循环冷却水水质稳定处理

1、循环冷却水水质稳定处理16循环冷却水水质稳定处理16.1 钢铁工业循环冷却水系统概况钢铁工业是各工业部门中的用水大户之一,例如,一座年产600万t钢的钢铁联合企业,总用水量约为400万m3/d,其中冷却用水占85%以上.这样大的水量,从节能、经济及环境保护三方面来考虑,冷却用水都应该事先循环利用.钢铁工业生产工艺复杂,用水要求各异,种类繁多,致使与之相应的循环供水系统增多.钢铁厂直接冷却水用户较多,如高炉煤气洗涤水；转炉烟气净化水,连铸机二次喷淋冷却水；轧机冷却水等.高热流高度(热负荷强度)冷却设备较多,如高炉炉体、高炉封口、热风炉热风阀；转炉的氧枪、眼罩；连铸机的结晶器等.连铸机结晶器的热流

2、密度高达209.34204W/m2180X04kcal/(m2h),远远高于国家标准?工业循环冷却水处理设计标准?中热流密度不宜大于5.82X04W/m25»04kcal/(m2h)的规定值.根据以上特点,在进行循环冷却水水质稳定处理时,应与其他工业部门通常采用的方法有所区别.钢铁工业循环冷却水系统分为直接冷却开路循环水系统以下简称浊循环水系统及简介冷却循环水系统.渐渐冷却循环水系统又分为敞开式系统即渐渐冷却水开路循环水系统,以下简称敞开式系统及密闭式系统及简介冷却闭路循环水系统,以下简称密闭式系统两种.16.2 根底资料的收集16.2.1 设计根底资料循环冷却水水质稳定处理设计,需

3、收集以下资料：水质分析；垢层和腐蚀产物的分析旧厂改造；换热设备资料.16.2.1.1 水质分析原水成分是确定适当的水处理方案、选择合理的水处理流程,采用的水处理药剂及计量,进行水处理设计计算的重要根底资料.原水水质分析工程及格式见表16-1.水质分析经校核后,可作为循环冷却水水质稳定试验的依据.A水质全分析工程水质全分析工程见表16-1表16-1水质全分析工程水样名称:取样时间:取样地点：温度：C离子分析mg/lH+mmol/L工程单位K+色度mg/LNa+溶解固体mg/LCa2+悬浮固体mg/L阳Mg2+灼烧减量450Cmg/LFe2+固体残渣900Cmg/L离Fe3+电导率gS/cm子Mn

4、2+pH值Al3+溶解氧mg/LCu2+总硬度mmol/LN阳离子碳酸盐硬度mmol/LHCO3-一.、非碳酸盐硬度mmol/LCO32-酚酗碱度mmol/L阴Cl-甲基橙碱度mmol/L离SO42-游离CO2mg/LNO3-COD以O2计mg/L子NO2-BOD5以O2mg/LPO43-硅酸SiO2计mg/LN阴离子油mg/L注：分析单位提供分析报告时需注明分析结果是如何计算的,如钙的含量需注明是以Ca2+计还是以CaCO3计或以H+mmol/L计.水质分析中涉及有较多硬度和碱度如何表达的问题.硬度一般指水中Ca2+、Mg2+混合物的浓度.严格说“硬度所指的概念不够确切,在表达时应指出其根本

5、单元,可以写成：硬度Ca2+Mg2+.本手册为方便起见,一律将“硬度Ca2+Mg2+简略写为“硬度.硬度的常用单位是mmol/L或mg/L以CaCO3计.过去常用的mg-N/L现在用H+mmol/L代替.一般没摩尔硬度可以取代2mol氢离子,所以1mgN/L=1H+mmol/L=0.5mmol/L.ISO60591984附录中规定了毫摩尔/升mmol/L硬度单位与废止的毫克当量/升meq/L或mg-N/L的关系1mmol/L=2meq/L,也就是取Ca2+Mg2+为硬度的根本单元.1991年1月我国国家技术监督局以技监量发1991003号文件认可了1mmol/L=2meq/L的规定.由于硬度并

6、非是由单一金属离子或盐类形成的,因此,为了有一个系统的比拟标准有必要换算为另一种盐类,通常用CaCO3的质量浓度来表示.当硬度为0.5mmol/L即1H+mmol/L时,等于50mg/LHCO3+0.5CO32-+OH-或碱度H+.为简便起见,本手册采用“碱度H+的写法.碱度1H+mmol/L=50mg/L的CaCO3.硬度单位和碱度单位的换算分别见表16-2和表16-3.COD测定方法是Mn或Cr应注明.表16-2硬度单位的换算硬度单位mmol/LH+mmol/L德国度法国度英国度美国度mmol/L125.60810.0887.006100.088H+mmol/L0.522.8045.004

7、43.50350.044德国度0.178320.3566511.78321.248317.832法国度0.099910.199820.560810.700010.000英国度0.142730.285460.80111.4286114.2857美国度0.0099910.019980.05600.10000.07001注：1H+mmol/L硬度表示能够接受1mmol/LH+离子的硬度量,相当于1meq/L或1mg-N/L的硬度;德国度：1度相当于1L水中含10mgCaO;法国度：1度相当于1L水中含10mgCaCO3；英国度(clarkdegree):1度相当于0.7L水中含10mgCaCO3美国

8、度：1度相当于1L水中含10mgCaCO3.表16-3碱度单位的换算H+mmol/L(mg-N/L)CaCO3,.-1/mgLNa2CO3,.-1/mgLNaOH,.-1/mgLHCO3-,.-1/mgLCO32-,-1/mgLOH-,.-1/mgL15053406130170.0211.060.81.220.60.340.01890.94310.7551.1510.5660.3210.0251.251.32511.5250.750.4250.01640.820.8690.65610.4920.2790.03331.6671.7671.3332.03311.5670.05882.9413.11

9、82.3533.5881.7651注：1.碱度1H+mmol/L表示能够接受1mmol/LH+离子的碱度量,即碱度(OH-+0.5CO32+HCO3-)1mmol/L,也即碱度1mgN/Lo水中的碱度一般不能固定架组成,所以总碱度如以碱度(OH-+CO32+HCO3-)mmol/L表示时,与H+mmol/L的关系不是固定的比例,即碱度(OH-+CO32+HCO3-)1mmol/L=12.2.H+mmol/L,无法准确换算.B水质分析结果的校核a水质分析结果阴阳离子总量的校核水溶液中的阴阳离子是平衡的.所以,按能提供或接受H+离子的物质的量计算,阳离子的总和应该等于阴离子的总和(即阳离子的总当量

10、数应等于阴离子的总当量数).但是,水质分析结果往往有误差,故需用阳离子综合和阴离子总量进行分析校正.按平衡:KA+K=39.i0+2+2+2+3+3+NaCaMgFeFeAlNH4,一+LL23.0020.04i2.i527.92i8.6i8.99i8.04ArHCO3co3-ci-so4-NO3NO2,A=11111LL6i.0230.0035.4548.0362.0i46.0iKA»i00%KA式中豕原水中各种阳离子浓度的总和,H+mmol/L;2A原水中各种阴离子浓度的总和,H+mmol/L;3-一分析误差,一般认为S的绝对值02%是允许的；K+、Na+、HCO3-、CO32-

11、、皆以mg/L计；元素或化学式符号表示的H+毫摩尔质量.39.10、23.00、61.02、30.00为相应化学b含盐量与溶解固体的校核含盐量=2Ki+2Ai八一八i-RG=(SiO2)全+R2O3+Ki+AiHCO32格旦G_RGio.RGRG式中2Ki原水中除铁、铝离子外的阳离子浓度总和,mg/L;5Ai原水中除SiO2外的阴离子浓度总和,mg/L;RG原水中溶解固体的实测值,mg/L;RG原水中溶解固体的计算值,mg/L;(SiO2)全过滤水样中的全硅含量,mg/L;R2O3原水中铁、铝氧化物的含量,mg/L;S分析误差,对于含盐量v100mg/L的水样,S的绝对值010%是允许的；对于

12、含盐量)100mg/L的水样,S的绝对值05%是允许的.cpH的值的校核对于pH<8.3的水样,其pH可按下式近似计算得出：pH=6.35+lgHCO3HgCO2=pH-pH式中pH原水中pH的实测值；pH'原水中pH的计算值；HCO3-原水中HCO3-含量,H+mmol;CO2原水中有利CO2含量,H+mmol;s分析误差,一般认为S的绝对W0.2是允许的.dHCO3、Ca2+Mg2+、HCO3.+SO42-关系的校核对于一般含盐量的水(即含盐量<1000mg/L),最普遍的关系式为：HCO3<Ca2+Mg2+<HCO3+SO2l(H+mmol/L)e硬度、碱

13、度、离子间关系的校核硬度之间的关系H0=Hz+Hy式中Ho总硬度,H+mmol;Hz碳酸盐硬度(暂硬),H+mmol;Hy非碳酸盐硬度(永硬),H+mmol.当有Hy时,那么不应有负硬度存在,此时:Cl-+SO42->K+Na+(H+mmol);总硬度大于总碱度.当有负硬度存在时,应当没有Hy.此时总硬度等于碳酸盐硬度.负硬度=总碱度忐硬度Ca2+Mg2+<HCO3-(H+mmol)钙、镁离子总和应近于总硬度.即：2+2+CaMg+1,Ho+(Hmmol)20.0412.15如果以上计算值和实测值不同,一般可以认为总硬度与Ca2+分析是正确,据此修正Mg2+O此外,在一般地表水中,

14、Ca2+含量皆大于Mg2+的含量,甚至会大出几倍.如发现相反现象,应注意检查校正.C水质分析结果的校核例如.以下通过例如,说明水质分析结果校核的过程.某处地面水水质分析结果见表16-4.表16-4某处地面水水质分析结果工程数量工程数量悬浮物/mg-L-198.80SiO2/mgL-16.92总固体/mg-L-1521.40耗氧量/mgL-14.88溶解固体/mg-L-1374.40Ca2+/mgL-139.00总硬度/H+mmol3.80Mg2+/mgL-122.20碳酸盐硬度/H+mmol3.20K+/mgL-13.10非碳酸盐硬度/H+mmol0.60Na+/mgL-172.41总碱度/H

15、+mmol3.20Cl-/mgL-1122.50pH值7.84SO427mgL-128.20游离CO2/mgL-14.11HCO3-/mgL-1195.20试检查分析结果的正确性.a阴阳离子总量的校核._+_+2+-*2+.KNaCaMg水=+39.1023.0020.0412.153.1072.4139.0022.20=+39.1023.0020.0412.15=0.08+3.15+1.95+1.83=7.012AHCO3SO4Cl2A-61.0248.0335.45195.2028.20122.5061.0248.0335.453.200.593.467.25AK7.257.01100%1

16、00%A0.2414.267.257.01100%1.68%2%b含盐量与溶解固体的校核含盐量=水1+*1=(3.10+72.41+39.00+22.20)+(195.20+28.20+122.50)=136.71+345.90=482.61(mg/L)RG=(SiO2)全+含盐量-HCO321=6.92+482.61-195.202=391.93(mg/L)RGRG391.93374.40100%100%RG17.53RG391.93374.40100%2.29%<5%766.33pH值的校核pH=6.35+lgHCO3HgCO26.356.35195.20lg61.020.505(4

17、.111g441.02)7.87=pH-pH=7.87-7.84=0.03<2HCO3-、Ca2+Mg2+、HCO3-+SO42-关系的校HCO3卜Ca2+Mg2+<HCO3SO：一19520,+、HCO3=3.20(Hmmol)61.022+2+39.0022.20Ca+Mg=+=1.95+1.8320.0412.15+=3.78(Hmmol/L)2- 28.20HCO3+SO4=3.20+=3.20+0.5948.03=3.79(H+mmol/L)3.20<3.78<3.79e硬度、碱度、离子间关系的校核硬度之间的关系:总硬度H0=3,80H+mmol/L碳酸盐硬度

18、Hz=3,20H+mmol/LF碳酸盐硬度Hy=0,60H+mmol/LH0=Hz+Hy=3.20+0.60=3.80(H+mmol/L)时:2-122.5028.20Cl+SO4=+=3.46+0.5935.4548.03+=4.05(Hmmol/L)+3.1072.42K+Na=+=0.08+3.1539.1023.00=3.23(H+mmol/L)4.05>3.23总硬度(3.80H+mmol/L)总碱度Hy=0.60H+mmol/L无负硬度存在,此(3.20H+mmol/L)钙、镁离子的总和应近于总碱度:Ca2+=39更=1.95(H+mmol/L)20.042+22.20+Mg

19、=1.83(Hmmol/L)12.151.951.833.783.80(H+mmol/L)检查分析的结果说明,水质分析的结果是正确的.2.2.2.2 2垢层和腐蚀产物的分析垢层和腐蚀产物的分析,对了解循环水系统的水质稳定处理是否正常具有重要意义.正常运转时,只对监测换热器或挂片进行垢层分析,在大检修时,对换热设备,冷却塔填料的垢层及腐蚀产物进行分析,为调整水质稳定处理方案提供依据,对旧厂改造更具有实际意义.垢层及腐蚀产物分析工程见表16-5.分析工程含义：SiO2：表示悬浮物含量；Fe2O3：表示腐蚀程度；CaO、MgO、P2O5、CO2：联系起来分析可看出CaCO3、MgSO4、Ca3(PO

20、4)2的危害程度；SO3：表示硫酸盐复原菌是否存在；灼烧减量：表示生物和有机物的污染程度.表16-5垢层和腐蚀产物的分析取样地点：取样名称：取样时间：外观：工程质量分数/%备注氧化钙W(CaO)氧化镁W(MgO)二氧化二铁W(Fe2O3)三氧化硫W(SO3)总硫W(S)硫化铁W(FeS)二氧化碳W(CO2)五氧化二磷W(P2O5)1 .测定工程可根据需要增减；2 .测定工程是否需要填写实重,可按需要增加氧化锌W(ZnO)氧化铜W(CuO)氧化铝W(Al2O3)酸不溶解物W(以SiO2计)灼烧减量W(450)固体残渣W(900)2.2.2.3 3换热设备资料为了恰中选择水质稳定处理工艺和水处理药

21、剂,必须了解换热设备的结构形式、材质,被冷却介质的温度和性质等有关资料.常用换热设备的结构形式有水与无聊直接接触和间接接触两大类.如钢铁厂的高炉煤气洗涤,连铸机二次冷却等属于前者,后者为更为广泛使用的换热器,其形式有列管式,翅片管式、板式等.换热设备的工艺操作条件与循环冷却水水质稳定处理由密切关系,一般规定如下：冷却水侧流速,管程：不宜小于0.9m/s,壳程：不应小于0.3m/s.冷却水出口温度,宜低于50C(特殊情况不受此限制).热流密度,不宜大于5.82104W/m25»04kcal/(m2h),1kcal/(m2h)=1.163W/m2.换热设备的循环冷却水侧关闭的污垢热阻值、

22、污垢附着速度和腐蚀率应按生产工艺要求确定,当工艺无要求时,宜负荷以下规定：敞开式系统的污垢热阻值宜为1.7210-43.4410-4m2K/W(1m2h-C/kcal);密闭式系统的污垢热阻值宜小于0.8610-4m2K/W(1m2h；C/kcal);浊循环水系统的污垢附着速度宜小于25mg/(cm2月1mg/(cm2月)相当于0.1310-4m2K/W;敞开式及密闭式系统的污垢附着速度宜小于15mg/(cm2月)；碳钢管壁的腐蚀率宜小于0.125mm/a,铜、铜合金和不锈钢关闭的腐蚀率宜小于0.005mm/a.2.2.2.4 4气象资料循环冷却水的水温是水质稳定处理的重要因素,影响水温的气象

23、资料有：大气干球温度；大气湿球温度；大气压；风向风速.此外,旧厂改造要了解周围有害气体,如SO2,含尘量,植物抱子等16.2.2 补充水经预处理后的水质变化16.2.2.1 补充水生物指标变化补充水经混凝澄清,细菌总数可降到102个/mL以下,采用硫酸铝作混凝剂时,细菌也被胶体氢氧化铝所夹带沉降.有资料介绍,混凝剂中再加10mg/L活化硅酸,可去除水藻80%以上.16.2.2.2 补充水物理化学指标的变化A补充水中悬浮物含量的变化经混凝澄清过滤去除悬浮物和有机杂质,补充水会中悬浮物含量一般可小于5mg/L.B添加混凝剂引起水质的变化水中参加混凝剂,将使水中的pH值、碱度和CO2发生变化,原水参

24、加混凝剂后水质的变化见表16-6.表16-6凝聚处理后的水质变化凝聚剂投加量/mg-L-1水质工程硫酸铝硫酸亚铁三氯化铁205020502050碳酸盐硬度/H+mmol-L-1-0.35-0.88-0.26-0.66-0.37-0.92游离CO2/mgL-1+15.4+38.6+11.6+29.0+16.3+40.7氯离子(Cl-)/mgL-1一一一一+13.1+32.8硫酸根(SO42-)/mgL-1+16.9+42.1+12.6+31.6一一碳酸根(CO32-)/mgL-1-10.5-26.3-7.9-19.7-11.1-27.7有机物质-60%-80%-60%-80%-60%-80%-6

25、0%-80%-60%-80%-60%-80%,一1-1/mgL蒸发残渣,-1/mgL+6.4+15.8+4.7+11.9+2.0+5.1注：表中“+表示增加；“-表示减少.混凝后水的碱度变化:AAoDE16式中A混凝后水的碱度,H+mmol/L;A0原水碱度,H+mmol/L;D混凝剂用量mg/L;混凝齐UH+mmol质量.FeCl3：E=54,A12SO43：E=57,FeSO4：E=76.混凝后游离CO2的变化：DCO2=CO244-16式中CO2混凝后水的游离CO2,mg/L;CO2原水中游离CO2,mg/L;D与式16-1中含义相同；E与式16-1中含义相同；44CO2的H+mmol质

26、量.当水中含盐量不等于200mg/L时,那么要把求出的CO2除以含盐量校正系数Oo含盐量校正系数a值见表16-7.表16-7含盐量校正系数a值含盐量/mg-L-1100200300400500600700a1.051.000.960.940.920.870.83混凝后水的pH值的变化:混凝后水的pH值可按水中的碱度和游离CO2由图16-1查得.(图16-1)c石灰软化处理后水质的变化经石灰处理后,水中OH-剩余量保持在0.10.2mmol/L的范围内,水中碳酸盐硬度大部分被除掉,根据加药量和水温的不同,残留碳酸盐硬度可减低到0.51.0H+mmol/L,剩余碱度到0.81.2H+mmol/L,

27、有时机去除25%左右,硅化物去除30%35%,铁残留量可达0.1mg/L,石灰处理后的总剩余硬度：H0=Hy+Hzc+K(16式中Ho石灰处理后的剩余硬度,H+mmol/L;Hy原水中非碳酸盐硬度,H+mmol/L;Hzc软化后水中残留的碳酸盐硬度,H+mmol/L一般为0.51.0;K混凝齐用投加量,H+mmol/L.16.2.3 水质稳定性判断可以利用郎格利尔(Langelier)饱和指数(L.S.I.)雷兹钠(Ryzner)稳定指数(R.S.I.)和帕科拉兹(Puckoricus)结构指数(P.S.I)对水的结垢、腐蚀性定型地进行判断.16.2.3.1 饱和指数L.S.I.的计算L.S.

28、I.=pH-pHs(16式中pH水白实测pH值；pHs水的碳酸钙饱和平衡时的pH值.pHs=(9.3+A+B)-(C+D)(16式中A总溶解固体系数；B温度系数；C钙硬度系数；D总碱度系数.以上各系数可由表16-8差点.表16-8pHs计算中系数换算表总溶解固体/mg-L-1A温度/"CB钙硬度以CaCO3计/mg-L-1C钙硬度以CaCO3计/mg-L-1C总碱度以CaCO3计/mg-L-1D总碱度以CaCO3计/mg-L-1D500.079142.310110.61752201.910111.01752202.3750.0814172.212130.72302702.012131

29、.12302702.41000.1017222.114170.82803402.114171.22803402.52000.1322272.018220.93504302.218221.33504302.63000.1427321.923271.04405502.323271.44405502.74000.1632371.828341.15606902.428341.55606902.86000.1837441.735431.27008702.535431.67008702.98000.1944511.644551.388010002.644551.788010003.010000.20515

30、51.556691.456691.8温度/"CB55641.470871.570871.9022.664721.3881101.6881102.0262.572821.21111381.71111382.1692.41391741.81391742.21616.2.3.2 稳定指数R.S.I的计算R.S.I.=2pHs-pH式中pH,pHs与饱和指数计算相同.16.2.3.3 结垢指数P.S.I.的计算帕科拉兹认为水的总碱度比水的实测pH能更正确地反映冷却水的腐蚀与结垢倾16向.他认为将稳定指数中水的实测pH改为平衡pHpHe将更切合生产实际.P.S.I.=2pHs-pHe式中pHs

31、与饱和指数计算相同,pHe为平衡pH值.pHe=1.465lgM+4.54式中M水的总碱度以CaCO3计mg/L.为了计算方便,pHe也可由表16-9查出.表16-9由总碱度查pHe值以CaCO3计/mg-L-101020304050607080900一6.006.456.706.897.037.147.247.337.401007.477.537.597.647.687.737.777.817.847.882007.917.947.978.008.038.058.088.108.138.153008.178.198.218.238.258.278.298.308.328.344008.358

32、.378.388.408.418.438.448.468.478.485008.198.518.528.538.548.568.578.588.598.606008.618.628.638.648.658.668.678.688.698.707008.718.728.738.748.748.758.768.778.788.798008.798.808.818.828.828.838.848.858.858.869008.878.888.888.898.908.908.918.928.928.93总碱度的十位数以CaCO3计/mg-L-1总碱度的百位数16.2.3.4 水质稳定性判断通过对水的饱

33、和指数、稳定指数和结垢指数的计算,利用三个指数的判断表表16-10,可以对水的结垢、腐蚀性进行定性判断、三个指数配合应用,将更有助于判断水的倾向.表16-10L.S.I.,R.S.I.,P.S.I.判断表L.S.I.RSI.,P.S.I.稳定性判断3.03.0极严重结垢2.04.0很严重结垢1.05.0严重结垢0.55.5适度结垢0.25.8轻度结垢0.06.0稳定水,不结垢,不腐蚀-0.26.5不结垢,很稍微腐蚀-0.57.0不结垢,稍微腐蚀-1.08.0不结垢,适度腐蚀-2.09.0不结垢,强腐蚀-3.010.0不结垢,很强腐蚀应当指出,运用以上三个指数来判断水质的稳定性有很大局限性,由于

34、他们是以单一碳酸钙的溶解平衡作为判断依据,没有考虑结晶和电化学过程,更没有考虑水中胶体以及其他阳离子的错综复杂的平衡关系的影响；在循环冷却水系统中有不同的温度区域,不可能存在全系统碳酸钙的溶解平衡；冷却水参加阻垢分散剂将减少水垢的形成.因此,水质的结垢、腐蚀性问题,不能只由碳酸钙的溶解平衡来决定.虽然如此,用三个指数来判断原水的结垢、腐蚀性倾向,为制定水质稳定处理试验方案提供依据还是有一定意义的.16.2.3.5 磷酸钙析出的判断循环冷却水中常投加聚磷酸盐作为缓蚀剂,聚磷酸盐在水中会水解为正磷酸盐,使水中有PO43-离子存在,它们与钙离子结合,会生成溶解度很低的磷酸钙析出,如附着在传热外表上,

35、就形成磷酸钙水垢,影响传热效果.因此,在投加有聚磷酸盐药剂的循环冷却水系统中,必须要注意磷酸钙水垢生成的问题.图16-2为了能事先预示磷酸钙水垢析出与否,有人提出用磷酸钙饱和pH值作预示.Ca3PO42的溶解度和水的pH值有密切关系,Ca3PO42的结垢与否可按图16-2所给出的Ca2+、PO43-&pHp值三者的关系来限制,pHp代表Ca3PO42溶解饱和时的pH值.当水的pH值大于查处的pHp值时,就发生Ca3PO42结垢,反之那么不发生结垢.举例说明如下：例如：某冷却水的Ca2+及PO43-的浓度分别为24mg/L及6mg/L,水温为40C,求磷酸钙的pHp.在图的左边纵坐标上分

36、别找出Ca2+=24mg/L及PO43-=6mg/L的点,以水平线向右延长,分别于Ca因数线及PO4因数线相交后再向下做垂线交于图中下方的横坐标,分别得到“Ca因数为9.7,“PO4因数为8.3.根据“Ca因数+“PO4因数=9.7+8.3=18.0,在图中上方横坐标上查处18.0时,垂直向下与40c的温度线相交,再以水平线向右交于图中右侧纵坐标上即得到Ca3PO42饱和时的pHp为6.9.因此,为了预防水中产生Ca3PO42垢,冷却水的pH值必须限制在6.9.实际上,当水中投加阻垢分散剂,尤其是投加高效磷酸钙分散剂时,循环冷却水允许的pH值可比图中查处的高出1.5甚至更多,即pH<pH

37、p+1.5.上例中,冷却水的pH值可限制在8.4以下而不会发生Ca3(PO4)2结垢.16.2.3.6 极限碳酸盐硬度极限磷酸盐硬度是指循环冷却水所允许的最大碳酸盐硬度值,超过此值会生成碳酸盐水垢.此法可用于判断低浓缩倍数的循环冷却水系统的结垢倾向,如浊循环水系统采用酸化法限制结垢时.极限碳酸盐硬度应做相似条件的模拟试验后确定,如无上述条件时,计算：也可按下述经验公式2.8HyAOt-4036()7101Ot-40Hn=8-2.835.5-回7式中Hn循环水的极限碳酸盐硬度,H+mmol/L;Hy补充水的非碳酸盐硬度,H+mmol/L;t冷却水温度,C,假设t<40C,仍按40c计；O补

38、充水白耗氧量,mg/L.上式适用于耗氧量025mg/L,最高温度t=3065c的循环冷却水.求得极限碳酸盐硬度后,可按下式判断循环水是否发生碳酸钙沉淀.NHm>Hn结垢NHm<Hn稳1定,不会结垢式中N循环水的浓缩倍数；Hm补充水的碳酸盐硬度,H+mmol/L16.2.4循环冷却水系统的水量平衡计算16.2.4.1 浓缩倍数N确实定循环冷却水系统的浓缩倍数,一般应根据生产工艺设备要求的循环冷却水水质及生产补充薪水水质,进行比拟后确定.敞开式系统的浓缩倍数不宜小于3.当工艺设备对循环冷却水水质无要求时,可根据循环冷却水的水质标准详见16.3.1.2,与生产补充薪水水质进行比拟：M碱度

39、：500/补充水M碱度以CaCO3计,mg/L;Ca2+:200/补充水Ca2+浓度；Cl-:500/补充水Cl-浓度;Cl-+SO42-:1500/补充水Cl-+SO42-浓度;SiO2：175/补充水SiO2浓度；Mg2+xSiO2：15000/补充水Mg2+xSiO2浓度Mg2+以CaCO3计.按以上计算比拟,取其中最小值,并考虑系统之间的水量平衡关系,可确定浓缩倍数.16.2.4.2 补充水量Qm的计算敞开式系统及浊循环水系统(16-10)(16-11)Qm=QeN/(N-1)密闭式系统Qm=aVQm=Qe+Qw+Qb(16-12)式中Qm补充水量,m3/h;Qe蒸发水量,m3/h;Q

40、w风吹损失水量,m3/h;Qb排污包括渗漏水量,m3/h;N浓缩倍数；V系统容积,m3;0-经验系数,一般取a=0.001.(16-13)16.2.4.3 蒸发水量Qe的计算Qe=eAtQ式中Qe蒸发水量m3/h;At冷却塔进出水温度差,CQ系统的循环冷却水量,m3/h;e损失系数,与季节有关：夏季2530C为0.00150.0016;冬季-15T0C为0.00060.0008;春秋季010C为0.0010.0012(16-14)16.2.4.4 风吹损失水量Qw的计算敞开式系统及浊循环水系统Qw=Q式中m3/h;机械通风Qw风吹损失水量,m3/h;Q系统的循环冷却水量,P风吹损失计算时的系数

41、.冷却塔有除水器：取0.2%0.3%;风筒式冷却塔：有除水器取0.1%,无除水器取0.3%0.5%;开放式冷却塔：取1%5%.16.2.4.5 排污包括渗漏水量Qb的计算(16-15)敞开式系统及浊循环水系统Qb=QmQe-Qw式中同.Qm、Qe、Qw、Qb与16.2.4.2节计算相16.2.4.6循环水系统循环率的计算采用循环冷却水系统时,用水户使用后回至循环水系统循环利用的回水量占循环冷却水量即循环水系统供水量之百分率.循环率由100%需环系统供水重(1616.2.5回水量循环率"100%回水量循环系统供水量循环率1-循环系统之补充水量100%循环冷却水水质稳定处理试验技术条件(

42、16(16循环冷却水系统水质稳定缓蚀阻垢处理方案,一般需要进行静态筛选及动态模拟试验.下技术条件可作为建设单位向水处理公司提出委托时的技术附件.技术条件：循环冷却水的效劳对象,循环水流量,补充水量,蒸发水量,风吹损失水量,排污水量,用水方式如直接冷却或间接冷却,连续用水或间断用水等.循环冷却水处理的动易流程.循环冷却水系统容积,包括设备、管道、冷却塔水池、泵站吸水井等.换热设备的循环冷却水侧流速、热流密度和外表温度等换热设备进出口的循环冷却水温度与压力.补充水的水质分析,其中必须包括悬浮固体,溶解固体、电导率、总硬度,碳酸盐硬度、碱度、pH、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、HCOrCl

43、-、SO/-、SiO2等.换热设备要求循环冷却水对碳钢、铜、不锈钢等的腐蚀率、污垢热阻值、污垢附着速度如无特殊要求,可按以下指标提出：碳钢腐蚀率一般宜小于0.125mm/a,铜、铜合金和不锈钢的腐蚀率宜小于0.005mm/a；敞开式系统的污垢热阻值宜为1.72¥0-43.4410-4m2K/W,密闭式系统的污垢热阻值宜小于0.86X0-4m2K/W;浊循环水系统的污垢附着速度宜小于25mg/cm2月,敞开式及密闭式系统的污垢附着速度宜小于15mg/cm2月.要求的循环冷却水主要限制指标,如悬浮固体、硬度、Cl-、SO42,电导率等及循环冷却水系统的浓缩倍数敞开式系统其值不宜低于3.换

44、热设备的材质,给水、回水管道及设备的材质16.3循环冷却水水质稳定处理钢铁工业循环冷却水系统分为直接冷却浊循环水系统及间接冷却净循环水系统,而后者又分为敞开式及密闭式两种.浊循环水系统由于水与物料直接接触,发生传热、传质过程,不仅水温升高,而且含有各种固体颗粒,溶解大量盐分,因而水质成分复杂,变化幅度大.一般而言,其腐蚀及菌藻繁殖问题不太突出,应着力解决结垢问题.密闭式系统用水一般都采用软水或除盐水,水在系统中不与空气接触,不受阳光照射,结垢与微生物限制不是主要问题,应着力解决腐蚀问题.敞开式系统,冷却水在换热设备中吸收热量后,经冷却构筑物与大气及阳光接触,水分蒸发,二氧化碳逸散,溶解氧和悬浮

45、固体物增加,水中溶解盐类浓缩等,给系统带来腐蚀、结垢和菌藻繁殖等问题.循环冷却水水质稳定处理,应根据不同系统的主要问题,采取去除悬浮固体物、限制水垢及污垢、限制腐蚀及微生物等几个方面的举措来解决.16.3.1 循环冷却水水质标准16.3.1.1 浊循环冷却水水质标准钢铁工业浊循环冷却水由于各生产阶段的生产工艺不同,各钢铁企业生产原料及所用冷却原水水质的不同以及浊循环冷却水水质稳定处理技术的研究开发还很不够、因而很难像敞开式系统那样制定统一的水质标准.但是,对于像悬浮固体,pH值及油含量等几项指标,可以根据多数钢铁企业的生产实践,提出以下标准见表16-11.表16-11浊循环冷却水水质标准浊循环

46、水系统工程水质标准高炉煤气洗涤水悬浮物/mg-L-1根据生产工艺要求确定,不宜大于100PH一般宜限制在78转炉烟气净化水悬浮物/mg-L-1根据生产工艺要求确定,一般宜在100150连铸机二次喷淋冷却水悬浮物/mg-L-1根据生产工艺要求确定,一般宜限制在2050油/mg-L-1不宜大于5轧机冷却水悬浮物/mg-L-1根据生产工艺要求确定,一般宜限制在2050油/mg-L-1一般宜限制在51016.3.1.2 间接冷循环水水质标准A敞开式系统冷却水水质标准敞开式系统冷却水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质稳定处理药剂配方等因素确定,并应符合表

47、16-12的规定.表16-12敞开式系统冷却水水质标准序号工程水质标准1悬浮物/mgL-1根据生产工艺要求确定,不宜大于20.当换热器的型式微板式、翅片管和螺旋板式时,不宜大于102pH值根据药剂配方确定,一般宜限制在7.09.23甲基橙碱度以CaCO3计根据药剂配方及工矿条件确定,不宜超过5004Ca2+/mgL-1根据药剂配方及工矿条件确定,低限不宜小于30从缓蚀角度要求,高限不宜大于200从阻垢角度要求5Fe2+/mgL-1一般不宜大于0.56C17mgL-1根据药剂配方及工矿条件确定,对不锈钢换热设备不宜大于300,对碳钢换热设备不宜大于5007SO427mgL-1根据药剂配方及工矿条

48、件确定,SO42-与Cl-之和不宜大于1000,对系统中的混凝土材质的要求按现行的?岩土工程勘察标准?GB5002194的规定执行8硅酸以SiO2计/mgL-1不宜大于175,并按Mg2+桐O215000验证Mg2+以CaCO3计9游离氯/mgL-1在回水总管处宜限制在0.51.0范围内10油/mgL-1不宜大于5B密闭式系统冷却水水质标准密闭式系统冷却水一般采用软水或除盐水,其水质标准应根据生产工艺条件确定.16.3.2 结垢的限制循环冷却水中能产生多种水垢,其中以碳酸钙垢最为常见,危害最大.多数换热设备用碳钢制成,碳钢的导热系数为46.452.2W/mK,而碳酸盐垢的导热系数为0.4640

49、.697W/mK,只有碳钢的1%左右.因此,水垢的存在将大大降低换热设备的冷却效果.除水垢之外,冷却水中的泥砂、粉尘、腐蚀产物和生物碎屑等都会在换热设备的金属外表上发生沉积,这些沉积物污垢会使换热设备中冷却水通道的截面积和冷却水流量变小,从而使冷却效果进一步降低.对于水垢和污垢的限制,敞开式系统与浊循环水系统有所不同16.3.2.1 敞开式系统结垢的限制A水垢的限制敞开式系统中水垢的限制方法有软化伐、酸化发、电子水处理器离子棒法及投加阻垢分散剂法等.用石灰软化或离子交换树脂软化去除补充水中致垢盐分,可以有效地预防生产碳酸盐垢.前者灰尘大,劳动条件差；后者基建投资及运行费用高,在大型循环水系统中

50、较少采用.补充水是否需要软化或局部软化后混合,应根据原水水质及工艺设备对循环水水质的要求决定.酸化法通常是加硫酸,将碳酸盐转化为溶解度较大的硫酸盐,由于加酸易误操作引起系统腐蚀及高浓缩倍数条件下限制结垢效果有限,这种方法的应用受到限制.离子棒据称是通过高压静电场的作用,改变水分子中的电子结构,使水中所含阳离子不致趋向器壁,从而到达防垢、除垢的目的.由于离子棒防垢机理尚不完善,对一些水质效果可以,而对另一些水质却毫无作用,因此,其使用也受到限制.采用电子射频原理的防垢仪是一种新型的物理防垢设备.据称该设备科根据不同的水质及防腐、防垢杀菌灭藻等要求采用不同的频谱组成一套全程处理器,并在小型水处理系统中得到应用.但是对于大型的生产工艺复杂、生产环境较差以及水质变化较大的循环冷却水系统,其应用效果还有待实践的考虑.想循环水中投加阻垢分散剂是目前预防循环水中生成水垢的主要方法.常用的阻垢分散剂如下：a聚磷酸盐在冷却水处理中,常用的聚磷酸盐有三聚磷酸钠Na5P3Oi0和六偏磷酸钠Na6P6.18.微量聚磷酸盐能抑制