循环冷却水系统及水质控制指标介绍

4、钙离子浓度


从腐蚀的角度来看，软水虽不易结垢，但其腐 蚀性较强。因此，循环水中钙离子浓度的低限 不宜小于30mg/L。 从结垢的角度来看，钙离子是循环水中最主要 的成垢阳离子。因此，循环水中钙离子浓度也 不宜过高。在投加阻垢分散剂的情况下，钙离 子浓度的高限不宜大于200mg/L。
5、 镁离子浓度
9、碱度



碱度是指水中能与强酸发生中和作用的碱性物质的含量 。天然水中的碱性物质主要是HCO3-，而循环冷却水中 的碱性物质则主要是HCO3-和CO32-。碱度的单位可以用 mmol/L（以H+计）或mg/L（以CaCO3计）。 测定碱度时，根据所使用的指示剂的不同，可将碱度分 为酚酞碱度和甲基橙碱度，后者又称为总碱度。 甲基橙碱度是表征循环水中产水碳酸盐垢的成垢阴离子 数量和结垢倾向的一个重要参数。因此，在一般情况下 ，冷却水中若不投加阻垢分散剂，则碱度不宜大于 3mmol/L，若投加阻垢分散剂，则应根据所投加药品的 品种、配方及工况条件确定，一般不宜超过10mmol/L （以H+计）或500mg/L （以CaCO3计） 。
水冷器生物粘泥
3、含盐量




含盐量是指水中溶解性盐类的总浓度。含盐量是衡量水质好坏的一 项重要指标，其单位常用mg/L表示。 含盐量也可通过电导率来间接表示。水中溶解的绝大部分盐类都是 强电解质，根据强电解质理论，在低浓度时，它们在淡水中会全部 电离成离子，所以可以利用离子的导电能力（电导率）的大小来了 解水中含盐量的多少。天然淡水的电导率通常在50~500us/cm。 对于同一类天然淡水，以25℃时为标准，电导率与含盐量大致成正 比关系。其比值为1us/cm的电导率相当于0.55~0.9mg/L的含盐量 。 含盐量高的水中，氯离子和硫酸根离子的含量往往较高，因而水的 腐蚀性较强。含盐量高的水中，如果钙离子、镁离子和碳酸氢根的 含量较高，则水的结垢倾向较大。因此，循环冷却水中含盐量高时 ，水的腐蚀倾向或结垢倾向将增大。 投加缓蚀剂、阻垢剂时，循环冷却水的含盐量一般不宜大于 2500mg/L。
循环冷却水系统 及水质控制指标介绍
2012.2.27
目 录
一、装置概况及工艺流程介绍 二、循环冷却水取样点说明 三、循环水的监测和控制 四、制度及规范中对循环水水质监 测的有关要求
一、装置概况及工艺流程介绍


用水来冷却工艺介质的系统的系统称作冷却水系统。其由 换热器.冷却塔.水泵.管道等构成。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 循环冷却水系统又分为封闭式冷却水系统和敞开式冷却水 系统
二、循环冷却水系统采样点说明
1、循环水回水上塔管、循环水排污管 2、补充水界区主管道
三、监测与控制


通过长期的生产实践经验可知，循环冷却水系统中的腐蚀 、结垢和微生物生长与冷却水的水质——水的化学组成和 物理化学性质有着密切的关系。例如，大多数的循环冷却 水系统正常运行时的PH在7~9.2之间。如果加酸过多，循 环水的PH值降低到<4.5时，则冷却水系统将发生严重的腐 蚀。 循环冷却水系统在正常运行时使用的水处理剂是否能发挥 其最佳的作用，也与冷却水的水质有着十分密切的关系。 许多循环水系统的补充水是地面水，他们的组成往往随季 节而变化。夏季时由于雨量充沛，故水的含盐量低；冬季 时则由于地面降雨稀少，故水的含盐量增加，有些地方甚 至可以增加2~3倍。如果用相同的工艺条件和水处理方案 ，在夏天时可能效果很好，但冬天时可能会结垢。因此， 在日常运行中需要对冷却水系统的补充水和循环水的化学 组成和物理化学性质进行监测和控制。
12、硅酸


循环冷却水中的硅酸盐有一定的缓蚀作用 ，但硅酸盐浓度高时会生成硅酸镁垢。 循环冷却水质硅酸盐的浓度不宜大于 175mg/L。为了防止生成硅酸镁垢，循环 水中的硅酸根应控制在 [g2+]*[sio2]<15000
13、油

循环冷却水中的油类，往往是由于换热器管子 泄漏或破坏以及垫圈出了问题而进入水中的。 油类会附着于换热器的管壁上，影响换热器的 传热和冷却，阻止缓蚀剂与金属表面相接触， 使金属不能与缓蚀剂作用而生成保护膜。油类 还是微生物的营养源，是水中污垢生成物的黏 结剂。循环冷却水中的油含量不应大于5mg/L， 炼油企业循环冷却水中油含量则不应大于 10mg/L。
2、 悬浮物浓度与浊度




悬浮物是颗粒较大而悬浮在水中的一类杂质的总称。由于这类杂质 没有统一的物理和化学性质，所以很难确切地表示出它们的含量。 一般采用通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～ 105℃烘干至恒重的物质。 在水质分析中，也常用浊度的测定值来近似表示悬浮物和胶体的含 量。它的单位是mg/L。 循环冷却水中的悬浮物通常由砂子、尘埃、淤泥、黏土、腐蚀产物 和微生物等组成。它们往往是由补充水带入的，但也可以由空气或 风沙带入，而有些则是在循环水系统运行过程中生成的。它们往往 沉积在循环水流速较慢或流速突然降低的部位，例如冷却塔集水池 的底部、换热器的水室和壳程一侧的折流板的下部，形成淤泥，从 而影响换热器的冷却效果和造成垢下腐蚀。悬浮物还会吸附水中的 锌离子，降低锌离子在水中的浓度。因此，对补充水和循环水的浊 度应该加以监测和控制。 在一般情况下，循环冷却水的悬浮物浓度或浊度不应大于20mg/L ，当使用板式、翅片管式或螺旋管式换热器时，悬浮物浓度或浊度 不宜大于10mg/L。
一、装置概况及工艺流程介绍



1、工艺流程：循环水场冷却水经循环水泵送到用水装置 ，经换热升温后带压回到回水管网，除4%的水量去旁滤 外，其于水量全部上塔，经冷却塔冷却后进入冷却塔塔底 水池，从连通槽流出，经格栅过滤后，流入吸水池，由循 环水泵再次送往用水装置。 2、循环水旁滤：将4%的循环水量通过旁滤过滤，是为了 降低循环水中的悬浮物含量，以保证循环水系统的浊度低 于20mg/L，旁滤后的循环水进入冷却塔塔底水池。其中 ，第一、四、五循采用双阀过滤器进行旁滤过滤，第二、 三循采用AGF-40过滤器进行旁滤。 3、补水说明：为节约用水，除一循补水为直补水单水源 补水外，其余循环水场均采用回用水和直补水双水源补水 ，回用水补水量占总补水量的70%左右。
10、氯离子浓度




氯离子是一种腐蚀性离子，它能破坏碳钢、不锈钢和铝 等金属或合金表面的钝化膜，引起金属的点蚀、缝隙腐 蚀和应力腐蚀破裂。研究的结果表面，在充分充气和未 添加缓蚀剂的淡水中，当铝离子浓度从0增加到 200mg/L时，碳钢单位面积上的蚀孔数随氯离子浓度的 增加而增加；当氯离子浓度增加到500mg/L时，碳钢表 面上除了孔蚀外，将还有溃疡状腐蚀。 当投加缓蚀剂进行冷却水处理时，对于含不锈钢换热设 备的循环冷却水系统，氯离子浓度不宜大于300mg/L； 对于含碳钢换热设备的循环冷却水系统，氯离子浓度则 不宜大于1000mg/L。 加氯或加次氯酸钠去控制微生物生长的同时，会使循环 冷却水中的氯离子浓度升高。 氯离子也是通常用于计算循环水浓缩倍数的一个指标。



根据公司各生产装置循环冷却水用水需求，循环水场设计 规模为195000 m3/h。按照分质供水和分压供水的原则， 全厂循环水系统分为五个循环水场。五个循环水场的具体 情况如下： 第一循环水场设计规模为65000 m3/h，供给乙烯、中间 罐区、丁二烯、MTBE等装置用水，装置边界处供水压力 为不小于0.45 MPa（G），循环冷却水温度为32℃。 第二循环水场设计规模为30000 m3/h，供给高密、低密 和聚丙烯等装置用水，装置边界处供水压力为不小于0.45 MPa（G），循环冷水温度为32℃。
一、装置概况及工艺流程介绍



第三循环水场设计规模为40000 m3/h，供给丁辛醇、顺 丁橡胶、乙二醇等装置用水，装置边界处供水压力为不小 于0.45 MPa（G），循环冷水温度为32℃。 第四循环水场设计规模为30000 m3/h，主要为自备电站 提供循环用水，供水压力为不小于0.3 MPa（G），循环冷 水温度为32℃。 第五循环水场设计规模为30000 m3/h，供给常减压、合 成气/制氢、芳烃抽提（乙烯部分）、硫磺回收、连续重 整PX、凝结水站、空压站、渣油加氢脱硫、蜡油加氢裂化 、柴油加氢精制、PSA、重油催化裂化、气体分馏、余热 回收等装置用水，装置边界处供水压力为不小于0.35 MPa （G），循环冷水温度为32℃。
7、 铜离子浓度

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循环水中的铜离子会引起钢和铝的局部腐 蚀，因此，循环水中的铜离子浓度不宜大 于 0.1mg/L 。投加铜缓蚀剂时，则应按试 验数据确定。
8、 总铁（Fe2+、Fe3+）



循环水中的铁离子既可以是由补充水带入的， 也可以是由循环水系统中钢设备腐蚀所产生的 。它是循环水中的一种污垢生成物质。 根据经验，可把循环水中的总铁浓度作为估计 钢铁设备腐蚀情况的依据。循环水中的总铁浓 度为0.1~0.2mg/L时为正常；总铁浓度为 0.5~1mg/L时为过高；而总铁浓度＞1mg/L时则 为腐蚀的信号 《设计规范》中要求，循环水中总铁含量一般 宜小于0.5mg/L。
1、PH


循环冷却水运行的PH值通常被控制在7~9.2这一范围内 。在25℃时，PH=7的水为中性，故PH=7~9.2的水大体 上属于中性或微碱性的范围。一般地讲，在上述的PH范 围内，冷却水的腐蚀性随PH值的上升而下降。 在循环冷却水的运行过程中，如果不加入硫酸，则冷却 水的PH值会逐渐上升到其自然平衡PH值，因此，如果冷 却水需要在低于其自然平衡PH值的条件下运行，则该循 环冷却水系统的PH值需要通过加酸来控制。


镁离子也是冷却水一种主要的成垢阳离子 。一般情况下，循环水中镁离子浓度不宜 大于60mg/L或2.5mmol/L。 由于镁离子易与循环水中的硅酸根生成类 似于蛇纹石组成的不易用酸除去的硅酸镁 垢，故要求循环水中镁离子浓度遵从以下 关系式[Mg2+]*[sio2]<15000
6、 铝离子


天然水中的铝离子含量较低，循环水中的 铝离子往往是由于补充水在澄清池过程中 添加铝盐作混凝剂而带入的。铝离子进入 循环水中后将起粘结的作用，促进污泥沉 积。 循环水中铝离子浓度不宜大于0.5mg/L。
ONCE - THROUGH SYSTEM
Cooling - Water Inlet
Heat Load Outlet
CLOSED RECIRCULATING SYSTEM
T o Cooling T ower
Makeup
Heat Load
Surge T ank From Cooling T ower Heat Exchanger

循环冷却水通过冷却塔时水分不断蒸发，循环水 中的溶解盐类不断被浓缩，含盐量不断增加，为 了将循环水中含盐量维持在某一个浓度，必须排 掉一部分冷却水，增加补充新鲜水，新鲜水的含 盐量和经过浓缩的冷却循环水的含量是不同的， 他们的比值称为浓缩倍数：N=S循/ S补，在实际中 往往选择循环水中不易消耗而又快速测定的离子 浓度或电导率来代替含盐量进行浓缩倍数的计算 。提高浓缩倍数不但可以节水，而且也可减少随 排水而流失的药剂量，因此节约了药剂费用。
OPEN RECIRCULATING SYSTEM
Evaporation
Heat Load Cooling T ower Makeup Blowdown
Recirculating Pump

由于敞开式循环冷却水系统水的再冷却是 通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环 过程中要与空气接触，部分水在通过冷却 塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各 种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。 为了维持各种矿物质在和离子含量稳定在 某一个定值上，必须对系统补充一定量的 冷却水(补充水）。并排出一定量的冷却水 （排污量）。
11、硫酸根浓度



硫酸根也是一种腐蚀性离子。硫酸根还是腐蚀 性细菌——硫酸盐还原菌生命活动中不可缺少的 物质。硫酸根还可能与循环水中的钙离子生产 硫酸钙垢，因此需要对它进行监测。 循环冷却水中的硫酸根离子既可能是由补充水 带入的，也可能是人们在控制循环冷却水PH值 时通过加浓硫酸而带入的。 循环冷却水中投加阻垢剂时，对于碳钢换热设 备，水中硫酸根和氯离子的浓度之和不宜大于 1500mg/L。