1、化工企业循环冷却水处理设计技术规定HG/T 20690 - 2000 条文说明1总则1. 0.1 本条阐明了编制本规定的目的及设计中应执行的技术经济原则。在化工生产中，影响换热设备的换热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;二是循环冷却水生成的沉积和腐蚀。后者是本规定所要解决的问题。因循环冷却水未加处理而形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处理的探井水，循环量为9560t/h。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，严重影响设备换热效率和增加管道阻力。其中空分透平压缩机冷却器，在运行3个月后，结垢厚达20
2、mm，打气量减少20%，其它一些设备，在运转3个月后，也必须停车酸洗一次，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人六偏磷酸铀、EDTMP等水质稳定剂之后，机器连续三年运转正常。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，57x 35 3.5碳钢排管平均使用16-20个月就出现严重泄漏，水浸式列管换热器投入使用后3-5d就开始结垢，3个月后，垢厚达15-40mm。后经投加聚磷酸盐+腾酸盐+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
3、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。本规定是根据国内化工行业循环冷却水处理设计和生产实践经验而编制的。规定中的条文都是以成熟经验为基础并体现了国家的技术政策，并且均可通过设计、施工和管理达到。对于一些特殊情况，规定中也给予了适当的灵活性，按照本规定执行可以取得满意的技术、经济效果。1. O. 2 本条阐述了规定的适用范围。本规定只适用于间接换热的循环冷却水系统，对直接换热的循环冷却水系统，由于涉及面较广，目前尚不能作出统一规定，故暂不包括在内，待条件成熟后再总结纳入。1. O. 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、节约能源、节约
4、用水是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:若循环冷却水处理不当，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、停产和减产的生产事故，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、稳定运行并能达到预期的处理效果。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、加药间等，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，对各种药剂的储
5、存、运输、配制和使用，设诗上都必须有保证工作人员安全36 的设施，并按药剂的特性，满足其防火、防腐、防毒、防尘等安全生产要求。在保护环境方面:要注意避免和消除各种化学处理药剂对周围环境产生的危害，在设计上要采取必要的措施，对循环冷却水各种处理过程中的排水有害成份要严加控制，使其达到环境保护的要求。在节约能源方面:确保水处理效果，满足污垢热阻值的要求是节约能源的主要手段。污垢不仅降低了设备的换热效率，影响产品的产量和质量，而且还造成能源的浪费。lmm的垢厚大约造成8%的能源损失，垢层越厚，换热效率越低，能源消起越大，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系
6、统设计中，各种构筑物或设备及其管线布置等，都要注意节约能洒、动力，应该力求达到水处理单位成本最低、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，有利于节约用水、节约药剂、降低处理成本。现代化的大型工业企业尤其如此。如果循环冷却水的浓缩倍数由3提高到5，可节约补充水量20%左右，减少排污水量50%以上。在循环冷却水处理的各个工艺过程中，还有相当部分的自用水量，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。1. 0.4
7、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)的原则要求。我国循环冷却水处理技术的发展，大体上形成了两个阶段: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，虽然积累了一些比较成熟的使用经验，但某些方面也37 还存在差距，特别是在科学管理方面。面对我国水资源紧缺，工业快速发展，循环冷却水处理工艺还面临着开发新技术、使用新药剂、采用新的工艺这样一些重要课题，还需要不断地吸收符合我国国情的国外经验，以适应工业发展的新形势。1. O. S 本条规定了执行本规定与国家标准、规定之间的关系。本规定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
8、充水处理、排水处理等方案中的水处理单体构筑物的设计，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，应按有关国家标准、规定执行。同时，在卫生、农业、植业、环境保护等方面对工程设计的要求亦应按有关国家标准、规定执行。2 术语、符号2. 1术语2. 1. 1 本条中换热设备指生产工艺的换热器、冷凝器等。冷却设备指循环冷却水系统中的冷却塔、空气冷却器等。2. 1. 4 循环冷却水处理过程中所使用的药剂包括补充水处理、旁流过滤水处理、排水处理、循环水处理等所使用的药剂，如凝聚剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀生剂等。2. 1. 10 系统容积包括冷却塔集水池的有效容积、管道容积、换热设备水侧容积及旁
9、流过滤设备容积等。2. 1. 17 循环冷却水系统在运行过程中所损失的水量包括蒸发、风吹、排污等损失水量。38 3 循环冷却水处理3.1 一般规定3. 1. 1 本条文提出:制订循环冷却水处理设计方案时，应根据生产工艺对阻垢、缓蚀等处理效果的要求，结合本条文提出的若干因素进行综合考虑，并通过技术经济比较后确定。1 循环冷却水的水质指标:循环冷却水的水质指标与换热设备的特性及其生产操作条件等有着密切的关系。换热器的结构有列管式、板式、螺旋式、蛇管式、夹套式、套管式、喷淋排管式等不同类型，水流通道尺寸差别很大，检修难易程度不同，反映到水质要求上会有差异。壳程式换热器(水侧)流速一般较低，对水质要求
10、就高些。在换热器材质方面，常用的有碳钢、铜、铜合金、铝合金、不锈钢，以及这些材质的组合，材质不同对于水质有不同的要求。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。换热器污垢热阻值和容许腐蚀率反映了工艺和设备设计上的要求，同时也是对循环冷却水水质及其处理效果上的要求。根据以上因素，对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、考虑补充水和旁流过滤水的处理方案奠定基础。2 循环冷却水处理设计，应对建厂地区可供补充水的水源、水量及其水质进行分析研究，包括:对可供的水量耍了解清楚，尤其在缺水地区，对确定
11、设计的浓缩倍数、处理方法至关重要。对原水水质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。39 结合补充水水源、水质、水量及循环冷却水污染(包括大气及工艺物料)情况，根据浓缩倍数、生产特点、设备材质情况所要求的循环冷却水水质指标，确定是否需要进行补充水处理、旁流过滤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、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。3 循环冷却水水质除因工艺生产和换热器设计要求不同而有差别以外(如对浊度、CI-等指标限
12、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。在技加阻垢剂、缓蚀剂处理时，水质的各种成份如碳酸盐硬度、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。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系统排水处理与旁流过滤水处理相结合的设计。对于这种系统，应根据其浓缩倍数(仅由风吹损失水量或加上极少量的排污水量所决定)与循环冷却水容许的水质极限值等因素，考虑其处理流程和排污水量。4 药剂对环境的影响:一般投加的化学药剂都具有某种程度的
13、毒性，除了已禁用的如铅酸盐缓蚀剂、五氯酣铀杀生剂等以外，常用的聚磷酸盐超过一定量时，也会对环境造成危害。总之，在循环冷却水处理方案中选用药剂时，除考虑其对水质处理的效果之外，还要考虑减少对环境的污染问题。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 循环冷却水的设计参数取决于工艺流程、设备型式、工况40 条件等因素，故其用水量应根据工艺生产需要确定。3. 1. 3 对补充水水质资料的收集及其处理方法，是设计的基础工作。3. 1. 5 本条所指有害气体种类随工厂产品和生产过程不同而异，常见有NH3、H2S，
14、S02等，这些气体随空气进入冷却塔后，对循环冷却水水质有不利影响，循环冷却水系统设计咐应考虑消除或减少有害气体的影响。3. 1. 6 本条是根据目前国内广泛采用的药剂种类(包括聚磷酸盐、麟酸盐、丙烯酸共聚物、聚马来酸等)及其复合配方的性能，参照国外经验，并结合国内一些工厂在生产运行中易出现故障的换热器的工况条件而提出的。1 间壁式换热器水侧设计流速一般在0.3-3m/s，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1-2m/s流速为佳。对国内一些工厂的换热器调查表明，流速低于O.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
15、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O.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O.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，一般选用大于O.9m/s的流速效果较好，因此将O.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。2 当换热器水侧流速低于O.3m/s时，不仅导致各种杂质的沉积，降低了传热效果，而且还将导致垢下腐蚀。由于儿何形状的限制，在壳程换热器的结构上，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O.
16、3m/s，实际上个别部位，尤其是靠近管艇、折流板41 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。国外报道的经验也表明，在这种情况下，即使投加如铅酸盐这种效果很好的强缓蚀剂，其保护作用也变差，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。国内已有一些工厂在碳钢壳程换热器的涂层防腐方面作了试验研究，证实这一措施是有效的，可供设计采用。此外，涂层防腐也可推广到碳钢材质的管程换热器的封头、端保护方面，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
17、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，常通入压缩气体(如氮气)增强冲刷、搅拌作用，对减少污垢、改善清洗效果，都为国内外运行经验所证实，设计中可参照选用。3 热流密度的规定(5.82X 104W 1m2)，实际上反映了对冷却水侧管壁壁温的要求，主要来自国外经验数据。定性地说，随管壁壁温增高，水中碳酸钙结垢趋势增强。但国内尚缺少这方面的数据，一般换热器的工况条件大多低于此值。热流密度的法定计算单位为WI时，lkcall (m2 h) = 1. 163W I盯。3. 1. 7 本条规定污垢热阻、腐蚀率等允许值应结合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
18、。1 在换热器设计时，对污垢热阻、腐蚀率都有相应的要求。这两项指标实际上是对循环冷却水处理的要求，或者说是对阻垢、缓蚀效果的检验标准，也是设计阶段作为筛选阻垢、缓蚀剂配方的依据。设计时应该从工艺及设备设计方面的合理性、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42 合权衡确定。年污垢热阻值标准:原条文规定敞开式系统的年污垢热阻值为l.72 X 10-4 -5.16 x 10 4m2 K/W，现修订为1.72xlO-4-3.44 x 10-4m2 K/W，因为近二十年来循环冷却水处理水平不断提高，现场监测的污垢速率均在25mg/(cm2 30d) (相当于污垢热阻值3.27x
19、104m2 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时.KIW，时.h Clkcal = O. 86m2 K/W。2 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，一般年污垢热阻值均可做到小于0.86X 10-4m2 K/W 0 3 年腐蚀率标准:碳钢换热设备的年腐蚀率根据国内运行水平及参照国际上公认的允许值，般可以达到小于或等于0.10mm/a这一标准。对铜、不锈钢的设备，在条文中规定为宜小于O.005mm/ a ，主要是这些材
20、质本身已具有定的耐蚀性能(如果牌号选择适当)，从实际运行效果检验，在采取有效的阻垢、缓蚀处理的情况下，可以做到低于O.5mm/a。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，并考虑到需结合我国的国情而定，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，如换热器的材质、结构、工况条件(温度、流速)等，都有很大关系。尤其是不锈钢、铜合金材料本身的构造及其应力状况等，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，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。3. 1. 8 本条所给出的计算公式，主要是通过监测换热器
21、所测得43 的数据计算循环水系统运行时的年污垢热阻值，并验证是否符合设计污垢热阻值的要求9其中(3.1. 8 -2)式是根据工厂运行管理中常用的(m c m)数据进行计算，1.67 - 2. 0系数来自国外数据。3. 1. 9 设计中循环冷却水的水质指标宜结合生产特点和处理方法的要求，吸收生产运行中成熟的经验数据，通过科学试验确定。考虑到目前在设计时通常缺少必要的数据，因此提供一个可供使用的许用值，如表3.1.9所列。该表中的水质指标是根据国内目前的药剂水平所能适用的水质范围确定的。1 浑浊度:循环冷却水的浑浊度对换热设备的污垢热阻值和腐蚀速度影响很大，所以越低越好。工厂运行的实践证明，循环冷
22、却水系统设有旁滤池时，补充水的挥浊度能控制在5mg/L以内，因此循环冷却水的浑浊度可以控制在lOmg/L以下。表3.1.9规定，对板式、螺旋板式和翅片管式换热设备，浑浊度不宜大于10mg/L，其它不宜大于20mg/L是恰当的，也是可以做到的。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，pH值低限不宜低于6.5;不加酸的碱性运行药剂配方，pH值上限一般为9.5。3 Ca2+ +碱度:国内一些配方可允许至1100mg/L(以CaC03计)，当然，随着药剂性能的提高，这一限值也可随着提高。4 总Fe:据资料介绍，水中有2mg/L的Fe2存在时，会使碳钢换热器年腐蚀率增加
23、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的缓蚀作用，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。5 铝离子:此项指标主要是控制水中AP形成的浊度和沉淀，防止引起垢下腐蚀。同时避免对配方中聚磷酸盐的不利影响。44 6 铜离子:防止铜离子沉积，引起碳钢的缝隙腐蚀和点蚀。7 氯离子:国内有关循环冷却水处理试验表明，氯离子对不锈钢的腐蚀有影响，但不是唯一因素。不锈钢设备在冷却水中的腐蚀与设备的结构形式、应力情况、使用温度等有密切关系，氯离子只是在一定条件下起催化作用。不锈钢设备的腐蚀损坏首先是由于
24、设备本身存在一些缺陷，冷却水中的氯离子在缺陷部位富集，导致设备的损坏。我国70年代引进的大化肥循环冷却水系统，曾有过循环冷却水中只有每升十几毫克氯离子时，而发生不锈钢设备损坏的事例。也有循环冷却水中的氯离子达到1000mg/L时，系统中的不锈钢换热器，未出现腐蚀穿孔情况。长期以来，由于循环冷却水中氯离子的限制，制约了黄河流域、长江人海口附近等些水域的循环冷却水浓缩倍数的提高。我国是一个水资源极为匮乏的国家，放宽循环冷却水中氯离子的限制对节约我国宝贵的水资源有着重要意义。氯离子放宽到多少合适?根据掌握的资料，我国某些大型化工厂采用磷系复合配方，循环冷却水中氯离子浓度控制在500- 1 OOOmg
25、/ L，未出现不锈钢设备腐蚀;某石化厂的立式不锈钢换热器，在汽液界面处腐蚀严重。因此，规定循环冷却水中氯离子含量不宜大于700mg/L，旦仅适用于管程不锈钢设备。壳程换热设备影响因素较多，未作规定。8 硫酸根离子:硫酸根离子也是腐蚀性离子，根据国内一些药剂配方的使用经验，采用硫酸根离子与氯离子之和不宜大于1500mg/L较为合适，另外硫酸根离子还是硫酸盐还原菌的营养源，也应适当控制。9 硅酸:本指标主要是防止形成粘性较大、颗粒较细的硅酸镜粘泥。10 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。指标值是结合国内运行情况确定的。45 11 石油类:石油类杂质易形成油市粘附于设备传热面
26、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lOmg/L时，污垢热阻值和腐蚀率均在本规定的限值之内。3. 1. 11 微生物在冷却水系统中大量繁殖，会使循环冷却水颜色变黑，发生恶臭，并形成大量粘泥沉积于冷却塔和换热设备内，降低了冷却塔的冷却效果和设备的传热效率，同时还对金属设备造成严重的垢下腐蚀，此外还隔绝了药剂对金属的保护作用，使其不能发挥应有的缓蚀阻垢效能。微生物对循环水系统的危害较之结垢、腐蚀来说更为严重，因此控制微生物的危害是首要的。1 循环冷却水中，以异养菌的生长繁殖最快，数量也最多，它基本上代表了水
27、中全部细菌的数量，所以测定时，常以异养菌的数量代表水中全部细菌总数。这类细菌属于粘液型细菌，所产生的粘液对循环水系统危害很大。2 真菌主要是对木材造成损害，若是非木质冷却塔则可不控制此项指标。3 冷却水中有铁细菌繁殖时，常导致浑浊度和色度增加，有时pH值也发生变化，产生异臭，铁的含量增加，溶解氧减少，对设备造成严重腐蚀，铁细菌是循环冷却水中重要危害微生物之一，是水处理监控的一项重要指标。4 循环冷却水系统中如果有大量硫酸盐还原菌繁殖生长时，则会使系统发生严重的腐蚀，因为这种菌还原生成的H2S会腐蚀钢铁，形成臭味和电偶腐蚀。此种情况发生时，仅通氯气杀灭这种菌是不行的，因Ch会与H2S起反应而被消
28、耗掉，所以必须投加其它杀菌剂。5 循环冷却水中粘泥量的多少直接反映出系统中微生物的危害情况，因此粘泥量的控制是非常重要的。46 3.2 敞开式系统的设计3.2.1 在浓缩倍数1.5-10的条件下，通过对循环水量为10000旷Ih的计算得出下表:不同浓缩倍敏系统的补充水量与排污水量且严!1. 5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 10.0 循环冷却水量Q(m)/h) 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 水温差L:.t(C) 10 10 10 10 10 10 10 10 排污水量(m/h)Qb 343 8 169 4 82
29、.2 53.1 38.6 29.9 24.1 14.4 补充水量(m/h)Q, 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 0.2 0.2 o. 1 补克水量占循环水蠢的百分比(%) 5.2 3.5 .2.6 2. 3 2.2 2. 1 2.0 1. 9 由此可见，随着浓缩倍数增大，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。本次修订，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，有些工厂还未达到这一指标，但是只
30、要在设计上严格执行本规定的有关条款，特别是加强管理，浓缩倍数3是可以做到的。我国是一个缺水国家，从长远的角度考虑，还应从严要求。3.2.2 本条规定当采用阻垢、缓蚀剂处理时应考虑药剂所允许47 的停留时间，并给出了停留时间的计算公式。目前，全有机系配方的停留时间较长，而对于聚磷酸盐作为缓蚀剂主剂的配方，要对允许停留时间加以控制。因为聚磷酸盐转化成正磷酸盐除了水温、pH值等因素以外，还与停留时间有关。设计停留时间(Td)可用条文所列的公式计算。当已知对应某一浓缩倍数的Qb和Qw值时，确定V值即可计算出Td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值直到满足为止，或者更换药
31、剂配方。3.2.3 如果系统容积过大，则药剂在系统中停留的时间长，药剂分解的机率也高，同时初始加药量多，间断投加的杀生剂消耗大，而且还易产生循环水的二次污染，所以系统容积在保证泵吸水容积的条件下应尽量减小。根据设计资料统计，系统容积(V)一般均小于循环水小时流量值(m3)的1/3。按这个指标根据国内运行经验，冷却塔集水池、吸水池容积均能保证安全运行。3.2.4 本条规定对采用阻垢剂、缓蚀剂和杀生剂处理的循环冷却水不应作非循环水使用。否则，不仅会影响浓缩倍数的提高与控制，对节水、节药都不利，而且大量排放投加这类药剂的循环冷却水，将对环境造成污染。国内有些厂，由于循环水管网上供直流水用的接管太多，
32、用水量过大，使浓缩倍数的提高受到限制或无法控制，造成药剂大量损耗。因此，条文明确限制是必要的。3.2.5 本条提出的不同步开车的措施，即指不同步清洗、预膜的措施。另外，若两个生产装置的工艺条件不同，也将导致处理药剂的浪费，因此本条规定宜只负担一个生产装置。3.2.6 本条规定是根据国内运行经验提出的。3.2.7 本条的制定主要是方便操作管理。1 主要目的是避免系统清洗时脏物堵塞冷却塔配水系统48 和淋水填料，因为冷却塔本身不需清洗和预膜。2 目的是避免系统清洗时脏物堵塞换热设备。3 当清洗之后转人预膜阶段或预膜之后转入正常运行时，均要求尽快地将水置换，目的是避免置换时间过长而引起腐蚀;另外预膜
33、之后由于有热负荷，置换时间过长会导致预膜药剂在换热设备传热管壁的沉积，因此补充水管径、集水池排空管管径计算，均应考虑清洗、预膜时尽快置换的要求。3.2.8 循环冷却水在冷却的同时，也将空气中的飘尘、飞虫、树叶等杂质，一起带人到水中，较大、较重的沉积于池底，细微、较轻的悬浮于水中。当循环冷却水系统具备菌藻孽生条件时，又会有大量的污泥悬浮于水中或沉于池底。这些污物如不及时排除或有效地拦截住，进入换热器内会形成沉积物、附着物、导致换热管堵塞，不仅影响传热效率，而且会产生垢下腐蚀，影响阻垢、缓蚀效果，并增加药剂消耗。国内一些工厂的运行经验表明，这些污物已构成对安全生产的威胁，每年大修时要花大量人力进行
34、清理。因此设计中结合具体的冷却塔型式，考虑有效的排泥措施(如池底有一坡度，分布几处设置排污泥管等)，并在集水池和泵前吸水池内分别设置两道不锈钢丝滤网(考虑滤网的提升、冲洗)是很必要的。网眼的尺寸是根据实际经验确定的。网眼太小会使出水阻力增加，太大起不到拦截作用。3.3 密闭式系统设计3.3.2 本条是考虑系统加药的灵活性。密闭式系统加药一般是加入补充水中，当系统内药剂浓度降低而又不需补充水时，药剂可直接注入系统中，注药设备的输出压力应大于循环系统的压力。49 3.3.3 为了保护换热设备免遭机械杂质的堵塞，尤其在系统清洗阶段，管道过滤器能有效地截留水中的悬浮杂质。王程实践表明，在系统运行初期，
35、管道过滤器常常截存了很多焊渣、碎石、木块和破布等杂质，所以设置管道过滤器是必要的。3.4 阻垢和缓蚀3.4.1 循环冷却水的阻垢和缓蚀处理方案一般要经过动态模拟试验确定。国内的运行经验表明，经试验所确定的处理方案可以满足设计的预期要求。本条给出了做动态模拟试验应考虑的一些因素。对于水量比较小且对循环冷却水的水质要求不太严格的系统，也可参照工况、水质条件相似的工厂运行经验确定。经过二十余年的发展，国内在循环冷却水的配方及限制条件方面积累了一些经验，常用的配方及限制条件见附表l。其中:( 1 )类配方是我国七十年代从美国引进大化肥的循环冷却水处理配方。现除了个别工厂改为全有机配方外，其它厂一直运行
36、到现在，如辽河某厂、湖北某厂。使用这类配方的工厂中，有的根据补充水水质情况，在配方中增加了钵盐;有的工厂增加了铜缓蚀剂;有的在循环水pH值控制上略有变更，但都是要加酸调节的。(2)类配方属于磷系，配方中含有氨基磺酸，聚合物不是单一的聚丙烯酸，这对于水中磷酸钙的阻垢分散、对钵盐的稳定是非常有效的。我国栖霞山某厂、扬子石化某厂、安庆某厂、上海石化某厂采用的都是这类配方。(3)类配方中没有聚磷酸盐，而采用了多元醇磷酸醋、磺化木质素、钵盐、丙烯酸二元共聚物。这类配方有逐渐被淘汰的趋势，原因为:一是配方中磺化木质素的质量不稳定，没有国家或行业标准作为质量检验的标准。磺化木质素在配方中起着阻垢、分散、50
37、 稳定悴盐的作用，但因其质量不稳定，影响了缓蚀、阻垢效果。二是此配方的运行pH范围太窄，操作不易控制。三是pH值与碱度在运行时很难一致，pH控制7.8时8.0时，碱度达不到100mg/L，实际操作pH的范围在8.1-8.3时，才能使碱度保持在100mg/L以上，因此往往要向水中加碱，才能使水中碱度保持在100-250mg/L。四是停留时间较短。国内山东、上海、四川某些厂采用了这类配方。(4)、(5)类配方属于全有机阻垢、缓蚀配方，不需加酸调节pH值，Ca硬度+碱度可允许到900mg/L(以CaC03计)。国内乌鲁木齐、上海、四川、大庆、燕山、抚顺、兰州的一些石化厂采用了这类配方，是广泛应用的一
38、类配方。(6)类配方是一类全有机阻垢、缓蚀剂配方，不需加酸调节pH值，适用于高硬度、高碱度的循环冷却水。这类配方中的药剂，在处理高硬度、高碱度循环冷却水方面有所突破。国内上海石化某些厂采用了这类配方。还有些厂采用的是硅系配方、铝系配方、鸽系配方等。此处不一一叙述。3.4.2 本条对使用聚磷酸盐及其复合配方的水质提出了一些限制条件。其中碱度的限制是根据国内外的经验数据制定的。正磷酸盐小于或等于50%总磷的规定是考虑设计时可选用高限(等于50%) ，当大于50%时，聚磷酸盐的缓蚀作用明显降低，且可能会超过磷酸钙的饱和指数。实际运行中控制小于50%的总磷是可以做得到的。3.4.3 本条对使用全有机配
39、方时提出了一些规定。一般来说，全有机配方的成膜效果不如元机盐配方，即缓蚀效果不如元机盐类的配方。当循环水的pH值偏低时，金属的腐蚀速度较高，钙硬度和碱度是缓蚀剂成膜的需要。因此全有机配方对循环水的pH值、钙硬度、碱度有一定的要求。条文中给出的限制值是根据国内外51 公司、企业的使用经验确定的。3.4.4 限制钵离子含量小于4.0mg/L，一是因为4.0mg/L的辞离子能够满足缓蚀的需要，二是考虑到环境保护的需要，污水综合排放标准(GB 8978 -1996)中规定一切排污单位总铮排放浓度的一级标准为2mg/L，二级三级排放标准为5mg/Lo3.4.5 本条对使用聚磷酸盐及其复合药剂配方和全有机
40、配方的换热器出口水温进行了规定。规定的依据是国外资料和国内的使用经验。在使用聚磷酸盐及其复合配方时，当循环冷却水的温度大于50(:时，聚磷酸盐易分解为正磷酸盐，导致形成磷酸钙垢，这个问题已形成共识。对全有机配方，日本、美国的一些公司均要求水温低于60吧。3.4.6 在有铜或铜合金设备的系统中，若不技加铜缓蚀剂，腐蚀产生的铜离子会沉积在比铜电位低的金属设备的表面，造成这些金属设备的电偶腐蚀，最终形成设备的点腐蚀。3. 4. 7 - 3. 4. 9 给出了敞开式和密闭式循环冷却水缓蚀、阻垢剂投加量的计算公式。3.4.10 给出了循环冷却水调pH值的加酸计算公式，式中所涉及到的自然pH值及碱度计算式
41、(附录。系根据国内工厂运行参数归纳总结的经验公式，并经实践检验是可行的。3.5 菌藻处理3.5.1 本条规定了选择杀生剂的原则。3.5.2 敞开式循环冷却水常用的杀生剂为氧化性杀生剂。一般来说，氧化性杀生剂杀生效果较好，价格低廉，所以被广泛使用。但由于长期使用氧化性杀生剂会使菌藻产生抗药1生;另外，对粘着在换热器壁面上的生物粘泥的剥离，氧化性杀生剂是不起作用的。因此，辅助投加非氧化性杀生剂是必要的。52 3.5.3 本条对氧化性杀生剂的选择及液氯的投加方式、技加频率及余氯的控制值进行了规定，是总结了国内许多厂的运行经验得出的。氧化性杀生剂使用最为广泛的是液氯。使用液氯国内已积累很多经验。液氯是
42、一种价廉、易得的杀生剂。但液氯作为杀生剂也有不足之处。当循环冷却水的pH较高，液氯的杀生作用明显降低。有试验报道，当pH大于7.0时，液氯对异养菌的杀生率低于60%。当系统漏氨时，会消耗大量的液氯，使液氯不能发挥杀生作用。液氯的杀生作用时间短，一般只能维持10小时左右。另外，液氯可与水中的有机腐殖酸反应生成有致癌性的有机氯化物。氧化性杀生剂还有二氧化氯、臭氧以及澳化物等。由于产品的稳定性、储存期、价格等因素，目前尚难推广应用。液氯的投加的频率和次数应根据季节、气温的高低进行调节。一般在气温高的季节每天技加3次，即每班投加一次;气温较低的季节，如春、秋季节，可减少投加频率;冬季可每天投加一次。每
43、次通氯时间，按余氯量达到要求后，再保持该余氯量2小时的时间来控制。3.5.4 本条对非氧化性杀菌剂的功效及对环境的潜在影响提出了要求。国内使用效果较好的非氧化性杀生剂有季镀盐类(如十二烧基二甲基辛基氯化镜，商品牌号为1227)、戊二醒和大分子季镀盐复合物等，这些药剂对冷却水中生物粘泥的剥离作用是比较显著的。异唾瞠琳酣复合物(5-氯-2-甲基-4-异唾瞠琳嗣和2-甲基-4-异哇哇琳酣复合)对生物粘泥有一定的抑制作用，在国内外应用比较广泛。二硫氨基甲烧及其复合物(商品牌号SQhS川杀菌效果较好，但对生物粘泥剥离效果较差，有较强的刺激性气味。53 氯酣类(如5，5-二氯-2，2-二起基-二苯甲:境和
44、双氯盼，商品牌号NL-4)对抑制真菌效果较好，但对剥离生物粘泥没有效果。由于氯酣类药剂毒性较大，不易降解，环境污染严重，国内有些企业已明令禁止采用。国外有很多国家也禁止使用氯酣类杀生剂。3.5.5 细菌对药剂有一定的适应性，因而易产生抗药性，为避免产生抗药性，不宜长期使用单一品种的非氧化性杀生剂，宜选择多种交替使用。3.5.6 非氧化性杀菌剂的投加频率与系统异养菌数量或粘泥附着程度有关，一般来说气温较高的季节，细菌繁殖较快，每月可投加2次，冬季每月可投加一次。但不论那个季节，只要异养菌数较高或粘泥附着严重时，每月均需投加2次非氧化性杀生剂。最适宜的方法是根据菌藻监测数据非定期投加，以发挥药剂的
45、最大效用。本条给出了非氧化性杀生剂投加量的计算公式。公式中的循环冷却水的非氧化性杀生剂加药浓度，根据药剂性能和产品说明中的推荐值选用，或根据试验确定。3.6 清洗和预膜3.6.1 循环冷却水系统的清洗和预膜是循环冷却水处理的一个组成部分。新的循环冷却水系统开车前，循环冷却水管道、水池在基建施工中常留有焊渣、泥渣，开车前必须进行清洗，以免污染和堵塞换热设备和管道;换热设备在制造时一般涂有防护油，因此开车前需清洗除油，以保证预膜效果;换热设备存放时间较长时表面可能产生浮锈，开车前也需要进行化学清洗，以使换热设备水侧金属表面清洁。54 循环冷却水系统运行一个周期大检修时，管道、水池都会有不同程度的粘
46、泥、固体废物，换热设备表面及内部也会有不同程度的枯泥、硬垢、腐蚀产物，也必须进行清洗。系统清洗后，需进行预膜处理，目的是使换热设备金属表面有一层薄而致密的缓蚀保护膜。密闭式系统循环冷却水中缓蚀剂浓度较高，运行时即起到了预膜作用，因此对密闭式系统是否需要预膜处理这一程序，应根据具体情况确定。3.6.2 对颗粒较大或较重的石子等杂物是无法通过水清洗带走的，因此本条规定，在水力清洗之前，对水池、大于或等于800mm的循环冷却水管道应先进行人工清扫，并规定管道每隔500m距离设一人孔，以便人进入管道内清扫。3.6.3 本条提出了水清洗时的要求，循环冷却水系统设计时应满足这些条件。1 要求水清洗的流速不
47、小于1.5m/s，目的是利用水流的冲力，冲走管道内的杂物。正常运行时，管道中的流速可能达不到这个速度，清洗时可以采用开启备用水泵的办法来满足清洗时对流速的要求。2 系统清洗水应从换热设备的旁路管通过，避免污泥杂物堵塞换热设备。3 运行后的系统清洗时应通氯，目的是使系统内微生物尽量减少。3.6.4 这种清洗是在新系统开车前进行的，此时可采用三聚磷酸纳和非离子表面活性剂等复合物800-1000mg/L进行全系统清洗，清洗时pH值控制在6.0-6.5，清洗时间约48h。清洗时有泡沫产生，可投加消泡剂200mg/L消泡。3.6.5 本条涉及的清洗是针对运行过的系统，此时可采用增加氧化性杀菌剂的技加量并
48、辅以非氧化性杀菌剂进行生物粘泥的55 剥离。如投加1227或戊二醒与大分子季镀盐复合物，技加浓度约为150-200mg/L。投力日粘泥剥离剂时，应停止排污。技加药剂后循环冷却水的悬浮物会迅速升高。当悬浮物上升缓慢时，开始加大排污，直到浑浊度小于20mg/L时恢复正常运行。投加清洗剥离剂后，循环冷却水中可能有泡沫产生，此时应投加消泡剂，技加量约50-1mg/L。3.6.6 在工厂大修期间，对结垢、腐蚀严重的换热器可采用单台清洗的方法。不同材质的设备，可采用不同的酸洗方法。( 1 ) 对碳钢设备的酸洗，可采用盐酸(3%-5%)加缓蚀剂若T(0. 2% - O. 4% )或乌洛托品(0.2% - O
49、. 3% ) ，常温或60C循环酸洗4-仙。(2) 对铜及铜合金设备的酸洗，可采用盐酸(3%-5%)加缓蚀剂二邻甲苯硫服(0.1%)，常温或60t循环酸洗4-仙。(3) 对不锈钢设备的酸洗，可采用硝酸(5%-7%)加缓蚀剂lan-5(2%-4%)，常温或60t循环酸洗4-仙。酸洗后经碱洗、水洗等工序后，再进行钝化处理。酸洗后的设备若不进行钝化处理，表面很快会生成一层浮锈。3.6.7 换热设备水侧金属表面经化学清洗之后呈活化状态，极易产生二次腐蚀，因此要求在化学清洗之后立即进行预膜处理，以保证在活化的金属表面形成一层致密的缓蚀保护膜。国内常用的预膜配方有:(1)六偏磷酸铀:7水硫酸悻为4:1 ，投加量400-600mg/L。预膜时间48小时。(2) 六偏磷酸锅:7水硫酸样:氨基磺酸为66:29:5，投加量200mg/L;丙烯酸二元共聚物200mg/L;pH6.0 -7. 0;预膜时间48h。3.6.8 对新建系统，由于施工进度的原因，生产装置一般不能同56
