空调冷却水水质标准DB31

空调冷却水水质标准DB31/T143-94

项目 PH 总硬度 TDS 浊 度 总 铁 总 铜 细菌总数

单位 PPM PPM 度（NTU） PPM PPM 个/ml 冷却水 7.0-8.5 <800 <3000 <50 <1 <0.2 <1×104

指 标 热媒水 冷媒水 8.0-10.0 8.0-10.0 <200 <2500 <20 <1 <0.2 <1×103 <200 <2500 <20 <1 <0.2 <1×103 化验方法 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 工业冷却水水质规范GB50050-2007

项目 浊度 单位 NTU PH 钙硬度+甲基橙碱度 （以CaCO3计） 总铁 Cu2+ -Cl mg/l mg/l mg/l 要求或使用条件 许用值 根据生产工艺要求确定 ≤20 换热设备为板式、翘片管式、螺旋≤10 板式 6.8～9.5 碳酸钙稳定指数RSI ≥3.3 ≤1100 传热面水侧壁温大于70℃ 钙硬度<200 ≤1.0 ≤0.1 碳钢、不锈钢换热设备，水走管程 ≤1000 不锈钢换热设备，水走壳程 ≤700 传热面水侧壁温不大于70℃ 冷却水出水温度小于45℃ ≤2500 ≤175 PH≤8.5 ≤5000 循环回水总管处 铜合金换热设备 非炼油企业 炼油企业 0.2～1.0 ≤1 ≤10 ≤5 ≤10 ≤100 SO42-+Cl- mg/l 硅酸（以SiO2计） mg/l Mg2+×SiO2 mg/l 2+(Mg以CaCO3计) 游离氯 mg/l NH3-N mg/l 石油类 CODCr

mg/l mg/l

中央空调冷却水

中央空调冷却水处理

中央空调系统通过冷冻水循环、制冷剂循环和冷却水循环。冷却水多为开放式系统，冷冻水与采暖水为封闭式。目前，高层建筑或封闭式厂房的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。

图表 1循环水流程图

中央空调水系统的用水通常分为两类，即未经过任何处理的自来水和软化水。水中对设备主要产生影响的因素分别为硬度、碱度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蚀的罪魁祸首。 冷却塔管理

开放式冷却塔从空气吸入灰尘、泥土、烟灰、有机物碎片和其它各种各样的物质。进入冷却塔中的空气中的颗粒物会被冷却水洗涤下来，进入循环水中，并逐渐浓缩。冷却塔周围的空气环境严重影响冷却水的质量，比如土建、风向、空气污染程度等，因此,做好冷却塔的管理非常重要,做好定期的清扫工作。如果灰尘比较大，就需要循环水的旁滤处理，进行水质净化。

小资料：每立方厘米中含有100,000个以上的颗粒物，在大城市附近是很正常的。Clive Broadbent在1992年ASHRAE（美国取暖、制冷和空调工程师协会）年会上报道，“一座200冷吨的冷却塔在一个季节，从空气和补加水中吸收的颗粒物在600磅以上”（ASHRAE手册，1996）。

结垢控制---中央空调主机（蒸发器、冷凝器管理）管理

由于冷却塔水的蒸发，水不断浓缩，水质矿物质含量逐渐增多，结垢倾向加大，可能会造成空调主机热交换效率下降，日常表现为：主机开机后，在短时间内温度不能降低到适宜温度；主机的工作时间延长，开机台数增多；主机报警等故障。因此，需要对主机定期的清洗。

另外一个重要问题，就是换热器泄露，造成主机严重故障。如果主机换热器表面结垢，这就为水中微生物的附着创造了条件，一些厌氧菌会产生硫酸或盐酸，在氯离子Cl-的作用下，在换热器的表面部位，由慢慢地腐蚀逐渐变为加速腐蚀，造成设备泄露，换热器报废。水中细菌、微生物含量以及水的浊度，是控制腐蚀的两项重要指标。

降低结垢风险的方法：1、水质软化：补软水，循环水除垢软化 2、加阻垢剂、分散剂等 3、定期排污，控制浓缩倍数

电化学技术就是采取循环水除垢的方法，进行水质软化，降低水中钙离子的含量，使得系统水质不结垢。换热器表面干净、清洁，没有垢层附着。 药剂对结垢控制的局限性：

1、 加的阻垢剂有时效性，时间长容易失效 2、 药剂可能增加新垢 3、 高温时药剂分解

4、 药剂使得碳酸钙的溶解度增大，但阻垢能力有限，浓缩倍数高于3倍结垢风险大大提高 5、 药剂使得水质环境复杂，难以管理 能耗管理---硬垢降低了热交换效率

悬浮物和生物膜及水垢混合在一起，在热交换器列管表面形成沉积物，从而降低了冷凝器的热交换效率。研究表面，1mm水垢就能造成空调机组效率下降45%。

热交换器上0.25mm厚的污垢或者结垢层，将降低热交换效率，增加能耗10%。下式可以用来计算一个冷却循环水系统一年的能耗成本：

冷却系统吨位×吨水电耗×负载系数×每年工作时间×每度电成本=每年能耗成本 例如，400冷吨×0.65kw/冷吨×0.7负载系数×2500小时/年×0.6元/kwh=27.3万元/年 如果热交换器上的污垢厚度为0.25mm，运行一年的电费将增加2.73万元。

垢厚度传热效率传热损制冷能力下增加电能（mm） （BTE/ft/°K）失 降至 消耗 0 92.77 0 - 0 0.3 73.68 21% 92% 11% 0.6 61.12 34% 76% 23% 0.9 52.20 44% 72% 32% 1.2 45.60 56% - 41% 1.6 39.52 57% - 52%

资料来源：Philip Kotz咨询公司、美国标准局、美国伊利诺伊州立大学、中国技术服务社能源中心等。 而且，冷却系统本身产生颗粒物，例如腐蚀产物、无机物沉淀（铁的氧化物、硬度盐类等等）、微生物宿主、有机化合物的聚集体和其它的物质，会加速腐蚀和腐蚀物的形成。

图表 2药剂处理不佳的换热器

生物粘泥导致的热交换损失是碳酸钙垢的5倍

循环水的环境是细菌、微生物适宜的生存环境，造成生物黏泥。冷却塔和空气不断交换，空气的营养物和细菌微生物进入系统，水温也是细菌容易繁殖的适宜温度，水中含有细菌繁殖所需要的营养物，比如P、N、

S等，这样细菌、微生物在系统中就会不断生长，故需要对细菌、微生物进行杀灭。

《水处理规范》中强调，控制和防治生物粘泥的关键，是控制水质细菌含量，最简单的成功方法是保持系统清洁。

生物粘泥导致的热交换损失甚至大于无机水垢造成的热交换损失。美国CTI（冷却塔技术研究所）的报告显示，生物膜（粘泥）的热传导率只有碳酸钙垢的1/5。

沉积物类型 传热效率（w/m/°K） 碳酸钙 2.93 生物膜（粘泥） 0.63

硫化钙 2.31 磷酸钙 2.60 磷酸镁 2.16 磁性氧化铁 2.88

资料来源： N. Zelvar, W.G. Characklis和F.L. Roe, CTI Paper No. TP239A 腐蚀问题

腐蚀有全面腐蚀、局部腐蚀两种。局部腐蚀和微生物控制密切相关。全面腐蚀采用镀膜，对换热设备和管道进行保护，危害最严重的是局部腐蚀。局部的腐蚀，通常发生在储罐和输水系统中，有高活性的局部阳极电位引起的。腐蚀是离子浓度不对等或者氧浓度差异所致。 经常发现在高温区（热水的出水端）、晶格缺陷处、切削部位、表面划痕或裂纹处。 点蚀是金属损坏的最常见因素。 一个穿孔能够毁掉一台关键的热交换器，从而能够导致整个工厂停产。

厌氧菌会在生物膜深处氧稀缺的地方繁殖。一些细菌能够够代谢不锈钢中的碳、一些细菌能够生成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。细菌菌群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通风电池”，从而引起电流腐蚀。水系统中超过70%的腐蚀是由微生物加速或者导致的。微生物，象细菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。

点蚀的深度和大阴极区域与小活性阳极区域的比例成正比。

为有害的淤泥，导致热交换器和风机盘管堵塞，直至阻碍热交换过程。另外，腐蚀沉积物给那些以腐蚀为生的细菌提供了温床。在沉积物下面发现的细菌以它们自身产生的酸溶解出来的铁为食物。

最常见的解决方法就是添加化学品，但是不能完全解决问题，而且还引起管道及连接件和昂贵设备的腐蚀。

冷冻水中生物粘泥问题

冷冻水中的另外一个问题就是微生物问题。微生物代谢产物和腐蚀产物一起构成污垢会沉积在热交换器表面，导致热交换效率的降低。生物粘泥导致的热交换损失要比碳酸钙水垢还要严重。

沉积物类型 碳酸钙 生物膜（粘泥） 硫化钙 磷酸钙 磷酸镁 磁性氧化铁 传热效率（w/m/°K） 2.93 0.63 2.31 2.60 2.16 2.88 资料来源： N. Zelvar, W.G. Characklis和F.L. Roe, CTI Paper No. TP239A 另外，就是微生物会加速腐蚀发生。厌氧菌会在生物粘泥深处氧稀缺的地方繁殖。一些细菌能够代谢不锈钢中的碳、一些细菌能够生成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。细菌菌群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通风电池”，从而引起电流腐蚀。水系统中超过70%的腐蚀是由微生物加速或者导致的。微生物，象细菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。

处理的化学方法

为了稳定冷却循环水的操作和环境条件，几种不同的化学药剂需要使用，例如： * Biocides/杀生剂 * Scale Inhibitors/阻垢剂 * Corrosion Inhibitors/缓蚀剂 * Bio-Dispersants/生物分散剂 * Disinfectants/消毒剂 * Cleaning Agents/洗涤剂

* Acid Descalers/酸性剥离剂 * Chlorinating & Dechlorinating Agents/加氯&除氯剂

优势：（1）每一种化学药剂都能实现指定的和期望的结果。 （2）化学药剂通常可以按月采购。

缺点：（1）多数化学药剂都是非环境友好型的。 （2）需要封闭监控、储存和自动加药设备。

（3）每种化学药剂需要合适的浓度和充分的接触时间。 （4）不充分性:残留的微生物会恢复生长。 （5）某些化学药剂导致和加速腐蚀。

（6）某些化学药剂会生成危险的三卤甲烷（致癌物质）和卤代乙酸。 （7）某些化学药剂在较高的水温中会分解。

SCP电化学方法

水垢预防系统（SCP）是集4种功能于1身的设备，用来连续自动的预防水垢结晶析出、预防设备和管道腐蚀、防止微生物污染，同时减少游离氯和溶解氧的含量。从而维持水平衡，防治腐蚀过程；净化水防止微生物滋生而带来的腐蚀；预防水垢沉积；杀灭微生物，预防生物粘泥污染；减少维护费用和运行成本。

电化学水处理系统系统(EST)

EST水处理系统,是新一代水处理技术，代表了水处理的国际最高技术水平，是药剂的替代技术,应用于循环水水质处理,解决结垢、腐蚀、微生物等问题。其处理效果比药剂处理效果好，水质指标超过“国标”，是一种清洁、环保、节能减排的水处理技术，具有明显的技术效益;其可以提高浓缩倍数很高，能节约大量的水费，没有污水排放，是一种优秀的水资源管理水处理系统,因此也同时

具有经济效益。

EST系统使用于的客户：

1、 技术管理重视，希望能改进生产工艺的企业—不适用于对技术马虎的企业； 2、 药剂处理存在或者潜在存在隐患的企业—换热器泄露隐患、停车检修、腐蚀穿孔； 3、 换热器价格昂贵，或者对产品质量要求严格的企业； 4、 药剂处理管理难以规范，药剂水处理难以管理；

5、 想提高技术效益的企业：减少穿孔腐蚀、物料泄露的风险；降低换热器结垢导致的能耗上升； 6、 想提高经济效益的企业：高浓缩倍数管理，节水的企业。 EST技术带给客户的好处： 1、 全自动处理，无需人工服务； 2、 运行成本极低，可以忽略不计；

3、 高浓缩倍数管理。节能减排技术，没有污染、没有污水排放，最大限度利用水资源； 4、 除垢、防腐、细菌微生物杀灭一体化处理，功能强大； 5、 可以减少水处理的管理环节，减少投资；

6、 节省药剂费、水费、能耗增加费用、加药设备、辅助性电磁类水处理设备（电子除垢器、旁流水处理器等）；

7、 处于工厂办公区的人员，无需担心军团菌等致病细菌的侵害。

以下领域药剂没有电化学水处理系统具有优势： 1、 老系统

2、 补水含氯比较高的系统 3、 换热器泄露隐患的系统

4、 系统中管道和设备具有多种不同材质的系统，比如铁、铜、铝等材质。

ＥＳＴ系统的除垢、杀菌、防腐机理

电化学水处理系统EST是药剂的替代技术，即不需要药剂的使用，而水处理效果至少达到或者超过药剂的处理效果，能严格按照国家水处理标准管理。该系统没有污水排放，节水节能，全自动化运行，操作简单，运行成本可以忽略不计，是新一代水处理技术，代表了水处理的最高水平。

除垢：ＥＳＴ系统是一种高效的水质软化系统，系统中钙含量比较低，且比较稳定。ＥＳＴ系统产生强碱性环境，让碳酸氢钙变为碳酸钙，沉淀于设备中，系统不断的清除生成的垢。 防腐：由于电解反应，水的电化学特性改变，系统水质维持在低腐蚀的状态。由于系统中细菌含量极低，由细菌造成的局部破坏、穿孔腐蚀难以发生。长期以来，设备的穿孔、物料泄露问题得以解决。大量的应用案例，以及数据分析显示，该系统的防腐效果要远远好于药剂。

杀菌、灭藻：ＥＳＴ系统产生大量的羟基自由基ＯＨ．、双氧水Ｈ２Ｏ２、臭氧Ｏ３等强氧化性物质，彻底杀灭细菌、微生物，系统水质清澈，浊度低。权威检测结果显示，系统水中微生物的含量极低，仅为国家标准的１／５００。

由于该系统的高效杀菌能力，系统水质浊度比使用药剂时低很多，细菌含量极低，系统管壁黏泥不容易滋生和附着。而且这种能力能持续、稳定、高效的运行。相比较药剂杀菌灭藻的间断性、不稳定性、不可控性、条件性等，ＥＳＴ系统的杀菌灭藻能力显示了巨大的优越性。 ＥＳＴ系统的化学反应机理：

在反应室内壁附近发生的主要化学反应有： 2H2O (l) + 2e- → H2 (气) + 2OH- (aq) 碱性溶液中发生的反应（阴极附近） CO2(aq)+ OH-(aq) → HCO3- (aq)

HCO3- (aq) + OH- (aq) → CO32-(aq) + H20(液) Ca2+(aq) 钙离子可能形成

氢氧化钙: Ca(OH)2(垢) 碳酸钙: CaCO3(垢) 阳极附近发生的化学反应有： 生成氧气

4HO- → O2(g) + 2H20 + 4e- 游离氯

Cl- – e- → Cl0 氯气

2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- 臭氧

O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O 自由基

OH- – e- → OH0 过氧化氢

2H2O – 2 e- → H2O2 + 2H+ 氧自由基

2H2O – 2e- → O0 + 2 H+ ＥＳＴ系统的技术效果：

１、 结垢：系统结垢倾向小，换热设备干净、不结垢；黏泥、软垢不会发生 ２、 腐蚀：穿孔腐蚀、设备泄露问题不太容易发生，细菌腐蚀得以控制 ３、 杀菌灭藻：强大恒定、彻底的杀菌灭藻能力，系统水质清澈，浊度低 三方面的水处理控制，明显好于药剂的效果，且水处理简单、自动化、稳定可靠。 EST的经济效益:

１、 无需药剂使用，节省大量的药剂费用；

２、 节水20%以上，没有污水排放，是真正的“节能减排”技术；

３、 换热设备效率高，能耗降低5%-10%；

４、 系统水质清澈，浊度降低，黏泥、软垢难以滋生，穿孔腐蚀、物料泄露风险极大的降低； ５、 无需再使用药剂、电磁除垢仪等辅助性水处理设备、杀菌灭藻设备 EST的管理效益：

１、 全自动化运行，无需人工服务；

２、 改变了水处理管理模式，由复杂的药剂工艺，变为简单的设备管理； ３、 改变了水处理的外包模式，纳入企业设备管理的范畴； ４、 水处理的信息化、机械化、自动化程度提高，管理效益明显； ５、 人工投入减少，人力成本减少；

６、 设备维修的频率降低、设备使用寿命延长、生产事故风险降低 ７、 企业水处理力量薄弱的不足，不再成为问题

根据多年的经验和研究，在EST预结垢系统中，既能沉淀那些倾向沉淀的垢，但也能导致硅石沉淀。硅石沉积是因为在水中与其他矿物质的聚合和沉淀，沉淀其他多价离子与其发生反应。 硅石的溶解性取决于很多因素，例如：pH 值，温度，水中微粒的大小，微粒的水合作用以及其它存在的离子。坚硬硅石垢是在碳酸钙或者其它矿物质的沉积诱导硅石的晶格形成。只有通过绝对控制腐蚀和微生物才可能预防硅石沉淀。

艾格锡工程服务公司已经研发了+L电解系统用来防止垢结晶以及硅石的沉淀。+L电解系统与EST系统串联起来使用，辅助EST、更好的推动以及更有效的在水系统中对硅石沉淀和防止硅石结晶。+L电解系统由不同材料通过不同部件以及健康部门允许的标准组成的阳极所构成，用来阻止硅石垢结晶。

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