CN114275944A - 一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统 - Google Patents

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刘贵栋
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俞杰
申伟庆
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Abstract

一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，利用稳压罐平衡进出口的压力，当进水管外界瞬时高压水进入电除盐系统时，高压水首先进入稳压罐，密封在罐内的空气被压缩，根据波义耳气体定律，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到稳压罐内气体压力与水的压力达到平衡。当出水管水流失后压力降低或形成瞬时负压时，稳压罐内气体压力大于水的压力，此时空气体积膨胀将气囊内的水挤出稳压罐补到系统中，直到气体压力与水的压力再次达到平衡。该稳压方法可以减缓EDI装置运行时的大幅压力波动，防止水锤作用的发生，使EDI装置平稳运行，最大程度保证系统运行安全。

Description

一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统。
背景技术
在电厂锅炉补给水处理系统中，全膜法越来越得到大家的认可，全膜法的电除盐系统中，由于设备频繁启停导致压力的波动，不利于产水水质的稳定，缩短EDI模块的使用寿命，严重的水锤作用还会导致极板破裂或填料树脂压坏。
目前常用的防止水锤作用和减弱压力波动的方法为，将电除盐系统进水阀和不合格产水排放阀设为调节阀，在系统启动时通过缓慢打开进水阀的方法减弱瞬时高压进水对电除盐模块的冲击；待产水量、水质达到设计工况后，再缓慢关闭不合格产水阀，以此减缓产水侧压力的波动。该方法可在一定程度上减弱水锤作用，但减弱程度有限，且容易发生误操作的情况，一旦有大的压力波动形成水锤将会对电除盐模块产生不可逆的影响，且没有任何保护措施。
发明内容
本发明的目在于提供一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，平衡进出口的压力，减缓EDI装置运行时的大幅压力波动，防止水锤作用的发生，使EDI装置平稳运行，有效保护EDI电除盐系统运行安全。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，包括反渗透产水箱、保安过滤器、稳压罐、进水端压力变送器以及EDI模块组；
其中，EDI模块组包括若干EDI模块，每个EDI模块包括浓水室与淡水室，浓水室上设置有浓水进口和浓水出口，淡水室上设置有淡水进口和淡水出口；
反渗透产水箱与保安过滤器入口相连，保安过滤器出口与进水端压力变送器入口相连，进水端压力变送器出口分为两路，一路经浓水进水管道与每个EDI模块的浓水进口相连通，浓水出口经浓水管道与回收水箱相连；另一路经淡水进水管道与每个EDI模块的淡水进口相连，淡水出口经淡水出水管道与除盐水箱或用水点相连；
稳压罐与保安过滤器的出口相连通。
进一步的，反渗透产水箱经EDI给水泵、进水调节阀与保安过滤器入口相连。
进一步的，浓水进水管道上设置有浓水端减压阀和浓水侧压力表。
进一步的，浓水出水管道上设置有浓水出水侧压力表。
进一步的，淡水进水管道上设置有进水侧压力表。
进一步的，淡水出水管道上设置有产水侧压力表、产水端压力变送器以及不合格水排放阀。
进一步的，还包括产水端压力变送器的出口相连通的产水端稳压罐。
进一步的，稳压罐包括罐体、充气口、气囊、气室、水室以及进出水口；罐体侧壁上设置有充气口，罐体底部设置有进出水口，罐体内设置有分割装置，分割装置将罐体内的空间分为气室和水室。
进一步的，分割装置为橡胶隔膜或气囊；气室内填充有氮气。
进一步的，气室与水室的总容积为：
Figure BDA0003408408740000021
最低工作压力时气室体积为：
Figure BDA0003408408740000022
最高工作压力时罐内气室体积为：
Figure BDA0003408408740000023
其中，β——稳压罐容积系数；
Vx2——稳压罐的调节水容积；
ab——稳压罐内最低工作压力与最高工作压力之比。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明首次将气体稳压罐原理应用于连续电除盐系统，解决了电除盐系统运行过程中由于设备频繁启停形成的水锤作用导致的一系列问题，有效保护EDI电除盐系统的运行安全；气体稳压罐运行过程中无需操作，免维护，极大的减少了运行人员的工作量；该系统减弱了电除盐系统的运行压力波动，有利于产水水质稳定，延长了电除盐模块的使用周期，使电除盐系统运行更加稳定可靠。本发明中当进水管外界瞬时高压水进入电除盐系统时，高压水首先进入稳压罐，密封在罐内的空气被压缩，根据波义耳气体定律，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到稳压罐内气体压力与水的压力达到平衡。当出水管水流失后压力降低或形成瞬时负压时，稳压罐内气体压力大于水的压力，此时空气体积膨胀将气囊内的水挤出稳压罐补到系统中，直到气体压力与水的压力再次达到平衡。该稳压系统可以减缓EDI模块运行时的大幅压力波动，防止水锤作用的发生，使EDI模块平稳运行，最大程度保证系统运行安全。本发明通过稳压罐平衡进出口的压力，减缓EDI模块运行压力波动，有效保护EDI电除盐系统。
附图说明
图1为本发明实施例提供的有关防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的隔膜式稳压罐的结构示意图；
图3为稳压罐内体积示意图。
图中：1、反渗透产水箱，2、EDI给水泵，3、进水调节阀，4、保安过滤器，5、稳压罐，6、进水端压力变送器，7、浓水端减压阀，8、进水侧压力表，9、浓水侧压力表，10、EDI模块组，11、产水侧压力表，12、产水端压力变送器，13、产水端稳压罐，14、不合格水排放阀，15为止回阀，16为浓水排水侧压力表，5-1、稳压罐，5-2、充气口，5-3、气囊，5-4、气室，5-5、水室，5-6、进出水口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，包括反渗透产水箱1、EDI给水泵2、进水调节阀3、保安过滤器4、稳压罐5、进水端压力变送器6、浓水端减压阀7、进水侧压力表8、浓水侧压力表9、EDI模块组10、产水侧压力表11、产水端压力变送器12、产水端稳压罐13以及不合格水排放阀14。
其中，EDI模块组10包括若干结构相同的EDI模块，每个EDI模块均包括浓水室与淡水室，浓水室上设置有浓水进口和浓水出口，淡水室上设置有淡水进口和淡水出口。
反渗透产水箱1经EDI给水泵2、进水调节阀3与保安过滤器4入口相连，保安过滤器4出口与进水端压力变送器6入口相连，进水端压力变送器6出口分为两路，一路经浓水进水管道与EDI模块组10的每个EDI模块的浓水进口相连通，浓水进口与回收水箱相连；另一路经淡水进水管道与EDI模块组10的每个EDI模块的淡水进口相连，淡水出口经淡水出水管道与除盐水箱或用水点相连。
浓水进水管道上设置有浓水端减压阀7和浓水侧压力表9。
浓水出水管道上设置有浓水出水侧压力表16。
淡水进水管道上设置有进水侧压力表8。
淡水出水管道上设置有产水侧压力表11和产水端压力变送器12。
稳压罐5与保安过滤器4的出口相连通。
产水端稳压罐13与产水端压力变送器12的出口相连通。
所述稳压罐5由罐体5-1、充气口5-2、橡胶隔膜或气囊5-3、气室5-4、水室5-5以及进出水口5-6组成。罐体5-1一般为不锈钢材质罐体，气囊材质为一般EPDM或丁基橡胶可选，隔膜或气囊与罐体5-1之间预充氮气。罐体5-1侧壁上设置有充气口5-2，罐体5-1底部设置有进出水口5-6，罐体5-1内设置有分割装置，分割装置将罐体5-1内的空间分为气室5-4和水室5-5，分割装置为橡胶隔膜或气囊5-3。气室5-4内填充有氮气。
所述产水端稳压罐13与稳压罐5结构相同。
具体的，当外界瞬时高压水通过进水管进入电除盐系统时，电除盐系统水会在系统压力的作用下挤入稳压罐5内，密封在稳压罐5的气室5-4内的氮气被压缩，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到稳压罐5内气体压力与水的压力达到平衡。当系统压力降低或形成瞬时负压时，稳压罐5内气体压力大于水的压力，气囊5-3内的水会在罐体5-1与气囊5-3之间氮气的压力作用下挤出补到电除盐系统中，直到气体压力与水的压力再次达到平衡。
该系统可以维持电除盐系统进出口压力稳定，防止水锤作用对电除盐设备的损坏，最大程度保护电除盐系统的稳定运行。
所述浓水端减压阀7安装在浓水进水管道上，该浓水端减压阀7采用可调式减压阀，将电除盐系统浓水管进水压力调至低于产水压力0.03～0.05MPa，可防止系统运行时EDI模块组内的浓水向淡水室内扩散，且该措施避免的单独设浓水水源，优化电除盐管道设计。
具体的，参见图3，进水端稳压罐5容积计算方法如下：
1)稳压罐的调节水容积：
Figure BDA0003408408740000051
2)稳压罐总容积：
Figure BDA0003408408740000052
3)最低工作压力时罐内空气容积：
Figure BDA0003408408740000053
4)最高工作压力时罐内空气容积：
Figure BDA0003408408740000061
5)最低工作压力时罐内水容积：
Figure BDA0003408408740000062
6)最高工作压力时罐内水容积：
Figure BDA0003408408740000063
式中：
qb——设计流量(m3/h)，其值应为单套电除盐系统给水泵的额定流量；
n——连续电除盐系统在1h内的启动次数或外界因素导致的压力波动次数，宜采用6～8次；
C——安全系统，宜采用1.0～1.3；
ab——稳压罐内最低工作压力与最高工作压力之比，
Figure BDA0003408408740000064
可根据电除盐系统允许的压力波动值进行调整，一般为0.65～0.85；
β——稳压罐容积系数，
Figure BDA0003408408740000065
一般为1.05；
P0——稳压罐的初始压力，即启动稳压罐时的罐内预充气压力，一般按系统额定工作压力取值；
P1——稳压罐的最低工作压力，即电除盐系统正常运行时稳压罐的最低工作压力；
P2——稳压罐的最高工作压力，即电除盐系统正常运行时稳压罐的最高工作压力；
本发明的工作过程为：当进水管外界瞬时高压水进入电除盐系统时，高压水首先进入稳压罐，密封在罐内的空气被压缩，根据波义耳气体定律，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到稳压罐内气体压力与水的压力达到平衡。当出水管水流失后压力降低或形成瞬时负压时，稳压罐内气体压力大于水的压力，此时空气体积膨胀将气囊内的水挤出稳压罐补到系统中，直到气体压力与水的压力再次达到平衡。该稳压方法可以减缓EDI模块运行时的大幅压力波动，防止水锤作用的发生，使EDI模块平稳运行，最大程度保证系统运行安全。本发明通过稳压罐平衡进出口的压力，减缓EDI模块运行压力波动，有效保护EDI电除盐系统。
实施例
以某连续电除盐系统为实施例，设计水量为100m3/h，计算稳压罐的容积，其中电除盐系统正常运行时的最低工作压力为0.35MPa，最高工作压力为0.45MPa，系统额定工作压力为0.4MPa，稳压罐安全系统C取1.2，压力波动次数n取6；
稳压罐的调节水容积为：
Figure BDA0003408408740000071
稳压罐总容积为：
Figure BDA0003408408740000072
具体的，当EDI给水泵2启动时，由于进水调节阀开度不够，导致水泵憋压，扬程突然增高形成的瞬时高压水或水锤作用经过保安过滤器4后，首先挤入进水端稳压罐5内，密封在进水端稳压罐5的气室5-4内的氮气被压缩，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到进水端稳压罐5内气体压力与水的压力达到平衡，减缓水锤作用对电除盐系统的冲击。
具体的，当进水经过稳压罐5和进出管压力变送器6后，分为两路，一路进入电除盐模块进水侧管道，一路进入电除盐模块浓水测管道。浓水进水侧管道上设置的可调式减压阀7，将电除盐系统浓水侧进水压力调至低于产水压力0.03～0.05MPa，此步骤可防止系统运行时EDI模块组内的浓水向淡水室内扩散。
具体的，系统投运时，电除盐系统产水合格后末端不合格产水排放阀14关闭时，会导致电除盐系统憋压，形成正压水锤作用，产水端稳压罐13工作过程和进水端稳压罐5相似；当电除盐系统产水不合格时，不合格产水排放阀14突然打开会导致系统产水端压力降低或形成瞬时负压，由于产水端稳压罐5内气体压力大于水的压力，气囊5-3内的水会在罐体5-1与气囊5-3之间氮气的压力作用下挤出补到电除盐系统中，直到气体压力与水的压力再次达到平衡，再平衡的过程会减缓压力波动的剧烈程度，避免形成水锤作用对电除盐系统产生损坏。
该系统可以维持电除盐系统进出口压力稳定，防止水锤作用对电除盐设备的损坏，最大程度保护电除盐系统的稳定运行。
以上所述仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本技术领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，包括反渗透产水箱(1)、保安过滤器(4)、稳压罐(5)、进水端压力变送器(6)以及EDI模块组(10)；
其中，EDI模块组(10)包括若干EDI模块，每个EDI模块包括浓水室与淡水室，浓水室上设置有浓水进口和浓水出口，淡水室上设置有淡水进口和淡水出口；
反渗透产水箱(1)与保安过滤器(4)入口相连，保安过滤器(4)出口与进水端压力变送器(6)入口相连，进水端压力变送器(6)出口分为两路，一路经浓水进水管道与每个EDI模块的浓水进口相连通，浓水出口经浓水管道与回收水箱相连；另一路经淡水进水管道与每个EDI模块的淡水进口相连，淡水出口经淡水出水管道与除盐水箱或用水点相连；
稳压罐(5)与保安过滤器(4)的出口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，反渗透产水箱(1)经EDI给水泵(2)、进水调节阀(3)与保安过滤器(4)入口相连。
3.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，浓水进水管道上设置有浓水端减压阀(7)和浓水侧压力表(9)。
4.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，浓水出水管道上设置有浓水出水侧压力表(16)。
5.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，淡水进水管道上设置有进水侧压力表(8)。
6.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，淡水出水管道上设置有产水侧压力表(11)、产水端压力变送器(12)以及不合格水排放阀(14)。
7.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，还包括产水端压力变送器(12)的出口相连通的产水端稳压罐(13)。
8.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，稳压罐(5)包括罐体(5-1)、充气口(5-2)、气囊(5-3)、气室(5-4)、水室(5-5)以及进出水口(5-6)；罐体(5-1)侧壁上设置有充气口(5-2)，罐体(5-1)底部设置有进出水口(5-6)，罐体(5-1)内设置有分割装置，分割装置将罐体(5-1)内的空间分为气室(5-4)和水室(5-5)。
9.根据权利要求8所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，分割装置为橡胶隔膜或气囊(5-3)；气室(5-4)内填充有氮气。
10.根据权利要求1所述的一种防止连续电除盐系统水锤危害的稳压系统，其特征在于，
气室(5-4)与水室(5-5)的总容积为：
Figure FDA0003408408730000021
最低工作压力时气室(5-4)体积为：
Figure FDA0003408408730000022
最高工作压力时罐内气室(5-4)体积为：
Figure FDA0003408408730000023
其中，β——稳压罐容积系数；
Vx2——稳压罐的调节水容积；
ab——稳压罐内最低工作压力与最高工作压力之比。
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