工业循环冷却水处理GB-95设计规范--总则

1《工业循环冷却水处理GB-95设计规范》条文说明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197119721973197419751976更换台数装置一套常减压45————二套常减压12107—73热裂化2812312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3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4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/m2；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1.72×10-4－3.44×10-4m2.k/w3.1.6.2密闭式系统的污垢热阻值宜小于0.86×10-4m2.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/a3.1.7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≤10PH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≤500Ca2+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≤300SO42-mg/L[SO42-]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/L≤175[Mg2+]与[SiO2]的乘积15000游离氯mg/L在回水总管处0.5-1.05石油类mg/L5（此值不应超过）炼油企业10（此值不应超过）注：①甲基橙碱度以CaCO3计②硅酸以SiO2计③Mg2+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m3/hQb—排污水量m3/hQw—风吹损失水量m3/h3.1.10敞开式系统循环冷却水中的异养菌数宜小于5×105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（m3）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6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m33.3.2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