循环水的工业循环冷却水处理 工业循环冷却水水处理

第一章 循环冷却水系统及其水处理概况
第一节 循环冷却水系统总概
人类日常生活离不开水，工业生产也同样离不开水。随着工业生产的发展，用水量越来越大，很多地区已经出现供水不足的现象，因此合理和节约用水已经成为发展工业生产中的一个重要问题。
工业用水主要包括锅炉用水、工艺用水、清洗用水和冷却用水、污水等。其中用水量最大的是冷却用水，约占工业用水量的百分之九十以上。不同的工业系统和不同用途对水质的要求是不同的；但各工业部门使用的冷却水对水质的要求基本上是一致的，这就使得冷却水质控制在作为一门应用技术获得了迅速的发展。在工厂中，冷却水主要用来冷凝蒸汽，冷却产品或设备，如果冷却效果差，就会影响生产效率，使产品的收率和产品的质量下降，甚至于会造成生产事故。
水是比较理想的冷却介质。因为水的存在很普遍，和其它液体相比，水的热容或比热较大，水的汽化潜热（蒸发潜热）和熔化潜热也很高。比热是单位质量的水温度升高一度时所吸收的热量。常用的单位是卡/克·度(摄氏)或英热单位(B．T．U．)/磅·度(华氏)。用这两个单位表示水的比热度时，其数值是相同的。热容大或比热大的物质升高温度时需要吸收大量的热量，而本身温度并不明显升高，因此水具有良好的贮热性能。潜热是物态发生转变时所吸收或放出的热量。一克分子水蒸发成为一克分子蒸汽需要吸收近一万卡的热量，因此水蒸发时能吸收大量的热量，从而使水温下降，这种依靠水份蒸发带走热量的过程称为蒸发散热。
和水一样，空气也是一种常用的冷却介质。水和空气的导热性能都很差，在0℃时，水的导热系数是0.49千卡/米·小时·℃，空气的导热系数是0.021千卡/米·小时·℃，但水与空气相比，水的导热系数要比空气高24倍左右。因此，当冷却效果相同时，用水冷却比用空气冷却的设备要小得多。大型工业企业和用水量大的工厂一般都采用水冷却。常用的水冷系统可以分成三类，即直流系统、密闭系统和敞开蒸发系统，后两种冷却水都是循环使用的，故又称为循环冷却水系统。
冷却水系统用水来冷却工艺介质的系统称作冷却水系统。冷却水系统通常
有两种：直流冷却水系统和循环冷却水系统。
直流冷却水系统在直流冷却水系统中，冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉，因此，它的用水量很大，而排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。
1.2循环冷却水系统
循环冷却水系统又分封闭式和敞开式两种。
1.2.1 封闭式循环冷却水系统
封闭式循环冷却水系统又称为密闭式循环冷却水系统。在此系统中，冷却水用过后不是马上排放掉，而是回收再用。
1.2.2 敞开式循环冷却水系统
敞开蒸发系统是目前应用最广、类型最多的一种冷却系统。它也是以水冷却移走工艺介质或换热设备所散发的热量，然后利用热水和空气直接接触时将一部分热水蒸发出去，而使大部分热水得到冷却后，再循环使用。因此，这样的系统也称敞开循环冷却水系统。根据热水和空气接触方法的不同，可以分成很多类型。敞开循环冷却水系统的分类见表一。
表一 敞开蒸发系统的分类
冷却水由循环泵送往系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高，变成热水，此循环水量为R的热水被送往冷却塔顶部，由布水管道喷淋到塔内填料上。空气则由塔底百页窗空隙中进入塔内，并被塔顶风扇抽吸上升，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷，当到达冷却水池时，水温正好下降到符合冷却水的要求。空气在塔内上升过程中则逐渐变热，最后由塔顶逸出，同时带走水蒸气。这部分水的损失称为蒸气损失E。热水由塔顶向下喷溅时，由于外界风吹和风扇抽吸的影响，循环水会有一定的飞溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失。由于这些损失掉的水，统称为风吹损失D。为了维持循环水中的一定的离子浓度，必须不断向系统中加入补充水量M和系统外面排出一定的污水。这部分水量称为排污损失B。
冷却塔的种类很多，按照塔的构造和空气流动情况来区分，有自然通风冷却塔和机械通风冷却塔两大类。按照空气与水在塔内的相对流动情况，又可分为逆流式和横流式。有关各种类型冷却塔的结构和特点，可参阅有关的参考文献。机械通风冷却塔冷却效果最好。设计中应综合考虑循环比,其应在3～5倍为宜。
2、浓缩倍数
循环冷却水的浓缩倍数是该循环冷却水的含盐量与其补充水的含盐量之比。
提高循环冷却水的浓缩倍数，可以降低补充水的用量，从而节约水资源；还可以降低排污水量，从而减少对环境的污染和废水的处理量。此外，提高浓缩倍数还可以节约水处理剂的消耗量，从而降低冷却水处里的成本。但是，过多地提高浓缩倍数，会使循环冷却水中的硬度，碱度和浊度升得太高，水的结垢倾向增大很多，从而使结垢控制的难度变得太大；还会使循环冷却水中的腐蚀性离子（例如Cl和SO4）和腐蚀性物质（例如H2S、SO2和NH3）的含量增加，水的腐蚀性增强，从而使腐蚀控制的难度增加；过多地提高浓缩倍数还会使药剂（例如聚磷酸盐）在冷却水系统内的停留时间增长而水解。因此，冷却水的浓缩倍数并不是愈高愈好，一般热电系统可控制5～8倍，化工、炼油2～4倍。
石英砂过滤器应用于冷却水处理
石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一，是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。其作用是将水中已经絮凝的污染物进一步去除，它通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。
二．适用范围
1．用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统；
2．工业污水中的悬浮物、固体物的去除；　　3．可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备，对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备；
以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。

工业循环冷却水处理GB-95设计规范－－总则

１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T—801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，Φ57×3.5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 1971 1972 1973 1974 1975 1976
更换台数装置

一套常减压 4 5 — — — —

二套常减压 12 10 7 — 7 3

热裂化 2 8 1 2 3 1

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。

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15759621040：循环水处理设备冷却系统主要分为哪几种?
臧晨答：这种敞开式循环水处理设备冷却系统要损失一部分水，但与直流冷却水系统相比，可以节约大量的冷却水，且排污水也相应减少。因此不论从节约水资源，还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂的冷却水用量，减少排污水量，限制使用直流冷却水系统，尽可能推广采用敞开式循环冷却水系统。

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