工业循环冷却水设计规范.docx
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工业循环冷却水设计规范
根据国家计委计综［1992］490号文的要求，由化工部会同有关部门共同修订的《工业循环冷却水处理设计规范》已经有关部门会审，现批准《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—95为强制性国家标准，自一九九五年十月一日起施行，原《工业循环冷却水处理设计规范》GBJ50—83同时废止。
本标准由化工部负责管理，具体解释等工作由中国寰球化学工程公司负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部
一九九五年三月十六日
1 总则
1.0.1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。
1.0.2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。
1.0.3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。
1.0.4工业循环冷却水处理设计应在不断地总结生产实践经验和科学试验的基础上，积极慎重地采用新技术。
1.0.5工业循环冷却水处理设计除应按本规范执行外，尚应符合有关现行国家标准、规范的规定。
2 术语、符号
2.1术语
2.1.1循环冷却水系统Recinrculatingcoolingwatersystem
以水作为冷却介质，由换热设备、冷却设备、水泵、管道及其它有关设备组成，并循环使用的一种给水系统。
2.1.2敞开式系统Opensystem
指循环冷却水与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。
2.1.3密闭式系统Closedsystem
指循环冷却水不与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。
2.1.4药剂Chemicals
循环冷却水处理过程中所使用的各种化学物质。
2.1.5异养菌数Countofheterotrophicbacteria
按细菌平皿计数法求出每毫升水中的异养菌个数。
2.1.6粘泥Slime
指微生物及其分泌的粘液与其它有机和无机的杂质混合在一起的粘浊物质。
2.1.7粘泥量Slimecontent
用标准的浮游生物网，在一定时间内过滤定量的水，将截留下来的悬浊物放入量筒内静置一定时间，测其沉淀后粘泥量的容积，以mL/
表示。
2.1.8污垢热阻值Foulingresistance
表示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㎡·K/W。
2.1.9腐蚀率Corrosionrate
以金属腐蚀失重而算得的平均腐蚀率，单位为mm/a。
2.1.10系统容积Systemcapacityvolume
循环冷却水系统内所有水容积的总和。
2.1.11浓缩倍数Cycleofconcentration
循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值。
2.1.12监测试片Monitoringtestcoupon
放置在监测换热设备或测试管道上监测腐蚀用的标准金属试片。
2.1.13预膜Prefilming
在循环冷却水中投加预膜剂，使清洗后的换热设备金属表面形成均匀密致的保护膜的过程。
2.1.14间接换热Indirestheatexchange
换热介质之间不直接接触的一种换热形式。
2.1.15旁流水Sidestream
从循环冷却水系统中分流出部分水量，按要求进行处理后，再返回系统。
2.1.16药剂允许停留时间Permittderetentiontimeofchemi－cals
药剂在循环冷却水系统中的有效时间。
2.1.17补充水量Amountofmakeupwater
循环冷却水系统在运行过程中补充所损失的水量。
2.1.18排污水量Amountofblowdown
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。
2.1.19热流密度Heatloadintensity
换热设备的单位传热面每小时传出的热量，以w/㎡表示。
2.2符号
编 号
符 号
含 义
2.2.1
A
冷却塔空气流量（
/h）
2.2.2
Ca
空气中的含尘量（g/）
2.2.3
Cmi
补充水中某项成份的含量（mg/L）
2.2.4
Cms
补充水的悬浮物含量（mg/L）
2.2.5
Cri
循环冷却水中某项成份的含量（mg/L）
2.2.6
CTS
循环冷却水的悬浮物含量（mg/L）
2.2.7
Gsi
旁流处理后水中某项成份的含量（mg/L）
2.2.8
Css
旁流过滤后水的悬浮物含量（mg/L）
2.2.9
Gc
加氯量（kg/h）
2.2.10
Gf
系统首次加药量（kg）
2.2.11
Gn
非氧化性杀菌灭藻剂的加药量（kg）
2.2.12
Gr
系统运行时的加药量（kg/h）
2.2.13
g
单位循环冷却水的加药量（mg/L）
2.2.14
gc
单位循环冷却水的加氯量（mg/L）
2.2.15
Ks
悬浮物沉降系数
2.2.16
N
浓缩倍数
2.2.17
Q
循环冷却水量（
/h）
2.2.18
Qb
排污水量（
/h）
2.2.19
Qe
蒸发水量（
/h）
2.2.20
Qm
补充水量（
/h）
2.2.21
Qsi
旁流处理水量（
/h）
2.2.22
Qsf
旁流过滤水量（
/h）
2.2.23
Qw
风吹损失水量（
/h）
2.2.24
Td
设计停留时间（h）
2.2.25
V
系统容积（
）
2.2.26
Vf
设备中的水容积（
）
2.2.27
Vp
管道容积（
）
2.2.28
Vpc
管道和膨胀罐的容积（
）
2.2.29
Vt
水池容积（
）
3 循环冷却水处理
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工艺要求并结合气象条件确定。
3.1.3补充水水质资料的收集与选取应符合下列规定：
3.1.3.1当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/㎡。
3.1.6换热设备的循环冷却水侧管壁的污垢热阻值和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宜为1.72×
～3.44×
·㎡K/W；
3.1.6.2密闭式系统的污垢热阻度宜小于0.86×
㎡·K/W。
3.1.6.3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/a。
3.1.7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3.1.7的规定。
循环冷却水的水质标准 表3.1.7
注：
①甲基橙碱度以CaCo3计；
②硅酸以SiO2计；
③
＋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：
式中N——浓缩倍数；
Qm——补充水量（
/h）；
Qb——排污水量（
/h）；
Qw——风吹损失水量（
/h）。
3.1.10敞开式系统循环冷却水中的异养菌数宜小于5×
个/mL；粘泥量宜小于4mL/
。
3.2敞开式系统设计
3.2.1循环冷却水在系统内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——系统容积（
）。
3.2.2循环冷却水的系统容积宜小于小时循环水量的1/3。
当按下式计算的系统容积超过前述规定时，应调整水池容积。
式中Vf——设备中的水容积（
）；
Vp——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8h。
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的栏污滤网。
3.3密闭式系统设计
3.3.1密闭式循环冷却水系统容积可按下式计算：
式中Vpc——管道和膨胀罐的容积（
）。
3.3.2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、缓蚀处理方案应经动态模拟试验确定，亦可根据水质和工况条件相类似的工厂运行经验确定。
当做动态模拟试验时，应结合下列因素进行：
3.4.1.1补充水水质；
3.4.1.2.污垢热阻值；
3.4.1.3腐蚀率；
3.4.1.4浓缩倍数；
3.4.1.5换热设备的材质；
3.4.1.6换热设备的热流密度；
3.4.1.7换热设备内水的流速；
3.4.1.8循环冷却水温度；
3.4.1.9药剂的允许停留时间；
3.4.1.10药剂对环境的影响；
3.4.1.11药剂的热稳定性与化学稳定性。
3.4.2当敞开式系统换热设备的材质为碳钢，循环冷却水采用磷系复合配方处理时,循环冷却水的主要水质标准除应符合本规范3.1.7条的规定外，尚应符合下列规定：
3.4.2.1悬浮物宜小于10mg/L；
3.4.2.2甲基橙碱度宜大于50mg/L（以CaCo3计）；
3.4.2.3正磷酸盐含量（以
计）宜小于或等于磷酸盐总含量（以
计）的50%。
3.4.2当采用聚磷酸盐及其复合药剂配方时，换热设备出口处的循环冷却水温度宜低于50℃。
3.4.4当敞开式系统循环冷却水处理采用含锌盐的复合药剂配方时,锌盐含量宜小于4.0mg/L（以计），pH值宜小于8.3。
当pH值大于8.3时，水中溶解锌与总锌重量比不应小于80%。
3.4.5当敞开式系统循环冷却水处理采用全有机药剂配方时，循环冷却水的主要水质标准除应符合本规范3.1.7条的规定外,尚应符合下列规定：
3.4.5.1pH值应大于8.0；
3.4.5.2钙硬度应大于60mg/L；
3.4.5.3甲基橙碱度应大于100mg/L（以CaCO3计）。
3.4.6当循环冷却水系统中有铜或铜合金换热设备时，循环冷却水处理应投加铜缓蚀剂或采用硫酸亚铁进行铜管成膜。
3.4.7循环冷却水系统阻垢、缓蚀剂的首次加药量，可按下列公式计算：
式中Gf——系统首次加药量（kg）；
g——单位循环冷却水的加药量（mg/L）。
3.4.8敞开式循环冷却水系统运行时，阻垢、缓蚀剂的加药量，可按下列公式计算：
式中Gr——系统运行时的加药量（kg/h）；
Qe——蒸发水量（
/h）。
3.4.9密闭式循环冷却水系统运行时，缓蚀剂加药量可按下列公式计算：
3.5菌藻处理
3.5.1敞开式循环冷却水的菌藻处理应根据水质、菌藻种类、阻垢剂和缓蚀剂的特性以及环境污染等因素综合比较确定。
3.5.2敞开式循环冷却水的菌藻处理宜采用加氯为主，并辅助投加非氧化性杀菌灭藻剂。
3.5.3敞开式循环冷却水的加氯处理宜采用定期投加，每天宜投加1～3次，余氯量宜控制在0.5～1.0mg/L之内。
每次加氯时间根据实验确定，宜采用3～4h。
加氯量可按下式计算：
式中Gc——加氯量（kg/h）；
Q——循环冷却水量（
/h）；
gc——单位循环冷却水的加氯量，宜采用2～4mg/L。
3.5.4液氯的投加点宜设在冷却塔集水池水面以下2/3水深处，并应采取氧气分布措施。
3.5.5非氧化性杀菌灭藻剂的选择应符合下列规定：
3.5.5.1高效、广谱、低毒；
3.5.5.2pH值的适用范围较宽；
3.5.5.3具有较好的剥离生物粘泥作用；
3.5.5.4与阻垢剂、缓蚀剂不相互干扰；
3.5.5.5易于降解并便于处理。
3.5.6非氧化性杀菌灭藻剂，每月宜投加1～2次。
每次加药量可按下式计算：
式中Gn——加药量（kg）。
3.5.7非氧化性杀菌灭藻剂宜投加在冷却塔集水池的出水口处。
3.6清洗和预膜处理
3.6.1循环冷却水系统开车前，应进行清洗、预膜处理、但密闭式系统的预膜处理应根据需要确定。
3.6.2循环冷却水系统的水清洗，应符合下列规定：
3.6.2.1冷却塔集水池、水泵吸水池、管径大于或等于800mm的新管，应进行人工清扫；
3.6.2.2管道内的清洗水流速不应低于1.5m/s；
3.6.2.3清洗水应从换热设备的旁路管通过；
3.6.2.4清洗时应加氯杀菌，水中余氯宜控制在0.8～1.0mg/L之内。
3.6.3换热设备的化学清洗方式应符合下列规定：
3.6.3.1当换热设备金属表面有防护油或油污时，宜采用全系统化学清洗。
可采用专用的清洗剂或阴离子表面活性剂；
3.6.3.2当换热设备金属表面有浮锈时，宜采用全系统化学清洗。
可采用专用的清洗剂；
3.6.3.3当换热设备金属表面锈蚀严重或结垢严重时，宜采用单台酸洗。
当采用全系统酸洗时，应对钢筋混凝土材质采取耐酸防腐措施。
换热设备酸洗后应进行中和、钝化处理；
3.6.3.4当换热设备金属表面附着生物粘泥时，可投加具有剥离作用的非氧化性杀菌灭藻剂进行全系统清洗。
3.6.4循环冷却水系统的预膜处理应在系统清洗后立即进行，预膜处理的配方和操作条件应根据换热设备材质、水质、温度等因素由试验或相似条件的运行经验确定。
3.6.5当一个循环冷却水系统向两个或两个以上生产装置供水时，清洗、预膜应采取不同步开车的处理措施。
3.6.6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集水池。
4 旁流水处理
4.0.1循环冷却水处理设计中有下列情况之一时，应设置旁流水处理设施：
4.0.1.1循环冷却水在循环过程中受到污染，不能满足循环冷却水水质标准的要求；
4.0.1.2经过技术经济比较，需要采用旁流水处理以提高设计浓缩倍数；
4.0.1.3生产工艺有特殊要求。
4.0.2旁流水处理设计方案应根据循环冷却水水质标准，结合去除的杂质种类、数量等因素综合比较确定。
4.0.3敞开式系统采用旁流过滤方案去除悬浮物时，其过滤水量可按下式计算：
式中Qsf——旁流过滤水量（
/h）；
Cms——补充水的悬浮物含量（mg/L）；
Crs——循环冷却水的悬浮物含量（mg/L）；
Css——旁流过滤后水的悬浮物含量（mg/L）；
A——冷却塔空气流量（
/h）；
Ca——空气中含尘量（g/）；
Ks——悬浮物沉降系数，可通过试验确定。
当无资料时可选用0.2。
4.0.4敞开式系统的旁流过滤水量亦可按循环水量的1%～5%或结合国内运行经验确定。
4.0.5密闭式系统宜设旁滤处理设施，旁滤量宜为循环水量的2%～5%。
4.0.6当采用旁流水处理去除碱度、硬度、某种离子或其它杂质时，其旁流水量应根据浓缩或污染后的水质成份、循环冷却水水质标准和旁流处理后的出水水质要求等按下式计算确定：
式中Qsi——旁流处理水量（
/h）；
Cmi——补充水中某项成份的含量（mg/L）；
Cri——循环冷却水中某项成份的含量（mg/L）；
Csi——旁流处理后水中某项成份的含量（mg/L）。
5 补充水处理
5.0.1敞开式系统补充水处理设计方案应根据补充水量、补充水的水质成份、循环冷却水的水质标准、设计浓缩倍数等因素，并结合旁流水处理和全厂给水处理的内容综合确定。
5.0.2密闭式系统的补充水，应符合生产工艺对水质和水温的要求，可采用软化水、除盐水或冷凝水等。
当补充水经除氧或除气处理后，应设封闭设施。
5.0.3循环冷却水系统的补充水量可按下列公式计算：
5.0.3.1敞开式系统
5.0.3.2密闭式系统
式中α——经验系数，可取α＝0.001。
5.0.4密闭式系统补充水管道的输水能力，应在4t～6h内将系统充满。
5.0.5补充水的加氯处理，宜采用连续投加方式。
游离性余氯量可控制在0.1～0.2mg/L的范围内。
5.0.6补充水应控制铝离子的含量。
6 排水处理
6.0.1循环冷却水系统的排水应包括系统排污水、排泥、清洗和预膜的排水、旁流水处理及补充水处理过程中的排水等，当水质超过排放标准时，应结合下列因素确定排水处理设计方案：
6.0.1.1排水的水质和水量；
6.0.1.2排放标准或排入全厂污水处理设施的水质要求；
6.0.1.3重复使用的条件。
6.0.2排水处理设施的设计能力应按正常的排放量确定。
当排水的水质、水量变化较大，影响污水处理设施正常运行时，应设调节池。
6.0.3系统清洗、预膜的排水和杀菌灭藻剂毒性降解所需的调节设施，宜结合全厂的排水调节设施统一设计。
6.0.4当排水需要进行生物处理时，宜结合全厂的生物处理设施统一设计。
6.0.5密闭式系统因试车、停车或紧急情况排出含有高浓度药剂的循环冷却水时，应设置贮存设施。
7 药剂的贮存和投配
7.0.1循环冷却水系统的水处理药剂宜在全厂室内仓库贮存，并应在循环冷却水装置区内设药剂贮存间。
液氯和非氧化性杀菌灭藻剂应渗专用仓库或贮存间贮存。
7.0.2药剂的贮存量应根据药剂的消耗量、供应情况和运输条件等因素确定，或按下列要求计算：
7.0.2.1全厂仓库中贮存的药剂量可按15～30d消耗量计算；
7.0.2.2贮存间贮存的药剂量可按7～10d消耗量计算；
7.0.2.3酸贮罐容积宜按一罐车的容积加10d消耗量计算。
7.0.3药剂在室内的堆放高度宜符合下列规定：
7.0.3.1袋装药剂为1.5～2.0m；
7.0.3.2散装药剂为1.0～1.5m；
7.0.3.3桶装药剂为0.8～1.2m。
7.0.4药剂贮存间与加药间宜相互毗连，并设运输和起吊设备。
7.0.5浓酸的装卸和投加应采用负压抽吸、泵输送或重力自流，不应采用压缩空气压送。
7.0.6酸贮罐的数量不宜少于2个。
贮罐应设安全围堰或放置于事故池内，围堰或事故池应作内防腐处理并设集水坑。
7.0.7药剂溶解槽的设置应符合下列规定：
7.0.7.1溶解槽的总容积可按8～24h的药剂消耗量和5%～20%的溶液浓度确定；
7.0.7.2溶解槽应设搅拌设施；
7.0.7.3溶解槽宜设一个；
7.0.7.4易溶药剂的溶解槽可与溶液槽合并。
7.0.8药剂溶液槽的设置应符合下列规定：
7.0.8.1溶液槽的总容积可按8～24h的药剂消耗量和1%～5%的溶液浓度确定；
7.0.8.2溶液槽的数量不宜少于2个；
7.0.8.3溶液槽宜设搅拌设施，搅拌方式应根据药剂的性质和配制条件确定。
7.0.9液态药剂宜原液投加。
7.0.10药剂溶液的计量宜采用计量泵或转子流量计，计量设备宜设备用。
7.0.11液氯计量应有瞬时和累计计量。
加氯机出口宜设转子流量计进行瞬时计量，氯瓶宜设磅秤进行累计计量。
7.0.12加氯机的总容量和台数应按最大小时加氯量确定。
加氯机宜设备用。
7.0.13加氯间必须与其它工作间隔开，并应符合下列规定：
7.0.13.1应设观察窗和直接通向室外的外开门；
7.0.13.2氯瓶和加氯机不应靠近采暖设备；
7.0.13.3应设通风设备，每小时换气次数不宜小于8次。
通风孔应设在外墙下方；
7.0.13.4室内电气设备及灯具应采用密闭、防腐类型产品，照明和通风设备的开关应设在室外；
7.0.13.5加氯间的附近应设置防毒面具、抢救器材和工具箱。
7.0.14当工作氯瓶的容量大于或等于500kg时，氯瓶间应与加氯间隔开，并应设起吊设备；当小于500kg时，氯瓶间和加氯间宜合并,并宜设起吊设备。
7.0.15向循环冷却水直接投加浓酸时，应设置酸与水的均匀混合设施。
7.0.16药剂的贮存、配制、投加设施、计量仪表和输送管道等，应根据药剂的性质采取相应的防腐、防潮、保温和清洗的措施。
7.0.17药剂贮存间、加药间、加氯间、酸贮罐、加酸设施等，应根据药剂性质及贮存、使用条件设
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