CN112093936A - 一种间接空冷循环水水质净化系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种间接空冷循环水水质净化系统及控制方法，包括间冷塔、高位水箱、凝汽器、除铁过滤器、活性炭过滤器、混合离子交换器、进水端、出水端和控制系统；高位水箱设置在间冷塔内，凝汽器的两端分别通过进水管道和出水管道连接间冷塔的进出口，高位水箱通过管道连接间冷塔的出口；进水管道上通过管路依次连接有除铁过滤器、活性炭过滤器和混合离子交换器，混合离子交换器的出口连接出水管；进水端设置在除铁过滤器和进水管之间，出水端设置在混合离子交换器和出水管之间；控制系统用于监测进水端和出水端的水质。本发明间可以实现进出水水质的实时监测和调整，有效避免间冷系统铝材质因循环水水质恶化造成腐蚀泄露的事故。
Description
技术领域
本发明属于水质净化系统技术领域，特别涉及一种间接空冷循环水水质净化系统及控制方法。
背景技术
间冷循环水系统存在碳钢、不锈钢和1050A纯铝三元腐蚀的电化学体系，采用纯铝材质作为间接空冷散热器材料的循环水系统尽管使用了高质量的除盐水，但在基建调试期和商业运行时都出现水质恶化的现象，pH值、电导率、铝离子等水质控制指标出现了不同程度的升高，引发1050A纯铝空冷散热器发生严重腐蚀泄漏导致机组停机的生产事故，给间接空冷机组安全运行造成了巨大的威胁。
针对该问题，生产单位的处理方法通常采用除盐水置换的方式，一次全换或者小流量连续置换。但因间冷循环水系统管线长、管径大、储水量大，仅通过换水的方式来实现降低pH值及其它离子含量，从长远的运行角度来看，时效性差的同时，经济性也较差。
另有部分电厂为了实现对间冷循环水pH的控制，采用加酸调节法。利用间冷循环水现有加药系统向循环水系统加入碳酸、抗坏血酸等弱酸来实现降低间冷循环水pH值，有的甚至引入亚硫酸。该种处理方式能够快速实现对间冷循环水pH值的降低，但是对循环水中其它超标离子的去除无能为力，与此同时在加入弱酸的同时，还引入了其它元素离子，对循环水系统防腐蚀体系的控制带来了更多的不稳定因素，短期快速调整pH可行，长期运行其还是存在很大的弊端。
另有部分电厂采用小阳床的旁流处理方式对间冷循环水进行旁流处理。利用阳床对水中的Na+、Al3+、Ca2+、Mg2+等离子及其它物理杂质进行去除，该种装置已在少量电厂得到应用，效果较好。但是该种工艺仅采用小阳床的工艺，也存在一定不利因素，主要为两方面。其一，阳床仅能够实现对循环水中的阳离子进行去除，而无法实现对氯离子、硫酸根、硅酸根等阴离子进行去除；其二，阳床出水呈强酸性，当其与上述阴离子结合，相当于强酸存在于循环水中，存在循环水系统设备局部产生腐蚀的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种间接空冷循环水水质净化系统及控制方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种间接空冷循环水水质净化系统，包括间冷塔、高位水箱、凝汽器、除铁过滤器、活性炭过滤器、混合离子交换器、进水端、出水端和控制系统；高位水箱设置在间冷塔内，凝汽器的两端分别通过进水管道和出水管道连接间冷塔的进出口，高位水箱通过管道连接间冷塔的出口；进水管道上通过管路依次连接有除铁过滤器、活性炭过滤器和混合离子交换器，混合离子交换器的出口连接出水管；进水端设置在除铁过滤器和进水管之间，出水端设置在混合离子交换器和出水管之间；控制系统用于监测进水端和出水端的水质。
进一步的，进水端包括进水取样电磁阀、进水在线浊度表、进水在线pH表和进水在线电导率表，进水在线浊度表、进水在线pH表和进水在线电导率表均通过管路连接进水取样电磁阀，进水取样电磁阀连接到除铁过滤器和进水管之间；出水端包括出水取样电磁阀、出水在线pH表、出水在线电导率表和出水在线硅酸根分析仪，出水在线pH表、出水在线电导率表和出水在线硅酸根分析仪均通过管路连接出水取样电磁阀，出水取样电磁阀连接到混合离子交换器和出水管之间。
进一步的，控制系统为DCS数据采集处理单元；进水端和除铁过滤器之间还设置有流量调节阀，控制系统用于控制流量调节阀、进水取样电磁阀和出水取样电磁阀。
进一步的，靠近凝汽器的进水管上设置有循环水泵；进水管和进水端之间设置有净化装置进水隔离阀和温度计；进水端入口处还设置有流量计。
进一步的，除铁过滤器和活性炭过滤器之间设置有除铁过滤器出水手动阀，活性炭过滤器和混合离子交换器之间设置有活性炭过滤器出水手动阀，混合离子交换器和出水端之间依次设置有树脂捕捉器和混合离子交换器出水逆止阀。
进一步的，凝汽器还连接有汽轮机，汽轮机连接发电机。
进一步的，一种间接空冷循环水水质净化系统的控制方法，包括以下步骤：
1)打开净化装置进水隔离阀、净化装置出水隔离阀、除铁过滤器出水手动阀、活性炭过滤器出水手动阀、进水取样电磁阀和出水取样电磁阀；
2)控制系统送电后进行控制系统自检，自检成功后，控制系统准备就绪；
3)控制系统对间冷循环水净化装置的进水在线浊度表、进水在线pH表、进水在线电导率表等在线化学仪表的数据进行实时采集，并与系统设定的标准范围值进行自动比较，当进水水质中的任一指标不在设定的标准范围内时，自动启动净化装置，开始对间冷循环水进行旁流净化处理；
4)间冷循环水旁流净化处理过程中，进水水质会不断接近标准范围值，此过程中控制系统会根据实时值与标准范围值的偏差进行自动PID积分运算，合理调整进水流量调节阀的开度，控制好净化装置的进水流量，保证间冷循环水处理装置的自动安全、经济运行；
5)当间冷循环水净化装置运行一段时间后，进水水质已经达到标准范围要求值时，控制系统停止运行，如此重复3)～5)运行；
6)当控制系统检测到间冷循环水净化装置进水温度计数据超过设定上限时，控制系统会立即停止运行，进水流量调节阀全关；
7)定期对除铁过滤器、活性炭过滤器的过滤材料进行清洗或者更换，并对混合离子交换器内的树脂进行反洗和再生的操作。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明与现行采用除盐水置换循环水的处理方式，采用本专利间冷循环水净化装置及控制方法，可以节约大量的除盐水，具有明显的经济效益；
本发明采用除铁过滤器+活性炭过滤器过滤加吸附方式，悬浮物和有机物去除效率高；混合离子交换器不仅能够对间冷循环水中的Na+、Al3+、Fe3+、Ca2+、Mg2+等阳离子进行去除，还可以对硫酸根、硅酸根、氯离子等阴离子进行有效去除，同时其出水近中性，有效的解决了小阳床处理方式的多种弊端；
本发明采用间冷循环水净化装置采用物理过滤吸附与化学反应相结合的处理方式，水质净化更彻底；
本发明间冷循环水净化装置和控制方法将系统内在线化学仪表数据、流量调节阀、流量等设备和数据全部纳入自动控制系统，可以实现进出水水质的实时监测和调整，有效避免间冷系统铝材质因循环水水质恶化造成腐蚀泄露的事故。
本发明系统同时设计了进水水温超限、出水水质超标等联锁保护，进一步保证了间冷循环水系统运行期间的安全性。
本发明监测、控制、调节均纳入DCS集中控制系统，实现动态调节及无人值守功能。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为本发明控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图2，一种间接空冷循环水水质净化系统，包括间冷塔1、高位水箱2、凝汽器6、除铁过滤器7、活性炭过滤器8、混合离子交换器9、进水端、出水端和控制系统27；高位水箱2设置在间冷塔1内，凝汽器6的两端分别通过进水管道和出水管道连接间冷塔1的进出口，高位水箱2通过管道连接间冷塔1的出口；进水管道上通过管路依次连接有除铁过滤器7、活性炭过滤器8和混合离子交换器9，混合离子交换器9的出口连接出水管；进水端设置在除铁过滤器7和进水管之间，出水端设置在混合离子交换器9和出水管之间；控制系统27用于监测进水端和出水端的水质。
进水端包括进水取样电磁阀14、进水在线浊度表15、进水在线pH表16和进水在线电导率表17，进水在线浊度表15、进水在线pH表16和进水在线电导率表17均通过管路连接进水取样电磁阀14，进水取样电磁阀14连接到除铁过滤器7和进水管之间；出水端包括出水取样电磁阀23、出水在线pH表24、出水在线电导率表25和出水在线硅酸根分析仪26，出水在线pH表24、出水在线电导率表25和出水在线硅酸根分析仪26均通过管路连接出水取样电磁阀23，出水取样电磁阀23连接到混合离子交换器9和出水管之间。
控制系统27为DCS数据采集处理单元；进水端和除铁过滤器7之间还设置有流量调节阀18，控制系统27用于控制流量调节阀18、进水取样电磁阀14和出水取样电磁阀23。
靠近凝汽器6的进水管上设置有循环水泵3；进水管和进水端之间设置有净化装置进水隔离阀10和温度计12；进水端入口处还设置有流量计13。
除铁过滤器7和活性炭过滤器8之间设置有除铁过滤器出水手动阀19，活性炭过滤器8和混合离子交换器9之间设置有活性炭过滤器出水手动阀20，混合离子交换器9和出水端之间依次设置有树脂捕捉器21和混合离子交换器出水逆止阀22。
凝汽器6还连接有汽轮机4，汽轮机4连接发电机5。
一种间接空冷循环水水质净化系统的控制方法，包括以下步骤：
1)打开净化装置进水隔离阀10、净化装置出水隔离阀11、除铁过滤器出水手动阀19，活性炭过滤器出水手动阀20、进水取样电磁阀14、出水取样电磁阀23，上述阀门为常开阀，净化装置或控制系统有检修工作时方关闭；
2)间冷循环水水质净化装置控制系统27送电后进行控制系统自检，自检成功后，控制系统准备就绪；
3)DCS系统对间冷循环水净化装置的进水在线浊度表15、进水在线pH表16、进水在线电导率表17等在线化学仪表的数据进行实时采集，并与系统设定的标准范围值进行自动比较，当进水水质中的任一指标不在设定的标准范围内时，自动启动净化装置，开始对间冷循环水进行旁流净化处理；
4)间冷循环水旁流净化处理过程中，进水水质会不断接近标准范围值，此过程中DCS系统会根据实时值与标准范围值的偏差进行自动PID积分运算，合理调整进水流量调节阀18的开度，控制好净化装置的进水流量13，保证间冷循环水处理装置的自动安全、经济运行；
5)当间冷循环水净化装置运行一段时间后，进水水质已经达到标准范围要求值时，控制系统停止运行，如此重复3)～5)运行；
6)同时为了防止高温对混合离子交换器9内的树脂使用寿命和性能造成不可逆的影响，设计了防超温的保护功能，即当控制系统检测到间冷循环水净化装置进水温度计12数据超过设定上限时，控制系统会立即停止运行，进水流量调节阀18全关；
7)为了更好、更快、更持久的保证间冷循环水净化装置的旁流处理效果，会定期对除铁过滤器7、活性炭过滤器8的过滤材料进行清洗或者更换，并对混合离子交换器9内的树脂进行反洗和再生的操作，保证出水在线pH表24；出水在线电导率表25；出水在线硅酸根分析仪26的等出水指标达到标准要求；
8)混合离子交换器9出水管道上设有树脂捕捉器21，防止混合离子交换器9发生树脂泄漏事件时，树脂进入间冷循环水系统内，保证系统安全；
9)当有其它紧急情况时，也可人工直接紧急停止控制系统。
本专利采用一种间接空冷循环水水质净化装置对间冷循环水进行旁流处理，从而保证间冷循环水各项水质指标满足设备厂家技术协议要求值。本净化装置由除铁过滤器+活性炭过滤器+混合离子交换器组成，同时设计合理的控制方法，对本净化装置进行自动控制，最终达到无人值守的目标。
采用除铁过滤器+活性炭过滤器过滤加吸附方式，能够有效去除间冷循环水中的泥沙、铁锈、固体杂质和有机物；混合离子交换器不仅能够对间冷循环水中的Na+、Al3+、Fe3+、Ca2+、Mg2+等阳离子进行去除，还可以对硫酸根、硅酸根、氯离子等阴离子进行有效去除，同时其出水近中性，有效的解决了小阳床处理方式的多种弊端；与此同时，综合利用系统内的在线化学仪表、电动阀、DCS控制系统，合理设计控制方法实现对该装置的自动控制，从而达到无人值守的终极目标。见图1。
Claims (7)
1.一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，包括间冷塔(1)、高位水箱(2)、凝汽器(6)、除铁过滤器(7)、活性炭过滤器(8)、混合离子交换器(9)、进水端、出水端和控制系统(27)；高位水箱(2)设置在间冷塔(1)内，凝汽器(6)的两端分别通过进水管道和出水管道连接间冷塔(1)的进出口，高位水箱(2)通过管道连接间冷塔(1)的出口；进水管道上通过管路依次连接有除铁过滤器(7)、活性炭过滤器(8)和混合离子交换器(9)，混合离子交换器(9)的出口连接出水管；进水端设置在除铁过滤器(7)和进水管之间，出水端设置在混合离子交换器(9)和出水管之间；控制系统(27)用于监测进水端和出水端的水质。
2.根据权利要求1所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，进水端包括进水取样电磁阀(14)、进水在线浊度表(15)、进水在线pH表(16)和进水在线电导率表(17)，进水在线浊度表(15)、进水在线pH表(16)和进水在线电导率表(17)均通过管路连接进水取样电磁阀(14)，进水取样电磁阀(14)连接到除铁过滤器(7)和进水管之间；出水端包括出水取样电磁阀(23)、出水在线pH表(24)、出水在线电导率表(25)和出水在线硅酸根分析仪(26)，出水在线pH表(24)、出水在线电导率表(25)和出水在线硅酸根分析仪(26)均通过管路连接出水取样电磁阀(23)，出水取样电磁阀(23)连接到混合离子交换器(9)和出水管之间。
3.根据权利要求2所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，控制系统(27)为DCS数据采集处理单元；进水端和除铁过滤器(7)之间还设置有流量调节阀(18)，控制系统(27)用于控制流量调节阀(18)、进水取样电磁阀(14)和出水取样电磁阀(23)。
4.根据权利要求1所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，靠近凝汽器(6)的进水管上设置有循环水泵(3)；进水管和进水端之间设置有净化装置进水隔离阀(10)和温度计(12)；进水端入口处还设置有流量计(13)。
5.根据权利要求1所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，除铁过滤器(7)和活性炭过滤器(8)之间设置有除铁过滤器出水手动阀(19)，活性炭过滤器(8)和混合离子交换器(9)之间设置有活性炭过滤器出水手动阀(20)，混合离子交换器(9)和出水端之间依次设置有树脂捕捉器(21)和混合离子交换器出水逆止阀(22)。
6.根据权利要求1所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，其特征在于，凝汽器(6)还连接有汽轮机(4)，汽轮机(4)连接发电机(5)。
7.一种间接空冷循环水水质净化系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1至6任意一项所述的一种间接空冷循环水水质净化系统，包括以下步骤：
1)打开净化装置进水隔离阀(10)、净化装置出水隔离阀(11)、除铁过滤器出水手动阀(19)、活性炭过滤器出水手动阀(20)、进水取样电磁阀(14)和出水取样电磁阀(23)；
2)控制系统(27)送电后进行控制系统自检，自检成功后，控制系统准备就绪；
3)控制系统(27)对间冷循环水净化装置的进水在线浊度表(15)、进水在线pH表(16)、进水在线电导率表(17)等在线化学仪表的数据进行实时采集，并与系统设定的标准范围值进行自动比较，当进水水质中的任一指标不在设定的标准范围内时，自动启动净化装置，开始对间冷循环水进行旁流净化处理；
4)间冷循环水旁流净化处理过程中，进水水质会不断接近标准范围值，此过程中控制系统(27)会根据实时值与标准范围值的偏差进行自动PID积分运算，合理调整进水流量调节阀(18)的开度，控制好净化装置的进水流量，保证间冷循环水处理装置的自动安全、经济运行；
5)当间冷循环水净化装置运行一段时间后，进水水质已经达到标准范围要求值时，控制系统停止运行，如此重复3)～5)运行；
6)当控制系统检测到间冷循环水净化装置进水温度计(12)数据超过设定上限时，控制系统会立即停止运行，进水流量调节阀(18)全关；
7)定期对除铁过滤器(7)、活性炭过滤器(8)的过滤材料进行清洗或者更换，并对混合离子交换器(9)内的树脂进行反洗和再生的操作。
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|---|---|---|---|---|
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2020
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