1. 新版國標《工業循環冷卻水處理設計規范》GB50050-2007規范修訂的背景、意義及其特點
      1.1 我國《標準化法實施條例》規定：“標準實施后，制定標準的部門應按科學技術的發展和經濟建設的需要適時進行復審，標準復審周期一般不超過五年”。我們這本 《工業循環冷卻水處理規范》第一版是GBJ80-83，第二版，也就是現行版GB50050-95，發布至今已達12年之久，遠遠超過了標準化的規定，所 以要進行修訂。
      1.2 循環冷卻水處理技術的發展 我國循環冷卻水處理藥劑及技術雖然起步較晚，但緊跟國外的發展趨勢，并結合國情進行研究開發和推廣應用，具有起點高、發展快的特點。在消化吸收的基礎上，先后開發出HEDP、ATMP、EDTMP、PAA、DDM（G4）、聚馬、馬丙、聚季銨鹽。瞄準具有70 年代水平的聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚合物/雜環化合物的循環冷卻水處理劑“磷系復合配方”，進行研究開發，填補了國內空白，滿足了大化肥循環冷卻水處理藥劑國 產化的要求。80 年代，隨著石油裝置和大型冶金裝置的引進，對栗田、Nalco Drew、片山等國外著名公司的循環水處理劑及冷卻水處理技術進行消化吸收。一大批新的循環水處理劑配方相繼開發成功，使我國的循環冷卻水處理技術又取得 了重要進展，在磷系復合配方的基礎上，開發出“磷系堿性水處理配方”、“全有機水處理配方”、“鉬系水處理配方”和“硅系水處理配方”。實現了循環冷卻水 在自然平衡pH 條件下的堿性條件下運行，這類水處理配方除具有“磷系復合配方”的優點外，還避免了加酸操作帶來的失誤，深受用戶的歡迎。90 年代以來，隨著水處理技術的進一步提高，國內水處理劑及技術開始出口。同時新型膦酸鹽、新型水處理殺生劑的不斷開發成功，水處理藥劑的前沿研究與國外水平 基本接近。“全有機水處理劑配方”應用比重不斷提高，與此同時，低磷、無磷、無金屬水處理配方不斷推向市場。 我國的循環冷卻水處理是20 世紀70 年代后期從國外引進磷系配方開始的，至今已取得了巨大的進步，說明我國的水處理藥劑應用水平不低，表1 為我國循環冷卻水處理配方發展過程。 
表1 我國循環冷卻水處理配方發展
年代 配方 1975~1979 聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚丙烯酸(用酸調pH) 聚磷酸鹽/膦酸鹽/鋅/聚丙烯酸(用 酸調pH) 1980~1985 多元醇磷酸酯/鋅/磺化木質素(用酸調pH) 1980～1985 膦酸鹽/聚合物或共聚物(堿性處理) 硅酸鹽或鉬酸鹽配方 1986~1992 磷酸鹽/二元、三元共聚物全有機配方,系統可連續運行1～2 年 1993 新型膦酸鹽及新型共聚物開始進入市場,堿性處理比重在提高 1998 開始開發無磷無金屬配方 目前循環冷卻水處理已經在我國各個行業的循環水系統中得到應用。不論是國產裝置還是引進裝置，其使用的循環冷卻水藥劑絕大部分已經國產化，我們已經有能力 解決各種條件苛刻的冷卻水系統中所遇到的腐蝕、結垢、生物粘泥等問題。 從90 年代開始，我國在循環冷卻水處理監控技術開發方面也開展了一些工作，如示蹤和遠程控制技術已取得初步成果，冷卻水系統成垢過程專家系統已開發成功。但在這 些方面我們也有較大差距，循環冷卻水系統的計算機控制、自動化管理等方面沒有投入很大的開發力量，影響了水處理應用技術水平的提高。 我國循環冷卻水處理技術在某些方面具有較高水平，如我國的膦酸鹽類水處理劑的質量已明顯提高，接近或達到了國際先進水平，因此已開始大量出口。然而就總體 而言，與國際先進水平的差距仍很明顯：重點是水處理管理水平和控制水平。 現行《工業循環冷卻水處理規范》GB50050-95，其中一些數據均是以聚磷、聚合物水處理配方為基礎制定的，實際上至2000年水處理配方已發展至全 有機配方：新型膦酸鹽及新型共聚物，無磷，無金屬水處理配方也開始出現，這些新型水處理配方與管理的科學化，控制的自動化相結合，使得水處理效果明顯提 高，水質適用范圍更加寬泛，所有這一些水處理技術上進步在現有規范中沒有得到反映，因此循環水處理技術發展的形勢也要求對現有《工業循環冷卻水處理規范》 進行修訂。    

       1.3 我國供水現狀也要求對現行《工業循環冷卻水處理規范》進行修訂 
a 我國用水現狀 我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源占有量約為2200m3，不足世界平均水平的四分之一，隨著我國經濟建設的迅速發展，水資源短缺的問題日益顯現， 我國正常年份缺水量約400億m3，已經嚴重制約了我國經濟建設的發展。缺水不僅影響經濟建設，而且還威脅到人們的生活甚至生命安全，比如四川、內蒙古等 地，均出現過因干旱而發生人、畜飲水危機。面對這樣的嚴重局面，節水不僅是水處理工作者的任務，而且也是全社會緊迫的任務。水資源的欠缺和用水效率不高是 導致目前供水不足的主要原因，自然條件無法改變，但是在用水效率方面，我國和發達國家還有很大差距，我國萬元GDP用水量是世界平均水平的4倍左右，工業 萬元增加值取水量是發達國家的5~10倍，我國灌溉水利用率僅為43％，為世界先進水平的二分之一，由此可見，無論是工業還是農業節水潛力還是很大的。 
b 全民節水 節水是全民的義務，哪個人不用水，哪個行業不需要水，因此，節水不只是水行業的任務，而且是所有行業和全體公民的共同任務。 至2003年，我國總用水量約5300億m3，其中農業3430億m3，（約占64.5％），工業1170億m3（約占22％），生活630億m3（約占 12％）。 農業節水：噴灌、滴灌；生活節水：節水龍頭，廁所水箱。 工業節水：首先是生產工藝的改革，充分利用生產過程中產生的廢熱，采用不用水的工藝（空冷）等。 請看這一現象，鋼鐵、石化、電力、石油、紡織、化工等行業的生產廠，無不冷卻塔林立，大量的熱量通過冷卻塔散發到大氣之中，這不僅是能量的浪費，也是水資 源的極大浪費。對于冷卻塔所蘊藏的巨大能量，很值得進行研究、挖潛。以全國循環水量4億m3/h，冷卻降溫Δt=10 ℃計算，損失的熱量為4×1012千卡/h，折合標準煤為0.57×106噸煤/h，天然氣0.47×106米3/h，這僅是一小時的熱量損失。按年 8000h計算，折合為45.6億噸煤，約40億m3天然氣，是我國煤的年產量2.4億噸的19倍，多么巨大的能源浪費。可見節能、節水是有巨大潛力。 其次是水行業的節水，在工業用水中的70～80％是循環水的補充水，可見循環水在工業節水中的重要作用。目前生產工藝還做不到熱能的全部利用，也就是說冷 卻塔還需繼續存在，循環水還得繼續使用，那么循環水節水效益到底有多大呢？ 循環冷卻水的節水作用，對比直流冷卻水而言是非常巨大的。上個世紀五十~六十年代，國家工業建設剛剛起步，工業用水量很少，相對來說水資源是豐富的，因此 很多工廠企業都采用直流冷卻水，既簡便又省錢。但是隨著工業建設的發展，水資源逐漸緊張，迫使工廠企業不得不采用循環冷卻水。采用這一措施到底能節省多少 水呢？以10000m3/h的直流冷卻水為例，改用循環冷卻水，溫降10℃，濃縮倍數N為3，只需240m3/h，若N=5，則需200m3/h，可見節 水的巨大成果。同時從上面的數據也可以得出這樣一個結論，循環冷卻水系統本身的節水取決于濃縮倍數的高低產。 因此在工業用水中節水的最有效措施，就是采用循環水，高濃縮倍數。最初人們的想法比較簡單，以為把水循環起來，溫升降下來即可，但是問題遠非這么簡單，循 環水在運行過程中產生一系列問題，如果不能很好的解決，則循環水根本無法運行。例子很多，如北京化工廠（結垢），棲霞山化肥廠（生物泛濫）。歸結起來，循 環水運行過程中所產生的主要問題如下：
a水垢由于循環冷卻水在冷卻過程中不斷地蒸發，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質地比較致密，可以防止對金屬面的腐蝕，但是卻大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數降低了17.9％。 
b污垢污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成，垢的質地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕。 
c腐蝕循環冷卻水對換熱設備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產生的原因有設備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2 、Cu2 ）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴重，不加控制極短的時間即使設備報廢。 
d 微生物的孳生 因為循環冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營養，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導致水質惡化、發臭、變黑，大量黏垢沉積，設備腐蝕 加劇。因此循環冷卻水處理的關鍵即是控制微生物的繁殖。面對上述這些問題，人們在生產實踐中，不斷的總結、探索和研究，掌握了治理這些危害的方法和技術， 從而保證了循環冷卻水系統的穩定運行，也保證了企業生產活動的安全、高效、持久的運行。“工業循環冷卻水處理設計規范”就是把人們長期積累的實踐經約和科 研成果，經過高度概括與濃縮，以規范形式呈現出來，其目的是為生產、建設、科研、設計和施工服務，為它們提供依據。
1.4 《工業循環冷卻水處理規范》GB50050-2007版的特點規范修訂版以及前兩版，其主要特點就是以節水為目的，隨著國家經濟建設的發展，修訂版的節水 措施突破了原有的框框，增加以再生水（處理后的污水）為補充水的內容，為節水減排，保護環境創造了新的條件，同時修訂版還增加了直冷開式循環冷卻水的內 容，即通常稱謂的濁環水系統，擴大了規范的覆蓋面。涵蓋了以淡水為補充水的全部循環冷卻水系統。海水作補充水的循環水系統，限于技術成熟程度，此次未曾納 入，隨著技術的不斷完善，也將陸續收入到規范中。此次《工業循環冷卻水處理規范》修訂式一次全面修訂，修訂內容很多，將在后面詳細介紹。 

2. 當前工業循環冷卻水處理設計現狀、存在問題以及解決措施 
2.1 循環冷卻水處理設計現狀
       過去循環冷卻水是以設計為主體，從收集循環冷卻水系統資料起至水系統設計，設備訂貨，現場施工，調試開車，設計單位全部參與，但是隨著改革開放社會主義市 場經濟的建立，以設計負全責的模式發生了很大的改變。現在是業主——設計——水處理公司三位一體的建設模式，即由業主通過招標的方式選擇水處理公司，而后 設計單位再根據水處理公司提供的水處理方案進行設計。因為水處理公司是專業公司，掌握循環冷卻水處理技術和積累了豐富的經驗，因此，更能有效的保證水處理 效果。 
2.2 存在問題
       由于循環冷卻水處理設計是三方參與，必然會因為三方的立場、觀點不同而對問題的處理產生分歧，因此常常發生設計條件的反復修改，出現問題屢議不決，嚴重影 響了工程進度和工程設計質量。下面我把《工業循環冷卻水處理規范》修訂過程中牽涉到的一些技術問題，簡要介紹如下：
a 循環水補充水水質條件
通 常，設計單位對業主提供的水質資料，以陰陽離子的毫克當量平衡來校核其準確性，當分析誤差≤2％則合格。而當前國際單位中么有毫克當量這個單位，而是制定 了以摩爾為單位。什么是摩爾？ 摩爾（mol）表示一個系統的物質的量，該系統所包含的幾本單元數與0.012kg碳-12（12C）的原子數相等。 在使用摩爾時，必須指明基本單元，它可以是分子，原子、離子以及其它基本單位，或這些單位的特定組合。 已知1個C原子的質量是1.993×10-26kg，所以1mol 12C所含的碳原子數目為： 因為任何一個克原子、分子、離子、電子基本單元都包含6.02×1023個基本單位，這個數即稱為阿佛加德羅常數。 換句話說，某物質所含有的基本單元數為阿佛加德羅常數的多少倍，即是多少摩爾n，n可由下式計算： 對這一問題，所以要詳細的介紹，原因是在這個單位上有許多錯誤觀點。
a業主提供的水質分析資料，有一些是以物質（離子）的摩爾量來平衡，這是錯的，應當以物質（陰陽離子）所攜帶的電荷量來平衡。
b 含磷排水的處理 由于目前循環冷卻水處理配方中，絕大多數均含有一定數量的磷組分，因此循環冷卻水系統排污水的磷含量超標，導致江河湖海富營養化，赤潮、藍藻大量孽生，嚴 重破壞了生態環境，后果是非常可怕的。雖然現行《工業循環冷卻水處理規范》中對排水水質指標作出了嚴格規定，但是現實的循環冷卻水系統無一進行處理，其中 主要問題是經濟問題，技術上不存在問題。那么如何來算經濟帳，這就要求我們站在一個比較高的水平上，不是只算本單位的經濟帳，而是要從全社會的角度算帳， 要為全民族和子孫后代著想，這個問題就好解決了。
c 預膜水處理 預膜水中的污染物數量，更是大大的超標。因為預膜水的排放是間斷性的，開車、檢修基本上是一年一次，這就更增加了它的處理難度，現實的情況也是不經處理直接排放。
d 旁濾設施 現行規范和修訂規范對旁濾量的規定均為1～5％，但是考慮到有些多塵地區的企業反映，旁濾量不足，所以增加了多塵地區或灰塵指數偏高地區可適當提高。 目前旁濾設施多采用無閥濾池或機械過濾器，據有些廠家反映，過濾效果不佳。分析原因可能是低濁度的條件下，懸浮物膠體的顆粒很微小，單純的篩分過濾不易去 除，規范說明中建議投加混凝劑。 過濾器的型式可選擇多樣化，有的企業（濟南煉油廠）將無閥濾池改為以色列管道過濾器，但效果不佳，最后改為浮盤式纖維過濾器，電動控制，進水濁度 7～8°，出水3～5°。
e關于水泵的凈正吸入水頭 這不是本規范的范圍，但是這是水處理設計中以前存在的問題。過去選泵，只要滿足水位超過泵頂20cm即可啟動運行，這一概念是不夠準確的，對于小型離心 泵，常溫水體，一般是沒有問題的，但是對大型立式離心泵、軸流泵，特別是熱水泵一定要計算凈正吸入水頭，該值一定要大于水泵樣本的氣蝕余量。
2.3 現存問題如何解決 
a 應盡快制定一些有關工程建設各方責任的規范或規定，理順各方的關系。 
b 加快推進無磷、無有害金屬水處理配方。目前已有一些廠家聲稱握有無磷水處理配方，但當水處理設計上推薦時，卻又給不出具體數據，這說明無磷水處理配方還不 成熟，據我們了解國際上比較知名的水處理公司，其無磷水處理配方也只適用于某些水質。 如果無磷水處理配方的成功推出，則上述兩大污染問題則可迎刃而解，所帶來的效益時非常巨大的。 建議這一問題，應當由水處理協會組織水處理藥劑生產廠家、用戶和科研單位一起攻克技術難關，我想這個問題的難度總比探月要簡單得多吧，集中社會力量，利用 中國特色社會主義制度的優越性，一定會很快的解決。 
c 對現實的超標排污水的和預膜水，建議還是送污水處理廠處理。本次《工業循環冷卻水處理規范》修訂，對含磷污水的處理也給出了具體的技術方案。 

3. 工業循環冷卻水處理設計規范的適用范圍及其術語 

3.1 《工業循環冷卻水處理規范》的適用范圍，在修訂版 總則1.0.2條明確規定：“本《工業循環冷卻水處理規范》適用于以地表水、地下水和再生水作為補充水的新建、擴建和改建工程的循環冷卻水處理設計”。也 就是說，除海水循環外，其余的所有循環冷卻水處理設計均適用。這里需要說明一點，循環冷卻水的水量多少不同，有的幾十萬噸/h，有的幾百噸/h，甚至幾十 噸/h，幾噸/h，是否也適用呢，可以明確地告訴你，不管規模大小，這本規范均適用，但是，小規模的循環冷卻水處理，按照這本規范來設計，自然有些小題大 做，比如幾十噸的循環說是否還需要旁濾，是否還需要預膜，這些問題都要重新加以考慮，目前，正醞釀編制一本中小型循環冷卻水處理規范，以解決這方面的問 題。 

3.2 名詞術語 大家都是循環冷卻水處理方面的內行，很多術語都了如指掌，我只是把這次《工業循環冷卻水處理規范》修訂提出的一些新的術語解釋一下，以便在《工業循環冷卻水處理規范》中碰到這些名詞時，不至產生誤解。 

a 循環冷卻水系統　Recirculating Cooling Water System 以水作為冷卻介質，并循環運行的一種給水系統，由換熱設備、冷卻設備、處理設施、水泵、管道及其它有關設施組成。 

b 間冷開式循環冷卻水系統（間冷開式系統）　Indirect Open Recirculating Cooling Water System 循環冷卻水與被冷卻介質間接傳熱且循環冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環冷卻水系統。 

c 間冷閉式循環冷卻水系統（閉式系統）　Indirect Closed Recirculating Cooling Water System 循環冷卻水與被冷卻介質間接傳熱且循環冷卻水與冷卻介質也是間接傳熱的循環冷卻水系統。

d 全閉式系統　Totally Closed System 系統中的循環冷卻水不與大氣接觸的間冷閉式循環冷卻水系統。

e 半閉式系統　Semi Closed System 系統中的循環冷卻水局部與大氣接觸的間冷閉式循環冷卻水系統。

f 直冷開式循環冷卻水系統 （直冷系統）Direct Open Recirculating Cooling Water System 循環冷卻水與被冷卻介質直接接觸換熱且循環冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環冷卻水系統。

g開式系統 Open System 間冷開式和直冷系統的統稱。

4. “工業循環冷卻水處理設計規范”主 要修訂內容 本次修訂是一次全面修訂，每一章、每一節，甚至大多數條文都做了不同程度的修改，我在這里就沒有必要逐條解釋了，我這里只是將重要的修改及其原因介紹一 下。 先說明各項數據是如何制定的，大家都知道水處理是試驗科學，很多水處理數據都是從實踐或試驗中得出，而非經計算得出的，比如Cl-指標，我們是根據國內很 多企業循環冷卻水的運行數據，綜合選擇比較先進的指標而確定的，而不是計算得出的。目前也無法計算。其它水處理指標的確定也都類似。 

4.1 循環冷卻水水質指標和水處理控制指標的修訂 水質指標和控制指標是反映水處理技術的一面鏡子，長期以來，我國在循環冷卻水處理技術的進步，必然要導致水質指標一系列數據的修改。 
a 濁度： 現行規范使用的名稱是懸浮物，指標數據沒有修改，修訂版《工業循環冷卻水處理規范》只是將項目名稱改為濁度。為什么這樣修改呢，雖然兩者都是表示水中懸浮 固體含量，但是兩者所表示的懸浮顆粒直徑卻不相同，懸浮物所表示的顆粒粒徑為1μm以上，而濁度所表示的顆粒粒徑為1nm~1μm，即通常所說的膠體物 質，而且兩者的測試方法也不同，前者是過濾法測定，后者是利用光學原理測定。兩者并沒有換算關系。因為膠體物質對循環冷卻水產生污垢、菌藻孳生起著至關重 要的作用，所以將懸浮物質指標改為濁度更為確切，并且應將這一指標盡量控制在更低的水平。循環冷卻水的濁度對換熱設備的污垢熱阻和腐蝕速率影響很大，所以 要求越低越好。工廠運行的實踐證明循環冷卻水系統設有旁濾池時，補充水濁度可控制在5NTU以內，我國大部分地區的循環冷卻水的濁度可以控制在10NTU 以下，因此表3.1.1-6規定板式、螺旋板式和翅片管式換熱設備，濁度不宜大于10NTU，其它一般不應大于20NTU，工廠運行數據表明這一規定完全 滿足本規范的污垢熱阻值指標。 對于電廠凝汽器，因其傳熱管內循環冷卻水的流速一般均大于1.5m/s，另外凝汽器均設有膠球清洗設施，因此電廠凝汽器內循環冷卻水的濁度指標可適當放 寬。 
b pH值：新版pH的范圍比現行版的范圍要寬，反映了藥劑緩蝕阻垢性能的提高。 
c 鈣硬度＋甲基橙堿度：這個項目現行規范是將Ca2 和堿度分列，采用綜合指標更加科學。 CaCO3的溶度積 從上式可以看出：CO32-是隨之H 的濃度而改變的，當H 高時，CO32-轉化為HCO3-，而增大了溶解度，因此導致CaCO3沉淀是由兩個因素構 成的，即H＋濃度（堿度）和Ca2 含量兩個因素構成的。 碳酸鈣穩定指數RSI≥3.3，這也是控制碳酸鈣沉淀的一個指標，它是根據碳酸鈣飽和指數計算得出。有多個計算式，推薦計算公式為： pHs＝9.70 A B-C-D A——總溶解固體系數 B——溫度系數 C——鈣硬系數 D——堿度系數 水質穩定性判斷： 
（1）. Langlier Is=pH-pHs Is＞0 碳酸鈣過飽和 Is＜0 碳酸鈣不飽和 Is＝0 飽和狀態 但是由于碳酸鈣結晶時的介穩區的影響，上述判斷有誤差，實踐經驗指數為 Is＝0.5～2.5 穩定 Is＜0.5 腐蝕 Is＞0.5 結垢 
（2）.穩定指數 S=2pHs-pH S≈6.0 穩定 S＜3.7 嚴重結垢 3.7＜S＜6.0 結垢 6.0＜S＜7.5 腐蝕 S＞7.5 嚴重腐蝕 
（3）. 結垢指數，臨界pH值，極限碳酸鹽硬度等。
d 總鐵 鐵離子為天然水中的微量離子，錳離子含量更少，約為鐵離子的十分之一。一般二者共存，不易分離，故常以鐵含量來代表鐵和錳離子總量。 水中的總鐵含量包括膠態鐵和亞鐵離子兩部分。膠態鐵為三價鐵，通常以氫氧化鐵或鐵氧化物的水合物呈膠體狀態懸浮于水中。在循環水系統中，會沉積在水冷器表 面上，形成黏著性強、難清除的污垢，并能導致垢下腐蝕。膠態鐵在預處理混凝、沉淀過程中可被除掉一部分。亞鐵離子為溶解性離子，在循環水系統中，能促進碳 酸鈣結晶并沉積，在采用磷系水穩劑時，有可能聲稱黏結性很強的磷酸亞鐵污垢，還是鐵細菌繁殖的營養源。一般對補充水總鐵含量要求 ＜0.2～0.5mg/L。循環水中的總鐵指標宜≤0.5mg/L。以往循環水中總鐵有的不控制，有的控制＜0.5mg/L、1.5mg/L或2.0mg /L。根據不少系統的統計資料來看，控制總鐵 ＜0.5mg/L是完全可以做到的，這種水的腐蝕速率都很低。總鐵如達到1.5mg/L或2.0mg/L時，實際上腐蝕速度已經超標。控制循環水的總鐵量 除需控制補充水的總鐵量之外，主要改善水的緩蝕性能。 國內很多廠的運行數據，總鐵均在1mg/L以下，國外可達2.0mg/L。 e 氯離子 對于循環冷卻水中氯離子指標，不僅國內而且在國際上也是眾說紛紜、指標各異，由此給設計工作帶來很多不便，甚至無所適從。 氯離子指標對循環冷卻水處理影響很大，指標不切實際將導致設備的腐蝕損壞或水處理費用增加，因此制訂一個合理的指標是非常必要的。本次《工業循環冷卻水處 理規范》修訂的氯離子指標，其根據是什么？是否科學合理？就這一問題做如下說明。 氯離子的腐蝕作用及其影響條件 氯離子是天然水中普遍存在的腐蝕陰離子。氯離子-有極高的極性促進腐蝕反應，又有很強的穿透性，容易穿透金屬表面的保護膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，特別是對 奧氏體不銹鋼造成腐蝕開裂，危害很大，能使水冷器在短期內報廢。化工、煉油、冶金等行業中很多奧氏體不銹鋼設備耐氯離子腐蝕性能較差，因此本次修訂是專門 針對奧氏體不銹鋼及碳鋼換熱設備。 影響不銹鋼腐蝕開裂主要因素有如下幾個：
（1）設備的內應力，這是在設備加熱過程中形成的，正規廠在設備制做完成后，雖然經過熱處理消除應力，但仍有殘留，另外設備在安裝、生產過程中，由于溫度、機械等因素也都會使設備產生內應力，在這些應力部位，氯離子很易積聚造成腐蝕。
（2） 氯離子的催化作用是在設備存在有內應力的情況下產生的，由于氯離子的催化作用而使不銹鋼設備產生應力腐蝕開裂，首先是從點腐蝕、縫隙或腐蝕溝槽上開始，使 被破壞的鈍化膜無法修復，故腐蝕不斷加深，直至金屬呈枝狀裂紋而被破壞。有的資料介紹只要每升幾毫克的氯離子，甚至0.2mg/L 氯離子就可產生腐蝕開裂，上海金山化工廠不銹鋼球罐被氯離子腐蝕開裂的實例也印證了這一結論。另外，氯離子在縫隙中或污垢下容易富集而產生氯離子高濃度， 例如某廠的循環冷卻水中的氯離子約200 mg/L，但在損壞的殼程水冷器管板與管程連接的縫隙處，氯離子則高達20000~30000 mg/L，而現場管程水冷器未發生應力腐蝕開裂現象，原因是殼程水冷器有縫隙并且水流速低，為氯離子富集創造了條件。再有某廠投產僅兩個月的時間，大批換 熱器就發生了因腐蝕開裂而泄露，當時循環冷卻水中氯離子含量僅20~50 mg/L，可見氯離子多少并不是產生腐蝕開裂的唯一因素。 
（3）溫度 的誘導作用，眾所周知，溫度是化學反應的重要因素，腐蝕開裂也不例外。在拉應力和氯離子都存在的條件下，溫度較低腐蝕不明顯，溫度升高則腐蝕開裂加劇。有 的資料認為奧氏體不銹鋼達到70°C時就產生腐蝕。現場發現，應力腐蝕開裂均發生在水冷器的熱端，即工藝介質進口端，冷端不產生腐蝕，介質溫度小于 150°C的水冷器也未發現過腐蝕開裂。 
（4）污垢、水流速也是影響腐蝕的重要因素，這兩個因素互有因果關系，流速低不易擴散，利于氯離子富 集，同時也易使污垢沉積，加劇氯離子的富集和腐蝕。同樣條件下，殼程設備較易發生腐蝕原因也就在此。 國標及國際上各廠商的氯離子指標 現在國際上還沒有一個統一的循環冷卻水水質標準，因此各廠商的標準只是根據本廠的經驗確定的。所以標準五花八門、高低不一，有的公司限制很嚴，規定應小于 100 mg/L，甚至小于50 mg/L，但有的公司則不太嚴，規定為<400 mg/L，還有的公司則不限制。出現這種情況主要是各公司受本身經驗所限和對現代循環冷卻水處理技術缺乏了解所致。我國現行標準對氯離子的規定 是<300 mg/L。根據調查，這一指標是偏低的。 對氯離子的防腐措施 針對循環冷卻水的腐蝕（包括氯離子腐蝕）防護，目前國內常用的有兩種方法，一種是藥劑處理法，即在循環冷卻水中投加阻垢緩蝕藥劑，控制腐蝕，另一種則是材 料防腐，選擇抗腐蝕材料制作換熱器，前一種方法是目前廣泛采用的，后一種僅在電力行業較為普遍。 水處理藥劑法常用的緩蝕劑有鉻酸鹽、聚合磷酸鹽、有機磷酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、硫酸亞鐵等，由于環保限制和價格因素等原因，目前使用最多的是磷系 水處理配方，硫酸亞鐵僅在電力行業使用，用于對銅凝汽器的保護。磷酸鹽的保護作用是通過與水中的鈣離子或腐蝕產物亞鐵離子相結合，生成以聚合磷酸鈣鐵為主 要成份的絡合物，依靠腐蝕電流電沉積于陰極表面形成沉淀膜保護金屬不被腐蝕。由于無毒、價廉而被廣泛采用。 火力發電廠凝汽器管選材導則。 氯離子指標對循環冷卻水處理的影響 氯離子對循環冷卻水處理的影響，主要是限制了循環水濃縮倍數的提高。我國北方地區，地下水、河水氯離子含量均比較高，以滄州地區為例，氯離子含量高達 150~200 mg/L，按現行國家標準，基本上不能直接循環使用，由此可見氯離子指標對節約用水的制約作用。當然，上述水質經過處理后，還是可以用的，但是脫除氯離子 利用一般常規混凝沉淀過濾的方法是做不到的，必須用離子交換或反滲透膜法進行處理，才能脫除氯離子和含鹽量，如此則帶來處理工藝流程的復雜化、基建費用的 增加、原材料的消耗（酸堿）、能源的消耗（電力）及管理人員的增多等。由此可見，氯離子指標的提高與循環冷卻水處理技術密切相關，可帶來巨大的節水和經濟 效益。 國內某些生產廠的氯離子指標 根據調查資料，將國內一些典型生產廠的循環冷卻水運行氯離子數據列表如下： 
表2 循環冷卻水中氯離子含量
廠 名 循環冷卻水中Cl-含量 （mg/L） 濃縮倍數 Cl-控制指標 注燕山煉化橡膠廠 I循 890.75 5.85 <900 II循 809.31 3.44 IV循 650~1064 4.97 上海石化股份有限公司 腈綸部北組循環冷卻水 最高781 最高5.1 ≤800 最低493 最低3.8 平均625.37 平均4.49 secco 循環冷卻水 460~705 3.04~5.86 盤錦遼河化工有限集團公司化肥廠 循環冷卻水 ≥ 230~250 3 <650 正采取措施將濃縮倍數提高到5 大慶石化水氣廠一循 循環冷卻水 260.9 ≥5 <300 
表中所列各廠循環冷卻水系統的換熱設備材質，包括碳鋼和不銹鋼，設備型式有管程也有殼程。 氯離子指標的修訂值 許多著作和研究都對氯離子的腐蝕機理作了定性分析，但是要從定量分析確定氯離子指標，目前還是不可能的，因為牽涉的因素條件太多。 本次修訂氯離子指標，主要還是來自實踐和一些專家的調查結論，最終氯離子指標修訂值由現行規范300 mg/L提高至700 mg/L，雖然現有工廠運行的氯離子指標高達1000 mg/L以上，但畢竟不太普遍，為穩妥起見，采用平均偏上的指標。 根據前面所述，氯離子的腐蝕不是單一的因素，因此在確定氯離子指標的同時，還對換熱器材質、水側壁溫、設備冷卻水出口的水溫等作了規定，以保證該指標的安 全可靠。 附帶說明，氯離子指標是在藥劑處理條件下的數據，采用此指標時，其它條件（諸如水流速、濁度、pH值、菌藻數量等）也應符合本規范的規定。 f 游離氯 現行規范規定0.5mg/L～1.0mg/L，修訂規范為0.2～1.0mg/L，現在很多廠的控制指標都是0.2～1.0mg/L，實際運行中的數據在 0.15～0.8mg/L，這說明如果水質比較好的話，較低余氯量也可控制微生物的生長。 由于近來接連發生液氯爆炸，運輸途中液氯泄露傷人等重大事故，北京市、中石化已明令禁用液氯，在征求意見過程中，也有禁用液氯的建議。對此問題，“規范” 修訂組經過調查認為，在使用液氯對循環冷卻水處理的過程中，從未發生過重大事故，只要加強管理，嚴格執行安全操作規程，完全可以保障安全生產。而且目前很 多單位都在使用液氯，如果立即取消液氯殺菌還有困難，當前世界上仍有許多國家的循環冷卻水處理還在使用用液氯殺菌。況且液氯價格便宜，使用方便，深受操作 人員的歡迎，通過對取消液氯使用單位的調查，它們還是很愿意恢復使用液氯的。因此本次修訂仍然保留液氯的使用，只是在推薦排序上做了調整，畢竟液氯是一種 危險品，在生產、制造、運輸和使用各個環節中存在巨大風險，從安全角度上講應逐漸淡化。 

4.2 循環冷卻水控制指標的修訂 
a 污垢熱阻值 間冷開式循環冷卻水系統的污垢熱阻值：現行規范是宜為1.72×10-4~3.44×10-4m2?k/w，修改版改為應小于3.44×10-4m2?k /w，并增加了粘附速率指標15mg/cm2。 污垢熱阻是一個很重要的數據，設計階段它關系到換熱器的換熱面積大小，也就是設備投資的多少，運行階段則與傳熱效率、能量的消耗、產量的高低密切相關。 

b 腐蝕速率 現行規范規定，間冷卻開式循環冷卻水系統換熱器碳鋼管壁腐蝕率宜小于0.125mm/a，修訂規范為：碳鋼設備傳熱面水側污垢熱阻值應小于0.075mm/a。 

c 微生物控制指標 現行規范規定，敞開式系統循環冷卻水中的異養菌宜小于5×105個/mL，生物黏量不大于3mL/m3。 這是需要解釋一下，什么是異養菌和自養菌兩類。 自養菌（無機營養型）能直接利用無機物如空氣中二氧化碳及無機鹽類作為營養來源，合成細胞所需要的碳源，微生物。 異養菌是利用環境中的有機碳化合物進行氧化發酵得到細胞所需要的營養物。 循環冷卻水中，以異養菌的生長繁殖最快，數量也最多。它代表水中大部分細菌的數量，一般以異養菌的數量代表水中細菌總量。 微生物在循環冷卻水系統中大量繁殖，會使循環冷卻水顏色變黑，發生惡臭，并形成大量黏泥沉積于冷卻塔和換熱設備內，隔絕了藥劑對金屬的保護作用，降低了冷 卻塔的冷卻效果和設備的傳熱效率，同時還對金屬設備造成嚴重的垢下腐蝕，微生物對循環冷卻水系統的危害較之水垢、電化腐蝕來說更為嚴重，因此控制微生物的 危害是首要的。 循環冷卻水中生物黏泥量的多少直接反映出系統中微生物的危害程度，因此生物黏量的控制是非常重要的。本次修訂為小于3mL/m3。 
d 濃縮倍數 循環冷卻水本身的節水主要體現在濃縮倍數上，高濃縮倍數比低濃縮倍數節水，但這不是說濃縮倍數越高越好，因為濃縮倍數大于5則節水效果不明顯，而且對水處 理帶來很大的難度并且在經濟上也需要更多的花費，根據目前工廠運行的情況濃縮倍數多在5左右，中石油、中石化的規定基本也是這個水平。目前，在新項目的設 計上濃縮倍數也多采用5這一指標，結合我國用水和水資源短缺的現狀，本次修訂將現行《工業循環冷卻水處理規范》中的濃縮倍數由3提高到5。 濃縮倍數由3提高到5能節省多少水呢？我們先作一個簡單計算： 在濃縮倍數1.5~10的條件下，通過對循環冷卻水量為10000m3/h的計算得出下表： 計算條件：氣溫40℃，K值選用0.0016/℃。 
表3 不同濃縮倍數系統的補充水量與排污水量
濃 縮倍數計算項目 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 10.0 循環冷卻水量R（m3/h） 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 水溫差Δt（℃） 10 10 10 10 10 10 10 10 排污水量B（m3/h） 320 160 80 53.3 40 32.0 26.7 17.8 補充水量M（m3/h） 480 320 240 213.3 200 192 186.7 177.8 排污水量占循環冷卻水量的百分比（%） 3.20 1.60 0.8 0.53 0.4 0.32 0.27 0.18 補充水量占循環冷卻水量的百分比（%） 4.8 3.2 2.40 2.13 2.00 1.92 1.87 1.78 

在濃縮倍數1.5-10的條件下，通過對循環冷卻水量為10000m3/h的計算得出下表：（計算條件：氣溫40℃，K值選用0.0016/℃）

不同濃縮倍率系統的補充水量與排污水量數據表格

本 次《工業循環冷卻水處理規范》修訂，將濃縮倍數從3提高到5倍，近上表的計算結果，節水效果能提高0.4個百分點，折合全國節水量可達176億m3之多， 這是一個很可觀的數量。現在很多新工程項目不僅要求高濃縮倍數，甚至還限制使用新水，可見用水形勢的緊張程度，另外國內各行各業為求節水也都紛紛研制新的 水處理藥劑處理配方，達到濃縮倍數5的企業比比皆是，甚至有少數企業已達到濃縮倍數10以上，可見這一指標還是可以作到的，雖然由此可能引起一些運行費用 的增長，但是面對有限的水資源和經濟建設可持續發展的需要，孰重孰輕顯而易見。 冶金、電力行業在制定水平衡方案時往往為了滿足串級用水（沖灰等）的需要，加大循環冷卻水系統的排污水量，因而降低了濃縮倍數，但是只要減少新鮮水用量， 濃縮倍數不受此限。 

4.3 擴展了間冷閉式循環冷卻水處理的內容
現行《工業循環冷卻水處理規范》關于間冷閉式系統的條文只有十條規定，普遍反映缺少可操作性，此次修訂根據大家的意見，增訂至十六條，主要內容包括密閉系統的水質指標、系統設計計算、阻垢緩蝕和清洗予膜等。

4.4 增加了直冷循環冷卻水處理內容 直冷循環冷卻水主要用于冶金、電力行業，化工也有少量應用，由于直冷循環冷卻水的用水量很大而且水質較差，含有多種有害物質，增大了水處理的難度，并且系 統排污水也會造成環境的污染，有關行業迫切需要一本規范作為設計依據。目前國內尚無這方面的國標或行業標準，制定這部分標準將對節水減少污染起很大作用。 主要增訂內容包括直冷循環冷卻水水質指標、系統設計、阻垢緩蝕處理、沉淀過濾處理、泥漿處理等內容。

4.5 增加了再生水處理內容 污水經處理后（即再生水）用作循環冷卻水系統補充水的作法，在國內使用還不普遍，國際上已被一些較發達的國家廣泛采用。該方法對于節約水資源很有成效。本 次修訂就此內容增加了一章兩節，主要內容為一般規定、水質指標、深度處理工藝及一些關鍵設計數據。

4.6 加酸處理這次《工業循環冷卻水處理規范》修訂增加了加酸處理的內容，早在規范第一版《工業循環冷卻水處理規范》GBJ50-83中就有加酸內容，但在第二 版《工業循環冷卻水處理規范》GB50050-95中刪去，到目前修訂版又把加酸處理內容加了進來，這不是簡單的重復，而是螺旋上升，早期的加酸處理，由 于加酸量不易控制，同時又受到緩蝕劑性能的限制，擔心加酸過量引起腐蝕，因此規范中不推薦這一方法。但是隨著投加設備和控制水平的改進，以及新配方的開 發，加酸處理的優越性突現出來，這個方法既經濟又簡便，很多廠家都采用此法提高濃縮倍數。

4.7 水質分析資料的校核本次規范修訂增加了水質分析資料的校核計算，準確無誤的水質資料室循環冷卻水處理設計的基礎。 規范中推薦的校核公式是基于水的電中性這一性質，公式單位完全符合國際規定的標準單位，避免因用毫克當量/L。公式如下： 式中 —陽離子毫摩爾濃度（mmol/L）； —陰離子毫摩爾濃度（mmol/L）； —陽離子電荷數； —陰離子電荷數。分析誤差≤2％。

4.8其它 除了上述修訂之外，在總則、術語、符號、旁流水處理、補充水處理、排水處理、藥劑貯存和投配、監測控制和檢測各章均作了一些修訂。

4.9 與國外標準的比較 目前國際上還沒有循環冷卻水處理的設計標準，國內現行的循環冷卻水處理標準是我國獨有的型式，當初在編制《工業循環冷卻水處理規范》第一版時，主要的技術 和指標還是來自國外一些大型水處理公司，當時國內在循環冷卻水處理技術上還有很大差距。但是經過20多年的努力和趕超，國內循環冷卻水處理技術和設計指標 已接近或達到國際水平，下面是本次修訂的一些水處理數據與國外大型水處理公司的比較。 由于各公司保密的原因，表中數據有些為上世紀80~90年代的指標。 
修訂后的《工業循環冷卻水處理規范》標準與國外水處理公司標準比較 
項 目 修訂標準 N公司 K公司 G公司 pH 6.8~9.5 6.8~9.5 7.0~8.5 <8.7 濁度NTU 10~20 10~20 20 電導率 μS/cm <4500 <2500 <6000 鈣硬度 甲基橙 堿度 mg/L ≤1100 總硬度mg/L 200~300 鈣硬度mg/L ≤900 50~400 M-堿度mg/L 80~200 30~300 T-Fe mg/L ≤1.0 <1.0 <2.0臨界值 <3.0 AL3 mg/L ≤0.5 <0.5 Cu2 mg/L ≤0.1 <0.1 Cl- mg/L 殼程≤700不銹鋼 管程≤1000碳鋼 不銹鋼 ≤500不銹鋼 ≤1000碳鋼 <300 <200 二氧化硅mg/L <175 <130 <150 游離氯mg/L 0.2~1.0 0.2~0.8 0.2~0.5 0.2~0.5 CODCrmg/L <100 <85 異養菌 個/mL ≤1x105 <1x105 <1x104 <1x105 黏泥量 mL/a ≤3 <3 腐蝕速率 mm/a 碳鋼≤0.075 銅、銅合金、不銹鋼≤0.005 碳鋼≤0.075 銅<0.0075 不銹鋼<0.005 粘附速率 mg/cm2?月 ≤15 煉油行業≤20 <15 <15 污垢熱阻m2?K/W 1.72x10-4~3.44 x10-4 3.44x10-4 濃縮倍數 5 5~6 從上表的對比數值可以看出在循環冷卻水處理控制指標方面，基本已達到國際水平，有的水處理指標甚至超過它們，但是在水處理藥劑質量、自動監測和控制方面還 有一些差距。 
5. 關于《工業循環冷卻水處理設計規范》執行有難度的條款說明 
5.1腐蝕率 在修訂稿征求意見時，有的藥劑生產廠家提出，碳鋼腐蝕率0.075mm/aa不易做到，希望降低到0.1mm/a，這一標準的制定主要是根據中石化、中石 油、化工等行業的標準和企業運行數據，說明現有的水處理技術是完全可以達到的。提意見的廠家也表示，不是做不到，而是具有一定難度，規范的制訂就是要有一 定程度的先進性，并且經過努力可以做到的，這才體現規范推動技術發展的作用。 
5.2 濁度 對濁度的標準，主要是電力部門有些意見，電力部門的行業標準是懸浮物200~400mg/L，相差這么大的原因是發電廠的凝汽器采用FeSO4成膜，配合膠球清洗，所以水中懸浮物指標很高。規范中對此給予了說明。 
5.3 濃縮倍數 在征求意見的過程中，對于濃縮倍數5的規定，有的專家有不同意見。認為應區別豐水和缺水地區的標準。
濃縮倍數5的規定不論是技術上還是企業運行數據，都不成問題。從我國水資源短缺的情況，無論是豐水或缺水地區都應節水，不過大家的意見也有些道理，因此《工業循環冷卻水處理規范》把不應低于5，改為不宜低于5，不應小于3.0。
6. 工業循環冷卻水處理設計深度和施工圖審查要點
6.1 基礎設計要包括如下內容： 
1）循環冷卻水量，溫度降，系統劃分
2）補充水水質資料、水量和處理方案 3）設計濃縮倍數、阻垢緩蝕處理方案 
4）系統排水處理方案 
5）旁流水處理方案 
6）微生物處理方案
7）污垢熱阻、腐蝕率、微生物指標的確定 
6.2 詳細設計審查： 
7. 《工業循環冷卻水處理規范》標準修訂版的社會經濟效益 
7.1． 節約用水本次《工業循環冷卻水處理規范》修訂將濃縮倍數從3提高到5，節水效果是很明顯的，根據計算節水效果可提高0.4個百分點，到2010年全國總用 水量可達6000億m3，其中工業用水為20％，而循環水補充水則占工業用水70％，以此計算，每年可節水140億m3，相當于北京市（34.5億 m3）4年的用水量，按北京市工業用水現行價格5.6元/m3計算，每年可節約資金748億元，這是直接經濟效益。間接效益還有減少水源規模和輸配水管 網，減少水處理藥劑量，減少動能消耗等，總體算來經濟效益是非常巨大的。本次《工業循環冷卻水處理規范》修訂增加了再生水用于循環冷卻水補充水的內容，這 是節約用水減少環境污染的又一有效措施。根據化工行業的統計，工業污水和生活用水約占總水量的1/5，清凈排水約占1/6，合計約為2/5，如果只利用其 中的50％，則總水量即為240億m3/年，可見節水效益是十分顯著的。當然有些地區單從經濟上計算可能不十分劃算，但從全局角度，從可持續發展、以人為 本的方針政策出發，還是必須作為的。 
7.2．腐蝕速率
本次《工業循環冷卻水處理規范》修訂將碳鋼設備的腐蝕速率“宜小于0.125mm/a”降低至“應小于0.075mm/a”，將延長設備使用壽命1.67倍，降低設備折舊率，延長檢修周期。
7.3．其它
本 次《工業循環冷卻水處理規范》修訂增加了直冷循環冷卻水處理和再生水處理內容，擴大了《工業循環冷卻水處理規范》的覆蓋面并且條文更具可操作性，更加方便 在設計中貫徹執行。另外對系統含磷污水的排放，除了規定必須處理之外，而且還提供了處理方法，切實地解決了污染問題。 
8. 《工業循環冷卻水處理規范》修訂標準的初步評價
8.1． 對修訂《工業循環冷卻水處理規范》版本的反響本次《工業循環冷卻水處理規范》修訂很受循環冷卻水處理設計、研究、服務工作人員的歡迎，他們對規范的作用寄 予了很大希望，如回信中有的同志表示“深感水處理行業工作沒有一個強有力的法律依據，工作起來很被動”，“隨著經濟的飛速發展，尤其是水處理行業的發展， 現行標準已經不能滿足現場需要，急切盼望有一個新標準出臺”，這充分表明本次修訂是非常必要的。在新版《工業循環冷卻水處理規范》征詢意見稿寄出以后，廣 大水處理專家和行業工作者，均十分負責，極其認真、逐字逐條的對規范修訂稿進行了審查，提出了很多寶貴、中肯的意見，并對規范修訂稿予以肯定，如有的專家 在回文中講到：“《工業循環冷卻水處理設計規范》修訂稿與原規范相比，增加了很多新內容，使本規范內容更加豐富、更有可操作性，是一本比較好的規范”，也 有同志講到“我感到《工業循環冷卻水處理規范》‘修訂稿’總體說來，比原稿大有提高和改進，已經考慮到這十多年國內外水處理技術的發展，同時也結合了國內 的節水形勢和日益嚴格的要求。我感到你們作了大量調查研究，有很大成績”。從上述反映看來，規范修訂稿得到了廣大專家和專業工作者的認可。
8.2．《工業循環冷卻水處理規范》修訂稿的評價
《工業循環冷卻水處理規范》修訂版于2006年12月21日在北京召開審查會，邀請全國水處理專家參會審查，《工業循環冷卻水處理規范》修訂版獲得通過。審查結論如下：
1） 《工業循環冷卻水處理設計規范》修訂思想明確，符合國家經濟發展的總體方針和政策。著力貫徹節水、節能、節材、保護環境和安全生產的原則和理念。 
2） 《工業循環冷卻水處理設計規范》修訂稿比編訂過程符合建設部的有關規定和要求。修訂組認真、負責、細致地做了大量調研工作，充分聽取了各行業和各方面專家的意見。 
3） 修訂稿涵蓋了國內循環冷卻水處理的全部內容；文字簡煉，表達科學準確，具有可操作性；充分反應了國內三十年來水處理技術的經驗和先進技術，并吸收了適合我 國國情的國外先進技術；規范中的重要內容和技術指標已與國際接軌，有些指標還高于國外水平。同時，修訂組也未水處理技術的發展留有發展空間。可以認為這是 一份基本達到國際先進水平和具有國際前瞻性的規范。www.esertemizlik.com