CN117602750A - 一种循环水加药系统及加药管理方法 - Google Patents

一种循环水加药系统及加药管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环水加药系统，加药系统包括监测设备和加药设备，所述加药设备位于水系统循环水池的加药点处，所述加药设备设有加药泵；所述监测设备与水系统连接，所述监测设备设有进水管、出水管和位于进水管和出水管之间的多个检测管段，所述检测管段连通，每个检测管段设有至少一个不同的监测单元。本发明还提供一种加药管理方法，先根据循环水的应力变化计算投加数量；再对循环水的腐蚀、结垢及微生物状况进行连续在线监测；在线跟踪循环水中的药剂浓度；在线跟踪循环水中的药剂浓度；判定是否要补充药剂，当测量值低于设定低限值时，通过增加加药量进行调整；当测量值高于设定高限值，通过减少加药量进行调整。

Description

一种循环水加药系统及加药管理方法
技术领域
本发明属于水处理加药技术领域，具体是一种循环水加药系统及加药管理方法。
背景技术
在火电厂中，用于冷却汽轮机的水，称为冷却水。在火电厂用水量中，冷却用水占了很大部分。在长江以北、黄河以南地区的火电厂中，部分采用开式循环冷却系统，水源既有河水也有井水。在黄河以北地区的火电厂中，绝大部分采用开式循环冷却系统，水源为井水或河水。在开式循环冷却系统中，经常容易发生的问题是结垢、腐蚀和黏泥三类。因此冷却循环水处理的目的就是防止冷却系统中的重要设备(凝汽器、冷却塔)中形成水垢、黏泥和产生腐蚀。当凝汽器管和冷却系统附着水垢或污泥后，会导致冷却水流量降低；由于水垢的导热系数很低，因而也会急剧降低凝汽器的传热溪水；冷却塔和喷水池喷嘴结垢，特别是冷却塔填料结垢，将造成水流短路，这些都会降低冷却效率，提高凝汽器进水的温度，结垢严重时，会遭致水垢堵塞填料层，使填料层成为一个水箱，增加荷重，极为严重时，将导致底部支撑被压断；并且由于凝汽器管结垢，电厂会要求停机进行清洗，即减少发电量，又耗费大量人力、物力。垢的附着，特别是黏泥的附着，在附着物下部易发生局部腐蚀，凝汽器铜管的腐蚀会导致管道的破裂和穿孔，造成凝汽器的严重泄漏，情况严重时还会造成锅炉水冷壁管的爆破。
循环冷却水系统在正常运行时使用的水处理药剂是否能发挥其最佳的作用对循环水冷却水处理极为重要，而现在电厂大多采用人工加药或根据经验定时加药，这样的操作，不仅容易造成药剂的浪费，还会造成循环水处理的不彻底，给电厂的日常运行带来了很大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：本发明提供一种循环水加药系统及加药管理方法，集数据监测、数据报警、自动加药、智能排污等多功能于一体的综合监控系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种循环水加药系统，加药系统包括监测设备和加药设备，所述加药设备位于水系统循环水池的加药点处，所述加药设备设有加药泵；所述监测设备与水系统连接，所述监测设备设有进水管、出水管和位于进水管和出水管之间的多个检测管段，所述检测管段连通，每个检测管段设有至少一个不同的监测单元。
作为上述技术方案的进一步改进为：
进一步地，所述监测单元至少包括：温度传感器、腐蚀速率电极、pH电极、OPR电极、荧光探头、电导率电极、药剂浓度探头。
进一步地，所述检测管段采用活接接口，所述进水管处设有过滤器。
进一步地，所述检测管段包括至少一个三通和一个管道。
本发明还提供一种加药管理方法，包括以下步骤：
步骤1，根据循环水的应力变化计算投加数量；
步骤2，对循环水的腐蚀、结垢及微生物状况进行连续在线监测；
步骤3，在线跟踪循环水中的药剂浓度；判定是否要补充药剂，当测量值低于设定低限值时，通过增加加药量进行调整；当测量值高于设定高限值，通过减少加药量进行调整。
作为上述技术方案的进一步改进为：
进一步地，所述步骤1中，加药量计算方法如下：
1-1、首次加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定首次加药量：
其中，Gt1：首次加药量，V：循环水池有效容积，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药量；
1-2、运行时加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定运行时加药量：
其中，Gt2：系统运行时加药量，Qb：排污水量，Qw：风吹损失水量，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药范围，g为C1～C2；
控制碱度药剂投加量：
其中，Ac：硫酸投加量，纯度为98％；Mm：补充水碱度；Mr：循环冷却水控制碱度；Qm：补充水量；N：浓缩倍数。
本发明提供的循环水加药管理方法，与现有技术相比有以下优点：
本发明的循环水加药系统及加药管理方法，是集数据监测、数据报警、自动加药、智能排污等多功能于一体的综合监控方法。收集、检测系统的水质参数，并根据系统需求不同，检测不同的参数，并将所有水质参数信号收集到服务器中，并通过服务器做状态展示。
附图说明
图1是本发明加药系统的位置示意图。
图2是本发明监测设备的示意图。
图中标号说明：
1、进水管；2、过滤器；3、UPVC活接；4、UPVC三通；5、温度探头；6、备用位；7、第一个腐蚀速率电极；8、第二个腐蚀速率电极；9、第三个腐蚀速率电极；10、电极流通池；11、UPVC弯头；12、pH电极；13、ORP电极；14、探头(荧光+浊度)；15、流量报警开关；16、出水管；17、监测回路调节阀；18、监测回路流量计；19、电导率电极；20、监测回路取样阀。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1和图2示出了本发明的循环水加药系统的一种实施方式，加药系统包括监测设备和加药设备，加药设备位于水系统循环水池的加药点处，采用现有技术中常用的加药设备，带有加药泵能实现自动加药功能即可。监测设备位于水系统循环水泵出水母管上，监测设备设有进水管、出水管和位于进水管和出水管之间的多个检测管段，检测管段连通，每个检测管段设有至少一个不同的监测单元。监测单元包括但不限于：温度传感器、腐蚀速率电极、pH电极、OPR电极、荧光探头、电导率电极、药剂浓度探头。检测管段采用活接接口，这样可以根据需要设置检测管段的数量。进水管处设有过滤器。
本实施例中，设有5个检测管段，每个检测管段包括至少一个UPVC三通4和一个管道，管道通过UPVC活接3进行管道长度的调节。两个检测管段之间通过UPVC三通或者UPVC弯头11连接。
本实施例中，监测设备还设有控制箱，用于收集数据、进行数据对比和输出信号。
本实施例中，取样水从进水管1经过过滤器2后进入第一个检测管段，第一个检测管段设有温度探头5，温度探头5设于UPVC三通4处；进入第二个检测管段，第二个检测管段设有第一个腐蚀速率电极7，第一个腐蚀速率电极7设于UPVC三通4处；进入第三个检测管段，第三个检测管段设有第二个腐蚀速率电极8，第二个腐蚀速率电极8设于UPVC三通4处；进入第四个检测管段，第四个检测管段设有第三个腐蚀速率电极9，第三个腐蚀速率电极9设于UPVC三通4处；进入第五个检测管段，第五个检测管段设有电极流通池10，电极流通池10设有pH电极12和ORP电极13；进入第六个检测管段，第六个检测管段设有探头(荧光+浊度)14；然后从出水管16流出；出水管16之前还设有流量报警开关15。本实施例中，第四个检测管段与第六个检测管段之间设有分管道，分管道连接监测回路取样阀20，分管道设有监测回路调节阀17、监测回路流量计18、电导率电极19。
本实施例中，检测管段还可以设置备用位6，用于连接其它探头。
本发明的循环水加药管理方法包括以下步骤：
步骤1，根据循环水的应力变化计算投加数量。
加药量计算方法如下：
1-1、首次加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定首次加药量：
其中，Gt1：首次加药量，V：循环水池有效容积，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药量。
1-2、运行时加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定运行时加药量：
其中，Gt2：系统运行时加药量，Qb：排污水量，Qw：风吹损失水量，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药范围，g为C1～C2，C1、C2为常数。
控制碱度药剂投加量分析(以硫酸为例)：
其中，Ac：硫酸投加量，纯度为98％；
Mm：补充水碱度；
Mr：循环冷却水控制碱度；
Qm：补充水量；
N：浓缩倍数。
步骤2，对循环水的腐蚀、结垢及微生物状况进行连续在线监测。
检测水的pH、电导率、浊度、氧化还原电位(ORP)、腐蚀率、阻垢剂浓度、总磷、硬度、氯离子数据。
步骤3，在线跟踪循环水中的药剂浓度；判定是否要补充药剂，当测量值低于设定低限值时，通过增加加药量进行调整；当测量值高于设定高限值，通过减少加药量进行调整。
当测量值低于设定低限值时，对应继电器打开控制计量泵加药；当测量值高于设定高限值，对应继电器关闭控制计量泵不加药。
在实际中，不是所有的测量值都要通过加药进行调整，有的测量值通过加水进行调整。
本发明的加药管理方法另外还设有报警情况，具体为：
(1)流量报警：
设定泵的最大运行时间，在到达设定时间后强制停止，设备进入超时锁定。调节设备进水，使流量恢复正常后手动解除锁定。
(2)排污连锁：
当监测到排污阀启动时，设备自动联锁所有加药频道，停止加药。当排污阀关闭时，解除对加药频道的联锁。
(3)保安功能：
手动设定泵的最大运行时间，在到达设定时间后强制停止，设备进入超时锁定。在泵的管理界面手动接触保安功能锁定，设备恢复常规加药动作。
(4)参数报警：
当实际测得的参数高于用户设定的高报警值，或低于用户设定的低报警值时，发出参数报警。参数恢复到正常范围后自动解除锁定。
实施例1
根据目标水样的水质情况及预设需求不同，阻垢剂浓度不同，范围是C1～C2。
目标水样通过进水口及过滤器进入检测管段，目标水样进入检测管段内部开始进行水质分析。分析阻垢剂浓度，阻垢剂通过阻垢剂加药计量泵开始加药，通过荧光探头检测目标水样的阻垢剂浓度，与预设的阻垢剂浓度进行数据对比；阻垢剂浓度过高或过低，传递信号至阻垢剂加药计量泵，调整相对应加药量；参考加药调整量，见表1。针对不同水质均可以实时调整循环水内的阻垢剂浓度，达到预设要求。比对时采用内部标准数据库，以GB/T50050最新要求和预设需求设定。
表1阻垢剂加药调整量
实施例2
目标水样的水质情况不同，pH范围是6.8～9.5。
目标水样通过进水口及过滤器进入检测管段，目标水样进入检测管段内部开始进行水质分析。分析水样pH值，对应酸、碱通过酸、碱加药计量泵开始加药，通过pH电极检测目标水样的pH值，与预设的pH值进行数据对比；pH值过高，传递信号至酸加药计量泵加药，pH值过低，传递信号至碱加药计量泵加药。参考加药调整量，见表2。达到调整循环水内的pH范围，针对不同水质均可以短时间内达到技术要求。
酸、碱加药为动态平衡调整，仅针对水质实际情况启动对应加药计量泵加药，因水质处于动态范围内，如果检测结果偏离内部标准数据库，通过对应酸/碱计量泵逐次增大(或减少)单位浓度的加药量实现加药控制，并且通过缩短加药点和控制器取样点之间距离，便可实现实时控制加药量，并且在最短时间内对水质变化做出应答分析，实现药剂的控制。
表2 pH值加药调整量
实施例3
目标水样的水质情况不同，ORP值范围是-200～200mV。
目标水样通过进水口及过滤器进入检测管段，目标水样进入检测管段内部开始进行水质分析。分析ORP值，对应非氧化性杀菌剂通过对应还原剂、非氧化性杀菌剂加药计量泵开始加药，通过ORP电极检测目标水样的ORP值，与预设值进行数据对比；ORP值过高，传递信号至还原剂加药计量泵加药，ORP值过低，传递信号至氧化性杀菌剂加药计量泵加药。达到调整循环水内的ORP范围，针对不同水质均可以短时间内达到技术要求。参考加药调整量，见表3。
表3 ORP值加药调整量
序号 监测器监测ORP值A3 计量泵加药量调整
1 A3＜-200mV 氧化性杀菌剂加药计量泵加药
2 -200mV＜A3＜200mV
3 A3＞200mV 还原剂加药计量泵加药
实施例4
目标水样通过进水口及过滤器进入检测管段，目标水样进入检测管段内部开始进行水质分析。分析电导率值，通过电导率电极检测目标水样的电导率值；收到外接仪表的硬度及氯离子值数据反馈，将氯离子值转换为浓缩倍数(具体原理见下列公式)。实时监测循环水和补充水中的电导率，并结合浓缩倍数，同内部标准数据库进行数据对比；开启或者关闭排污阀门，循环水池内安装有液位计，根据液位数据，自动打开或关闭补水电动阀。具体阀门开启方法操作方法，见表4和表5。
浓缩倍数N：
N＝CR/CM
CR：循环水中氯离子的浓度；
CM：补充水中氯离子的浓度。
表4排污阀门开启方法
表5补水阀门开启方法
实施例5
目标水样通过进水口及过滤器进入检测管段，目标水样进入检测管段内部开始进行水质分析。通过腐蚀速率电极分析腐蚀率，进行数据对比；分析出碳钢腐蚀率、铜腐蚀率。通过不同腐蚀率的在线监测，实时控制循环水设备的内部情况。
如果腐蚀速率高于内部标准数据库数值，则报警。
实施例6
通过对水质补充水的水质监测分析，通过电导率、碱度同内部标准数据库比对分析，判定系统的结垢趋势，并启动对应计量泵，达到降低循环冷却水碱度的目的，以减少系统结垢。
上述实施案例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种循环水加药系统，其特征在于，加药系统包括监测设备和加药设备，所述加药设备位于水系统循环水池的加药点处，所述加药设备设有加药泵；所述监测设备与水系统连接，所述监测设备设有进水管、出水管和位于进水管和出水管之间的多个检测管段，所述检测管段连通，每个检测管段设有至少一个不同的监测单元。
2.根据权利要求1所述的循环水加药系统，其特征在于，所述监测单元至少包括：温度传感器、腐蚀速率电极、pH电极、OPR电极、荧光探头、电导率电极、药剂浓度探头。
3.根据权利要求1所述的循环水加药系统，其特征在于，所述检测管段采用活接接口，所述进水管处设有过滤器。
4.根据权利要求1所述的循环水加药系统，其特征在于，所述检测管段包括至少一个三通和一个管道。
5.一种循环水加药系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据循环水的应力变化计算投加数量；
步骤2，对循环水的腐蚀、结垢及微生物状况进行连续在线监测；
步骤3，在线跟踪循环水中的药剂浓度；判定是否要补充药剂，当测量值低于设定低限值时，通过增加加药量进行调整；当测量值高于设定高限值，通过减少加药量进行调整。
6.根据权利要求1所述的循环水加药管理方法，其特征在于，所述步骤1中，加药量计算方法如下：
1-1、首次加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定首次加药量：
其中，Gt1：首次加药量，V：循环水池有效容积，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药量；
1-2、运行时加药量设置
可根据循环水池情况、所加药剂效果及预设要求设定运行时加药量：
其中，Gt2：系统运行时加药量，Qb：排污水量，Qw：风吹损失水量，g：每升循环冷却水中阻垢剂加药范围，g为C1～C2；
控制碱度药剂投加量：
其中，Ac：硫酸投加量，纯度为98％；Mm：补充水碱度；Mr：循环冷却水控制碱度；Qm：补充水量；N：浓缩倍数。
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