CN104571164A - 在线式浓缩倍数控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理系统领域，广泛用于敞开式循环冷却水系统在线式浓缩倍数控制方法及其装置。本发明通过补水控制器、排污控制器和自动化控制装置，预先设定浓缩倍数，来启动补水控制器中的补水计量器和排污控制器中的排污计量器进行计量，计量结果通过自动控制器来控制补水控制器中的补水控制开关和排污控制器中的排污控制开关的开启与关闭，进行补水量和排水量的调节。其显著效果在于可以任意设定循环水浓缩倍数，并能确保循环水系统浓缩倍数准确稳定在一定区间内；装置运行时不受地区、水质、水处理药剂和水处理设备的影响，无需专人管理及能耗低的在线式浓缩倍数控制方法及其装置。

Description

在线式浓缩倍数控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及水处理系统领域，广泛用于循环冷却水系统中浓缩倍数的控制，具体说是一种用于敞开式循环冷却水系统在线式浓缩倍数控制方法及其装置。

背景技术

目前循环冷却水占工业用水量70％左右，具有巨大节水潜力。但冷却水在日常工作中，由于空气中杂质的进入及浓缩倍数的升高，加速循环冷却设备结垢、腐蚀，使热交换效率降低、堵塞管道。为此，使用单位为防止此现象出现，保障冷却循环水系统的安全稳定及经济运行，通常会采取各种水处理措施如投加化学药剂的化学法处理，或者安装各种水处理设备的物理法处理等，来防止或缓解循环水系统的结垢、腐蚀、悬浮物超标、菌藻滋生等影响循环冷却水系统正常使用等问题。这其中不论是化学加药法还是采用设备物理处理法，都需要有效设定和控制循环水系统的浓缩倍数，按照国家设计规范及实际运行经验，浓缩倍数一般要求控制在3-5倍。浓缩倍数控制的不好不仅会大大影响冷却循环水系统的运行效果，同时还会造成资源浪费、系统运行费用增高、以及产生各种水质问题。

现阶段冷却塔的循环冷却水系统工作站浓缩倍数的传统控制方法，主要采用电导率、氯离子或者钙离子法、或添加示踪剂法等，均为检测循环水中的某种离子浓度值，但是非常明显，受运行中其他条件如加热、投加水处理药剂、沉积、结垢、补水水质等情况的干扰明显，使浓度倍数误差较大，检测结果受干扰；而且不能实现在线测量并控制浓缩倍数；还要求较高的运行管理手段及人员素质，管理复杂，成本高。目前，控制循环冷却水浓缩倍数，主要有以下几种方法：

1、电导率仪

使用电导率法控制循环冷却水浓缩倍数，是目前典型方法。其基于以下原理：水中存在带电荷物质的导电度能够被测量到，即为电导率，当循环水中的带电荷物质浓度增加时，电导率也跟着增加，其增加的倍数近似于循环水的浓缩倍速。依据此原理，预先设置一个电导率值，当电导率仪检测循环水的电导率达到预设值时，开始排污。使用电导率仪控制浓缩倍数法，当补水水质的电导率或者因补水水源发生改变而导致补水电导率发生改变，其就不能精确控制循环冷却水的浓缩倍数。同时，当循环水采用化学加药处理水，如投加防蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等，会显著增加水体中的电导率值，这时会导致排污量加大，实际浓缩倍数降低，造成大量水资源浪费。或者如果循环水系统发生结垢、沉淀等，会降低电导率值，造成减少排污量，实际浓缩倍数增加，造成循环系统的腐蚀大大增加，污垢热阻值大大增加，极有可能造成能源浪费甚至发生安全事故。

2、Cl^-或者Ca²⁺在线检测仪

因为Cl^-在水中不挥发也不沉淀，其浓度也随着循环水浓缩倍数增加而增加，使用在线检测仪检测水中Cl^-的浓度，仪器构造简单、检测方便快捷。但是水体中必须用Cl₂、NaClO、洁尔灭等药剂来控制循环水的微生物量和粘泥，这样会引入额外的Cl^-，用Cl^-在线检测仪法，测得的浓缩倍数会偏高,而实际运行浓缩倍数数值偏低。同样的，Ca²⁺在线检测仪法，循环水系统在运行过程中或多或少地会结垢，尤其在高浓缩倍数时更为明显，造成Ca²⁺沉淀，故用Ca²⁺在线检测仪法，测得的浓缩倍数会偏低，而实际运行浓缩倍数数值偏高。

3、添加示踪剂法

往循环冷却水的补水中添加示踪剂法，进而检测循环水中示踪剂浓度的方法，来检测循环水浓缩倍数的方法。例如专利号CN101943919B，采用往补水中添加荧光示踪剂法，进而检测循环水荧光示踪剂浓度的方法来检测浓缩倍数值。由于循环水需要投加一定量的杀菌剂、氧化剂、阻垢剂来保持水质稳定，同时运行过程中或多或少地存在沉淀、结垢等现象，包括水中微生物的对其降解，都会造成荧光示踪剂浓度检测数值偏低，实际运行浓缩倍数偏高。

以上三种方法，不能在线精确地测量浓缩倍数，并根据浓缩倍数控制补水、排污。此类方法还要求较高的运行管理手段及人员素质，管理复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种可以任意设定循环水浓缩倍数，并能确保循环水系统浓缩倍数准确稳定在一定区间内运行，不受地区、水质、水处理药剂和水处理设备的影响，运行无需专人管理及能耗低的在线式浓缩倍数控制方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明的方法如下：

步骤一、通过自动化控制装置中微电脑处理器预设循环水浓缩倍数值；

步骤二、通过补水控制器中的补水计量器在线计量补水瞬时流量、补水时间和累计流量；

步骤三、据步骤二的补水计量值以及自动化控制装置预先设定的浓缩倍数值，依据补水水量换算出排污水量，同步开启排污控制器中的排水控制开关进行排污；

步骤四、通过排污控制器中的排水计量器在线计量排水瞬时流量、排水时间和累计流量；

步骤五、通过在自动化控制装置内的人机界面触摸屏，可重新输入新的浓缩倍数值，人机界面通过输出通讯信号至微电脑处理器，重新生成新的浓缩倍数值控制程序，返回步骤一，开启或关闭补水控制器中的补水控制开关和排污控制器中的排水控制开关，进行新的浓缩倍数数值运行循环冷却水系统。

本发明的装置由补水控制器、排污控制器和自动化控制装置构成，其中补水控制器内设有补水计量器和补水控制开关，排污控制器中设有排污计量器和排水控制开关；自动化控制装置中设有微电脑处理器、人机界面触摸屏和电源控制器。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图

图2为本发明控制方法原理图

图3为本发明应用示意图

实施方案

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明

本发明装置由补水控制器1、排污控制器4和自动控制装置7构成。

其中，补水控制器1内的补水计量器2和补水控制开关3，一路通过控制线11和控制线13，分别与自动控制器7中的电源控制器10相连接，另一路通过控制线12和控制线14，与自动控制器7中的微电脑处理器8连接。

其中，排水控制器4内的排水计量器5和排水控制开关6，一路通过控制线15和控制线17，与自动控制器7的电源控制器10相连接，另一路通过控制线16和控制线18，与自动控制器7中的微电脑处理器8连接。

电源控制器10、微电脑处理器8、人机界面触摸屏9，安装在自动化控制装置7内，微电脑处理器8一路通过控制线19与电源控制器10相连接，一路通过控制线21与人机界面触摸屏相连接，人机界面触摸屏9通过控制线20与电源控制器10相连接；自动化控制装置7通过模拟信号，实现对补水控制器1、排水控制器4的自动控制。

在敞开式循环冷却水系统中，将本发明装置中补水控制器1安装在补入冷却塔集水池的自来水入水端，通过补水控制器1内的补水计量器2对补水瞬间流量和补水时间等数据进行计量，输出模拟信号通过控制线12传送到微电脑处理器8，每次补水的累计流量输出脉冲信号通过控制线12传送到微电脑处理器8。

排水控制器4安装在循环回水排污管道，循环冷却水排放的水量、时间等数据经过排水计量器5进行计量，输出模拟信号通过控制线18传送到微电脑处理器8，每次排放水的累计流量等数据，输出脉冲信号通过控制线18传送到微电脑处理器8。

本发明控制的基本原理：浓缩倍数＝补充水量/排污水量+风吹损失水量，参照设计规范及实际运行参数，因风吹损失水量为循环水量的0.1％左右，为固定值，且数值很少，由自动控制装置7内的微电脑处理器7的软件进行自动处理，即每次计算浓缩倍数时自动修正0.1％的风吹损失水量，经过软件修正处理后，简化后浓缩倍数计算公式为：N＝Q_补/Q_排，N为浓缩倍数，Q_补为系统补充水量，Q_排为系统排污水量。

基于以上计算公式，当补水控制器1内的补水计量器2计量的补水水量达到自动控制装置7内微电脑处理器8预先设定的浓缩倍数值时，便通过控制线18输出开关量信号，开启排水控制器4内的排水控制开关6进行排污，当排水控制器4排污时，排水控制器4内的排水计量器5同步将排放水量的瞬时流量、累计流量值以模拟信号通过控制线18上传到微电脑处理器8，当排水量达到微电脑处理器8预先设定的浓缩倍数值对应的排水水量值时，关闭排污控制器4内的排水控制开关6。

因不同地区补水水质差异以及循环水水质工作站设计、运行效果差异较大，用户可以根据不同季节，不同补水水质，通过人机界面触摸屏9输入不同的循环水的浓缩倍数值。当用户通过人机界面触摸屏9设置完成浓缩倍数之后，本发明便可自动化投入运行，完全按照用户设置的浓缩倍数，运行整个冷却循环水的水系统，整个过程为全自动过程，无需专人管理，并且精确，不存在误差地执行冷却循环水的浓缩倍数。

本发明应用取得了良好效果：

应用1，某钢厂炼钢循环水，主要污染物为铁的氧化物。采用本发明方法及其装置进行浓缩倍数处理，浓缩倍数设置为4，控制浓缩倍数后的碳钢腐蚀率、循环水浊度、悬浮物固体和CODcr分别如下，达到循环水运行要求。

序号	控制项目	指标	国标值
				1	固体悬浮物	75
2	浊度(Ntu)	53
				3	CODcr	51
4	碳钢腐蚀率	0.059mm/年	≤0.075mm/年

应用2，某化工厂循环水。采用本发明方法及其装置进行浓缩倍数处理，浓缩倍数设置为5，控制浓缩倍数后的污垢热阻值、循环水浊度、悬浮物固体和CODcr分别如下，达到循环水运行要求。

序号	控制项目	指标	国标值
				1	固体悬浮物	91
2	浊度(Ntu)	70
				3	CODcr	150
4	碳钢腐蚀率	0.060mm/年	≤0.075mm/年

本发明装置，不仅能自动化在线精确控制循环水的浓缩倍数，节约大量的水资源，而且具有投资少、运行能耗极低、无需专人管理等优点，具有非常明显的经济和环境效益。

Claims (4)

1.一种在线式浓缩倍数控制方法及其装置，其特征在于其控制方法如下：

步骤一、通过自动化控制装置中微电脑处理器预设循环水浓缩倍数值；

步骤二、通过补水控制器中的补水计量器在线计量补水瞬时流量、补水时间和累计流量；

步骤三、根据步骤二的补水计量值以及自动化控制装置预先设定的浓缩倍数值，依据补水水量换算出排污水量，同步开启排污控制器中的排水控制开关进行排污；

步骤四、通过排污控制器中的排水计量器在线计量排水瞬时流量、排水时间和累计流量；

步骤五、通过在自动化控制装置内的人机界面触摸屏，可重新输入新的浓缩倍数值，人机界面通过输出通讯信号至微电脑处理器，重新生成新的浓缩倍数值控制程序，返回步骤一，开启或关闭补水控制器中的补水控制开关和排污控制器中的排水控制开关，进行新的浓缩倍数数值运行循环冷却水系统。

2.一种在线式浓缩倍数控制方法及其装置，其特征在于其控制装置由补水控制器、排污控制器和自动控制器构成。

3.如权利要求2所述在线式浓缩倍数控制装置，其特征在于补水控制器内设有补水计量器和补水开关；排污控制器中设有排污计量器和排水开关。

4.如权利要求2所述在线式浓缩倍数控制装置，其特征在于自动控制器中设有微电脑处理器、人机界面触摸屏和电源控制器。