工业循环冷却水处理设计规范 [附条文说明] GB/T50050-2017

2  术语和符号

2．1  术    语

2．1．1  循环冷却水系统  recirculating cooling water system

    以水作为冷却介质，并循环运行的一种给水系统，由换热设备、冷却设备、处理设施、水泵、管道及其他有关设施组成。

2．1．2  地表水  surface water

    指存在于陆地表面暴露于大气的水，河流、湖泊、冰川和沼泽等，不包括海水。

2．1．3  开式系统    open system

    间冷开式和直冷系统的统称。

2．1．4  间冷开式循环冷却水系统    indirect open recirculating cooling water system

    循环冷却水与被冷却介质间接传热且循环冷却水与大气直接接触散热的循环冷却水系统，简称间冷开式系统。

2．1．5  直冷开式循环冷却水系统  direct open recirculating cooling water system

    循环冷却水与被冷却介质直接接触换热且循环冷却水与大气直接接触散热的循环冷却水系统，简称直冷系统。

2．1．6  间冷闭式循环冷却水系统    indirect closed recirculating cooling water system

    循环冷却水与被冷却介质间接传热且循环冷却水不与大气接触的循环冷却水系统，简称闭式系统。

2．1．7  药剂    chemicals

    循环冷却水处理过程中所使用的各种化学品。

2．1．8  异养菌总数  count of aerobic heterotrophic bacteria

    以细菌平皿计数法统计出每毫升水中的异养菌落个数，单位为CFU／mL。

2．1．9  生物黏泥  slime

    微生物及其分泌的黏液与其他有机和无机杂质混合在一起的黏浊物质。

2．1．10  生物黏泥量  slime content

    用生物过滤网法测定的循环冷却水所含生物黏泥体积，单位为mL／m3。

2．1．11  污垢热阻值  fouling resistance

    换热设备传热面上因沉积物而导致传热效率下降程度的数值，单位为m2·K／W。

2．1．12  腐蚀速率    corrosion rate

    以金属腐蚀失重而算得的每年平均腐蚀深度，单位为mm／a。

2．1．13  黏附速率    adhesion rate

    换热器单位传热面上每月的污垢增长量，单位为mg／(cm2·月)。

2．1．14  系统水容积  system capacity volume

    循环冷却水系统内所有水容积的总和，单位为m3。

2．1．15  浓缩倍数    cycle of concentration

    循环冷却水与补充水含盐量的比值。

2．1．16  监测试片    monitoring test coupon

    置于监测换热设备、测试管或塔池中用于监测腐蚀的标准金属试片。

2．1．17  预膜  prefilming

    以预膜液循环通过换热设备，使其金属表面形成均匀致密保护膜的过程。

2．1．18  旁流水    side stream

    从循环冷却水系统中分流并经处理后，再返回系统的那部分水。

2．1．19  药剂允许停留时间  permitted retention time of chemicals

    药剂在循环冷却水系统中的有效时间。

2．1．20  补充水量  amount of makeup water

    指补充循环冷却水系统运行过程中损失的水量，单位为m3／h。

2．1．21  排污水量  amount of blowdown

    在确定的浓缩倍数条件下，需要从循环冷却水系统中排放的水量，单位为m3／h。

2．1．22  再生水  reclaimed water

    污水经处理后，水质达到利用要求的水。

2．1．23  稳定指数  stability index

    指2倍水的饱和pH值和水的实际pH值的差值。以此判定水的腐蚀或结垢倾向。

2．1．24  阻垢  scaling inhibition

    抑制或延缓垢物在循环冷却水系统内的形成和生长过程。

2．1．25  缓蚀  corrosion inhibition

    抑制或延缓金属在循环冷却水系统内被腐蚀的过程。

2．2  符    号

    A——冷却塔空气流量(m3／h)；

    Ac——硫酸投加量(kg／h)；

    C——空气含尘量(g／m3)；

    Cmi——补充水某项成分含量(mg／L)；

    Cms——补充水悬浮物含量(mg／L)；

    Crs——循环冷却水悬浮物含量(mg／L)；

    Cri——循环冷却水某项成分含量(mg／L)；

    Csi——旁流处理后水的某项成分含量(mg／L)；

    Css——滤后水悬浮物含量(mg／L)；

    Gf——首次加药量(kg)；

    Go——氧化型杀生剂加药量(kg／h)；

    Gr——系统运行时加药量(kg／h)；

    g——每升循环冷却水加药量(mg／L)；

    go——每升循环冷却水氧化型杀生剂加药量(mg／L)；

    Ks——悬浮物沉降系数；

    k——蒸发损失系数(1／℃)；

    Mm——补充水碱度(mg／L，以CaCO3计)；

    Mr——循环冷却水控制碱度(mg／L，以CaCO3计)；

    N——浓缩倍数；

    Qb——排污水量(m3／h)；

    Qb1——强制排污水量(m3／h)；

    Qb2——循环冷却水处理过程中损失水量，即自然排污水量(m3／h)；

    Qe——蒸发水量(m3／h)；

    Qm——补充水量(m3／h)；

    Qr——循环冷却水量(m3／h)；

    Qsf——旁滤水量(m3／h)；

    Qsi——旁流处理水量(m3／h)；

    Qw——风吹损失水量(m3／h)；

    RSI——稳定指数；

    Td——设计停留时间(h)；

    △t——循环冷却水进、出冷却塔温差(℃)；

    V——系统水容积(m3)；

    Ve——循环冷却水泵、换热器、其他水处理设施等设备中的水容积(m3)；

    Vp——工艺生产设备内的水容积(m3)；

    Vk——膨胀罐或水箱的水容积(m3)；

    Vr——循环冷却水管道容积(m3)；

    Vt——水池水容积(m3)。

3  循环冷却水处理

3．1  一般规定

3．1．1  循环冷却水处理方案应根据全厂水平衡方案、盐平衡方案，并结合全厂水处理工艺综合技术经济比较确定。设计方案应包括下列内容：

    1  补充水来源、水量、水质及其处理方案；

    2  设计浓缩倍数、阻垢缓蚀、清洗预膜处理方案及控制条件；

    3  系统排水处理方案；

    4  旁流水处理方案；

    5  微生物控制方案。

3．1．2  循环冷却水量应根据生产工艺的最大小时用水量确定。

3．1．3  补充水水质资料收集宜符合下列规定：

    1  补充水为地表水，不宜少于一年的逐月水质全分析资料；

    2  补充水为地下水，不宜少于一年的逐季水质全分析资料；

    3  补充水为再生水，不宜少于一年的逐月水质全分析资料，包括再生水水源组成及其处理工艺等资料；

    4  水质分析项目宜符合本规范附录A的要求，水质分析误差宜满足本规范附录B的规定。

3．1．4  补充水水质设计依据应采用水质分析数据平均值，并以最不利水质校核设备能力。

3．1．5  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：

    1  循环冷却水管程流速应大于1．0m／s；

    2  循环冷却水壳程流速应大于0．3m／s；

    3  设备传热面冷却水侧壁温不宜高于70℃，当被换热介质温度高于115℃时，宜采取热量回收措施后再使用循环冷却水冷却；

    4  设备传热面水侧污垢热阻值不应大于3．44×10-4m2·K／W；

    5  设备传热面水侧黏附速率不应大于15mg／(cm2·月)，炼油行业不应大于20mg／(cm2·月)；

    6  碳钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于0．075mm／a，铜合金和不锈钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于0．005mm／a。

3．1．6  闭式系统设备传热面水侧污垢热阻值应小于0．86×10-4m2·K／W，腐蚀速率应符合本规范第3．1．5条第6款的规定。

3．1．7  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、材质、工况条件、污垢热阻值、腐蚀速率、被换热介质性质并结合水处理药剂配方等因素综合确定，并宜符合表3．1．7的规定。

表3．1．7  间冷开式系统循环冷却水水质指标

3．1．8  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，并宜符合表3．1．8的规定。

表3．1．8  闭式系统循环冷却水水质指标

    注：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℃)。

        ②双水内冷机组内冷却水含铜量不应大干40．0μg／L。

        ③仅对pH＜8．0时进行控制。

        ④钢铁厂闭式系统的补充水宜为软化水，其余两系统宜为除盐水。

3．1．9  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、工况条件及药剂处理配方等因素综合确定，并宜符合表3．1．9的规定。

表3．1．9  直冷系统循环冷却水水质指标

3．1．10  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CaCO3计)或稳定指数RSI小于3．3时，应加硫酸或进行软化处理。

3．1．11  间冷开式系统的设计浓缩倍数不宜小于5．0，且不应小于3．0；直冷开式系统的设计浓缩倍数不应小于3．0。浓缩倍数可按下式计算：

    式中：N——浓缩倍数；

          Qm——补充水量(m3／h)；

          Qb——排污水量(m3／h)；

          Qw——风吹损失水量(m3／h)。

3．1．12  间冷开式系统的微生物控制指标宜符合下列规定：

    1  异养菌总数不宜大于1×105CFU／mL；

    2  生物黏泥量不宜大于3mL／m3。

3．2  系统设计

3．2．1  开式系统循环冷却水的设计停留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：

    式中：Td——设计停留时间(h)；

          V——系统水容积(m3)。

3．2．2  间冷开式系统水容积宜小于循环冷却水量的1／3，系统水容积可按下式计算：

    式中：Ve——循环冷却水泵、换热器、其他水处理设备中的水容积(m3)；

          Vr——循环冷却水管道容积(m3)；

          Vt——水池水容积(m3)。

3．2．3  闭式系统水容积可按下式计算：

    式中：Vp——工艺生产设备内的水容积(m3)；

          Vk——膨胀罐或水箱的水容积(m3)。

3．2．4  循环冷却水不应挪作他用。

3．2．5  循环水场的布置宜避开工厂的下风向，并宜远离主干道及煤场、锅炉、高炉等污染源，冷却塔周围地面应铺砌或植被。

3．2．6  间冷开式系统管道设计应符合下列规定：

    1  循环冷却水回水管应设接至冷却塔水池的旁路管，设计能力应满足系统清洗预膜要求。

    2  换热设备循环冷却水接管应设旁路管或旁路管接口。

    3  循环冷却水系统的补充水管径、水池排净水管径应根据排净、清洗、预膜置换时间要求确定，置换时间不宜大于8h。当补充水管设有计量仪表时，应设系统开车时大流量补水的旁路管。

    4  管道系统的低点应设置泄水阀，高点应设置排气阀。

    5  当补充水有腐蚀倾向时，其输水管道应采用耐腐蚀材料。

3．2．7  闭式系统管道设计应符合下列规定：

    1  循环冷却水给水总管和换热设备的给水管宜设置管道过滤器；

    2  管道系统的低点应设置泄水阀，高点应设置排气阀；

    3  当补充水有腐蚀倾向时，其输水管道应采用耐腐蚀材料。

3．2．8  冷却塔集水池和循环水泵吸水池应设置便于排除或清除淤泥的设施；冷却塔水池出水口或循环冷却水泵吸水池前应设置便于清洗的拦污滤网，拦污滤网宜设置两道。

3．3  阻垢缓蚀处理

3．3．1  循环冷却水的阻垢缓蚀处理药剂配方宜经动态模拟试验和技术经济比较确定，或根据水质和工况条件相类似的工厂运行经验确定。动态模拟试验应结合下列因素进行：

    1  补充水水质；

    2  污垢热阻值；

    3  黏附速率；

    4  腐蚀速率；

    5  浓缩倍数；

    6  换热设备材质；

    7  换热设备传热面的冷却水侧壁温；

    8  换热设备内水流速；

    9  循环冷却水温度；

    10  药剂的稳定性及对环境的影响。

3．3．2  阻垢缓蚀药剂应选择高效、低毒、化学稳定性及复配性能良好的环境友好型水处理药剂。当采用含锌盐药剂配方时，循环冷却水中的锌盐含量应小于2．0mg／L(以Zn2 计)。阻垢缓蚀药剂配方宜采用无磷药剂。

3．3．3  循环冷却水系统中有铜合金换热设备时，水处理药剂配方应有铜缓蚀剂。

3．3．4  闭式系统设置有旁流混合阴阳离子交换器时，不应添加对树脂再生有影响的水处理药剂。

3．3．5  循环冷却水系统阻垢缓蚀剂的首次加药量可按下式计算：

    式中：Gf——首次加药量(kg)；

          g——每升循环冷却水加药量(mg／L)。

3．3．6  循环冷却水系统运行时，阻垢缓蚀剂加药量计算应符合下列规定：

    1  间冷开式和直冷系统可按下式计算：

    式中：Gr——系统运行时加药量(kg／h)。

    2  闭式系统可按下式计算：

3．3．7  循环冷却水采用硫酸处理时，硫酸投加量可按下式计算：

    式中：Ac——硫酸投加量(kg／h，纯度为98％)；

          Mm——补充水碱度(mg／L，以CaCO3计)；

          Mr——循环冷却水控制碱度(mg／L，以CaCO3计)，可按本规范附录C确定。

3．3．8  开式循环冷却水处理宜加酸或加碱调节pH值，并宜投加阻垢缓蚀剂。

3．4  沉淀、过滤处理

3．4．1  直冷系统沉淀、过滤处理工艺应根据循环冷却水给水及回水水质，经技术经济比较确定，并宜选用表3．4．1中的基本工艺。

表3．4．1  沉淀、过滤处理基本工艺

3．4．2  对不吹氧的炼钢真空精炼装置和轧钢层流等直冷系统，其沉淀、过滤处理水量应根据工艺要求确定，宜为循环水量的30％～50％。

3．4．3  直冷系统循环冷却水的混凝沉淀处理，混凝剂配方应根据试验或现场实际情况确定。

3．5  微生物控制

3．5．1  开式循环冷却水微生物控制宜以氧化型杀生剂为主，非氧化型杀生剂为辅，杀生剂的品种应进行技术经济比较确定。

3．5．2  开式系统的氧化型杀生剂宜采用次氯酸钠、液氯、有机氯、无机溴化物等，投加方式及投加量宜符合下列规定：

    1  次氯酸钠或液氯宜采用连续投加，也可采用冲击投加。连续投加时，宜控制循环冷却水中余氯为0．1mg／L～0．5mg／L；冲击投加时，宜每天投加1次～3次，每次投加时间宜控制水中余氯0．5mg／L～1．0mg／L，保持2h～3h；

    2  无机溴化物宜经现场活化后连续投加，循环冷却水的余溴浓度宜为0．2mg／L～0．5mg／L(以Br2计)。

3．5．3  非氧化型杀生剂宜选用高效、低毒、广谱、pH值适用范围宽、与阻垢剂和缓蚀剂不相互干扰、易于降解、使生物黏泥易于剥离等性能。非氧化型杀生剂宜选择多种交替使用。

3．5．4  闭式系统宜定期投加非氧化型杀生剂。

3．5．5  炼钢真空处理和高炉、转炉煤气清洗的直冷循环冷却水可不投加杀生剂。

3．5．6  氧化型杀生剂连续投加时，加药设备能力应满足冲击加药量的要求，加药量可按下式计算：

    式中：Go——氧化型杀生剂加药量(kg／h)；

          go——每升循环冷却水氧化型杀生剂加药量(mg／L)，卤素杀生剂连续投加宜取0．2mg／L～0．5mg／L，冲击投加宜取2mg／L～4mg／L，以有效氯计。

3．5．7  非氧化型杀生剂宜根据微生物监测数据不定期投加。

3．6  清洗和预膜

3．6．1  间冷开式系统开车前应进行清洗和预膜处理，清洗和预膜程序宜按人工清扫、水清洗、化学清洗、预膜处理顺序进行；闭式和直冷系统的清洗和预膜可根据工程具体条件确定。

3．6．2  人工清扫范围应包括冷却塔水池、吸水池和首次开车时管径大于或等于800mm的管道等。

3．6．3  水清洗应符合下列规定：

    1  管道内的清洗流速不应低于1．5m／s；

    2  首次开车清洗水应从换热设备的旁路管通过。

3．6．4  化学清洗应符合下列规定：

    1  清洗剂和清洗方式宜根据换热设备传热表面污垢锈蚀情况选择；

    2  化学清洗后应立即进行预膜处理。

3．6．5  预膜剂配方和预膜操作条件应根据换热设备的材质、水质、温度等因素由试验或相似条件的运行经验确定。

3．6．6  间冷开式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水池。

3．6．7  当一个循环冷却水系统向两个及以上生产装置给水时，清洗、预膜应根据不同步开车的情况采取处理措施。

6  再生水处理

6．1  一般规定

6．1．1  再生水水源应包括工业及城镇污水处理厂的排水、矿井排水、间冷开式系统的排污水等。

6．1．2  再生水水源的选择应经技术经济比较确定，再生水的设计水质应根据收集区域现有水质和预期水质变化情况确定。

6．1．3  再生水直接作为间冷开式系统补充水时，水质指标宜符合表6．1．3的规定或根据试验和类似工程的运行数据确定。

表6．1．3  再生水用于间冷开式循环冷却水系统补充水的水质指标

6．1．4  再生水水源可靠性不能保证时，应有备用水源。

6．1．5  再生水作为补充水时，循环冷却水的浓缩倍数应根据再生水水质、循环冷却水水质控制指标、药剂处理配方和换热设备材质等因素，通过试验或参考类似工程的运行经验确定。

6．1．6  再生水输配管网必须采用独立系统，严禁与生活用水管道连接，并应设置水质、水量监测设施。

6．2  处理工艺

6．2．1  再生水处理工艺的选择应结合全厂水处理工艺，根据再生水的水质及补充水量、循环冷却水水质指标、浓缩倍数和换热设备的材质、结构形式等条件，进行技术经济比较，并借鉴类似工程的运行经验或试验确定。

6．2．2  再生水处理系统的进水水质应符合现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918中的二级标准或现行国家标准《污水综合排放标准》GB 8978中的一级标准。

6．2．3  再生水处理系统的进水为城镇污水处理厂出水时，宜设置再生水调节池，并宜在池内加杀生剂。

6．2．4  再生水处理宜选用下列基本工艺：

    1  过滤；

    2  混凝-澄清；

    3  生物滤池；

    4  膜生物反应器(MBR)处理；

    5  超滤或微滤；

    6  反渗透／电渗析除盐。

6．2．5  再生水处理工艺宜设置杀生系统。

6．2．6  间冷开式系统排污水回用时，循环水处理药剂宜采用无磷药剂。

6．2．7  对于暂时硬度低于100mg／L(以CaCO3计)的再生水水源，不宜采用石灰处理工艺。

6．2．8  采用石灰处理时，石灰药剂宜用消石灰粉。

6．2．9  采用超(微)滤处理工艺时应选择耐氧化型的材质，采用反渗透处理工艺时应选用抗污染复合膜。

8  药剂贮存和投加

8．1  一般规定

8．1．1  循环冷却水系统的水处理药剂宜在化学品仓库贮存，并应在循环冷却水装置区内设药剂贮存间。药剂中属于危险化学品的贮存必须按危险化学品管理。

8．1．2  药剂的贮存量宜根据药剂的消耗量、供应情况和运输条件等因素确定，或按下列规定计算：

    1  全厂仓库中贮存的药剂量宜按15d～30d消耗量计算；

    2  药剂贮存间贮存的药剂量宜按7d～15d消耗量计算；

    3  酸、碱液贮罐的容积宜按10d～15d消耗量并结合运输条件确定；

    4  NaClO的贮存量宜按7d消耗量确定。

8．1．3  药剂堆放高度宜符合下列规定：

    1  袋装药剂宜为1．5m～2．0m；

    2  桶装药剂宜为0．8m～1．2m，且不宜高于2层；

    3  散装药剂宜为1．0m～1．5m。

8．1．4  药剂贮存(堆放)区的地平标高宜高出同一室内地平标高100mm～200mm。

8．1．5  药剂贮存间宜与加药间相互毗连，并宜设运输设备。

8．1．6  药剂的贮存、配置、投加设施、计量仪表和输送管道等，应根据药剂性质采取相应的防腐、防潮、保温和清洗措施。

8．1．7  药剂贮存间、加药间、加氯间、酸液贮罐、碱液贮罐、加酸、加碱设施等的生产安全防护设施应根据药剂性质及贮存、使用条件确定。

8．1．8  废酸、废碱管理应按《国家危险废物名录》执行。

8．1．9  加药间、药剂贮存间、酸、碱贮罐附近必须设置安全洗眼淋浴器等防护设施。

8．1．10  各药剂投加点之间应保持一定的距离。

8．1．11  酸、碱输送管道不应直接埋地敷设。当架空敷设管道位于人行通道上方时，宜设置防护设施。

8．1．12  加药间和药剂贮存间应设通风系统。

8．2  酸、碱贮存及投加

8．2．1  酸、碱液贮存应符合下列规定：

    1  酸、碱液的装卸应采用泵输送或重力自流，严禁采用压缩空气压送。

    2  酸、碱液贮罐应设安全围堰，围堰的容积应能容纳1．1倍最大贮罐的容积，围堰内必须做防腐处理并应设集液坑。

    3  浓硫酸贮罐应设防护型液位计和排气口，排气口应设置除湿器，碱液贮罐排气口宜设置二氧化碳吸收器。

    4  碱液应有防止低温凝固的措施。

8．2．2  当采用计量泵输送酸、碱时，连续运行的计量泵宜设备用。

8．2．3  浓硫酸、碱液宜投加在水池最高水位以上，且易于水流扩散处。

8．2．4  采用浓硫酸、碱液调节循环冷却水的pH值时，宜直接投加。

8．2．5  硫酸使用时应设置防泄漏飞溅保护设施，控制箱设在防护区外侧。

8．3  阻垢缓蚀药剂投加

8．3．1  液体药剂宜直接投加。

8．3．2  药剂溶液的计量宜采用计量泵或转子流量计，连续运行的计量泵宜设备用。

8．3．3  药剂宜投加在冷却塔水池出口或吸水池中，且宜深入正常运行水位下0．4m处。

8．4  杀生剂贮存及投加

8．4．1  氧化型和非氧化型杀生剂应贮存在避光、通风、防潮、防腐的贮存间内。

8．4．2  液体制剂可采用重力投加或计量泵投加，连续运行的计量泵宜设备用；固体制剂宜经过溶解槽溶解成液体后投加。

8．4．3  次氯酸钠应设安全围堰，围堰的容积应能容纳1．1倍最大贮罐的容积，围堰内应做防腐处理并应设集液坑。

8．4．4  液氯的贮存及投加必须符合下列规定：

    1  液氯瓶应贮存在氯瓶间内，氯瓶间和加氯间的设计必须按现行国家标准《氯气安全规程》GB 11984和《室外给水设计规范》GB 50013的规定配置安全防护设施，并必须符合下列规定：

        1)氯瓶间必须设置“双制动”起吊设备及运输设备，严禁使用叉车装卸。

        2)室内电气设备及灯具必须采用密闭、防腐类型产品。

    2  加氯机的总容量和台数应按最大小时加氯量确定，满足冲击式投加的需要，并应设备用机，备用能力不应小于最大1台工作加氯机的加氯量。

8．4．5  氧化型杀生剂宜投加在冷却塔集水池出口的对面和远端的池壁内并多点布置，液氯投加点宜在正常水位下2／3水深处，次氯酸钠的投加点宜在最高水位以上。

3  循环冷却水处理

3．1  一般规定

3．1．1  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。

3．1．2  循环冷却水用水量是由生产性质、产量、工艺流程、工况条件等决定的，因此用水量应按照生产工艺的要求确定，对于按最大小时用水量的规定，是出于保证生产能力的考虑。

3．1．3  本条对不同水源的补充水资料的收集、整理、校核作出相应规定。

    从统计学的观点来看，数据年代越长则代表性越强，因此应尽量收集长时间的数据。

    pH值是水质稳定性的重要数据之一，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。

3．1．4  本条规定主要是在补充水水质变化时，保证循环冷却水处理设备有足够的设计能力。

3．1．5  本条规定包括两个内容：一个是循环冷却水处理所要求具备的条件，即对换热设备内的水流速、壁温等做出规定；另一个是循环冷却水处理最终达到的特性指标，即对污垢热阻、腐蚀速率、黏附速率等做出规定。

    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、磷酸盐、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。

    对国内一些工厂的壳程换热器调查表明，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，流速不应低于0．3m／s，以保证处理效果。

    当换热器水侧流速低于0．3m／s时，尤其在折流板的负压区容易产生污垢，降低了传热效果，而且还将导致垢下腐蚀。

    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，即使设计计算的平均流速(认为是均一的)为0．3m／s，实际上个别部位，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。国外报道的经验也表明，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，换热器仍过早地损坏。

    对于管程换热器，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 151规范中水的污垢热阻值与水的流速有关，水的流速≤1．0m／s和流速＞1．0m／s相比，水的污垢热阻值取值较大，因此将1．0m／s作为规定流速的下限。

    为了使工程技术人员能选取恰当的水的污垢热阻值，摘自现行国家标准《热交换器》GB／T 151水的污垢热阻值见表2，可供工程技术人员根据工程的具体情况选用。

表2  水的污垢热阻值    (×10-4m2·K／W)

    注：加热介质温度超过205℃，且冷介质会结垢时，表中数值应作相应修改。

    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。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。

    污垢热阻值的法定计量单位为m2·K／W，1m2·h·℃／kcal＝0．86m2·K／W。

    关于腐蚀速率：碳钢设备应小于0．075mm／a，铜合金、不锈钢设备修订为应小于0．005mm／a，国内很多企业都能达到这一标准。这两项指标实际上是对循环冷却水处理提出的要求，或者说是对阻垢缓蚀效果的检验标准，也是在设计阶段作为确定阻垢缓蚀剂配方的依据。设计时应该从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合权衡确定。

3．1．6  对于闭式系统，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，通常采用除盐水或软化水作为补充水，污垢热阻值一般均可小于0．86×10-4m2·K／W。

3．1．7  循环冷却水水质指标与换热设备的结构形式、材质、工况条件、污垢热阻值、腐蚀速率，尤其是与循环冷却水药剂处理配方的性能密切相关，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，结合当前药剂配方的性能做出的规定。设计中应根据补充水水质指标结合上述条件加以确定。

    表3．1．7中指标是循环冷却水处理技术的阶段成果，随着技术的发展，表中数据也将随着改变。

    (1)浊度：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，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，补充水浊度可控制在5NTU以内，我国大部分地区的循环冷却水的浊度可以控制在10NTU以下，因此表3．1．7规定板式、螺旋板式和翅片管式换热设备，浊度不宜大于10NTU，其他一般不应大于20NTU，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。

    对于电厂凝汽器，因其传热管内循环冷却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，因此电厂凝汽器内循环冷却水的浊度指标可适当放宽。

    悬浮物和浊度虽然两者都是表示水中悬浮固体含量，但是两者所表示的悬浮颗粒直径却不相同，悬浮物所表示的颗粒粒径为1μm以上，而浊度所表示的颗粒粒径为1nm～1μm，即通常所说的胶体物质，而且两者的测试方法也不同，前者是过滤法测定，后者是利用光学原理测定。两者并没有换算关系。因为胶体物质对循环冷却水产生污垢、菌藻滋生起着至关重要的作用，所以将悬浮物质指标改为浊度更为确切，并且应将这一指标尽量控制在更低的水平。

    (2)pH值：循环冷却水的PH值，由补充水水质、浓缩倍数以及药剂配方等因素确定，加酸调节PH值低限不宜低于6．8；不加酸运行的自然PH值上限一般不高于9．5。

    (3)钙硬度＋全碱度的指标，是根据国内多数工厂采用的控制项目而确定的，它取代了Ca2 和碱度的分列指标，更能科学地反映两者之间的关系。指标值是根据国内药剂配方不加酸运行数据确定的。主要目的是控制水垢的形成。

    壁温大于70℃，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。

    (4)总Fe：据资料介绍，水中有2．0mg／L的Fe2 存在时，会使碳钢换热器年腐蚀速率增加6倍～7倍，且局部腐蚀加剧。铁离子浓度高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，铁离子还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，此外，如果循环冷却水中Fe2 不断升高，则表明设备被腐蚀。

     随着药剂处理配方的不断改进，本次修订将总Fe指标由1．0mg／L提高至2．0mg／L。

    冷却水系统中的总Fe主要来自于系统腐蚀和补充水，在补充水中铁浓度很低的情况下，总Fe的浓度及趋势是监测系统腐蚀情况的重要指标，过高的总Fe浓度表明系统腐蚀速率偏高。除此之外，总Fe浓度过高，对系统中沉积物的控制也带来了很大挑战。系统中铁主要通过分散来控制其沉积，过高的总Fe浓度会消耗大量的分散剂，导致分散剂不足并诱导其他悬浮固体出现沉淀。随着近些年分散剂合成制备技术的发展，药剂对Fe的分散能力得以提升，很多案例已经证明在2．0mg／L指标下，系统仍旧运行良好。另一方面，我国是水资源严重匮乏的国家，为节约水资源，国家提倡水的循环使用，减少排放。而再生水作为循环冷却水的补水使用时，往往总Fe浓度较高，1．0mg／L的阈值限制了系统浓缩倍数，影响再生水的使用。

    作为腐蚀速率的重要指标，需要控制腐蚀贡献的总Fe浓度在合理的范围，总Fe1．0mg／L能合理地反映系统腐蚀控制在合理范围。即在总Fe浓度2．0mg／L范围内，腐蚀贡献的总Fe浓度≤1．0mg／L。

    (5)Cu2 ：为防止Cu2 沉积，引起碳钢的缝隙腐蚀和点蚀。如果系统中有铝材设备，Cu2 指标应不大于40μg／L。

    (6)Cl-：国内有关循环冷却水处理试验和工厂调查表明，Cl-对不锈钢的腐蚀有影响，但不是唯一因素。不锈钢设备在循环冷却水中的腐蚀与设备的结构形式、应力情况、使用温度、水的流速、污垢沉积等有密切关系，Cl-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设备本身存在一些缺陷，冷却水中的Cl-在缺陷部位富集，导致设备的损坏。我国20世纪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每升只有几十毫克Cl-时，而发生不锈钢设备损坏的事例。也有循环冷却水中的Cl-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Cl-指标的限制，制约了黄河流域、长江入海口附近工厂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，循环冷却水中Cl-指标对节约我国宝贵的水资源有着重要意义。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Cl-浓度控制在500mg／L～1000mg／L，壳程不锈钢设备未出现腐蚀。因此，对壳程不锈钢换热设备，循环冷却水中Cl-指标不宜大于700mg／L，同时对壁温和水温也加以限制。管程不锈钢换热设备流速条件较好，Cl-浓度不宜大于1000mg／L。

    根据某高等院校研究资料表明，Cl-腐蚀的诸多因素中，关键的是温度，据资料介绍，同等条件下温度高者腐蚀加剧，因此在选用Cl-指标时应结合温度因素确定。

    因本规范上一版实施以来，质疑Cl-浓度的问题较多，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》，结果如下：

     不锈钢腐蚀与介质中的Cl-浓度存在阈值现象。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-浓度为250mg／L～500mg／L；添加缓蚀阻垢剂后，304不锈钢发生局部腐蚀的临界Cl-浓度为1000mg／L，316不锈钢在添加缓蚀阻垢剂后，发生局部腐蚀的临界Cl-浓度为1200mg／L。

    在超高Cl-浓度环境(Cl-浓度50000mg／L)中使用时，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，但其维钝电流不稳定、存在明显的“毛刺”现象(即有亚稳态点蚀发生)，材料极易诱发点蚀，具有较高的风险，因此不推荐304和316不锈钢在超高Cl-浓度环境中长期服役。

    (7)SO42 ＋Cl-：通常采用这个指标来限制SO42 的浓度。根据国外公司的药剂处理配方在国内的使用经验，确定SO42 ＋Cl-的指标为2500mg／L。另外，当水中SO42 与Ca2 的乘积超过其溶度积时，则会产生CaSO4沉淀。

    SO42 对混凝土材质的腐蚀影响，按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定执行。

    (8)硅酸：指标175mg／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。

    (9)Mg2 ×SiO2指标：主要是防止形成黏性较大、颗粒较细的硅酸镁黏泥。指标值均根据国外资料和国内运行经验确定。

    (10)游离氯：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。根据国内最新运行数据，本次将指标值0．2mg／L～1．0mg／L修订为0．1mg／L～1．0mg／L。

    (11)NH3—N：主要是针对氨厂和再生水回用循环冷却水系统制定的。氨的危害在国内氨厂不乏先例，氨的存在促使硝化菌群的大量繁殖，导致系统pH值降低，腐蚀加剧，同时也消耗大量的液氯，严重时使其失去杀菌作用，因而使系统中各类细菌数量和黏泥量猛增，COD及浊度增加，水质发黑变臭，后果是相当严重的。

    (12)石油类：石油类杂质易形成油污黏附于设备传热面上，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，循环冷却水中石油类杂质的浓度达到10mg／L时，污垢热阻和腐蚀率均在本规范的限值之内。

    (13)COD：这是表示水中有机物多少的一个指标，有机物是微生物的营养源，有机物含量增多将导致细菌大量繁殖，从而产生黏泥沉积、垢下腐蚀等一系列恶果。为了再生水尽可能地回用至循环冷却水系统，再生水应经深度处理后回用，水中COD大部分应为难生物降解物质，应不引起细菌和生物的繁殖。

    对于循环冷却水水质中COD≤150mg／L，截至2015年，炼油系统36座、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，实际运行的COD在120mg／L～160mg／L范围内波动，循环水场运行效果与使用新水作为补充水的系统相当，能够满足生产装置长周期运行要求。第一座循环水场是2000年8月实现工业化运行，到目前已正常应用了16年。

    对于循环冷却水水质中COD≤150mg／L，应为再生水及药剂所带来的COD，而不是工艺出现泄漏后循环冷却水可控制的指标。当再生水量占总补充水量60％以上的时候，且再生水经深度处理后水质中COD约为60mg／L时，循环冷却水水质COD控制指标≤150mg／L。

3．1．8  闭式系统中被冷却的工艺介质或设备，对污垢热阻值有较高的要求，因此一般均采用除盐水或者软化水，水质应根据冷却对象的要求确定。电力系统目前一般采用除盐水，并通过离子交换、加碱等方法调节pH值；钢铁行业采用软水或除盐水。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。对于其余各行业闭式系统，当采用除盐水为补充水时，投加缓蚀剂后，循环冷却水的电导率指标将有所上升，一般宜小于2500μS／cm，对设备无负面影响(当工艺有特殊要求时除外，如电磁装置的闭路冷却系统一般要求电导率小于100μS／cm)。

    根据国内钢铁厂设备用水要求和实际运行经验，结合本次修订时对南京钢铁集团、韶关钢铁集团、江阴兴澄特钢等大中型钢企的实地调研，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，由于该地区新鲜水硬度较低，在投加药剂的前提下，闭式系统总硬度指标控制在10mg／L～20mg／L时，循环水系统没有出现结垢倾向。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。

3．1．9  根据国内钢铁厂最新运行数据，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，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。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)，因此在采用表3．1．9时，应与工艺专业协商确定。

     自上一版规范增编直冷循环冷却水水质指标后，经过多年生产实践，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，并造成了严重经济损失。

    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，结果如下：

    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-浓度水平和其贮存方式有关，Cl-浓度水平在20mg／L～300mg／L范围变化时，随着Cl-浓度增加，其安全贮存时间逐渐变短，实验数据见表3。

表3  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)

    建议热轧板尽量贮存在干燥环境中，以防止氧化皮吸潮变成电解质溶液进而产生腐蚀破坏；建议降低轧制过程中层流冷却水中的离子浓度，特别是Cl-浓度，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；建议热轧板贮存时单独贮存最优，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。

3．1．10  钙硬度＋甲基橙碱度和稳定指数两个指标结合使用，更能准确地控制碳酸钙沉淀。当水质超过上述任何一个指标时，应根据加酸、旁流水软化(除盐)、补充水软化(除盐)等处理进行综合比较确定处理方案。

3．1．11  在浓缩倍数1．5～10．0的条件下，通过对循环冷却水量为10000m3／h的计算得出表4。

    计算条件：气温40℃·K值选用0．0016／℃。

表4  不同浓缩倍数系统的补充水量与排污水量

    浓缩倍数从3倍提高到5倍，按表4的计算结果，节水效果能提高0．4％，换算为全国节水量可达176亿m3之多，这是一个很可观的数量。现在很多新工程项目不仅要求高浓缩倍数，甚至还限制使用新水，可见用水形势的紧张程度。另外，国内各行各业为求节水也都纷纷研制新的药剂处理配方，达到浓缩倍数5的企业比比皆是，甚至有少数企业已达到浓缩倍数10以上，可见这一指标还是可以做到的。

    冶金、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，加大循环冷却水系统的排污水量，因而降低了浓缩倍数，但是只要能综合减少新鲜水用量，浓缩倍数可不受此限制。

3．1．12  微生物在循环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，并形成大量黏泥沉积于冷却塔和换热设备内，隔绝了药剂对金属的保护作用，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，微生物对循环冷却水系统的危害较之水垢、电化腐蚀来说更为严重，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。这类细菌属于黏液型细菌，所产生的黏液对循环冷却水系统危害很大。此次修订将单位改为CFU／mL，与其他国家标准一致。

    2  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，因此生物黏泥量的控制是非常重要的。

3．2  系统设计

3．2．1  本条规定当采用阻垢缓蚀药剂处理时应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配方，对此加以强调是必要的。

    聚磷酸盐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。设计停留时间(Td)可用条文所列的公式计算。当已知对应于某一浓缩倍数的Qb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值直至满足为止，或者更换药剂配方。药剂停留时间一般由药剂厂家提供。

    系统水容积越大，药剂在系统中停留的时间就越长，则药剂分解的比例也越高，同时初始加药量也增多，杀生剂的消耗量也增大，而且循环冷却水还易受到二次污染，所以系统容积在保证泵吸水容积的条件下应尽量减少。

3．2．2  根据工程设计资料统计，系统水容积一般均小于循环冷却水小时流量的1／3，国内工厂实际运行经验表明，这个指标均能保证系统安全运行，但对冶金、电力、炼油等行业可适当放宽。

3．2．3  工艺生产设备内的水容积一般由工艺专业提供。

3．2．4  循环冷却水作直流水使用，不仅会影响浓缩倍数的提高与控制，对节水、节药都不利，而且排放含有药剂的循环冷却水将对环境造成污染。

    国内有些工厂，由于循环冷却水管网上供直流用水的接管太多，用水量过大，使浓缩倍数的提高受到限制或无法控制，造成药剂和循环冷却水的大量损失。因此，条文明确限制是必要的。

3．2．5  本条是为减少环境对循环冷却水水质污染而制定的，国内运行经验也证实了这一点。

3．2．6  本条制定的目的主要是方便操作管理。

    1  主要是避免系统清洗的脏物堵塞冷却塔配水系统和淋水填料，因为冷却塔本身不需要清洗和预膜。

    2  避免系统清洗时脏物堵塞换热设备。

    3  当清洗、预膜转换至正常运行阶段时，均要求尽快地将水置换，避免置换时间过长而引起腐蚀。另外，预膜之后由于有热负荷，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、冷却塔水池排净管管径，均应满足清洗、预膜置换时间的要求。

    相对来说，置换要求的水量远比补充水量大，因此易对补充水的计量仪表造成损坏，所以要设补充水旁路管。

    5  由于补水管路中无法得到循环冷却水系统中缓蚀剂的保护，所以当补充水有腐蚀倾向时，补水管路应采用耐腐蚀管材。

3．2．7  本条制定的目的也是方便操作管理。

    1  清除系统运行中产生的污物。

    3  见本规范第3．2．6条第5款的条文说明。

3．2．8  为减轻循环冷却水在冷却过程中带入杂物的危害，则需设置两道拦污滤网(便于清理)，以免对换热器特别是列管式换热器，造成严重堵塞。国内很多工厂的运行经验突出地说明了这一问题，其中尤其严重的是飞虫堵塞，因此还需对冷却塔的夜间照明予以控制。国内一些工厂的运行经验表明，系统运行中所产生的污泥沉积对水质构成二次污染。因此设计中应结合冷却塔形式，采取有效的池底排污措施(如池底有一定坡度，分布几处设置排污泥管等)。

3．3  阻垢缓蚀处理

3．3．1  循环冷却水的阻垢缓蚀处理配方一般要经过动态模拟试验确定。国内的运行经验表明，经试验所选定的处理配方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质要求不太严格的系统，也可参照工况水质条件相似工厂的运行经验确定。

3．3．2  锌盐成膜迅速，与其他阻垢缓蚀剂复合使用时，能够起到很好的增效作用，但不宜单独使用。锌盐对水生生物有一定毒性，排放受到限制，本条规定的锌盐指标是根据现行国家标准《污水综合排放标准》GB 8978中一级标准确定的。磷系配方目前被广泛采用，虽然具有价格便宜、效果良好的优势，但却存在系统排污水磷浓度超标的严重问题。目前我国水系污染严重，大部分水系都不同程度地存在富营养化的问题，循环冷却水系统的排污是造成这种局面的主要原因之一，因此作为问题的源头应从设计上严格把关。

    阻垢缓蚀药剂需考虑药剂的共溶性，如季铵盐和聚丙烯酸反应生成沉淀。

    虽然磷系配方目前无法完全禁止，但随着政府对环保问题的日趋重视，循环冷却水无磷配方的研究开发近些年得到了快速发展，市场上出现了很多无磷配方，它们能满足一定应用范围内的要求并取代含磷配方。循环冷却水无磷配方的应用已有七到八年的时间，这期间越来越多的循环冷却水用户要求使用无磷配方，促进了循环冷却水处理供应商在无磷配方的研发力度，相关学术文献、专利以及商业化的配方在此期间也大量出现。目前使用无磷配方的循环冷却水系统在数量上已具有相当的规模，配方的性能可满足本规范相关要求。

    另外，对于比较偏远的工厂，如果没有配套的市政管网或者相应的污水处理能力，含磷的循环冷却水很难满足排放标准而直接排放，这种情况无磷方案也是应当推荐的。

3．3．3  在碳钢与铜合金(或铝与铜合金)材质组合使用的系统中，为防止铜离子对碳钢(或铝)形成电偶腐蚀一点蚀，需投加铜缓蚀剂保护。

    根据国内电力系统的经验总结，采用硫酸亚铁成膜及胶球清洗等措施。这两项措施对冷凝器铜管缓蚀及在运行中清垢方面是有效的，具备条件的其他行业的工厂设计时也可选用。

3．3．4  本条规定是为了防止影响循环冷却水水质。

3．3．5、3．3．6  阻垢缓蚀剂投加量的计算公式，可满足设计人员计算阻垢缓蚀剂的用量，对确定计量设备、运输以及仓库贮存都是需要的。

3．3．7  很多情况都是由于补充水中的碱度和Ca2 浓度较高而限制了浓缩倍数的提高，因此加酸调节循环冷却水pH值以提高浓缩倍数，不失为简便而有效的一种方法，目前很多运行装置都采取了这一措施，以达到节水的目的。

    条文中给出了循环冷却水调pH值的加酸计算公式，公式中所涉及的循环冷却水控制碱度Mr可根据循环冷却水调控PH值查本规范附录C得出。

    当系统投加氧化性杀生剂NaClO或Cl2时，因其水解产生NaOH或HCl，所以加酸量应予以修正。经验数据：投加1mg／L的NaClO(纯度100％)，需增加1mg／L的硫酸量(纯度98％)；投加1mg／L的Cl2，需减少0．7mg／L的硫酸量(纯度98％)。

3．4  沉淀、过滤处理

3．4．1  表3．4．1中直冷循环冷却水沉淀、过滤处理的基本工艺是近期比较普遍采用的处理程序。其中，化学除油器运行需要投加药剂，且操作比较复杂，出水水质不大稳定，因此对水量较大，水质要求严格的大型热轧板厂，基于对水质和运行费用的考虑还应采用二次平流沉淀＋高速过滤工艺。对连铸二冷水，为了保证工艺要求的悬浮物≤20mg／L，通常在化学除油之后增加高速过滤工艺。

3．4．3  高炉、转炉煤气清洗水水质变化有其特殊性，比较复杂。目前多采用混凝、沉淀处理，并调节PH值，投加阻垢药剂。混凝剂的配方应现场进行试验最后确定。

3．5  微生物控制

3．5．1  国内绝大多数循环冷却水装置的微生物控制都是按照以氧化型杀生剂为主，非氧化型杀生剂为辅的原则进行操作管理，其效果是很成功的，虽然有的装置只用氧化型杀生剂也获得了不错的效果，但这只是个例，并且需要具备水质和环境良好的条件。

3．5．2  关于液氯，这是国内最常用的氧化型杀生剂，它具有效果好、价格便宜等优点，受到用户的普遍欢迎，但液氯是剧毒气体，国内在用于循环冷却水处理过程中，虽未发生过重大的事故，但时时受到潜在的威胁。在液氯生产、运输各环节发生过爆炸、泄漏重大事故，造成人员伤亡和财产损失。北京市政府出于安全考虑，已提出禁用液氯，中国石油化工集团公司也规定了禁用液氯。按照以人为本和安全生产的原则，液氯也应当逐渐淡出循环冷却水处理行业，转而应用更加安全的氧化型杀生剂。溴和溴化物用作杀生剂比氯及次氯酸盐有明显的优点，杀生速度快，对金属腐蚀低，排放无污染，挥发性低，而且当水中有氨存在时，溴耗并不增加；但是由于价格较贵，限制了大范围的使用。目前，国内有的工厂采用以氯为主，辅以溴杀生剂，效果很好，费用也比较经济。无机溴化物的活化，通常采用NaClO，纯品比例为NaBr：NaClO＝1：1～1：4，连续投加，投加量为0．2mg／L～0．5mg／L(以Br2计)，每天维持4h即可，其余时间保持余氯为0．3mg／L～0．5mg／L。

3．5．3  非氧化型杀生剂的投加次数应根据季节和循环冷却水中异养菌数量、冷却系统黏泥附着程度而定，一般气温高的季节每月投加2次，气温低的季节如冬季每月投加1次；当异养菌数量较高或黏泥附着程度较严重时，不论季节气温高低，每月均需投加2次。非氧化性杀生剂的投加方式：根据计算用量一次性投放在水池水流速度较高处。为避免菌藻产生抗药性，宜选择多品种交替使用。

3．5．5  本条中所列各生产装置，在直冷过程中，由于被冷却的工艺物料温度很高，已起到杀生作用。

3．5．6  本条中的氧化型杀生剂的加药量，为工厂实际运行的调查数据，实践中可调整。现实操作中氧化型杀生剂液氯的投加方式是连续和冲击并存，根据调查结果，某厂原先采用的是冲击投加，后来改为连续投加，杀菌效果比冲击投加稳定，而且液氯耗量也不增加。

3．6  清洗和预膜

3．6．1  直冷系统只需清洗，不需预膜；电力行业的闭式系统也不需预膜。

3．6．2  新建循环冷却水系统开车前，循环冷却水管道、水池内常有基建施工遗留的焊渣、泥渣等杂物，开车前必须进行人工清扫，以免污染和堵塞换热设备和管道。

3．6．3  水清洗主要是清除管道、水池、设备表面的浮尘，为下一步的化学清洗创造条件。为保证冲洗流速可开启备用泵。

3．6．4  化学清洗主要是清除水洗不能清除的设备表面污物，根据污物的差异，选择不同的清洗剂，化学清洗配方可由实验确定。

    换热设备水侧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，以保证活化的金属表面不被腐蚀，并形成一层致密的缓蚀保护膜。

3．6．5  预膜过程中，要对水的PH值、温度、钙离子、铁离子、浊度、药剂浓度严格监控，防止产生结垢或腐蚀。预膜结束时要大量排水、补水，尽快转入正常运行条件。为减少污染物排放，推荐应用低磷环保清洗预膜配方和技术。

3．6．6  循环冷却水系统清洗水通过旁路管直接回到冷却塔水池，可避免系统清洗时的脏物堵塞冷却塔配水系统和填料。预膜水通过旁路管直接回到冷却塔水池，可减少预膜水容量，减少药剂的用量。

3．6．7  对新建系统，由于施工进度的原因，生产装置一般不能同时开车；对老系统而言，年度大检修后，由于生产装置开车程序的安排，两个装置开车也会出现不同步的情况。因此当一个循环水系统向两个以上生产装置供水时，循环冷却水系统应考虑有临时切换设施，以避免开车不同步所产生的不利影响。

6  再生水处理

6．1  一般规定

6．1．1  本条给出了再生水的各种来源，扩展了利用再生水的设计空间。面对我国水资源短缺的现状，采用再生水作为循环冷却水补充水是一项既节水又环保的有效措施。

6．1．2  本条提出在有多个可利用的再生水水源时，应根据再生水水量、水质、污水处理厂的距离、再生水深度处理系统的初投资和制水成本等，进行综合技术经济比较后确定。在工程设计前，应取得再生水的水质及水量等资料作为设计依据。再生水的设计水质应根据现有水质和预期水质变化的综合情况确定；无水质资料时，可参考类似工程的水质；在取得实际水质资料后，再进行调整。

6．1．3  表6．1．3中的水质要求主要参照现行国家标准《污水再生利用工程设计规范》GB 50335中的“再生水用作冷却用水的水质控制指标”和现行行业标准《火力发电厂再生水深度处理设计规范》GL／T 5483，以及有关工程再生水回用试验和运行经验综合制定。再生水作为间冷开式系统补充水时，在缓蚀处理方面，除了采用药剂处理外，也可采用提高换热器管材耐蚀等级的办法(此法可减轻药剂处理难度并有可靠的安全保证)。根据有关火力发电厂采用再生水的运行经验和再生水再利用试验的情况，电厂凝汽器和辅机冷却系统设备的材质宜选用S31603或S31703不锈钢。根据有关石化行业采用再生水的运行经验和再生水再利用试验的情况，再生水中COD≤60mg／L。再生水应经深度处理后回用，水中COD绝大部分应为难生物降解物质，应不引起细菌和生物的繁殖。

6．1．4  当再生水为工业循环冷却水系统的单一水源时，为保证用水的安全性，应进行水源可靠性的论证，可靠性不能保证时，应考虑事故备用水源。

6．1．5  本条提出了再生水作为循环冷却水补充水时确定浓缩倍数的诸多因素。本规范再生水水源包括污水处理厂的排水、矿井排水、间冷开式系统的排污水等。根据目前污水处理厂排水深度处理系统的运行经验，为有效控制有机物所产生的危害，其浓缩倍数一般在4倍以下；但个别电厂的循环水浓缩倍数也有达到5倍。矿井排水等经深度处理后，如有机物和氨氮浓度不高，可采用较高的浓缩倍数。采用较高的浓缩倍数可以减少用水量和排污水量，但可能需要更为完善的深度处理工艺和循环水处理工艺，性能更为优良的设备及材质，更为完备的运行维护手段，更高的运行费用等。因此设计中应根据来水水质情况，全厂水平衡情况及建设运行费用等合理确定循环水系统浓缩倍数。

6．1．6  本条规定是为了防止再生水污染生活水和其他给水。

6．2  处理工艺

6．2．1  当再生水水质未满足表6．1．3中的水质指标时，需进行深度处理后方可补入间冷开式循环冷却水系统。本条提出了深度处理工艺选择需考虑的基本因素。

6．2．2  考虑到再生水水源还包括矿井排水、间冷开式系统的排污水等，所以增加现行国家标准《污水综合排放标准》GB 8978的相关要求。对于污水处理厂的排水，深度处理系统的进水水质应最低满足现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918中的二级标准要求；对于矿井排水、间冷开式系统的排污水等，深度处理系统的进水水质应达到现行国家标准《污水综合排放标准》GB 8978中的一级标准要求。

6．2．3  因为城镇污水处理厂的来水不太均衡，应设调节池进行调节，以保证均衡供水。

6．2．4  本条提出了不同再生水水源深度处理的基本工艺，在具体工程中，可根据用水水质的要求等具体条件进行优化组合，并进行技术经济比较确定。其中，混凝澄清包括石灰凝聚澄清工艺，该处理工艺适用于碳酸盐硬度较高的情况，不仅可去除碳酸盐硬度，而且对浊度、COD、BOD和氨氮也有较高的去除率，当系统处理容量较大时，有较好的经济效益。超(微)滤-反渗透／电渗析除盐工艺处理水也可用于高水质净化系统的给水，在选用反渗透工艺时，应消除由于水的过度浓缩可能引起反渗透膜表面产生CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2和SiO2等盐类和氧化物的结垢。

6．2．5  杀菌系统宜设置在澄清或者生化处理之后。如有生化处理时，应避免投加杀菌剂对细菌培养的影响。

6．2．6  间冷开式系统排污水进行回用时，根据工程运行经验，为便于排污水回收利用，建议循环水处理药剂宜采用无磷药剂，避免排污水出现磷超标的现象。

6．2．8  为改善石灰系统的运行条件，减少系统排渣量，石灰药剂宜采用消石灰粉。

8  药剂贮存和投加

8．1  一般规定

8．1．1  本条提出了循环冷却水处理药剂的贮存原则。

    缓蚀、阻垢剂露天随意堆放，易使包装受损，导致药剂泄漏、失效，甚至变质。不仅污染腐蚀周围环境，而且也影响处理效果。基于以上情况，本条规定循环冷却水处理药剂宜放入全厂性化学品仓库集中贮存。考虑到药剂的配置方便，需在循环冷却水装置区内设置药剂贮存间，贮存一定量的药剂，以备日常使用。

    氧化性杀生剂有一定的毒性，其中液氯毒性很强而且还有爆炸危险，应与缓蚀、阻垢剂分开单独存放于专用仓库内。非氧化性杀生剂必须集中管理，根据用量大小设置专用库、专用间或专用柜，建立严格的贮存、保管和使用制度，保证使用安全，保护环境不受污染，防止人身伤害事故。

8．1．2  本条列出了确定药剂贮存量时应考虑的主要因素：

    1  全厂仓库贮存的药剂量按15d～30d的消耗量确定，这是国内多数工厂的经验。设计时除考虑药剂消耗量外，库容大小还与工厂所在地的运输条件有关。如地处偏僻、交通不便的一些工厂，药剂仓库又远离车站或码头，药剂经由火车、轮船、汽车等多次转运才能入库，如果库容量过小，不但运输成本增加，而且偶有交通运输不畅，还会发生供药中断，对循环冷却水系统生产运行极为不利。贮存量还应考虑药剂市场的供应情况。

    2  药剂贮存间的储备量，按目前大多数工厂的生产实践，一般每月进药3次～4次。故本条规定最大贮存量宜按7d～15d计算。

    3  酸、碱液的总贮量应根据酸、碱液的来源、运输工具和运输距离等因素综合考虑决定。目前国内一般按10d～15d的用量来贮存。用量小且靠近酸的来源地时，贮存天数可少些，反之则可多些。

    当用槽罐车(火车或汽车)运输时，一般以槽罐车容量加上运输周转期中酸、碱库剩余量来考虑贮量。如不考虑周转期的库存酸、碱量会使槽罐车不能卸空，使运输车皮积压，造成不应有的经济损失。根据历年来各厂的生产经验，以槽罐车的容量加上10d用酸、碱量计算贮量为宜。

    4  NaClO杀生剂的有效氯浓度随着贮存时间的延长而降低，根据调查，有的厂采用罐装贮存，在夏季，有效氯浓度一个月降低1％；有的厂采用桶装贮存，夏季有效氯浓度一周降低1％，因此本条规定的贮存时间对药效影响很小。

8．1．3  根据药剂的贮存量，就可以依药剂包装形式与容许的堆高算出药剂库的设计面积。在确定药剂的堆放高度时，应考虑药剂包装形式和包装强度。

8．1．5  为便于操作管理，药剂贮存间应尽量靠近加药间。目前大部分工厂的药剂贮存间与加药间合并，在加药间内留有一定面积堆放药剂。这种方式对用药品种少、药剂毒性小是合适的。有的工厂将加药间和药剂贮存间用墙隔开，但留有便于通行的门洞相互连通，这种方式不如合用方式操作方便，但对药剂管理、改善加药间的操作条件，尤其对某些有毒药剂、要求避光药剂及一些有特殊要求的药剂还是较合适的。

    目前的水处理药剂大部分采用25kg的塑料桶包装，因此人工搬卸药剂的劳动强度较大，故本条推荐采用运输设备，以减轻操作人员的劳动强度。

8．1．6  循环冷却水处理使用的药剂性质是多种多样的，有的有毒，有的无毒，有的具有腐蚀性，有的具有黏附性，有的易于潮解，有的要求避光保存等。故药剂的贮存、配制、投加设施、计量仪表和输送管道等应分别不同情况采取相应措施。

8．1．7  循环冷却水处理使用的药剂有凝聚剂、助凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂，以及其他常用水处理药剂等。药剂的性质、状态、包装多种多样，因此药剂的贮存间和加药间的设计都应根据药剂性状与其贮存、使用条件，在建筑标准、防火等级、卫生、环境保护、安全生产等方面按相关标准、规范执行。

8．1．9  水处理使用的药剂具有毒性、刺激性、腐蚀性、黏附性，所以在加药间、药剂贮存间、酸、碱贮罐附近应设置安全洗眼淋浴器等防护设施。

8．1．11  本条规定了药剂和酸、碱的输送管道的敷设方式，以利于安全生产及检修。

8．2  酸、碱贮存及投加

8．2．1  本条就酸、碱液的贮存做出规定。

    1  运送酸、碱液的槽罐为常压设备，禁止带压操作，如果采用压缩空气加压方式装卸酸、碱液时，可能使槽罐破裂，以致酸、碱液外泄，造成人身伤害事故。因此槽罐卸酸、碱液一般都采用负压抽吸、泵输送或自流的方式。

    2  酸、碱液的封闭贮存涉及酸、碱液贮存的安全操作。设置围堰或放置于事故池内是为了当罐体发生腐蚀穿孔或阀门、管道接口处有严重泄漏时，围堰或事故池用以贮存泄漏出来的酸、碱液，避免四处溢流烧伤操作人员和腐蚀地面。围堰或事故池内的集水坑主要是用来收集泄漏出来的酸、碱液，便于泵抽吸排出。

    3  本款规定酸、碱液贮罐的排气口(管)应采取相应措施，以防止污染环境，降低酸、碱液浓度和腐蚀贮罐。

8．2．3  加酸、碱点宜在冷却塔水池水位以上，因为酸、碱的比重大，会沉到水池底部，对池底的混凝土有腐蚀作用。加酸、碱位置布置在冷却塔水池或吸水池中补充水管出口附近，利用补充水的扰动加快酸、碱的稀释。加酸、碱管出口在最高水位以上，便于观察酸、碱的投加情况。

8．2．4  循环冷却水系统通常使用硫酸调节pH值。这是因为用盐酸调节pH值时，会将氯离子带进水中，对系统中的不锈钢换热设备有害。

    采用浓硫酸直接投加方式较为简便。浓硫酸的贮存、输送及提升设备使用普通碳钢材料即可。当采用稀硫酸投加时，其运输、贮存、投加设施要求的材质较高，需要不锈钢管道和设备，碳钢制的贮存设备需要用铅或橡胶衬里。

8．3  阻垢缓蚀药剂投加

8．3．1  液体药剂采用原液投加方式(经计量泵或水射器)，操作简便，运行情况良好。

8．3．2  循环冷却水处理中投加药剂是否准确，直接影响到循环冷却水处理的效果。采用计量泵或水射器(以转子流量计计量)按一定比例投加，可保证投加量的稳定和准确。

    为保证计量设施在出现故障时也能正常工作，故本条规定连续运行的计量泵宜设备用。

8．3．3  本条规定了加药口的位置，目的是使药液易于与循环冷却水均匀混合，尽快发挥作用。

8．4  杀生剂贮存及投加

8．4．1  杀生剂都具有一定的毒性和腐蚀性，本条中的各项要求是保证杀生剂安全贮存的必要条件。

8．4．2  杀生剂为液体制剂时采用重力投加或计量泵投加，投加量便于控制，计量泵应设备用。固体制剂经过溶解槽溶解成液体后投加，也是为了便于控制投加量。

8．4．4  本条对液氯的贮存及投加做出规定。

    氯气是有毒气体，具有强烈的刺激性。氯气在低温加压后呈液体，将其注入能承受一定压力的特制钢瓶内，即通常所见的液氯钢瓶。如放置在露天，经曝晒后，瓶内液氯吸热气化，钢瓶内压增加，有爆炸的危险。任意在露天乱放，还会使钢瓶上的保险帽锈蚀，使用时打不开，或者松动脱落，或者碰坏保险阀造成氯气外溢，污染环境。故本条规定，液氯钢瓶应贮存在专用仓库中，不能露天存放。本条提出了氯瓶间和加氯间的设计要求：

    (1)对于较大规格的氯瓶，采用人力搬运装卸既不安全，劳动强度也大，故规定采用起吊及运输设备，但不得使用叉车。

    (2)泄漏氯气与空气中的水分反应后对钢铁材料有一定的腐蚀性，因此规定加氯间内的电气设备及灯具应采用密闭、防腐类型产品，以防因腐蚀造成电器短路。

    2  本款规定加氯机的总容量宜按最大小时的加氯量确定。同时为了保证加氯的正常进行，应根据加氯机的实际数量设置备用，以保证当其中一台发生故障时，备用加氯机即可投入使用，备用能力不应小于最大1台工作加氯机的加氯量。当补充水需进行加氯处理时，加氯机的容量按最大小时连续加氯量确定。

8．4．5  本条规定了杀生剂的投加点位置，目的是使其易于与循环冷却水均匀混合，尽快发挥作用，见图1。

图1  杀生剂的投加点位置