本条主要对循环冷却水处理方案设计的基本内容做出相应的规定 工艺流程 2 是根据国内多数工厂采用的控制项目而确定的 宜采取热量回收措施后再使用循环冷却水冷却 本条指标是根据国内外运行经验确定的 根据试验室所取得的数据 表4 如电磁装置的闭路冷却系统一般要求电导率小于100μS／cm) 系统排水处理方案 计)或稳定指数RSI小于3.3时 不宜少于一年的逐月水质全分析资料 结果如下 的乘积超过其溶度积时 对于其余各行业闭式系统 水质分析项目宜符合本规范附录A的要求 制约了黄河流域 设计浓缩倍数 另外 引起碳钢的缝隙腐蚀和点蚀 为了使工程技术人员能选取恰当的水的污垢热阻值 直冷开式系统的设计浓缩倍数不应小于3.0 以保证处理效果 长江入海口附近工厂的循环冷却水浓缩倍数的提高 1.0mg／L的阈值限制了系统浓缩倍数 - 因此将1.0m／s作为规定流速的下限 在缺陷部位富集 ·K／W 氨的存在促使硝化菌群的大量繁殖 对于闭式系统 所以要求越低越好 据资料介绍 结果如下 Q 表3.1.8 铜合金 通过对循环冷却水量为10000m 折旧年限等多方面因素进行综合权衡确定 缓蚀阻垢剂虽然能够使304和316不锈钢的维钝电流密度小幅度降低 对其指标略微放宽一些 旁流水处理方案 ＋Cl CFU／mL 污垢热阻和腐蚀率均在本规范的限值之内 2+ 按表4的计算结果 (13)COD 材质 壁温大于70℃ (12)石油类 浓度存在阈值现象 对传热效率要求比较严格 甚至有少数企业已达到浓缩倍数10以上 同等条件下温度高者腐蚀加剧 根据国外公司的药剂处理配方在国内的使用经验 -4 应加硫酸或进行软化处理 但不是唯一因素 2 指标时应结合温度因素确定 一般规定 一般宜小于2500μS／cm 闭式系统设备传热面水侧污垢热阻值应小于0.86×10 - 折流板的死角区流速远低于此值 这一点已为很多工厂的生产实践所证实 因此发生的问题就更为严重 主要是防止循环冷却水中形成硅酸盐垢 浓度 间冷开式系统的设计浓缩倍数不宜小于5.0 但其维钝电流不稳定 过高的总Fe浓度表明系统腐蚀速率偏高 浓缩倍数以及药剂配方等因素确定 更能科学地反映两者之间的关系 闭式系统中被冷却的工艺介质或设备 浓度50000mg／L)中使用时 随着技术的发展 因本规范上一版实施以来 3 经过多年生产实践 Cl 结合本次修订时对南京钢铁集团 2 水侧壁温上限为70℃是根据国内大型厂换热设备的调查结果而制定的 垢下腐蚀等一系列恶果 2 的指标为2500mg／L Cu 因此应尽量收集长时间的数据 304不锈钢发生局部腐蚀的临界Cl (10)游离氯 在投加药剂的前提下 循环冷却水壳程流速应大于0.3m／s 腐蚀速率 其余两系统宜为除盐水 在浓缩倍数1.5～10.0的条件下 且局部腐蚀加剧 长期以来 沉积 一般规定 数量也最多 - 当采用除盐水为补充水时 对系统中沉积物的控制也带来了很大挑战 3.1.11 清洗预膜处理方案及控制条件 如果系统中有铝材设备 - 而再生水作为循环冷却水的补水使用时 后果是相当严重的 曾有过循环冷却水中每升只有几十毫克Cl - 从而产生黏泥沉积 其他一般不应大于20NTU 由于工况条件较为苛刻(如温度较高) 浓度为250mg／L～500mg／L 1 而不是工艺出现泄漏后循环冷却水可控制的指标 壁温等做出规定 2 腐蚀加剧 或者说是对阻垢缓蚀效果的检验标准 指标对节约我国宝贵的水资源有着重要意义 这里未作规定 循环冷却水量应根据生产工艺的最大小时用水量确定 - 适宜的运行周期 加热介质温度超过205℃ 系统中铁主要通过分散来控制其沉积 3 降低了传热效果 4 4 对于循环冷却水水质中COD≤150mg／L 2 - 被换热介质性质并结合水处理药剂配方等因素综合确定 不锈钢腐蚀与介质中的Cl 特别是Cl 即通常所说的胶体物质 现在很多新工程项目不仅要求高浓缩倍数 3 - 保证循环冷却水处理设备有足够的设计能力 并宜符合表3.1.8的规定 很多案例已经证明在2.0mg／L指标下 铁离子浓度高会给铁细菌的繁殖创造有利条件 磷酸盐 补充水为地表水 流速低于0.3m／s的换热器普遍存在污垢和垢下腐蚀问题 管式交换器制造商协会(TEMA)标准和现行国家标准《热交换器》GB／T 尤其是靠近管板 浓缩倍数可按下式计算 江阴兴澄特钢等大中型钢企的实地调研 韶关钢铁集团 Cl 添加缓蚀阻垢剂后 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 316不锈钢在添加缓蚀阻垢剂后 4 同时还对金属设备造成严重的垢下腐蚀 ／h) 两者并没有换算关系 钙硬度小于200mg／L的规定主要是针对冶金行业高炉和炼钢直冷循环冷却水系统 随着Cl 指标不宜大于700mg／L 建议热轧板贮存时单独贮存最优 同时也消耗大量的液氯 5 发生恶臭 3.1 指标值均根据国外资料和国内运行经验确定 国外报道的经验也表明 m 也有循环冷却水中的Cl 我国是水资源严重匮乏的国家 当水中SO 微生物控制方案 水质处理的合理性 (9)Mg 的浓度 国内各行各业为求节水也都纷纷研制新的药剂处理配方 本条规定主要是在补充水水质变化时 并宜符合表3.1.7的规定 当换热器水侧流速低于0.3m／s时 发现在江浙及两广地区存在着大量的高炉闭式系统以及连铸闭式系统的补充水直接采用新鲜水的案例 微生物在循环冷却水系统中大量繁殖 3.1 因此一般均采用除盐水或者软化水 黏附速率等做出规定 不宜少于一年的逐月水质全分析资料 达到1000mg／L时 3 浓度控制在500mg／L～1000mg／L 严重时使其失去杀菌作用 此外 氨的危害在国内氨厂不乏先例 并通过离子交换 自上一版规范增编直冷循环冷却水水质指标后 此外 有机物含量增多将导致细菌大量繁殖 表3.1.9 本条规定所给出的循环冷却水水质指标均是在本规范所给定的有关条件下 循环冷却水的浊度对换热设备的污垢热阻和腐蚀速率影响很大 只是在一定条件下起催化作用 本规范附录B中的水质分析误差校核是保证水质分析的准确性 以防止氧化皮吸潮变成电解质溶液进而产生腐蚀破坏 浓度环境中长期服役 在补充水中铁浓度很低的情况下 随着药剂处理配方的不断改进 304和316不锈钢在不添加缓蚀阻垢剂情况下发生局部腐蚀的临界Cl 水质及其处理方案 常以异养菌的数量代表水中全部细菌总数 间冷开式系统循环冷却水水质指标 总Fe1.0mg／L能合理地反映系统腐蚀控制在合理范围 并宜符合表3.1.9的规定 3 我国某些大型化工厂采用磷系复合配方 可供工程技术人员根据工程的具体情况选用 除此之外 2+ 国内有关循环冷却水处理试验和工厂调查表明 3 补充水为再生水 污垢热阻值 - 主要是针对氨厂和再生水回用循环冷却水系统制定的 浓缩倍数从3倍提高到5倍 补充水水质设计依据应采用水质分析数据平均值 注 2+ 在超高Cl 3.1.2 隔绝了药剂对金属的保护作用 工况条件及药剂处理配方等因素综合确定 浓度为1000mg／L 实际上个别部位 (5)Cu 循环冷却水中Cl 循环冷却水管程流速应大于1.0m／s ／h) 浓度增加 所以本次修订组委托北京科技大学腐蚀与防护中心开展了《循环冷却水中氯离子对不锈钢换热器腐蚀实验研究》 3.1.3 炼油行业不应大于20mg／(cm 钢铁行业采用软水或除盐水 因此在采用表3.1.9时 3.1.7 2 ·K／W) 根据国内最新运行数据 尤其是与循环冷却水药剂处理配方的性能密切相关 它基本上代表了水中全部细菌的数量 由于几何形状的限制 浓度水平和其贮存方式有关 不锈钢设备修订为应小于0.005mm／a 指标 - 2+ 3.1.2 甚至还限制使用新水 根据掌握的资料 式中 因为胶体物质对循环冷却水产生污垢 污垢热阻值一般均可小于0.86×10 3.1.7 我国大部分地区的循环冷却水的浊度可以控制在10NTU以下 5 3 药剂处理难以发挥其应有的效果 3.1.4 对污垢热阻值有较高的要求 一个是循环冷却水处理所要求具备的条件 换算为全国节水量可达176亿m 异养菌总数不宜大于1×10 产量 3 加酸调节PH值低限不宜低于6.8 因此生物黏泥量的控制是非常重要的 这是表示水中有机物多少的一个指标 减少排放 水中有2.0mg／L的Fe 会使循环冷却水颜色变黑 表3 5 间冷开式系统循环冷却水换热设备的控制条件和指标应符合下列规定 水量 钙硬度＋甲基橙碱度和稳定指数两个指标结合使用 截至2015年 指标的限制 指标应不大于40μg／L 对设备无负面影响(当工艺有特殊要求时除外 (3)钙硬度＋全碱度的指标 (1)浊度 表3.1.7中指标是循环冷却水处理技术的阶段成果 50021的规定执行 工况条件 因而降低了浓缩倍数 浓度水平在20mg／L～300mg／L范围变化时 为了再生水尽可能地回用至循环冷却水系统 2 对不锈钢的腐蚀有影响 - 不同强度热轧板点蚀深度和安全贮存时间与层流冷却水中Cl 3.1.9 则表明设备被腐蚀 颗粒较细的硅酸镁黏泥 2 关于腐蚀速率 3.1.3 对于电厂凝汽器 本次修订将总Fe指标由1.0mg／L提高至2.0mg／L (2)pH值 ·h·℃／kcal＝0.86m 结合当前药剂配方的性能做出的规定 数据年代越长则代表性越强 水质发黑变臭 则会产生CaSO 所以将悬浮物质指标改为浊度更为确切 直冷系统循环冷却水水质指标 气温40℃·K值选用0.0016／℃ 2 化工系统5座循环水场的循环冷却水水质按照COD≤180mg／L控制 补充水浊度可控制在5NTU以内 药剂对Fe的分散能力得以提升 即使投加像铬酸盐这种效果很好的强缓蚀剂 其安全贮存时间逐渐变短 当再生水量占总补充水量60％以上的时候 循环冷却水中Cl 主要是防止形成黏性较大 以异养菌的生长繁殖最快 循环冷却水中石油类杂质的浓度达到10mg／L时 由于循环冷却水中Cl 导致分散剂不足并诱导其他悬浮固体出现沉淀 m 注 水的污垢热阻值取值较大 SO 2 2 我国20世纪70年代引进的大化肥循环冷却水系统 ·月) 对于管程换热器 根据国内钢铁厂设备用水要求和实际运行经验 加大循环冷却水系统的排污水量 闭式系统总硬度指标控制在10mg／L～20mg／L时 悬浮物所表示的颗粒粒径为1μm以上 在这种情况下 - 系统仍旧运行良好 应与工艺专业协商确定 pH值是水质稳定性的重要数据之一 由于该地区新鲜水硬度较低 确定SO 闭式系统循环冷却水水质指标应根据系统特性和用水设备的要求确定 2+ 不加酸运行的自然PH值上限一般不高于9.5 与Ca ／h) 但是只要能综合减少新鲜水用量 此次修订将单位改为CFU／mL 根据国内钢铁厂最新运行数据 -4 2+ 冷却水系统中的总Fe主要来自于系统腐蚀和补充水 材料极易诱发点蚀 (×10 第一座循环水场是2000年8月实现工业化运行 对国内一些工厂的壳程换热器调查表明 从统计学的观点来看 当水质超过上述任何一个指标时 腐蚀速率应符合本规范第3.1.5条第6款的规定 此次修订组委托北京科技大学腐蚀与防护中心开展了《模拟层流冷却水残留液环境下典型热轧板的腐蚀行为规律》相关实验工作 之多 会使碳钢换热器年腐蚀速率增加6倍～7倍 3.1.12 浓缩倍数可不受此限制 - 即对换热设备内的水流速 - 循环冷却水处理 碳钢设备应小于0.075mm／a 循环冷却水中Cl 不同强度热轧板与氯离子浓度水平层流液所对应的安全贮存时间(月) 总Fe的浓度及趋势是监测系统腐蚀情况的重要指标 4 指标175mg／L是根据硅酸盐的饱和溶解度确定的 随着近些年分散剂合成制备技术的发展 表中数据也将随着改变 这是一个很可观的数量 影响再生水的使用 可见这一指标还是可以做到的 据资料介绍 校核作出相应规定 壳程不锈钢设备未出现腐蚀 4 换热器仍过早地损坏 1 b 材质 国家提倡水的循环使用 工况条件 循环水场运行效果与使用新水作为补充水的系统相当 通常采用除盐水或软化水作为补充水 当采用聚磷酸盐作为缓蚀剂时 指标值是根据国内药剂配方不加酸运行数据确定的 质疑Cl 未出现腐蚀穿孔情况 同时对壁温和水温也加以限制 ③仅对pH＜8.0时进行控制 关键的是温度 3 沉淀 能够满足生产装置长周期运行要求 ①火力发电厂双水内冷机组共用循环系统和转子独立冷却水系统的电导率不应大于5.0μS／cm(25℃) 计算条件 时 N——浓缩倍数 作为腐蚀速率的重要指标 盐平衡方案 1 再生水应经深度处理后回用 关于换热设备的规定是根据目前国内能够广泛采用的药剂种类性能(包括聚磷酸盐 -4 浓度的问题较多 直冷系统循环冷却水水质指标应根据工艺要求并结合补充水水质 同时对指导意义不大的电导率和硫酸盐两项指标从表格中删除 使用温度 应力情况 聚马来酸等)及其复合配方 本条规定包括两个内容 循环冷却水中生物黏泥量的多少直接反映出系统中微生物的危害程度 循环冷却水的PH值 碳钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于0.075mm／a 冶金 2 藻微生物而制定的 - 节水效果能提高0.4％ w 这方面一般在设备设计中已有考虑 - 浓度不宜大于1000mg／L Cl 4 不同浓缩倍数系统的补充水量与排污水量 另一方面 主要目的是控制水垢的形成 ④钢铁厂闭式系统的补充水宜为软化水 ·K／W 建议热轧板尽量贮存在干燥环境中 - - 并结合全厂水处理工艺综合技术经济比较确定 循环冷却水的电导率指标将有所上升 3 总Fe浓度过高 应根据加酸 水中COD大部分应为难生物降解物质 导致系统pH值降低 这类细菌属于黏液型细菌 电力系统目前一般采用除盐水 闭式系统循环冷却水水质指标 炼油系统36座 由于直冷循环冷却水系统工艺设备对水质的要求差别较大(如引进不同国家设备制造商的工艺设备要求不同) 导致设备的损坏 3 2+ 因其传热管内循环冷却水的流速一般均大于1.5m／s - 3.1.6 -4 微生物对循环冷却水系统的危害较之水垢 如果循环冷却水中Fe 是出于保证生产能力的考虑 也是在设计阶段作为确定阻垢缓蚀剂配方的依据 循环冷却水水质COD控制指标≤150mg／L (8)硅酸 而发生不锈钢设备损坏的事例 对混凝土材质的腐蚀影响 且再生水经深度处理后水质中COD约为60mg／L时 - 且冷介质会结垢时 而且还将导致垢下腐蚀 腐蚀速率 阻垢缓蚀 - 流速越低问题就越突出 表中数值应作相应修改 所产生的黏液对循环冷却水系统危害很大 2+ 要做到各个部位具有均一的流速是不可能的 因此在选用Cl 设计中应根据补充水水质指标结合上述条件加以确定 工厂运行数据表明这一规定完全满足本规范的污垢热阻值指标 通常采用这个指标来限制SO 并结合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 腐蚀贡献的总Fe浓度≤1.0mg／L 3.1.5 旁流水软化(除盐) Q 建议降低轧制过程中层流冷却水中的离子浓度 为控制循环冷却水中菌 实际运行的COD在120mg／L～160mg／L范围内波动 为防止Cu 其保护作用也变差 后者是利用光学原理测定 且不应小于3.0 由补充水水质 浓度为1200mg／L 加碱等方法调节pH值 即使设计计算的平均流速(认为是均一的)为0.3m／s 聚丙烯酸盐 设计时应该从设备设计方面的合理性 国内很多企业都能达到这一标准 腐蚀速率 151水的污垢热阻值见表2 1m 循环冷却水中 循环冷却水用水量是由生产性质 冷却水中的Cl 石油类杂质易形成油污黏附于设备传热面上 间冷开式系统的微生物控制指标宜符合下列规定 Q (4)总Fe 指标值是结合国内运行情况确定的 与其他国家标准一致 因而使系统中各类细菌数量和黏泥量猛增 2 设备传热面水侧污垢热阻值不应大于3.44×10 Cl 并形成大量黏泥沉积于冷却塔和换热设备内 3.1.9 ——排污水量(m 过高的总Fe浓度会消耗大量的分散剂 m 3.1.8 - 补充水来源 具有较高的风险 可见用水形势的紧张程度 影响传热效率和产生垢下腐蚀 2+ 表3.1.8中各行业闭式系统水质指标是综合有关标准和实际运行数据确定的 在这种不利的工况下 为节约水资源 不宜少于一年的逐季水质全分析资料 污垢热阻值的法定计量单位为m 应不引起细菌和生物的繁殖 2+ 3.1.5 本次将指标值0.2mg／L～1.0mg／L修订为0.1mg／L～1.0mg／L 循环冷却水处理 流速不应低于0.3m／s 本条对不同水源的补充水资料的收集 - 另外 ·K／W 在壳程换热器的结构上 因此表3.1.7规定板式 我国是一个水资源极为匮乏的国家 ——风吹损失水量(m 2+ 所以测定时 - 摘自现行国家标准《热交换器》GB／T 管程不锈钢换热设备流速条件较好 本次修订将钢铁厂高炉煤气清洗水pH指标调整为6.5～8.5 并以最不利水质校核设备能力 悬浮物和浊度虽然两者都是表示水中悬浮固体含量 - 因此 补充水水质资料收集宜符合下列规定 和碱度的分列指标 补充水软化(除盐)等处理进行综合比较确定处理方案 需要控制腐蚀贡献的总Fe浓度在合理的范围 当被换热介质温度高于115℃时 并且应将这一指标尽量控制在更低的水平 发生局部腐蚀的临界Cl 电化腐蚀来说更为严重 ②双水内冷机组内冷却水含铜量不应大干40.0μg／L 存在明显的“毛刺”现象(即有亚稳态点蚀发生) 工厂运行的实践证明循环冷却水系统设有旁滤池时 1 4 以降低氧化皮中残留的离子浓度进而减弱其均匀腐蚀和点蚀 有机物是微生物的营养源 1 不锈钢设备的腐蚀损坏首先是由于设备本身存在一些缺陷 Cl 系统中的不锈钢换热器 ·月) 补充水为地下水 流速上限的要求则需结合不同材质考虑防止冲刷侵蚀 3.1.1 (11)NH 循环水系统没有出现结垢倾向 水的流速 因此控制微生物的危害是首要的 表3.1.7 对于循环冷却水水质中COD≤150mg／L 3 不断升高 按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 而浊度所表示的颗粒粒径为1nm～1μm ·K／W 设备传热面水侧黏附速率不应大于15mg／(cm 浓度环境(Cl 对于按最大小时用水量的规定 另外凝汽器均设有胶球清洗设施 COD及浊度增加 表2 6 前者是过滤法测定 3.1.6 ×SiO 根据某高等院校研究资料表明 循环冷却水水质指标与换热设备的结构形式 应为再生水及药剂所带来的COD 整理 更能准确地控制碳酸钙沉淀 螺旋板式和翅片管式换热设备 4 到目前已正常应用了16年 m 参照国外经验 生物黏泥量不宜大于3mL／m 污垢热阻值 浊度不宜大于10NTU 电力行业在水平衡方案设计时往往为了满足串级用水(冲灰等)的需要 而且两者的测试方法也不同 —N 堆垛时热轧板间应隔出较大缝隙以避免较严重点蚀的发生 冶金行业生产企业出现了由于层流直接冷却循环水中氯离子浓度升高带来的热轧板材在超长贮存期内严重点蚀的案例 3.1.1 3.1.10 不锈钢设备在循环冷却水中的腐蚀与设备的结构形式 3 设计方案应包括下列内容 3.1.8 它取代了Ca 工况条件等决定的 菌藻滋生起着至关重要的作用 ／h的计算得出表4 3.1.11 ＋Cl 循环冷却水处理方案应根据全厂水平衡方案 铜合金和不锈钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于0.005mm／a 往往总Fe浓度较高 2+ 水质分析误差宜满足本规范附录B的规定 铁离子还会干扰聚磷酸盐在缓蚀方面的作用 但是两者所表示的悬浮颗粒直径却不相同 由于炼油企业的特殊性 2+ 3.1.4 因此电厂凝汽器内循环冷却水的浊度指标可适当放宽 2 并造成了严重经济损失 间冷开式系统与直冷系统的钙硬度与全碱度之和大于1100mg／L(以CaCO 腐蚀的诸多因素中 尤其在折流板的负压区容易产生污垢 水的污垢热阻值 (6)Cl 151规范中水的污垢热阻值与水的流速有关 因此不推荐304和316不锈钢在超高Cl 即对污垢热阻 ——补充水量(m - 4 3.1.12 m 3.1.10 间冷开式系统循环冷却水水质指标应根据补充水水质及换热设备的结构形式 另一个是循环冷却水处理最终达到的特性指标 同时还可能导致坚硬的磷酸铁垢 因此用水量应按照生产工艺的要求确定 实验数据见表3 即在总Fe浓度2.0mg／L范围内 投加缓蚀剂后 达到浓缩倍数5的企业比比皆是 水的流速≤1.0m／s和流速＞1.0m／s相比 这两项指标实际上是对循环冷却水处理提出的要求 (7)SO ·K／W 包括再生水水源组成及其处理工艺等资料 水质应根据冷却对象的要求确定 因此本次修订将钢铁厂闭式系统总硬度指标提高至不宜大于20mg／L 存在时 降低了冷却塔的冷却效果和设备的传热效率 污垢沉积等有密切关系 - 设备传热面冷却水侧壁温不宜高于70℃ 对壳程不锈钢换热设备