在冷却塔集水池的出水口处。 3.6清洗和预膜处理 3.6.1循环冷却水系统开车前，应进行清洗、预膜处理，但密闭式系统的预膜处理应根据需要确定。 3.6.2循环冷却水系统的水清洗，应符合下列规定： 3.6.2.1冷却塔集水池、水泵吸水池、管径大于或等于800mm的新管，应进行人工清扫； 3.6.2.2管道内的清洗水流速不应低于1.5m/s 3.6.2.3清洗水应从换热设备的旁路管通过 3.6.2.4清洗时应加氯杀菌，水中佘氯宜控制在0.81.0mg/l之内 3.6.3换热设备的化学清洗方式应符合下列规定： 3.6.3.1当换热设备金属表面有防护油或油污时，宜采用全系统化学清洗。可采用专用的清洗剂或阴离子表面活性剂； 3.6.3.2当换热设金属有浮锈时，宜采用系统化学清洗。可采用专用的清洗剂； 3.6.3.3当换热设备金属表面锈蚀严重或结垢严重时，宜采用单台酸洗。当采用全系统酸洗时，应对钢筋混凝土材质采取耐酸防腐措施。换热设备酸洗后应进行中和、钝化处理； 3.6.3.4当换热设备金属表面附着生物粘泥时，可投加具有剥离作用的非氧性杀菌灭藻剂进行全系统清洗。 3.6.4循环冷却水系统的预膜处理应在系统清洗后立即进行，预膜处理的配方和操作条件应根据换热设备、材质、水质、温度等因素由试验或相似条件的运行经验确定。 3.6.5当一个循环冷却水系统向两个或两个以上生产装置供水时，清洗、预膜应采取不同开车的处理措施。 3.6.6循环冷却水系统清洗、预膜水应通过旁路管直接回到冷却塔集水池。3 循环冷却水处理详解3.1 一般规定 3.1.1 本条文提出：选择循规蹈矩环冷却水处理设计方案时，应根据生产工艺对阻垢、缓蚀和菌藻等处理效果的要求，结全本条文提出的若干因素进行研究，并通过技术经济比较后确定。因此设计时应全面地加以考虑，制订出较为完整的处理方案。 3.1.1.1 循环冷却水的水质标准 ：循环冷却水的水质标准与换热设备的特性及其生产操作条件等有着密切的关系。如在换热器的结构、型式上就有列管式、板式、螺旋式、蛇管式、夹套式、套管式、喷淋排管式等不同类型，结构繁简不一，水流通道尺寸差别很大，检修难易程度不同，反应到水质要求上会有差异。工况条件差别也较大，壳程式换热器（水侧）流速一般较低，对水质要求就高些。这些都关系到水质标准的要求与其处理方法的适应发生。 在换热器材质方面，常用的有碳钢、铜、铜合金、不锈钢等，以及这些材质的组合，这材质对于水质、药剂配方等方面都有不同要求。有些工业（如电力工业）在设计中往往需根据水质条件考虑管材的门题，不同材料的连接与组合易于导致电偶腐蚀（结构设计上要足够重视）等。这些因素在设计中均需加以考虑。 换热器的工况条件，如循环冷却水侧水温、流速、管壁热流密度等，对水质要求、水处理方式及其适应性等均有重要影响。 换热器的污垢热阻值和容许腐蚀率反应了工艺和设备上的要求，同时也是对循环冷却水水质及其处理效果上的要求。 水质标准中某些指标反映了换热器结构型式方面的特殊要求（如缝隙狭窄的板式换热器对浊度的限制），或者材质方面的特殊限制（如不同品种不锈钢对 Cl 和铜合金对 NH 3 的含量要求等）。 根据以上因素峄循环冷却水水质的一般和特殊要求有一个总括的分析、研究，为选用药剂、确定浓缩倍数、考虑补充水和旁流水的处理方案奠定基础。 3.1.1.2 循环冷却水处理设计，应对建厂地区可供作补充水的水源、水量与其水质进行分析研究，包括： 对可供的水量要了解清楚，尤其在缺水地区，对确定设计的浓缩倍数、处理方法至关重要。 对原水水质的情况要尽量掌握不同季节，以及枯水、丰水期间水质变化的资料，以便正确选择处理方案。 3.1.1.3 在不涉及循规蹈矩环冷却水受到外界污染的情况下 ， 浓缩倍数与补充水水质两者相互制约 ， 并受控于循环冷却水水质标准。这样，在确定某一循环冷却水水质标准的条件下，补充水水质的要求即取决于确定的浓缩倍数。从上述关系式也可知浓缩倍数除对确定补充水水质处理有重要关系外，也是确定补充水量的重要因素。 排污量 Q b 是按照物质平衡的原理推导出来的理论计算公式计算所得的数量，它不包括渗漏水量，也不包括旁流处理过程中的排水量，更不包括冲灰水量。但是，在等于并小于计算排污水量 Q b 的条件下，上述各水量可以替代排污水量。 3.1.1.4 循环冷却水水质除因工业生产和换热器设计要求不同而有差别以外（如对浊度、 Cl 等指标限制），也与循环冷却水是否采取阻垢剂、缓蚀剂处理有很大关系。在投加阻垢剂、缓蚀剂处理时，水质的各种成分如碳酸盐硬度、总硬度、钙离子、硫酸根离子等限值以及 PH 的控制范围，与使用药剂的品种、配方及剂量均有一定关系。同时，对悬浮物、油污等也常有一定限制，以避免降低药效或增加药耗。 对选用的阻垢剂、缓蚀剂，还应考虑药剂的来源和价格等因素，作为必要的技术经济论证的依据。 3.1.1.5 旁流水和补充水处理：旁流水的处理作为整个循环冷却水处理设计中的一个组分，需结合前四款的内容及外界污染，其中负括大气中灰尘、粉尘、飞虫、菌藻、孢子和其它污染物，以及工艺物料（指正常运转条件下微量的）的泄漏、排放要求等条件综合考虑。 由于补充水来源不同（如来自城市自来水厂、工业用水处理厂，直接取自江、河、湖泊或取用井水等），水质条件也有差异，处理内容也就不同，根据水源可供水量的情况、设计浓缩倍数条件等，对补充水水质也会有不同的要求，处理内容也不同。 在确定补充水和旁流水的处理方案时，应当统一考虑化处理程。如在处悬浮物时，是在旁流水处理还是在补充水处理中解决，或同时进行处理，这就要进行分析比较，通过技术经济比较后确定。 3.1.1.6 药剂对环境的影响：一般投加的化学药剂都具有基本种程度的毒性，有些药剂在极少量的情况下，就能使人畜、植物等受到危害，如铬酸盐、五氯酚负杀菌灭藻剂等。铬酸盐（以六价铬计）在地面水中最高允许浓度是0.5mg/L， 对水蚤 48h 的 TL 50 mg/L 。五氯酚钠含量为 0.4 mg/L 时 ， 许多鱼类在几时内就会死亡 . 有的药剂是动植物的营养物 ， 但当超过一定量时也会造成危害 ， 如磷酸盐等 . 虽然磷的排放标准没有规定，但易使水体发生富营养化问题。总之，在循环冷却水处理方案选用药剂时，除考虑其对水质处理的效果之外，还要考虑其对环境的污染问题。因此国内目前在水处理药剂上多选用磷系复合配方，而不采用铬系的药剂配方。当药剂对环境有影响时，依据排放标准对系统排水进行处理。另外，在评价风带出的循环冷却水对系统对四周环境的影响时，有的资料介绍，当循环冷却水中氯离子含量约为 497 mg/L 时，在距冷却塔 100m 处的植物叶上的水滴中，氯离子含量为 674.5 mg/L （其水滴的 PH=6.7， 电率 2700us/cm， 总硬度 719.6 ）此时对蜡树、白桦树、山楂、白杨和垂柳都有不同程的损伤，出现大部分时片变黄、掉叶等现象。 采用对人健康有影响的毒性药剂（如酸盐）处理时 ， 除应具备回收、处理装置以保证排放水质符合指标外，还应对冷却塔收水器效率提出严格要求，并有防止水滴飞溅对周围环境污染的措施。 零排污或近于零排污的循环冷却水系统，是排污水的最大回用，有利于保护环境，实质上是将循环冷却水处理与旁流水处理相结合的设计。对于这种系统，应根据其极限浓缩倍数（仅由风吹损失水量或加上极少量的排污水量所决定）与循环冷水中容许的水质极限值等因素，考虑其处理流程和水量。 由于形成污垢和腐蚀的因素来自多方面（补充水水源、大气污染、工艺过程处理等），设计中应综合考虑各种因素，采取处理措施，以求得整个处理方案技术经济上的合理性。 结合补充水水源水质、水量及循环冷却不污染（包括大气及工艺物料）情况，根据浓缩倍数、生产特点、材质情况所要求的循环冷却水水质指标，可以确定是否需要进行补充水处理、旁流水处理及其具体处理的内容和深度，而在投加阻垢剂、缓蚀剂处理的系统中，药剂配方要求控制的指标（如 PH 、 Ca2+ 、碱度、硬度、含盐量等），又与浓缩倍数补充水处理和旁流水处理内容及循环冷却水水质允许指标之间有着互相制约的关系。而且应注意到补充水处理、旁流处理对进一步提高浓缩倍数、节约用水和减少阻垢剂、缓蚀剂处理费用上的重要作用（尤其当水源水量紧张，或在排放要求严格的场合）。同时针对不同的处理流程，需考虑藏龙卧虎其相应的排水处理措施（应与旁流水处理统一考虑）及排渣处置问题。 在药剂处理方面，对阻垢剂、缓蚀剂与杀菌剂间的共容性，对 PH 的要求，以及对材质的影响等，均需加以考虑。 这样综合上述各个方面、各个环节之间的相互依存关系，通过全面地权衡、比较，才能够确定出技术可靠、经济合理的循环冷却水处理方案。 3.1.2 循环冷却水用水量由于行业、设备型式、工况条件等不同而不同，故其用水量应根据工艺生产需要确定。 3.1.3 对补充水水源的水量、水质资料的收集及其处理方法 ， 是设计的基础工作。 3.1.5 本条是根据目前国内能够文泛采用的药剂种类性能（包括聚磷酸盐、膦酸盐、聚丙烯酸盐、聚马来酸等）及其复合配方 ， 参照国外经验 ， 并检验国内一些工厂在生产运行中易于出现故障的换热器的工况条件而提出的。 间壁式换热器水侧设计流速一般在 0.3-3m/s 范围内，个别可能超过这一范围 . 但从保证处理效果、减少污垢和腐蚀（包括冲刷侵蚀）来说，一般以 1-2 m/s 流速为佳。 对国内一些工厂的换热器调查表明，流速低于 0.3m/s 的换热器 ， 普遍存在污垢和垢下腐蚀问题 ， 流速越低问题就越突出根据目前药剂处理的效能与壳程换热器设计流速选用的常规范围 ， 规定流速不应低于 0.3m/s， 以保证处理效果。 对于管程换热器 ， 虽然从传热效果上看 ， 大于 0.5m/s 已可满足要求 ， 但并非最适宜的流速 ， 根据有关资料统计 ， 一般取用大于 0.9m/s 作为规定流速的下限。 水侧流速上限的要求则需结合不同材质考虑防止冲刷侵蚀 ， 这方面一般在设备设计中已有考虑，这里未作规定。 当换热器水侧流速低于 0.3m/s 时 ， 不仅导致杂质的沉积 ， 降低了传热效果 ， 而且还导致垢下腐蚀。 在壳程换热器的结构上，由于几何形状的限制 ， 要做到各个部位具有均一的流速是不可能的。即使设计计算时的流速（认为是均一的）为 0.3m/s， 实际上个别 别出心裁部位 ， 尤其是靠近管板、折流板的死角区流速远低于此值，因此发生的问题就更为严重。这一点已为很多工厂的生产实践所证实。在这种不利的工况下，药剂处理难以发挥其应有的效果。国外报导的经验也表明，在这种情况下，即使投加像铬酸盐这种效果很好的强缓蚀剂，其保护作用也变差，这种换热器仍过早地损坏。为此，条文规定对这种换热器可采用涂层防腐作为附加的保护措施。 国内已有一些厂在碳钢壳程换热器的涂层防腐方面作了试验研究，有的厂通过实践证实这一措施是有效的，可供设计采用。 此外，涂层防腐也可推文到管程换热器的封头、端板碳钢材质的保护方面，作为附加的措施也是有益的。 防腐涂层应有导热系数的测定值，并不得低于换热管本体金属的导热系数，否则，应考虑增加换热设备的换热面积。 关于反向冲洗、常用压缩气体（如氮气）振荡、搅拌并配合反向冲洗等，对减少污垢、改善清洗效果，也都为国内外运行经验所证实，设计中可供参照选用。 热流密度的规定（ 5.82 10 4 W/m 2 ） ， 实际上反映了对冷却水侧管壁壁温的要求 ， 主要根据国外经验数据。定性地说 ， 随管壁壁温增高 ， 水中碳酸钙结垢趋势增强。但国内尚缺乏这方面的数据，对照一般换热器的工况条件，大多低于此值。 热流密度的法定计量单位为 W/m 2 ， 1kcl/m 2 h=1.163W/m 2 。 3.1.6 本条规定污垢热阻、腐蚀率等到允许值应根据各种工艺的具体要求确定。当没有具体规定时，可按本条所列各值选用。 在换热器设计计算时（选取传热系数、选定管壁厚度），对污垢热阻、腐蚀率都有相应的考虑。这两项指标实际上也是对经过处理的循环冷却水水质提出的要求，或者说是对阻垢、缓蚀效果的检验标准，在设计阶段作为检验阻垢、缓蚀剂 配方的依据。设计时应该从工艺及设备方面的合理性、水质处理的合理性、适宜的运行周期、折旧年限等多方面因素进行综合权衡。 年污垢热阻值标准：原规范条文规定敞开式系统的污垢热阻值为 1.72 10 -4 5.16 10 -4 m 2 K/W， 现修订为 1.72 10 -4 3.44 10 -4 m 2 K/W， 因为近十几年来的循环冷却水处理水平不断提高，现场监测的污垢速成率均在 25cm/ month （相当于污垢热阻值 3.27 10 -4 m 2 K/W ）以下 ， 因此这一修改是合适的 ， 同时也接近目前国际上常用的水平。 污垢热阻值的法定计量单位为 m 2 K/W，1m2 h C/Kcal=0.86 m 2 K/W 。 对于密闭式系统 ： 由于工况条件较为苛刻（如温度较高 ， 对传热效率要求比较严格） ， 一般考虑采用软化水或除盐水（或冷凝水）作为循环冷却水 ， 在腐蚀控制效果良好的情况下 ， 一般污垢热阻值均可做到小于 0.86 10 -4 m 2 K/W 。 腐蚀率标准：碳钢换热设备的腐蚀率根据国内运行水平及参照国际上公认的允许值，一般可达以到小于或等于 0.125mm/a （即 5 密耳 / 年）这一标准。但某些工业（如冶金系统）的某些冷却设备，在腐蚀率 控制上并不十分严格控制。材料的腐蚀裕量较大，故在条文中选选用了“宜”，没有严格控制。对铜、不锈钢的设备，在条文中规定为“宜小于 0.005 mm/a ”，主要是这些材质本身已具有一定的耐高缓性能能（如果牌号选择适当），从实际运行效果栓验，在采取有效的阻垢、缓蚀处理的情况下，可以做到低于 0.005 mm/a 。国内一些电厂的监测数据一般均在此范围内。在条文中选用了“宜”， 这是因为此项标准较严，为了给设计留有一定的灵活性，并考虑到需结全我国的国情而定，因而没有严格控制。 条文中没有给出参考性的“点蚀深度”标准。形成点蚀的因素是多方面的，如换热器金属材料本身、结构设计上的合理性、工况条件（温度、流速）等，都有很大关系。尤其是不犭钢、铜合金材质本身的因素及其应力状况等，更起着重要作用。另外，目前国内还缺乏“控制”点蚀方面的具体经验（进行预测也还需要做大量工作），因此条文还只限于提供均匀腐蚀率（条文中简称为腐蚀率）的标准值。有关点蚀的测定方法，如何预测及控制点蚀的发生，尚需积累更多的经验，有待今后修订中加以补充。 3.1.7 由于换热器的结构型式、工况条件对污垢热阻、腐蚀率要求的严格程度，循环冷却水处理方工，投加阻垢剂、缓蚀剂处理的配方，循环冷却水系统中各种金属材质及其组合等因素，随不同行汪的生产特点不同而有较大差异，因此难以制订出一个完全统一的水质标准。尤其对循环冷却水系统中金属主材不同时，某些水质标准的允许高限之差异更为明显。目前从国内条件出发，在设计中具体拟订水质标准时宜采取较为明灵活的方法，即结合生产特点和选取用处理方法的要求，吸收生产运行中成熟的经验数据，而且要通过科学试验加以确定。目前考虑到在设计时常缺少必要的数据，因此提供一个可供使用的允许值，如表 3.1.7 所列。 （ 1 ）悬浮物：循环冷却水中悬浮物含量对换热设备的污垢热阻和腐蚀速度率影响很大，所以要求越低越好。工厂运行的实践证明循环冷却水系统设有旁滤池时，补充水悬浮物能控制在 5mg/L 以内，因此板式、螺旋板式和翅片管式换热设备，悬物规定不宜大于 10mg/L ，其它一般不应大于 20mg/L 是恰当的，而且也是可以做到的。 对于电厂凝汽器，因传热管内水的流速一般均大于 1.5m/s， 另外凝汽器均设有胶球清洗设施 ， 因此电厂凝汽器对悬浮物含量的指标可适当放宽。 （ 2 ） PH 值：循环冷却水的 PH 值是根据药剂配方来确定的，加酸调节的药剂配方值低限不宜低于 7.0； 不加酸的碱性运行药剂配方 ，PH 值上限一般为 9.2 。 （ 3 ）甲基橙碱度：国内一此配方中甲基橙碱度可允许至 500mg/L （以 CaCO 3 计） ， 当然 ， 随着药剂性能的提高 ， 但在目前情况下 ， 如超过此限值则需加酸处理或降低浓缩倍数。 （ 4 ）钙离子：从缓蚀角度要求循环冷却水中钙离子不小于 30 mg/L ，如在较；软的补充水中（如广东的东江水）钙离子较低，应尽可能提高浓缩倍数，如仍达不到 30 mg/L 时，则应在缓蚀剂中投加两价金属离子（如锌离子）；钙离子上限一般不宜大于 200 mg/L ，国内的全有机配方中的 W-331 允许钙离子上限可达 228 mg/L ，因此规定循环冷却水中不宜大于 200 mg/L ，是留有一定裕度的。 （ 5 ）铁离子：据资料介绍，水中有 2 mg/L 的 Fe2+ 存在时，会使碳钢换热器年腐蚀率增加 6 7 倍，且加剧局部腐蚀。铁离子含量高还会给铁细菌的繁殖创造有利条件。此外，当采用聚磷酸盐作为缓蚀剂时，铁离子会干扰聚磷酸盐在缓蚀方面的作用，同时还可能导致坚硬的磷酸铁垢。本条指标是根据国内外运行经验确定的。 （ 6 ）氯离子和硫酸根离子：这两项离子属于腐蚀性离子，。氯离子对不锈钢的腐蚀影响较大，我国某大型化肥厂采用磷系复合配方，循环冷却水中氯离子浓度控制在 300 380 mg/L ，其不锈钢的换热器自 1976 年运行至今，未出现腐蚀穿孔情况。因此规定不宜大于 300 mg/L 是合适的。 氯离子卢硫酸根离子之和不宜大于 1500 mg/L ，是来自国内外一些药剂配方的允许值。 （ 7 ）硅酸：本项共有两个指标，前一个指标（ 175 mg/L ）是根据硅酸盐的饱和溶解度确定的，主要是防止循环冷却水中形成硅酸盐垢；后一个指标主要是防止形成粘性较大、颗粒较细的硅酸镁粘泥。 两个指标值均根据国外资料和国内运行经验确定。 （ 8 ）游离氯：本项指标是为控制循环冷却水中菌、藻微生物而制定的。指标值是根据国内运行情况确定的。 （ 9 ）石油类：石油类杂质易形成油污粘附于设备传热面上，影响传热效率和产生垢下腐蚀。 由于炼油企业的特殊性，对其指标略微放宽一些，根据试验室所取得的数据，循环水中石油类杂质的含量达到 10 mg/L 时，污垢热阻和腐蚀率均在本规范的限值之内。 3.1.8 密闭系统：目前国内应用密闭式循环冷却水系统的生产装置及设备包括如下几方面： l 冶金系统：主要用于高炉、电炉、转炉、连铸机等冶炼设备。如某厂连铸机冷却用水，其水质标准根据国外公司要求为：补充水碱度 1.8 mg/L （以 CaCO 3 计 ， 未经除氧） ， 油 0 。国内设计时采用未经除氧的软化水补入 ， 硬度为 0.0168 。 G，PH 值 8.5， 全固形物 160 mg/L， 循环冷却水采用投加 D 100 缓蚀剂处理 ， 剂量大于 200 mg/L 。 注：补充水虽未卜先知求除氧 ， 补水器内设有氮气层以隔绝空气并压力入循冷却水系统。 l 电力系统：循环冷却水主要应用于水内冷发电机定子（或包转子）绕组（容量从 5 万到 30 万 kW ）冷却，其水质目前尚未完全统一，按制造厂（电机厂）要求为： l 电导率： 1 5uS/cm ； l 溶解氧： 20uS/L ，水质清彻透明无杂质。 l 电力部颁发的理法规要求为： l 电导率： 10 ； l 硬度： 0.028 。 G 。 有些电厂根据其具体情况对项目又所增加 ， 如规定必需进行巯苯噻唑（ MBT ）处理 ， 剂量 3mg/L， 铜： 0.03 mg/L 等。 uS/cm 目前正在不断开展工作 ， 结合国内外生产运行经验（在科学试验 生产运行经验积累的基础上） ， 对现有的规定进行修订 ， 使得制造部门提供的水质标准更加先进 合理。 l 铁道系统：循环冷却水主要应用于国内产及引进的内燃机车的设备及润滑系统的冷却方面。水质标准上也不够统一 ， 从使用自来水到采用除盐水均有。除要求制造厂（机车车辆厂）在产品说明书中加以指明外，目前也过各有关部门（机务段）大力开展试验研究工作，逐步加以补充、修订，目前所用水质有所差别，是难以避免的。 l 石油化纤、化工系统：在某些反应装置（反应釜、管道反应）中的用水，有的水温很高（大于 100 ），其水质要求一般为除盐水，有的有除氧要求，有的没有（但配方为高浓度铬酸盐缓蚀剂处理），这些标准都是根据国外公司提供的要求确定的。 l 核工业系统：核反应堆系统中密闭循环冷却水系统的南标准是根据以往国外经验数据确定的，主要指标如下： n 硬度： 0.1008 。 G； n 机械杂质： 0.5 mg/L； n PH 值： 7.0 8.5； n 含氧量： 0.05 mg/L 。 l 主要应用于高温加热炉的冷却（如电极冷却）等方面。 l 真空炉：用于熔化金属，引进西德 L-H公司的2SO2/-F真空炉要求的水质为：清洁，电导率600 uS/cm ，腐蚀性 CO 2 、 NH 3 均测不出，铁 0.3 mg/L ，锰 0.05 mg/L ，硫酸盐 250 mg/L ，氯化物 150 mg/L ，耗氧量（ KmnO 4 ） 15 mg/L， 碳酸盐硬度：当 PH 值为 7.8 时 ， 最大 8 。 G；PH 值为 8.3 时 ， 最大 4 。 G 。 l 定向结晶炉：用于金属熔炼，其水质要求用软化水。 国内生产的熔炼、热处理电炉亦采用密闭式系统，目前所用水质已由原来的自来水改为软化水。 国外资料要求水质：硬度 200 mg/L （ CaCO 3 ），悬浮物 10 mg/L 。 l 其它：密闭式系统也广泛应用于空调、制冷系统，属于低温水系统的居多（因此其冷却水升温后需借助制冷装置予以冷却降温）。由于工况条件持殊（水温低）、水质要求高等到条件，故结垢问题常不是主要问题，但腐蚀控制（尤其是采用除盐水的系统）常为其重点，微生物控制问题也是存在的。 由上述情况可知，密闭式系统循环冷却水水质标准应由冷却设备制造厂或设计部门根据其生产工艺要求和工况特点加以确定并提供设计依据是适宜的。 3.1.9 在浓缩倍数 1.5 10 的条件下 ， 通过对循环水量为 10000m 3 /h 的计算得出下表： 不同浓缩倍数系统的补充水量与排污水量 表 2 浓缩倍数（ N ）1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 循环冷却水量 R （ m 3 /h ） 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 水温差 t （ ） 10 10 10 10 10 10 10 10 排污水量 B （ m 3 /h ） 343.8 169.4 82.2 53.1 38.6 29.9 24.1 14.4 补充水量 M （ m 3 /h ） 523.2 348.8 261.6 232.5 218.0 209.3 203.5 193.8 排污水量占循环水量的百分比（ % ） 3.4 1.7 0.8 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 补充水量占循环水量的百分比（ % ） 5.2 3.5 2.6 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 由此可见 ， 随着浓缩倍数的提高 ， 补充水量逐渐减少 ， 节水效果明显提高。同时也减少了排污水量，有利于环境保护。 但某些工业企业存在特殊的用水方式：如电力系统采用循环冷却水作冲灰用水还很普遍，而且目前受冲灰方式的影响，用水量在，限制了浓缩倍数的提高。冶金系统由于生产工艺上的不同要求，往往采用串级复用的方式，局部循环冷却水系统浓缩倍数可能会低于 2 ，等等。但从节约用水和环培保护日趋严格的要求来说，不断改进循环冷却水的处理技术，逐步提高浓缩倍数是很必要的。 本次规范修订，将浓缩倍数提高到 3 倍，从目前国内化工厂循环冷却水系统的运行情况看，有些工厂还未到这一目标，但是只要在设计上严格执行本规范的有关条款，特别是加强管理，浓缩倍数是可以做到的。我国是一个缺水的国家，从长远的角度考虑，还应从严要求。 3.1.10 敞开式系统冷却水中的异养菌数宜小于 5 10 5 个 /mL， 粘泥量宜小于 4 mL/ m 3 ，主要参照国外经验规定。根据国内一些石油、化工装置循环冷却水系统的运行经验，菌藻控制严格的厂，夏季可以达到上述规定（冬季还要低），并基本上控制了粘泥危害和严重的垢下腐蚀问题。3.2 敞开式系统设计3.2.1 本条规定采用阻垢 缓蚀药剂处理时考虑药剂所允许的停留时间 ， 对于目前使用聚磷酸盐作为缓蚀剂主剂的 ， 对此加以强调是必要的。 聚磷酸转化成正磷酸盐除了水温 PH 值等因素以外 ， 还与时间因素有关 . 根据资料介绍 ， 设计停留时间（ T d ）可用条文所列的公式计算。当已知对应于某一浓缩倍数的 Q b 和 Q w 值时 ， 确定 V 值即可计算出 T d 值 ， 该值应小于药剂允许的停留时间。当不能满足这一要求时 ， 则需调整 V 值直至满意为止 ， 或者更换药剂配方。 3.2.2 根据设计资料统计 ， 系统计 ， 系统容积（ V