CN1996003A - 一种循环冷却水浓缩倍率在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对火力发电厂循环冷却水浓缩倍率在线监测的方法。该方法通过两个测量回路，分别测定循环冷却水和补充水的电导率值和水温，用经过温度补偿的循环水和补充水的电导率值之比，代替测定循环水中Cl^－浓度与补充水中Cl^－浓度之比，得到循环冷却水的浓缩倍率。该法测量结果准确、可靠，抗污染能力强。使用该方法在线监测循环水浓缩倍率，为实现循环水系统的自动控制奠定了良好的基础，有利于节约水资源。

Description

一种循环冷却水浓缩倍率在线监测方法

技术领域

本发明属于工业节水技术领域，特别涉及一种火力发电厂循环冷却水浓缩倍率在线监测方法。

背景技术

火力发电厂是高用水量行业，尤其是在北方缺水地区，水源紧张是火力发电厂所面临的一个不容回避的问题。在火电厂所有用水项目中，循环冷却水的消耗量最大，所以控制循环冷却水的用量是实现节约用水的重点。

循环冷却水运行过程中存在着蒸发损失、吹散损失(含渗漏损失)和排污损失。如果冷却水系统的运行条件一定，则蒸发损失、吹散损失(含渗漏损失)就基本是一个定值，因此，排污损失就成了节水控制的重点对象。循环冷却水的节水效果通常是以浓缩倍率的大小来衡量。提高冷却水的浓缩倍率，可大幅度减少排污量和补水量(同时也意味着减少药剂用量)，取得良好的节水效果。但浓缩倍率不是可以无限提高的，随着浓缩倍率的逐步提高，水中的含盐量也不断提高，当其浓度达到一定的程度时，就会对循环水系统产生腐蚀、结垢等诸多问题。所以，提高循环水的浓缩倍率要以不产生腐蚀和结垢等问题为前提。另外，保持浓缩倍率的平稳恒定是实现安全生产和节水的关键。在实际运行过程中，即使浓缩倍率在短时间内波动到了一个低值，其耗水量也会抵消掉相当长一段时间内高浓缩倍率运行工况下的节水量。因此，在线监测循环冷却水的浓缩倍率，不仅有助于减少排污量，节约用水，还可以有效防止凝汽器铜管腐蚀、结垢问题。

当没有结垢现象发生时，循环水浓缩倍率为循环水中某盐类浓度与补充水中该盐类浓度的比值。由于氯的化合物具有很高的溶解度，因此常规方法是采用循环水和补充水中氯离子浓度的比值(Cl^- _x/Cl^- _bu)来表示循环水的浓缩倍率。目前火力发电厂对循环冷却水中Cl^-浓度及浓缩倍率的监测多为间断取样、手工分析。也有采用Cl^-选择性电极在线监测，但由于循环水水质比较恶劣，该方法仪表漂移问题严重，在线Cl^-选择性电极不够稳定，需经常更换，且其价格昂贵，不适合工业应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种对火力发电厂循环冷却水浓缩倍率进行在线监测的方法。该方法采用电导率电极在线监测循环水和补充水的电导率，然后经过智能仪表的一系列的函数运算，将其转换成相应的浓缩倍率，从而实现对浓缩倍率快速、简单而准确的在线监测。

原理：在开式循环冷却水系统中，水的损失包括蒸发损失、吹散和渗漏损失、排污损失。要使冷却系统维持正常运行，对这些损失量必须进行补充，因此，水的平衡方程式如下：

                           P₀＝P₁+P₂+P₃                                 (1)式中P₀表示补充的水量；P₁表示蒸发损失；P₂表示吹散和渗漏损失，即由冷却塔吹散出去和系统漏泄而损失的水量；P₃表示排污损失，即从防止结垢和腐蚀的角度出发，为控制冷却系统的浓缩倍率而强制排放的水量。

由于蒸发损失不带走水中的盐分，而吹散、渗漏、排污损失均带走水中的盐分，假设补充水中的盐分在循环冷却系统中不析出，则循环冷却系统将建立如下的盐类平衡：

                            P₀·S_B＝(P₂+P₃)S_X                           (2)

式中S_B表示补充水的含盐浓度，mg/L；S_X表示循环水的含盐浓度，mg/L。将上式移项得到循环水浓缩倍率K的表达式为：

$K=\frac{(P_1+P_2+P_3)}{(P_2+P_3)}=\frac{S_x}{S_B}---\left(3\right)$

由上式可以看出：循环水浓缩倍率为循环水中某盐类浓度与补充水中该盐类浓度的比值。

电导率是表示水中溶解盐类多少的一种指标，测定水中电导率是间接表示水中含盐量的最简便的方法。

本发明是一种循环冷却水浓缩倍率在线监测方法，通过使用电导率电极在线监测被测水体的电导率，然后经过智能仪的一系列的函数运算，转换成其对应的浓缩倍率，从而实现循环冷却水浓缩倍率的在线监测。其过程包括：通过两个测量回路，在各自的检测池中使用电导率电极分别测定经前置过滤器过滤后的循环水和补充水的电导率，电极电缆将检测到的循环水和补充水的电导率传输到智能仪表，按照如下公式进行温度补偿得到循环水和补充水在25℃基准温度时的电导率值：

$S_{{\mathrm{DDx}}_{25}}=S_{{\mathrm{DDx}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_x-25)]$

$S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}=S_{{\mathrm{DDbu}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_{\mathrm{bu}}-25)]---\left(4\right)$

式中S_DDx25和S_DDbu25分别表示换算到25℃时循环水和补充水的电导率；S_DDxt和S_DDbut分别表示t℃时循环水和补充水的电导率：α为温度系数；t_x和t_bu分别为为循环水和补充水的温度。

用经过温度补偿的循环水和补充水的电导率值按照如下公式计算循环冷却水的浓缩倍率K：

$K=S_{{\mathrm{DDx}}_{25}}/S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}---\left(5\right)$

计算出的浓缩倍率值作为监测结果显示在智能仪表的显示面板上，实现连续在线监测循环水的浓缩倍率。

不同的水溶液其温度系数α也不相同，需要分别取相应浓缩倍率的循环冷却水水样和补充水水样，测试不同温度时的电导率值。水溶液的电导率值和温度具有线性关系，可根据公式(6)得到相应的温度系数。

                         S_t＝S₂₅+S₂₅α·(t-25)                           (6)

式中，S_t为t℃时被测水样的电导率；S₂₅为25℃时被测水样的电导率；t为被测水样温度。

本发明的有益效果：

1)与传统方法比较操作简便、易行，在线监测、信号转换、数据输入和输出均有仪表和计算机完成，取代了手工分析操作；

2)测量结果准确、可靠，与常规分析测试方法比较，在95％的置信水平内，两种方法之间不存在显著性差异；

3)循环水中添加的阻垢缓蚀剂和杀菌剂对电导率的测定不会产生影响，抗污染能力强；

4)本方法所使用的电导率电极价格便宜，而且货源充足，易于获取；

5)在线监测循环水浓缩倍率，为实现循环水系统的自动控制奠定了良好的基础。可以根据用户排污控制的要求设定浓缩倍率的上限值，当浓缩倍率达到限值时，通知上位机进行自动排污、补水、加药等操作，实现水资源的合理利用。

综上所述，这种循环冷却水浓缩倍率的在线监测方法简单、准确，同时也克服了Cl^-选择性电极在线监测循环水浓缩倍率的不足之处，为经济高效的对循环冷却水水质进行监测提供了一种有益的方法，为实现循环水系统的自动控制奠定了良好的基础。

附图说明

图1为测量系统示意图，图中1为前置过滤器；2为循环水检测池；3为补充水检测池；4为电导率电极；5为温度传感器；6为温度传感器电缆；7为电导率电极电缆；8为智能仪。

图2为智能仪电路原理图。

具体实施方式

本发明提供一种火力发电厂循环冷却水浓缩倍率在线监测方法，附图1为该方法测量系统示意图。

该在线监测方法的过程包括：通过循环冷却水和补充水的两个测量回路，在各自的检测池2和3中，使用电导率电极4和温度传感器5分别测定经前置过滤器1过滤后的循环水和补充水的电导率和水温，电导率电极电缆7和温度传感器电缆6将获得的相应电信号传输到智能仪表8，通过智能仪按照如下公式进行温度补偿得到循环水和补充水在25℃基准温度时的电导率值：

$S_{{\mathrm{DDx}}_{25}}=S_{{\mathrm{DDx}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_x-25)]$

$S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}=S_{{\mathrm{DDbu}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_{\mathrm{bu}}-25)]$

再按照公式：

$K=S_{{\mathrm{DDx}}_{25}}/S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}$

计算得到循环冷却水的浓缩倍率K。计算出的浓缩倍率值作为监测结果显示在智能仪表的显示面板上，实现连续在线监测循环水的浓缩倍率。

对循环水和补充水进行过滤的前置过滤器1体积为10L，过滤精度为10μm，用于除去水中悬浮物和污泥以防止水体中悬浮物和污泥污染检测池中的电极。过滤后的循环水和补充水由检测池底部流经检测池，流量控制在300～400ml/min，水流压力≤0.2MPa。两个电导率电极和两个温度传感器封装在各自的检测池2和3中。

智能仪由电导率检测电路、放大器、相敏检波器、温度检测电路、A/D转换电路、单片机控制电路、显示电路等单元电路组成。见附图2。

智能仪的工作原理为：电导率检测电路检测循环水和补充水的电导率，将得到的电信号送入放大器进行放大，转换为电压信号，再经相敏检波后得到与被测电导率成正比的电压信号进入A/D转换电路；同时温度传感器将检测到的循环水和补充水的温度转换成与其成正比的电信号也进入A/D转换电路。经过A/D转换的数字信号送入单片机，单片机按照公式(4)和公式(5)，计算出当前的浓缩倍率值，送到显示电路显示。根据用户排污控制的要求，可设定浓缩倍率上限值，当浓缩倍率超出上限值时，报警监控发出报警，并可通知上位机进行自动排污、补水、加药等操作，实现水资源的合理利用。

Claims (2)

1.一种火电厂循环冷却水浓缩倍率在线监测方法，其特征在于：通过循环冷却水和补充水的两个测量回路，在各自的检测池中使用电导率电极和温度传感器分别测定经前置过滤器过滤后的循环水和补充水的电导率和水温，电导率电极电缆和温度传感器电缆将获得的相应电信号传输到智能仪表，通过智能仪按照如下公式进行温度补偿得到循环水和补充水在25℃基准温度时的电导率值：

$S_{\mathrm{DD}{x}_{25}}=S_{{\mathrm{DDx}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_x-25)]$

$S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}=S_{{\mathrm{DDbu}}_t}/[1+\mathrm{\α}(t_{\mathrm{bu}}-25)]$

式中S_DDx25和S_DDbu25分别表示换算到25℃时循环水和补充水的电导率；S_DDxt和S_DDbut分别表示测量温度下循环水和补充水的电导率；α为温度系数；t_x和t_bu分别为循环水和补充水的温度；

用经过温度补偿的循环水和补充水的电导率值按照如下公式计算循环冷却水的浓缩倍率K：

$K=S_{{\mathrm{DDx}}_{25}}/S_{{\mathrm{DDbu}}_{25}}$

计算出的浓缩倍率值作为监测结果显示在智能仪表的显示面板上，实现连续在线监测循环水的浓缩倍率。

2.按权利要求1所述的火电厂循环冷却水浓缩倍率在线监测方法，其特征在于：前置过滤器过滤精度为10μm，设置在检测池前以防止水体中悬浮物和污泥污染检测池中电极。

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