循环冷却水旁滤和加药系统设计方案

目 录 1第一部分 设计前言 2第二部分 设计水质水量及设计原则 22.1、设计水质水量 22.1.1、原水水质水量 22.1.2、供水的水质水量 22.1.3、补水的水质（采用自来水，供参考） 32.2、与规范 32.3、设计原则 32.4、设计范围 4第三部分 工艺的确定及说明 43.1、工艺的确定 43.2、工艺流程及工艺说明 43.2.1、工艺流程方框图 53.3、循环冷却水水量计算平衡 53.4、系统工艺流程说明 7第四部分 主要设备介绍 74.1、在线磷酸盐分析仪（阻垢剂） 74.2、次氯酸钠投加装置 84.3、硫酸投加装置 84.4、管道混合器 84.5、絮凝剂加药装置 84.6、重力式无阀过滤器 9第五部分 电气系统控制简要说明 11第六部分 主要设备仪表参数 11一、主要设备参数 13二、电气系统及检测仪表参数 15（电配箱内配套电器） 16第七部分 设备材料清单 17第八部分 安装接口事项及文件交付 178.1、安装接口事项 178.2、文件交付 178.3、文件的单位及语言 18第九部分 质量保证和技术服务 189.1、质量保证 189.2、工程技术服务 3000t/h循环冷却水旁滤系统 设计 第一部分 设计前言 随着工业的发展和生活的需要，水的用量急剧增加。因此，节约水资源如同节约能源，保护环境一样，成了当务之急。节约用水最大的潜力是节约工业冷却水，采用循环冷却水是节约水资源的一条重要途径，但循环冷却水结垢、腐蚀比较严重，容易滋生菌藻，以致影响设备的传热效率，威胁设备的使用寿命，因此对循环冷却水进行水质稳定处理是必不可少的。 本设计方案就是：通过一系列的过程控制，在达到要求的浓缩倍数（K=4.0）的情况下，满足循环冷却水系统的过程要求。其循环冷却水工程主要有以下过程控制： 1、投加一定量的阻垢剂，减少循环冷却水对冷介质的热交换器的腐蚀，并控制其腐蚀速率达到国家标准； 2、通过对系统自动补充洁净的水源以平衡由于：蒸发、风吹、排污等水量的损失，以维持循环冷却水的水量平衡，进而维持循环水的电导率等相对恒定； 3、通过在线控制，自动投加一定量的杀菌剂，以防止微生物的滋生，减少生物污泥量和减少对系统管路、换热器等的腐蚀； 4、通过旁路净化系统，使循环冷水的悬浮物（SS）浓度处于相对低值，以减少系统的结垢趋势； 通过上述过程的控制，可实现以下目的： 1、 达到循环冷却水要求的浓缩倍数，从而节约大量的水源，并且可降低生产成本； 2、 循环冷却水对管路和换热器的腐蚀速度达到要求的相对低值； 第二部分 设计水质水量及设计原则 2.1、设计水质水量 2.1.1、原水水质水量 由于用户无法提供原水水质数据，因此我们暂按以下水质进行设计，其水质如下： 原水流量： 3000m3/h 挥发水量： 34.2m3/h 原水温度： 50℃ 运行时间： 365d PH值： 8.59 回水电导率： 1500μ 硬度： 202mg/L 钙硬度： 264mg/L 2.1.2、供水的水质水量 供水流量： 3000m3/h 供水温度： 33℃ 浓缩倍数： K=4.0 PH值： 7～9.2 总磷： 6-7mg/L（以PO43-计） 硬度： 74.1mg/L 钙硬度： 98.1mg/L 系统补水： 34.2t/h 浊度： ≤10NTU 钙硬度： ≤200mg/L 2.1.3、补水的水质（采用自来水，供参考） PH： 7～8.5 电导率： 280～370 总硬度： 100-130mg/L 2.2、标准与规范 · （JB2932-86）《水处理设备制造技术条件》 · （JB2880-89）《钢制焊接常压容器技术条件》 ※（ZBJ98003）《水处理设备油漆、包装技术条件》 · （GB50050-95）《工业循环冷却水处理设计规范》 ※（GB50268-97）《给排水管道工程施工及验收规范》 ※（HG20524-92）《化工企业循环冷却水处理加药装置设计统一规定》 ※（ISO9001-2000）《质量保证体系》 ※ 其它有关中国国家及行业标准。 2.3、设计原则 1、严格执行国家环境保护有关法规，按规定的冷却水回用标准，使处理后的冷却水水质指标附合标准指标。 2、采用先进、成熟、合理、可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。 3、系统应采取措施尽可能提高浓缩倍数，以减少排污量，降低新鲜水的补充量；而且有利于环境保护，防止热污染，节能和设备的自身保护。 4、本工程循环冷却水系统在界区内设置计量仪表和阀门，对流量进行控制管理，以达到节水的目的。 5、工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质、水量的变化，确保出水水质稳定、达标。 6、在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。 2.4、设计范围 1、本方案设计内容只包括旁滤系统及整个循环冷却水系统的加药设备，其它未列出的内容不在此设计范围内。 2、旁滤系统和系统加药电气部分。 第三部分 工艺的确定及流程说明 3.1、工艺的确定 在循环水冷却水系统运行过程中，尤其是冷却水中会存在大量的悬浮物质。其中由于空气中灰尘杂物的进入，日常加药处理后会造成部分水垢、锈垢、微生物粘泥的脱落、分散，会造成水质的混浊。由于各种杂质在水中溶解度很小，很易用过滤的方式去除，因此在系统管路上安装旁滤系统，以防止系统中末端管路污泥堵塞，并配合加药处理有效地去除系统内的杂质，可收到良好效果。 本工程中的旁滤系统采用：混凝反应＋重力式无阀过滤 3.2、工艺流程及工艺说明 3.2.1、工艺流程方框图 3.3、循环冷却水水量计算平衡表 循环系统的水量平衡原则：M=E+B1+B3+D+F 依据广东珠三角地区气侯条件，冷却塔的降温 △t=5.70℃、浓缩倍数（K）=4.0等工程因素，经过计算，结果如下： B=B1+B2=(0.093～0.21)％R (R=3000m3/h) E=(0.33～0.74)％R D=(0.20～0.50)％R F=0（循环冷却水系统不产生渗漏） 则：M=（0.72～1.55）％R Mmax=1.55％R＝46.5m3/h Mmin=0.72％R=21.6 m3/h 平均值：M=1.14％R=34.2 m3/h 旁滤系统处理能力应为：5.0%R＝150 m3/h,本工程的旁滤系统依据甲方要求处理能力为120t/h。 3.4、系统工艺流程说明 在系统运行期间，汇集在冷水池的冷却水首先经由循环水泵输送到各个介质热交换器。在热交换器中，冷却水在通过设备水冷器与工艺介质交换，热的工艺介质在热交换中温度降低，而冷却水被加热、温度升高；另外，由于水体在系统中不断循环使用，水温升高、水的蒸发，各种离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落，以及设备和材料等多种因素的综合作用，会在冷却水系统中产生严重的水垢附着、设备腐蚀和菌藻微生物的大量滋生，以及由此而形成的粘泥污垢堵塞管道的危害和换热器腐蚀。 为了减轻上述的危害，直至使其不发生，本工艺的设计将采用在冷却塔出口管道（回水管路）上设置： 1、阻垢剂投药装置进行自动定量投加，阻垢剂投药量由磷酸盐在线分析仪进行控制和自动投加阻垢剂的量； 2、杀菌剂投药量由余氯在线检测仪控制和自动投加；并维持循环水中的余氯浓度为0.50～1.00mg/L； 3、采用酸自动投药装置用以调整回水中的PH值； 4、通过在线电导率仪的自动控制系统的排污水量和补水量，以实现循环冷却水的浓缩倍数为不低于4.0倍； 5、设计旁路净化系统，以维持循环冷却水的SS不高于20.0mg/L 通过过程的有效控制，让回水中的离子浓度、菌藻等指标在进入冷水池之前得到初步的控制。同时，通过投加硫酸来进行控制回水中的PH值，即可以保证各种药品能得到更好的处理效果，又能减轻了回水在回流到冷水池这一过程中使管道受到腐蚀。 在通过投加化学药品后，浊度还不能达到换热设备系统运行要求，温度可以通过冷却塔的处理得以降低，浊度可以通过旁滤系统进行有效去除，设置旁滤系统主要的目的是为了稳定循环冷却水水质。 旁滤系统是由混凝剂投加装置、管道混合器、无阀过滤器组成。由于水体在系统中不断循环、蒸发、浓缩，水中的杂质、悬浮物等浓度也随着循环的次数变化而升高，在无阀过滤器过滤前通过投加混凝剂，主要是提高过滤效果。 重力式无过滤过滤器是采用水力全自动控制运行，能自动运行运行及自动反洗，无需设置反洗泵，具有出水水质稳定、控制简单、无需专人管理等优点。重力式无阀过滤器内部填装精细石英砂滤料，水体由中部中心管进入，经过填料滤层后流入集水区，过滤后的出水在重力的作用下经由内部连通管流入上部集水区，由上部集水区出口自流到冷水池与冷却塔出水混合，通过旁滤处理和冷却塔处理，出水即可达到介质热交换器的进水要求。 为了保证长期系统各参数的准确性，系统设置一套旁路挂片，通过旁路挂片的结垢程度来对系统各功能参数进行相应的调整。 第四部分 主要设备介绍 4.1、在线磷酸盐分析仪（阻垢剂） 水中的盐分（如碳酸钙等）在达到其饱和溶解度后，会由水中结晶析出，从而在管路上表面形成一层垢，导至水体输送能力严重时还会堵塞管路。在回水中投加阻垢分散剂，提高水中盐类的溶度积，降低结垢倾向，通过加入阻垢缓蚀剂,避免金属生锈,并防止钙镁离子结晶沉淀。 选用聚磷酸盐系列的阻垢剂，通过控制阻垢剂的投加量与旁路挂片的腐蚀速度对比、并经一段时间的调试，以求得最佳的阻垢剂的投加量范围，从而实现在经自动控制与投加。 MAC Phosphate是一种微电脑控制的全自动在线磷酸盐分析仪，可适用于多种水质如河水、地表水和工业废水。 测量原理和流程图（右图） 若有必要，过滤后，把样品泵入LFA反应器里。 在LFA反应器里，分析仪测量并存储样品空白值。微处理器开始按顺序添加药品，先添加钼酸盐以形成磷 钼杂多酸。在适当的时间内混合好药品后，分析仪添加还原剂抗坏血酸进行比色反应。 进行充分的药品混合和反应后，分析仪停止反应并在660nm或880nm处测量光学流通池药品吸收率，依据存储在分析仪里的校正因数计算出样品的浓度。 随机附件：计量泵、药液桶、搅拌器、磷酸盐分析仪组成。 4.2、次氯酸钠投加装置 为防止冷却水中的细菌污染造成堵塞管路、影响系统运行效率，在冷却水投加适量的次氯酸钠，杀灭水中的微生物，减少系统内的微生物量，同时也可氧化水中的二价铁，使其在无阀过滤器中更易于去除，降低水中铁含量。 随机附件：加药装置由计量泵、药液桶、搅拌器、余氯检测仪组成。 4.3、硫酸投加装置 用以调整冷却水中的PH值，通过加入硫酸,降低水的碳酸盐硬度,使碳酸盐硬度转化为溶解度较大的非碳酸盐硬度,并使循环水的碳酸盐硬度低于极限碳酸盐硬度,达到防止结垢的目的。 随机附件：加药装置由计量泵、药液桶、搅拌器、PH控制仪组成。 4.4、管道混合器 管道混合器采用螺旋叶片式，通过叶片的剧烈扰流作用，使投加到水中的药物能与水迅速充分地混合，用于旁滤系统絮凝剂的混合。 4.5、絮凝剂加药装置 加药装置的作用是为系统投加适量的絮凝剂，其主要作用是将存在在冷却水中的悬浮物、有机物、胶体等絮凝成大颗粒的矾花，以便在无阀过滤器中有效去除大部分有机悬浮物及泥渣。 一般水中的杂质往往带有一定量的同性电荷，它们相互排斥，难以自动聚集成为大颗粒，高分子絮凝剂溶液于水后，会产生水解和缩聚反应而形成高聚合物。这种高聚合物的结构是线型结构，线的一端拉着一个胶体颗粒，另一端拉着另一个胶体颗粒，在相距较远的两个微粒之间起着粘结架桥作用，使得微粒渐渐变大，变成大的絮凝体（俗称矾花）。本系统投加絮凝剂为PAC（聚合氯化铝），其是长链的高分子聚合物，在水中可形成带电荷的Alx(OH)y3x-y长链多功能基团，它具有压缩胶体双电层的作用，同时对异性电荷也可以起到中和作用，而且每个基团都可以吸附水中分散的悬浮物、有机物、胶体等小颗粒杂质，从而使絮凝体快速成为大颗粒矾花。为了使基团表面吸附效果更好应适当地进行搅动混合，因此PAC投加点在进水母管上并加装管道混合器。 随机附件：加药装置由计量泵、药液桶、搅拌器组成。 4.6、重力式无阀过滤器 本装置设计为水力自动反冲， 其工作运行原理如下： 过滤时的流程是：待处理的冷却水在加入混凝剂后，经配水槽、U型管进入虹吸上升管，再由顶盖内的布水档板均匀地布水于滤料层中，水自上而下通过滤料层过滤，过滤水从小阻力配水系统进入上、下集水区，即出水箱储存，当水位上升至出水管时，过滤水就流入冷水池。 滤池刚投入运行时，滤料层较清洁，但当运行到一定的时间之后由于滤料层中固体颗粒杂质的逐渐增多，因此水头损失也随之增加，水位就沿着虹吸上升管慢慢升高，当水头损失增大到一定程度之后，使虹吸上升管中的水位升高到虹吸辅助管口时，水便从辅助助管口急速流下，依靠水流的挟气和引射作用及抽气管不断带走虹吸管中的空气，使虹吸管形成真空，虹吸上升管中的水便大量地越过管顶，沿虹吸下降管落下，这时，就开始了反冲洗过程。冲洗水箱的水经过连桶管、集水区和配水系统从下而上冲洗滤料层，冲洗的废水通过虹吸管流入排水井排出。在冲洗过程中，水箱的水位逐渐下降，约冲洗5min左右，水箱水位下降到虹吸破坏器时，虹吸即被破坏，冲洗过程就此结束，过滤又重新开始。 设置本装置，可省去了传统的机械反冲水泵，同时不需要抽取清水池的清水作反冲用水，使整个系统因减少了反冲洗泵及相关的管道、阀门、管件而变得更为简单，大大地减轻操作管理强度及设备投资。由于反冲是视滤层的堵塞程度而自动进行，减少了人为操作的失误，整套装置甚至可以在无人操作的状态下运行。 第五部分 电气系统控制简要说明 1.在线总磷检测仪： 采用先进的模糊控制方式实时调整缓蚀、阻垢剂投加量，确保循环水中总磷含量始终维持在规定范围内。 2.电导率监控： 在介质热交换设备出水管上设置电导率分析仪,用以在线监测冷却水电导率和控制排污，稳定冷却水中的浓缩倍数。 3.余氯在线监控： 系统设置一套余氯在线检测仪，实时对冷却水中的氯含量进行监控，当水中余氯发生变化时，系统自动调整加氯设备的加药量，保证水中氯含量在0.5～1mg/L。 4. 水质PH监控： 介质热交换设备出口处设有PH控制器，监测工艺系统出水的PH值变化，以确定是否加酸或加碱进行中和，当PH发生变化时，系统自动调整计量泵的加药量； 5.混凝剂系统监控: 旁滤系统中混凝剂加药系统的控制，由于旁滤进水水量变化不大，因此，投药量采用用手动定量控制，计量泵与旁滤系统联动。 6. 其它水质项目的监测采用定期化验室测定。 第六部分 主要设备仪表参数 一、主要设备参数 1、管道混合器 1台 制造商： 本公司 规格尺寸： DN150×1300 流速： 1.97L/S 材质： A3钢防腐 2、混凝剂加药装置 1套 （絮凝剂投药量按15mg/L,浓度按8～10%计） 型号： JY-120 附属设备： 3.1计量泵 型号： ACS903 流量： 28L/hr 压力： 3bar 材质： 组合 功率： 40W 制造商： SEKO 数量： 1台 3.2搅拌槽 型号： RS-800 容积： 600L 材质： 不锈钢 数量： 1个 3.4 储药箱 容积： 900L 材质： PVC 数量： 1个 3.5搅拌电机 型号： WDE1010-100 材质： 不锈钢（搅拌桨及转动轴） 转速： 750RPM 功率： 0.75KW 数量： 1台 3、重力式无阀过滤器 1套 处理水量： 120m3/hr 安装尺寸： 6500×3530×6250mmH 外形尺寸： φ3000×4300mmH 结构： 钢防腐 单套运行重量： 92吨 反洗历时： 4～6分钟 数量： 1套 4、硫酸投加装置 1套 4.1 计量箱 规格： φ760×1250mmH 容积： 500L 材质： PE 4.2 酸计量泵 制造商： SEKO 型号： DPR904 流量： 45L/h 压力： 1bar 功率： 40w 数量： 1台 5、次氯酸钠加药装置 1套 设计按最大投药量：4g/m3计算： 5.1计量箱 规格： φ760×1250mmH 容积： 500L 投加方式： 计量泵 材质： PE 数量： 1个 5.2 计量泵 型号： ACS901 流量： 12L/hr 压力： 6bar 材质： 组合 功率： 40W 制造商： SEKO 数量： 1台 二、电气系统及检测仪表参数 1．电导仪 1台 制造商： SINGNET 变送器： 3-2850-1 传感器： 3-2841 测量范围： 10-10000us/cm 精度： ±2% 信号： 4-20mA/2线制 电源： 12-24VDC±5% 环境温度： 1-70℃ 环境湿度： 0-95% 防护等级： IP65 2．PH仪 1台 制造商： SINGNET 变送器： 3-2750-1 传感器： 3-2756 测量范围： 0-14PH 精度： ±1% 信号： 4-20mA/2线制 电源： 12-24VDC±5% 环境温度： 1-50℃ 环境湿度： 0-95% 防护等级： IP65 3、余氯检测仪 1台 制造商： 上海谷雨 型号： CL-40 电源： 220V 50Hz/60Hz 测量范围： 0.00～2.00ppm 精确度： 0.1% 输出信号： 4～20mA 控制： ON/OFF继电器输出 温度： -5～60摄氏度 警报接点： 上下限任意两值设定 4、MICROMAC CH3PO4在线控制仪 1台 制造商： 意大利SYSTEA 测量原理： 比色法：钼酸盐抗坏血酸法 比 色 计： 660nm或880nm 测量类型： 循环测量 测量间隔： 可编程 测量时间： 5分钟 测量范围： 0-200mg/L 检 测 限： 满量程的3%（执行美国环保署计算方法） 重 现 性： 优于3% 信号输出： 标准4—20mA模拟输出，最大负载400欧姆或0—5V，其它RS485或RS232可选 信号输入： 1路分析，1路校正 报 警： 1路高限报警，1路校正 药剂更换： 3—4周,根据运行温度 环境温度： 10—30℃ 防护等级： IP55 电 源： 供电电源：220VAC；分析仪：12VDC 重 量： 33kg（不包括药剂） 尺 寸： 800(450(300 mm(h(w(d) 认 证： 国际：CE、ISO9001；中国CPA认证 样品和废液的传递： 无压；样品温度：10-30℃ 7、电控箱 1套 （电配箱内配套电器） 数量： 1批 生产厂家： 施耐德 第七部分 设备材料清单 （略） 说明： 本设计方案除了上述设备及上述设备相关安装材料外，不含循环冷却水的供水、回水管网、循环水泵等设备及材料。 第八部分 安装接口事项及文件交付 8.1、安装接口事项 1、所有设备的管路接口： 厂方将所需管路接至设备预留接口处。 2、用电设备电源接口： 厂方将所需电源接至用电设备控制箱或控制柜内。 3、设备水泥基础和非本方案所包括的设备：由厂方自行解决。 8.2、文件交付 卖方在签订后15天内提交满足买方进行设计的技术资料，技术文件的提供方式和份数 提供方式： A）人送、邮寄或电子邮件； B）提供数量：图纸一式二份，文件一式二份。 技术资料 技术文件资料包括以下内容： 设备整体安装图、电器接线系统图和控制原理图； 安装、维护及运行手册； 备品备件清单； 卖方供应范围之内的制造厂资料。 8.3、文件的单位及语言 卖方提供自己产品的技术文件用中文，配套厂家的技术文件随原件文字；若原配套厂家的技术文件有英文和其本国文字，卖方应提供英文技术文件。 技术文件所用的单位应为国际通用的IS公制单位。 第九部分 质量保证和技术服务 9.1、质量保证 1、乙方拥有完整的可操作的质量保证体系，并在生产本规范书中的产品时能严格执行质量体系文件（本方已通过ISO9001质量体系认证）。 2、乙方提供的计量泵为符合用户要求的正规名牌产品。 3、乙方在制造过程中，将对设备的材料、组装、整体及功能进行试验和检验，以保证完全符合用户的要求 4、“三包”期为一年，在质保期内无人为恶意损坏的情况下，出现质量问题，我公司免费提供维修配件，或整机更换。 5、终生维护免费维修，超过质保期限，维修用配件费用由用户承担成本费。 9.2、工程技术服务 1、乙方负责设备到货后的指导安装并协助调试工作，以保证所提供的设备能够顺利投运、买方应积极协助配合。 2、对加药装置在运行中进行的质量问题，乙方将在接到用户通知后，在尽量短的时间内赴现场解决。 3、乙方将无偿为用户提供维修、维护技术培训。 4、乙方将满足安装和运行操作、维修的全部图纸。 5、本乙方还将提供给买方能证明设备制造生产质量的全部测试、试验报告。 6、若乙方中标，将在中标后一周内提供安装图。 7、乙方提供的所有资料均为两份（原件和复印件各一份），设备随机装箱资料齐全。 补水 冷水池 循环水泵 热交换器 无阀过滤器 管道混合器 冷却塔 硫酸投加装置 杀菌剂 混凝剂投加装置 取样检测点 阻垢剂投加装置 冷却塔 介质热交换器 旁滤系统 排污水量（B2） 风吹水量（D） 循环水泵 系统渗漏水量（F） 蒸发水量（E） 补充水量（M） 排污水量（B1） R 5.0%R R 冷水池 R PAGE 1 第 页