循环冷却水水质稳定处理

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密度高达209.34×104W/m2[180×104kcal/(m2·h)]，远远高于国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》中热流密度不宜大于5.82×104W/m2[5×104kcal/(m2·h)]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 基础资料的收集

16.2.1 设计基础资料

循环冷却水水质稳定处理设计，需收集下列资料：

⑴水质分析；

⑵垢层和腐蚀产物的分析（旧厂改造）；

⑶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基础资料。原水水质分析项目及格式见表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 水质全分析项目

水质全分析项目见表16-1。

表16-1 水质全分析项目

水样名称：取样地点：

取样时间：温度：℃

离子分析mg/l [H+]mmol/L 项目（单位）

阳离子

K+色度mg/L Na+溶解固体mg/L Ca2+悬浮固体mg/L Mg2+灼烧减量（450℃）mg/L Fe2+固体残渣（900℃）mg/L Fe3+电导率μS/cm Mn2+pH值

Al3+溶解氧mg/L Cu2+总硬度①mmol/L Σ阳离子碳酸盐硬度②mmol/L

阴离子

HCO3-非碳酸盐硬度③mmol/L CO32-酚酞碱度④mmol/L Cl-甲基橙碱度⑤mmol/L SO42-游离CO2mg/L NO3-COD⑥（以O2计）mg/L NO2-BOD5（以O2）mg/L PO43-硅酸（SiO2计）mg/L Σ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。

①~⑤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，在表达时应指出其基本单元，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1mg – N/L=1[H+]mmol/L=0.5mmol/L。ISO6059 – 1984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+）为硬度的基本单元。1991年1月我国国家技术监督局以技监量发[1991]003号文件认可了1mmol/L=2meq/L的规定。由于硬度并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较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1[H+]mmol/L）时，等于50mg/L （HCO3-+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1[H+]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。

⑥COD测定方法是M n或C r应注明。

表16-2 硬度单位的换算

硬度单位mmol/L [H+]mmol/L 德国度法国度英国度美国度mmol/L 1 2 5.608 10.088 7.006 100.088 [H+]mmol/L 0.5 2 2.804 5.0044 3.503 50.044 德国度0.17832 0.35665 1 1.7832 1.2483 17.832 法国度0.09991 0.19982 0.5608 1 0.7000 10.000 英国度0.14273 0.28546 0.8011 1.4286 1 14.2857 美国度0.009991 0.01998 0.0560 0.1000 0.0700 1 注：1[H+]mmol/L硬度表示能够接受1mmol/L[H+]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(clark degree)：1度相当于0.7L水中含10mgCaCO3

美国度：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

/mg·L-1

Na2CO3

/mg·L-1

NaOH

/mg·L-1

HCO3-

/mg·L-1

CO32-

/mg·L-1

OH-

/mg·L-1

1 50 53 40 61 30 17

0.02 1 1.06 0.8 1.22 0.6 0.34

0.0189 0.943 1 0.755 1.151 0.566 0.321

0.025 1.25 1.325 1 1.525 0.75 0.425

0.0164 0.82 0.869 0.656 1 0.492 0.279

0.0333 1.667 1.767 1.333 2.033 1 1.567

0.0588 2.941 3.118 2.353 3.588 1.765 1

注：1．碱度1[H+]mmol/L表示能够接受1mmol/L[H+]离子的碱度量，即碱度（OH-+0.5CO32++HCO3-）1mmol/L，也即碱度1mg –N/L。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=1~2。

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