循环冷却水的水质标准.docx
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循环冷却水的水质标准
循环冷却水的水质标准表
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
<20
换热设备为板式,翅片管式,螺旋板式
<10
PH值
根据药剂配方确定
7-9.2
甲基橙碱度
Mg/L
根据药剂配方及工况条件确定
<500
钙离子
Mg/L
根据药剂配方及工况条件确定
30-200
亚铁离子
Mg/L
<0.5
氯离子
Mg/L
碳钢换热设备
<1000
不锈钢换热设备
<300
硫酸根离子
Mg/L
对系统中混凝土材质的要求按现行的<岩土工程勘察规范>GB5002194的规定执行
硫酸根离子与氯离子之和
<1500
硅酸
Mg/L
<175
镁离子与二氧化硅的乘积
<15000
游离氯
Mg/L
在回水总管处
0.5-1.0
石油类
Mg/L
<5
炼油企业
<10
注：
甲基橙碱度以碳酸钙计；
硅酸以二氧化硅计；
镁离子以碳酸钙计。
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/QH+QW （3.1.9）
式中 N 浓缩倍数;
QM 补充水量（（M3/H）;
QH 排污水量（（M3/H）;
QW 风吹损失水量（M3/H）.
3.1.10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/M3;
表10-3锅炉加药水处理时的水质标准
表10-4蒸汽锅炉采用锅外化学水处理时的
水质标准
项目
单位
给水
锅水
悬浮物
Mg/L
<20
PH值
》7
10-12
总硬度
Mg/L
<4
溶解固形物
Mg/L
<5000
相对碱度
Mg/L
总碱度
Mg/L
8-26
项目
给水
锅水
额定蒸汽压力，MPA
《1
》1
《1.6
>1.6
<2.5
<1
>1
<1.6
>1.6
<2.5
悬浮物，
<5
<5
<5
总硬度
<0.03
<0.03
<0.03
总碱度
无过热器
6-26
6-24
6-16
有过热器
<14
<12
PH
>7
>7
>7
10-12
10-12
10-12
含油量
<2
<2
<2
溶解氧
<0.1
<0.1
<0.05
溶解固形物
无过热器
<4000
<3500
<3000
有过热器
<3000
<2500
亚硫酸根
10-30
10-30
磷酸根
10-30
10-30
相对碱度（游离氢氧化钠/溶解固形物）
<0.2
<0.2
<0.2
表10-5热水锅炉水质标准
项目
锅内加药处理
锅外化学处理
给水
锅水
给水
锅水
悬浮物
<20
<5
总硬度
<4
<0.6
PH
>7
10-12
>7
8.5-10
溶解氧
<0.1
<0.1
含油量
<2
<2
<2
以符号N表示，定义为每升溶液中所含溶质的克当量数，或每毫升溶液中所含溶质的毫克当量数。
由当量浓度的定义可知，NV（L）=克当量数；NV（mL）=毫克当量数，即任何溶液中所含溶质的克当量数等于该溶液的当量浓度乘以溶液的体积（L）。
将N2V1=N2V2称为当量定律。
但是以上概念现已不能使用，而用物质的量n和含有物质的量的导出量；摩尔质量M，物质的量浓度c等法定的量和单位代替。
离子毫克当量浓度
一、毫克当量（mEq）表示某物质和1mg氢的化学活性或化合力相当的量。
1mg氢，23mg钠，39mg钾，20mg钙和35mg氯都是1mEq。
其换算公式如下：
mEq/L＝（mg/L）×原子价/化学结构式量
mg/L＝（mEq/L）×化学结构式量/原子价
mg/L=mmol/l×化学结构式量
所以mEq/L=mmol/L×原子价
（注：
化学结构式量＝原子量或分子量）
二、各种离子浓度单位的换算
1、离子的毫克当量浓度（meq/L）
离子的毫克浓度（mg/L）
离子毫克当量浓度（meq/L）=
离子的毫克当量
毫克当量不是质量的名称，它和摩尔浓度也是不一样的，需要搞清楚不同概念。
不然会出错的。
不过现在基本上已经不再使用毫克当量，基本上使用国际单位，所以现在一般都是使用摩尔浓度
水硬度单位定义及换算
时间：
2010-11-0715:
43:
04来源：
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-
水硬度的单位常用的有mmol/L或mg/L。
过去常用的当量浓度N已停用。
换算时，1N=0.5mol/L
由于水硬度并非是由单一的金属离子或盐类形成的，因此，为了有一个统一的比较标准，有必要换算为另一种盐类。
通常用Ca0或者是CaCO3（碳酸钙）的质量浓度来表示。
当水硬度为0.5mmol/L时，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。
此外，各国也有的用德国度、法国度来表示水硬度。
1德国度等于10mg/L的CaO，1法国度等于10mg/L的CaCO3。
0.5mmol/L相当于208德国度、5.0法国度。
1.mmol/L—
水硬度的基本单位
2.mg/L（CaCO3）—
以CaCO3的质量浓度表示的水硬度
1mg/L（CaCO3）=1.00×10-2mmol/L
3.mg/L（CaO）—
以CaO的质量浓度表示的水硬度
1mg/L（CaO）=1.78×10-2mmol/L
4.mmol/L（Boiler）—
工业锅炉水硬度测量的专用单位，其意义是1/2Ca+2和1/2Mg+2的浓度单位
1mmol/L（Boiler）=5.00×10-1mmol/L
5.mg/L（Ca）—
以Ca的质量浓度表示的水硬度
1mg/L（Ca）=2.49×10-2mmol/L
6.ºfH（法国度）—
表示水中含有10mg/LCaCO3或0.1mmol/LCaCO3时的水硬度
1ºfH=1.00×10-1mmol/L
7.ºdH（德国度）—
表示水中含有10mg/LCaO时的水硬度
1ºdH=1.79×10-1mmol/L
8.ºeH（英国度）—
表示水中含有1格令/英国加仑，即14.3mg/L或0.143mmol/L的CaCO3时的水硬度
1ºeH=1.43×10-1mmol/L
9.水硬度单位换算：
1mmol/L=100mg/L（CaCO3）
=56.1mg/L（CaO）
=2mmol/L（Boiler）
=40.1mg/L（Ca）
=10ºfH
=5.6ºdH
=7.0ºeH
全有机配方在汽轮机循环冷却水系统的应用
吴燕 闫克明
摘要 作者对全有机配方CW—1983在汽轮机循环水系统的应用效果进行了评价。
关键词 全有机配方，循环冷却水，汽轮机系统
宣钢1260m3高炉鼓风机站循环冷却水系统是1989年10月投运的，原来设计总循环水量为3100t/h，旁流过滤水量320t/h，初期运行，水质稳定技术采用传统的磷系配方，补充水采用30%的生水和70%的软化水，随着鼓风机站另外三台6000kW汽轮发电机的相继投产，整个系统总循环水量由原来3100t/h增至6000t/h左右，补水量由原来的108t/h增至120t/h，这样磷系配方的继续使用便暴露了许多缺点：
循环水系统的阻垢缓蚀性能差，水利用率低，加药操作复杂等。
因此，于1995年5月开发投运了全有机配方CW—1983。
全有机配方CW—1983是以有机脂肪酸聚合物、磺酸盐共聚物、有机磷酸盐、苯并三氮唑等复配而成，它在处理高硬度、高碱度及悬浮物、粘泥量大的循环水时，用于碳钢及H62、H68黄铜系统，阻垢、缓蚀效果良好，操作控制简单，系统运行稳定。
1 循环冷却水系统概况
该循环水系统所处周围环境恶劣，南有水泥厂，北有炼钢厂，西有煤厂，循环水水体极易被大量的粉尘、煤灰污染，原有的旁滤装置已因故停运，使水质更加恶劣，这样落入水中的粉尘及微生物分泌物混合形成的大量粘泥促进了汽轮机凝汽器铜管的腐蚀。
按设计要求当一台汽轮机凝汽器及三台发电机凝汽器正常运行时，所需冷却水量为7720t/h（循环水温度设计为27℃），而系统实际所供的循环水量仅为6000t/h，而且循环水的实际温度为29～32℃，水温偏高，水量小也是造成系统容易结垢的重要因素。
2 补充水水质
全有机配方CW—1983以生水做为系统补充水，该系统的生水为深井水，其水质见表1。
表1 生水水质分析
项目
pH值
（25℃）
总硬度
/meq．L－1
总碱度
/meq．L－1
Ca2＋
/mg．L－1
Mg2＋
/mg．L－1
总铁
/mg．L－1
Cl－
/mg．L－1
电导率
/μS．cm－1
数据
7.53
6.54
6.177
89
23.83
0.292
58
750
表1数据表明：
该水硬度、碱度较高，是一种腐蚀和结垢倾向较大的水。
3 凝汽器参数
该循环水系统的换热器均为电力系统已淘汰的H62、H68普通黄铜材质，其耐腐蚀性较差，而且换热器内径仅为18mm，极易被粘泥堵塞，同时，换热器工艺介质温度高，传热强度大，回水温度高也是系统产生结垢、腐蚀的重要因素。
总之，该循环水系统的特殊性，增加了对循环水的水质处理的难度。
凝汽器参数见表2。
表2 凝汽器参数
名称
数量
/台
凝汽器
材 质
设计冷
却水量
/m3．h－1
设计冷却
水温度
/℃
实际冷却
水温度
/℃
汽轮机凝汽器
2
H62黄铜
2990
30
29～32
发电机凝汽器
1
H68黄铜
1410
27
29～32
发电机凝汽器
2
H68黄铜
1660
27
29～32
4 配方试验及应用
针对该循环水系统补水的水质，结合该系统粘泥量大，循环水量小的具体情况，以补充水含盐量的2.5倍进行配水，在此水质条件下对全有机配方CW—1983进行了全面的考察。
4.1 静态阻垢试验
试验条件：
水温50℃；pH值7.8；保温时间为24h。
结果阻垢率达到97.7%。
4.2 旋转挂片试验
试验条件：
水温50℃；挂片材质H62黄铜；挂片线速度0.5m/s；试验时间为72h。
结果对H62黄铜平均腐蚀速率为0.0041mm/a。
空白对比试验，H62黄铜挂片有粘泥和锈斑，而加药的挂片光亮，无点蚀和锈斑。
4.3 动态模拟试验
试验条件：
进口水温（35±0.5）℃；水流速0.5m/s；pH值为7～8。
试验得到极限污垢热阻值为2.4×10－8m2．h．℃/J。
这一结果表明：
全有机配方CW—1983能满足该汽轮机循环水系统阻垢、缓蚀的要求，技术指标均达到《工业循环冷却水处理设计规范GBJ50—83》国家标准。
全有机配方CW—1983于1995年5月在该循环水系统投运，以生水直接做补充水，循环水的浓缩倍数控制在1.8～2.2，其工艺控制指标和1995年5月～1998年7月的运行水质分析见表3。
表3 循环水运行水质分析
项 目
指标
分析数据
最高
最低
平均
浓缩倍数
1.8～2.2
2.51
1.65
2.08
总硬度/meq．L－1
＜12
13.1
7.2
10.15
总碱度/meq．L－1
＜12
12.5
7.6
10.05
总 磷/mg．L－1
1.6～2.5
2.89
1.3
2.1
浊 度/mg．L－1
＜10
12.7
6.0
9.35
电导率/μS．cm－1
＜1800
1380
750
1065
全有机配方CW—1983自投运以来，到目前已运行了三年多时间，通过对机组的真空及循环水挂片的测试，各机组凝汽器真空均保持在正常范围，且从未出现过系统循环水泄漏现象，这说明该循环水系统运行稳定，阻垢缓蚀效果良好。
挂片测试结果，H62黄铜的腐蚀率在0.0018～0.0031mm/a，远低于国家规定标准0.05mm/a。
挂片表面无垢，无腐蚀点，个别挂片表面有少量粘泥附着。
5 结论
全有机配方CW—1983在该循环水系统应用以来，阻垢和缓蚀效果良好。
采用高硬度、高碱度的生水做补充水，不设预处理装置，降低了成本。
系统不加酸，不调pH值，实现了循环水的碱性运行，杜绝了加酸操作事故。
作者单位：
宣钢动力厂（河北张家口，075100）
作者简介：
第一作者吴燕，女，1965年生，1987年毕业于河北理工学院，现河北宣钢动力厂工作。
收稿日期:
1998-09-04
与钢铁工业节水问题紧密相关的另一个问题是钢铁工业用水的处理，只有水处理问题得到有效的解决，节水工作才能真正取得成效。
国外大钢铁企业的经验证明，正确使用水处理剂，可以有效解决水循环系统的结垢问题，不仅延长了系统使用寿命，节约水资源，而且可以实现污水零排放，节水和环保效果非常显著。
在钢铁工业中，需要进行水处理的系统主要是：
（1）炼铁厂：
高炉、热风炉冷却净循环水处理系统；高炉煤气洗涤水浊循环系统；高炉炉渣水循环系统；鼓风机站净循环水处理系统。
（2）炼钢厂：
氧气转炉烟气净化污水处理系统；转炉间接冷却循环水处理系统；电炉净循环冷却水系统；转炉软化冷却水系统；电炉软水冷却水系统；转炉污泥处理系统；电炉真空处理污水处理系统。
（3）连铸厂：
结晶器软水闭路循环水系统；二次冷却浊循环水系统；污泥脱水处理系统。
（4）热轧厂：
热轧净循环水处理系统；热轧浊循环水处理系统；过滤器反洗水处理系统；含油、含乳化液废水处理系统；污泥处理系统。
（5）冷轧厂：
间接冷却开路循环水处理系统；酸碱废水处理系统；含油、含乳化液废水处理系统；污泥处理系统。
水处理剂中用量较大的有三类：
絮凝剂；杀菌灭藻剂；阻垢缓蚀剂。
絮凝剂亦称混凝剂，其作用是澄凝水中的悬浮物，降低水的浊度，通常用无机盐絮凝剂添加少量有机高分子絮凝剂，溶于水中与所处理水均匀混合而使悬浮物大部沉降。
杀菌灭藻剂亦称杀生剂，其作用是控制或清除水中的细菌和水藻。
阻垢缓蚀剂主要用于循环冷却水中，提高水的浓缩倍数，降低排污量以实现节水，并降低换热器和管道的结垢和腐蚀。
针对钢铁工业的特点，水处理剂的使用需注意以下几点：
本稿为中国化工网整理
（1）在钢铁企业中，具有高热流密度的设备较多，这与化工工业有着显著的不同。
因此，开发应用耐高温、低公害或无公害的阻垢缓蚀剂，是钢铁工业水处理剂的研发方向之一。
（2）结垢堵塞问题突出。
高炉煤气洗涤循环水的水质成分很复杂，由于矿石中氧化钙的溶入，造成管道结垢，喷头堵塞，影响生产正常运行。
在转炉炼钢过程中，投入造渣剂石灰，部分石灰细粉被烟气带出，在烟气洗涤塔中与循环水生成氢氧化钙，随后与烟气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，造成洗涤塔中喷嘴堵塞，输水管道断面减少，阻力增加，浪费能源。
在高炉煤气洗涤和转炉烟气净化浊循环水中，也需要解决洗涤水中大量悬浮物以及严重结垢问题。
这些方面均需要开发优质的聚凝剂、分散剂及除硬稳定剂。
（3）连铸及轧钢浊循环水主要是细小的氧化铁皮悬浮物及循环水中油的去除问题。
这类循环水的水处理工艺是沉淀、除油、过滤、冷却。
水处理药剂主要采用絮凝剂、助凝剂、除油剂及少量的阻垢分散剂等。
目前国内生产的絮凝剂主要是铝盐及铁盐，助凝剂主要是聚丙烯酰胺类高分子药剂。
与国外同类产品相比，使用效果较差。
因此，开发适用于钢铁企业的高效絮凝剂、助凝剂、除油剂是当务之急。
炼钢厂电炉循环水处理方案
水处理技术:
本项目为四炼钢厂7号电炉直供水系统改造成为循环水系统。
项目包括给排水系统，供配电系统，仪表计控系统及土建系统。
项目总投资为估算为384.96万元。
通过该项目的实施，冶钢四炼钢7号电炉供水的重复利用率达到95%以上。
可以大幅降低生产产品的成本，降低吨钢水耗，保证电炉用水对水质的要求，减少热污染污水带来的环境影响。
同时也可以从根本上解决困扰在7号电炉的排水不畅，污水外溢影响生产的老大难问题。
2、四炼钢厂7号电炉目前的供水状况
7号电炉位于大冶特殊钢股份有限公司四炼钢厂，1985年建成，为50吨偏心底出钢交流电弧炉。
设计年产能力为10万吨钢锭。
7号电炉供水系统原由武汉钢铁设计院设计为直供水系统，原设计供水能力为800m3/h，由主厂房西侧DN300生产水管直接供水，排水经炉底排水沟直接排入下水道向南北两条通道排入厂区排水干管。
1996年7#改造时又对水系统进行了一次改造，由冶钢设计院完成的。
7号电炉设备冷却水用点主要为水冷炉盖、水冷炉壁、水冷炉门（框）、水冷电缆、导电横臂、变压器、电级夹头、偏心炉底、碳氧枪及变压器等需水冷却的部位。
供水压力为0.3~0.5MPa，供水温度为小于35℃，供水水质为厂内生产水质，供水制度为连续供水。
投产近20年来，随着四炼钢厂的生产规模的逐步扩大，特别是近几年产品结构的不断调整，冶炼强度的不断加大，设备内换热效果差等原因，导致电炉设备的冷却水需求量逐年增加，已由原设计供水800m3/h猛增到1600m3/h。
（通过走访用户和设计部门提供提供的数据：
炉壳、炉盖、水冷弯管喷枪等设备用水334m3/h，电炉机电设备用水120m3/h，烟气除尘系统用水780m3/h，其它设备冷却用水360m3/h）水资源浪费的矛盾亦越来越突出了。
不仅大量水质受到污染即仅水温升高的热污水白白流入下水道，也带来了环境的污染，而且由于外网中的水质越难满足7#电炉用水的要求，多次影响了生产。
同时，由于供水量的增加，排水的问题也日益突出。
南北两条排水沟已不堪重负。
排入下水道的废水中带有钢渣，经常堵塞下水道，造成排水不畅的现象。
外溢的污水严重影响现场的生产环境。
3、项目建设的必要性和依据
据统计，根据四炼钢7号电炉的实际生产能力生产用水量为1600m3/h，按冶钢目前制水成本0.5元/吨，循环水测算成本0.20元/吨，废水排放和水资源征费0.1元/吨，年生产350天计算，一年就有近672万元供水成本白白流失。
大量可以回收利用的热废水直接排放，造成了巨大的能源浪费。
从目前国内同等类型的电炉来看几乎是没有采用直供水系统的。
吨钢耗水率远远高于冶金行业的平均水平。
中华人民共和国《水法》第七条明确指出"各单位应当采用节水用水先进技术，降低水的消耗量，提高水的重复利用率。
"冶金环境保护计划目标也指出“到2005年，工业水重复利用率应达到85%，平均吨钢耗新水应在35t以下”，在贯彻和执行这些政策性法令、法规方面，我公司尚存一定的差距。
巨大的能源浪费也是制约我公司经济效益的重大因素，节能降耗已成为我公司目前形势下的首要问题。
而另一方面，热污水排放也给环境带了巨大的影响，严重污染了环境，为此公司不得不每年耗巨资去疏通厂房的排水沟及交纳废水排放费。
仅2003年3-8月就对四炼钢厂房北面的下水道进行了三次全线疏通，这些都成为企业本身的一个沉重的负担。
根据全公司长远规划，到2010年，全厂的生产水循环率要达到90%以上，降低吨钢耗水量，降低钢产品成本。
从近十几年来看，公司内部无论是技改项目还是新建项目都把水的循环率作为头等大事来考核，基本上都循环利用了，而且七、八十年代的设备也大多改造完成实现了水的循环使用，而作为耗水大户的7号电炉却一直没有得到很好的循环利用，任其自由排放，成了制约冶钢吨钢耗水率达到同行业先进水平的问题。
鉴于冶钢四炼钢厂7号电炉目前的生产用水、排水状况，参照国内外先进的治理方法及成熟的经验，对其进行治理改造已是势在必行。
4.4、治理改造方案
7号电炉原采用厂内生产水供水，冷却供水设备，温度升高后直流排放，考虑到排水杂质多且易堵塞。
应将其处理后降温循环使用。
根据四炼钢的要求，新建7#电炉冷却水循环系统，取代7#电炉现有的冷却水供排系统。
净循环水量为1600m3/h，旁滤水为总循环水量的10%。
4.4.1.主要工艺参数
4.4.2.循环供水方案
7#电炉各设备使用后的冷却水，仅使水温升高，水质少量受粉尘污染，这部分冷却水使用后排入现有厂房内7米平台上各设备排水斗内，再通过排水管道流入厂房内新建排水管中汇总，改变原有明沟回水方式，不仅减少了回水的二次污染，从根本上改变污水外溢造成的环境污染。
还能够利用高差降低室外排水管的埋深，降低施工成本。
回水通过室外埋地排水钢管自流到净循环水泵房的热水池中，然后再由冷却水泵升压至冷却塔冷却降温至设计温度后，自流到循环水泵房的冷水池中。
经设备供水泵加压，通过室外架空管网送至7#电炉循环使用。
在循环过程中为确保水质，设有旁滤、加药（杀菌灭藻）及防垢、除垢装置。
为保证电炉的安全用水，除在泵房内设置两路电源供电外，还利用原四炼钢1000m3事故水塔安全供水，确保电炉使用安全，保安供水量大于800m3/h，供水时间大于30分钟。
增加一趟循环泵房至1000吨事故水塔的供水管DN200，由旁滤水泵供给。
同时，在电控、仪控方面设置必要的控制检测装置，事故报警装置及备用水泵自投装置。
为节省基建投资，水处理设施利用原废弃的十一泵站位置，利用原构筑物加以改造。
4.4.3.水处理主要设备
1）循环泵：
300S-58，Q=576-790-920m3/hH=63-58-50mN=200KW，两用一备；配电机Y315L2-4
上冷却塔泵：
300S-32，Q=612-790-920m3/hH=36-32-28N=90KW，两用一备；配电机Y280M-4
反洗水泵：
150S50A，Q=111.6-144-180m3/hH=43.8-40-30mN=30KW一用一备
旁滤水泵：
150S50，Q=130-170-220m3/hH=52-47.6-35mN=45KW一用一备
2）方型逆流式玻璃钢冷却塔JHDFNL-900两台（无水盘）
3）加药装置：
置于净循环水泵房内，不再另设加药间
型号：
JY-0.3/0.72A-1，搅拌机电机N=0.75KW，计量泵N=0.6KW.
4）机械过滤器：
两台，
型号：
QYJ-3200-1500d，每台过滤水量80.4m3/h。
5）电子水处理器：
两台，
型号：
HYDS-GP/DD500-1.6I型分体式，N=480W，V=220v
6）自清洗过滤器一台：
处理流量1600m3/h过滤精度0.02mm
4.4.4.水处理构筑物
1）水泵房为：
长×宽=24m×6m，利用原有11#泵站长度延长6米，宽度不变。
2）钢筋混凝土水池：
长×宽=23m×9m，半地下式，地下2.5m，地上1.5m。
其中：
净环冷水池与
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