CN113003758A - 一种循环冷却水智能数字管理系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种循环冷却水智能数字管理系统与方法，包括循环水预处理装置、无磷阻垢剂加药装置、非氧化加药装置、二氧化氯发生加药装置、硫酸加药装置、旁流过滤装置和智能数据中心。智能数据中心通过对各装置的监控数据进行分析，动态调整加药量，实现智能加药和自动排污，节省运行费用，并且当发生故障时，首先智能数据中心会进行各仪表相互校准，对异常的仪表进行报警，若补充水水质异常，智能数据中心根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门，实现动态平衡。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种循环冷却水智能数字管理系统与方法。
背景技术
近年来，火电厂作为耗水大户，在水资源约束与排放限制方面的压力陡然上升。其中，循环水系统用、排水水量占循环冷却型火电厂总用水量和总外排量的80％～90％，循环水系统节水减排是该类火电厂节水和废水综合治理工作的重点。目前，大部分循环冷却型电厂已通过加强原水预处理、优选水稳剂、升级凝汽器管材来提升浓缩倍率；循环水排污水作为脱硫、输煤和除渣用水回用，但仍有大量剩余的循环水排污水需要外排。被排掉的循环水即排污水水质具有碱度高，浊度高，pH值高，含盐量高，硬度高，悬浮物、有机物和微生物含量也高等特点。
传统火电厂中，主机部分(机、炉、电、灰、硫等)均已实现自动控制，但与节水工作紧密相关的循环冷却水等用水、排污水系统基本未实现自动控制，水质化验、加药、排污等操作仍主要依靠人工进行。循环水加药和冷却塔排污等各项操作的及时性、准确性基本无从谈起。循环水浓缩倍率超标会导致凝汽器等换热器结垢、腐蚀。部分电厂为防止出现循环水浓缩倍率超标，往往会加大排污，降低浓缩倍率运行，但会造成水资源大量浪费，也有电厂为实现节水指标，盲目提高浓缩倍率运行，导致设备发生结垢或腐蚀，造成巨大经济损失。火电机组欲实现深度节水、精准节水仅依靠传统的人工调节是远远不够的，离不开信息化智能控制技术的运用。
在电厂自动化智能控制推进过程中遇到的问题是传统加药靠人工进行，加药量不精确，无法实现精准控制，另外废水排放依靠经验指导，无法实现深度节水和精准节水。
发明内容
本发明是为了解决循环冷却塔无法精确加药及控制出水质量的问题，提供一种循环冷却水智能数字管理系统及方法，智能数据中心通过对各仪表监控数据进行分析，动态调整加药量，实现智能加药和自动排污，节省运行费用，并且当发生故障时，首先智能数据中心会进行各仪表相互校准，对异常的仪表进行报警，若补充水水质异常，智能数据中心根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门，实现动态平衡。
本发明提供一种循环冷却水智能数字管理系统，包括分别通过管道与循环冷却塔连接的循环水预处理装置，无磷阻垢剂加药装置，非氧化加药装置，二氧化氯发生加药装置，硫酸加药装置，旁流过滤装置，与循环水预处理装置的出口连接的污泥处理装置和与循环水预处理装置、无磷阻垢剂加药装置、非氧化加药装置、二氧化氯发生加药装置、硫酸加药装置、旁流过滤装置、污泥处理装置均电连接并进行数据传输的智能数据中心；
循环水预处理装置入口设置与智能数据中心电连接并进行数据传输的PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表，循环冷却塔的排污口设置与智能数据中心电连接并进行数据传输的COD表、PH表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、温度表、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表、浊度表，旁流过滤装置的入口设置与智能数据中心电连接并进行数据传输的流量表及浊度表，旁流过滤装置的出口设置与智能数据中心电连接并进行数据传输的浊度表；
二氧化氯发生加药装置包括依次连接的盐酸储罐供给系统、二氧化氯发生器、闭路循环系统、二氧化氯储罐系统、投加系统、与二氧化氯发生器相连的尾气处理系统，配电系统和检测仪器及控制系统，投加系统通过管道与循环冷却塔连接；
无磷阻垢剂加药装置用于向循环冷却塔中添加含有可跟踪荧光剂的无磷阻垢剂，可跟踪荧光剂用于判断循环冷却塔中的循环冷却水的阻垢剂残余量以调节无磷阻垢剂加药量；
智能数据中心包含数据模型，数据模型通过将接收的数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置、非氧化加药装置、二氧化氯发生加药装置和硫酸加药装置的加药量。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，循环水预处理装置为磁混凝沉淀池和砂滤。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，循环水预处理装置的出水浊度为1～3NTU。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，硫酸加药装置包括使用变频控制和冲程控制的计量泵。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，旁流过滤装置为MBBF非膜高精度过滤器或固液分离装置。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，旁流过滤装置的出水浊度为1～5NTU、浓缩液浓度为3～5％，旁流过滤装置的旁流过滤给水泵为变频控制。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，作为优选方式，PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表的信号电流均为4～20毫安。
本发明提供一种循环冷却水智能数字管理方法，包括如下步骤：
S1、连锁控制：智能数据中心接收PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、BAC仪、冷却塔液位计和凝汽器循环水热阻表传输的数据，使用数据模型将数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置、非氧化加药装置、二氧化氯发生加药装置和硫酸加药装置的加药量，将循环冷却塔出水COD、pH值、电导、钙硬度、ORP、余氯、阻垢剂、BAC、凝汽器循环水热阻值、凝汽器真空度和液位值控制在要求范围内；当循环冷却水智能数字管理系统发生异常时进入步骤S2；
S2、异常处理：智能数据中心根据来水流量、排污量、硬度、温度、阻垢剂量、余氯量、COD进行相互校准，对异常的仪表进行报警；若补充水水质异常，智能数据中心根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门以达到动态平衡。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理方法，作为优选方式，步骤S1中，COD的要求范围为250～500mg/L，PH值要求范围为8～8.5，电导要求范围为3000～10000μs/cm，钙硬度要求范围为250～500mg/L，ORP表要求范围为200～1000mv，余氯表要求范围为0.1～0.5mg/L，阻垢剂要求范围为0.1～1mg/L，BAC要求范围为1000～5000CFU/mL，凝汽器循环水热阻值要求范围为1x10-4～3.5x10-4m2·K/W，凝汽器真空度要求范围为50～80kPa，冷却塔池液位要求范围为2～3m。
本发明所述的一种循环冷却水智能数字管理方法，作为优选方式，步骤S1中，通过调节硫酸加药装置的计量泵控制PH值，通过调节非氧化加药装置的加药量并同时调节二氧化氯发生加药装置加药量控制COD，通过钙硬度仪、ORP表及电导表的数据调节排污调节阀以跟踪排污流量，通过调节补充水调节阀控制液位；
非氧化加药装置投加的非氧化杀菌剂为冲机性投加，一次加药为50～100ppm，夏季为2～3周一次，冬季为1～2月一次；
二氧化氯发生加药装置的二氧化氯投加量为0.1～0.5ppm；
COD根据运行经验，投加定期投加非氧化加药量，同时调节二氧化氯发生加药量，实现COD的控制，同时结合钙硬度仪、ORP表及电导表，可调节排污调节阀，跟踪排污流量，也可调节补充水调节阀，跟踪液位，实现连锁控制。
本发明具有以下优点：
(1)本发明通过各仪表监控分析，实现智能加药和自动排污，实现循环冷却水智能控制，节省运行费用。
(2)本发明准确分析循环冷却水浓缩倍率，加药量及费用计算，同时根据系统模型数据，依据各仪表参数，进行自动调整。
(3)当发生故障时，首先系统会根据来水流量、排污量、硬度、温度、阻垢剂量、余量量、COD进行相互校准，对异常的仪表进行报警，若补充水水质异常，会根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门，实现动态平衡。
附图说明
图1为一种循环冷却水智能数字管理系统结构示意图；
图2为一种循环冷却水智能数字管理方法流程图。
附图标记：
1、循环水预处理装置；2、无磷阻垢剂加药装置；3、非氧化加药装置；4、二氧化氯发生加药装置；5、硫酸加药装置；6、旁流过滤装置；7、污泥处理装置；8、智能数据中心。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种循环冷却水智能数字管理系统，包括分别通过管道与循环冷却塔连接的循环水预处理装置1，无磷阻垢剂加药装置2，非氧化加药装置3，二氧化氯发生加药装置4，硫酸加药装置5，旁流过滤装置6，与循环水预处理装置1的出口连接的污泥处理装置7和与循环水预处理装置1、无磷阻垢剂加药装置2、非氧化加药装置3、二氧化氯发生加药装置4、硫酸加药装置5、旁流过滤装置6、污泥处理装置7均电连接并进行数据传输的智能数据中心8；
循环水预处理装置1入口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表，循环冷却塔的排污口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的COD表、PH表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、温度表、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表、浊度表，旁流过滤装置6的入口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的流量表及浊度表，旁流过滤装置6的出口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的浊度表；
二氧化氯发生加药装置4包括依次连接的盐酸储罐供给系统、二氧化氯发生器、闭路循环系统、二氧化氯储罐系统、投加系统、与二氧化氯发生器相连的尾气处理系统，配电系统和检测仪器及控制系统，投加系统通过管道与循环冷却塔连接；
无磷阻垢剂加药装置2用于向循环冷却塔中添加含有可跟踪荧光剂的无磷阻垢剂，可跟踪荧光剂用于判断循环冷却塔8中的循环冷却水的阻垢剂残余量以调节无磷阻垢剂加药量；
智能数据中心8包含数据模型，数据模型通过将接收的数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置2、非氧化加药装置3、二氧化氯发生加药装置4和硫酸加药装置5的加药量。
实施例2
如图1所示，一种循环冷却水智能数字管理系统，包括分别通过管道与循环冷却塔连接的循环水预处理装置1，无磷阻垢剂加药装置2，非氧化加药装置3，二氧化氯发生加药装置4，硫酸加药装置5，旁流过滤装置6，与循环水预处理装置1的出口连接的污泥处理装置7和与循环水预处理装置1、无磷阻垢剂加药装置2、非氧化加药装置3、二氧化氯发生加药装置4、硫酸加药装置5、旁流过滤装置6、污泥处理装置7均电连接并进行数据传输的智能数据中心8；
循环水预处理装置1入口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表，循环冷却塔的排污口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的COD表、PH表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、温度表、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表、浊度表，旁流过滤装置6的入口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的流量表及浊度表，旁流过滤装置6的出口设置与智能数据中心8电连接并进行数据传输的浊度表；
循环水预处理装置1为磁混凝沉淀池和砂滤；循环水预处理装置1的出水浊度为1～3NTU；
无磷阻垢剂加药装置2用于向循环冷却塔中添加含有可跟踪荧光剂的无磷阻垢剂，可跟踪荧光剂用于判断循环冷却塔8中的循环冷却水的阻垢剂残余量以调节无磷阻垢剂加药量；
二氧化氯发生加药装置4包括依次连接的盐酸储罐供给系统、二氧化氯发生器、闭路循环系统、二氧化氯储罐系统、投加系统、与二氧化氯发生器相连的尾气处理系统，配电系统和检测仪器及控制系统，投加系统通过管道与循环冷却塔连接；
硫酸加药装置5包括使用变频控制和冲程控制的计量泵；
旁流过滤装置6为MBBF非膜高精度过滤器或固液分离装置；
旁流过滤装置6的出水浊度为1～5NTU、浓缩液浓度为3～5％，旁流过滤装置6的旁流过滤给水泵为变频控制；
智能数据中心8包含数据模型，数据模型通过将接收的数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置2、非氧化加药装置3、二氧化氯发生加药装置4和硫酸加药装置5的加药量；
PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表的信号电流均为4～20毫安。
如图2所示，实施例1-2的一种循环冷却水智能数字管理系统的使用方法包括如下步骤：
S1、连锁控制：智能数据中心8接收PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、BAC仪、冷却塔液位计和凝汽器循环水热阻表传输的数据，使用数据模型将数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置2、非氧化加药装置3、二氧化氯发生加药装置4和硫酸加药装置5的加药量，将循环冷却塔出水COD、pH值、电导、钙硬度、ORP、余氯、阻垢剂、BAC、凝汽器循环水热阻值、凝汽器真空度和液位值控制在要求范围内；当循环冷却水智能数字管理系统发生异常时进入步骤S2；
步骤S1中，COD的要求范围为250～500mg/L，PH值要求范围为8～8.5，电导要求范围为3000～10000μs/cm，钙硬度要求范围为250～500mg/L，ORP表要求范围为200～1000mv，余氯表要求范围为0.1～0.5mg/L，阻垢剂要求范围为0.1～1mg/L，BAC要求范围为
1000～5000CFU/mL，凝汽器循环水热阻值要求范围为1x10-4～3.5x10-4m2·K/W，凝汽器真空度要求范围为50～80kPa，冷却塔池液位要求范围为2～3m；
步骤S1中，通过调节硫酸加药装置5的计量泵控制PH值，通过调节非氧化加药装置3的加药量并同时调节二氧化氯发生加药装置4加药量控制COD，通过钙硬度仪、ORP表及电导表的数据调节排污调节阀以跟踪排污流量，通过调节补充水调节阀控制液位；
非氧化加药装置3投加的非氧化杀菌剂为冲机性投加，一次加药为50～100ppm，夏季为2～3周一次，冬季为1～2月一次；
二氧化氯发生加药装置4的二氧化氯投加量为0.1～0.5ppm；
S2、异常处理：智能数据中心8根据来水流量、排污量、硬度、温度、阻垢剂量、余氯量、COD进行相互校准，对异常的仪表进行报警；若补充水水质异常，智能数据中心8根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门以达到动态平衡。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：包括分别通过管道与循环冷却塔连接的循环水预处理装置(1)，无磷阻垢剂加药装置(2)，非氧化加药装置(3)，二氧化氯发生加药装置(4)，硫酸加药装置(5)，旁流过滤装置(6)，与所述循环水预处理装置(1)的出口连接的污泥处理装置(7)和与所述循环水预处理装置(1)、所述无磷阻垢剂加药装置(2)、所述非氧化加药装置(3)、所述二氧化氯发生加药装置(4)、所述硫酸加药装置(5)、所述旁流过滤装置(6)、所述污泥处理装置(7)均电连接并进行数据传输的智能数据中心(8)；
所述循环水预处理装置(1)入口设置与所述智能数据中心(8)电连接并进行数据传输的PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表，所述循环冷却塔的排污口设置与所述智能数据中心(8)电连接并进行数据传输的COD表、PH表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、温度表、BAC仪、冷却塔液位计、凝汽器循环水热阻表、浊度表，所述旁流过滤装置(6)的入口设置与所述智能数据中心(8)电连接并进行数据传输的流量表及浊度表，所述旁流过滤装置(6)的出口设置与所述智能数据中心(8)电连接并进行数据传输的浊度表；
所述二氧化氯发生加药装置(4)包括依次连接的盐酸储罐供给系统、二氧化氯发生器、闭路循环系统、二氧化氯储罐系统、投加系统、与所述二氧化氯发生器相连的尾气处理系统，配电系统和检测仪器及控制系统，所述投加系统通过管道与所述循环冷却塔连接；
所述无磷阻垢剂加药装置(2)用于向所述循环冷却塔中添加含有可跟踪荧光剂的无磷阻垢剂，所述可跟踪荧光剂用于判断所述循环冷却塔(8)中的循环冷却水的阻垢剂残余量以调节所述无磷阻垢剂加药量；
所述智能数据中心(8)包含数据模型，所述数据模型通过将接收的数据进行模拟对比发出信号调节所述无磷阻垢剂加药装置(2)、所述非氧化加药装置(3)、所述二氧化氯发生加药装置(4)和所述硫酸加药装置(5)的加药量。
2.根据权利要求1所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述循环水预处理装置(1)为磁混凝沉淀池和砂滤。
3.根据权利要求2所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述循环水预处理装置(1)的出水浊度为1～3NTU。
4.根据权利要求1所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述硫酸加药装置(5)包括使用变频控制和冲程控制的计量泵。
5.根据权利要求1所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述旁流过滤装置(6)为MBBF非膜高精度过滤器或固液分离装置。
6.根据权利要求5所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述旁流过滤装置(6)的出水浊度为1～5NTU、浓缩液浓度为3～5％，所述旁流过滤装置(6)的旁流过滤给水泵为变频控制。
7.根据权利要求1所述的一种循环冷却水智能数字管理系统，其特征在于：所述PH表、所述流量表、所述电导表、所述钙硬表、所述COD表、所述温度表、所述余氯表、所述浊度表、所述排污流量计、所述电导表、所述排污调节阀、所述钙硬度表、所述ORP表、所述余氯表、所述荧光浓度仪、所述BAC仪、所述冷却塔液位计、所述凝汽器循环水热阻表的信号电流均为4～20毫安。
8.一种循环冷却水智能数字管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、连锁控制：智能数据中心(8)接收PH表、流量表、电导表、钙硬表、COD表、温度表、余氯表、浊度表、排污流量计、电导表、排污调节阀、钙硬度表、ORP表、余氯表、荧光浓度仪、BAC仪、冷却塔液位计和凝汽器循环水热阻表传输的数据，使用数据模型将所述数据进行模拟对比发出信号调节无磷阻垢剂加药装置(2)、非氧化加药装置(3)、二氧化氯发生加药装置(4)和硫酸加药装置(5)的加药量，将循环冷却塔出水COD、pH值、电导、钙硬度、ORP、余氯、阻垢剂、BAC、凝汽器循环水热阻值、凝汽器真空度和液位值控制在要求范围内；当循环冷却水智能数字管理系统发生异常时进入步骤S2；
S2、异常处理：所述智能数据中心(8)根据来水流量、排污量、硬度、温度、阻垢剂量、余氯量、COD进行相互校准，对异常的仪表进行报警；若补充水水质异常，所述智能数据中心(8)根据所配仪表进行报警，同时反馈计算调整其他加药量及阀门以达到动态平衡。
9.根据权利要求8所述的一种循环冷却水智能数字管理方法，其特征在于：步骤S1中，COD的要求范围为250～500mg/L，PH值要求范围为8～8.5，电导要求范围为3000～10000μs/cm，钙硬度要求范围为250～500mg/L，ORP表要求范围为200～1000mv，余氯表要求范围为0.1～0.5mg/L，阻垢剂要求范围为0.1～1mg/L，BAC要求范围为1000～5000CFU/mL，凝汽器循环水热阻值要求范围为1x10-4～3.5x10-4m2·K/W，凝汽器真空度要求范围为50～80kPa，冷却塔池液位要求范围为2～3m。
10.根据权利要求9所述的一种循环冷却水智能数字管理方法，其特征在于：
步骤S1中，通过调节所述硫酸加药装置(5)的计量泵控制PH值，通过调节所述非氧化加药装置(3)的加药量并同时调节所述二氧化氯发生加药装置(4)加药量控制COD，通过钙硬度仪、ORP表及电导表的数据调节排污调节阀以跟踪排污流量，通过调节补充水调节阀控制液位；
所述非氧化加药装置(3)投加的非氧化杀菌剂为冲机性投加，一次加药为50～100ppm，夏季为2～3周一次，冬季为1～2月一次；
所述二氧化氯发生加药装置(4)的二氧化氯投加量为0.1～0.5ppm。
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