CN217304991U

CN217304991U - 电再生式测水汽氢电导率的系统

Info

Publication number: CN217304991U
Application number: CN202122888064.8U
Authority: CN
Inventors: 顾振洋; 李利民; 王善同; 何宇宁; 孙林林; 李承浩
Original assignee: Guoneng Huizhou Thermal Power Co ltd
Current assignee: Guoneng Huizhou Thermal Power Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-08-26
Anticipated expiration: 2031-11-23

Abstract

本实用新型描述了电再生式测水汽氢电导率的系统，其包括：供电装置；电再生阳离子交换装置，其与供电装置连接；电导率测量装置；以及水样断流检测装置；其中，在供电装置供电状态下，由水样入口流入的待检测水样在电再生阳离子交换装置中置换阳离子，并经水样出口进入电导池由电导率仪进行电导率的测量，流出电导池的水样经再生入口再次进入至再生阳离子交换装置中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子对再生阳离子交换装置中的树脂进行再生，最终水样经再生出口排出。在这种情况下，能够提高水汽氢电导率测量准确性，对实现完全连续监测具有重要意义，而且能够节省现场人工成本和设备维护成本。

Description

电再生式测水汽氢电导率的系统

技术领域

本实用新型大体涉及一种电再生式测水汽氢电导率的系统。

背景技术

电厂化学电导率仪表监督的目的是防止或减缓热力系统中的结垢与腐蚀以及监测水处理系统运行工况,通过对系统水质含盐量的有效测量能很好的指导运行人员进行合理调整控制各种水、汽的污染,减少锅炉四管爆破和水箱污染。

氢电导率是电厂化学监督中的是一项重要参数，它通常是水汽水样通过阳离子交换树脂处理后测得的电导率，用来表征水汽水样中阴离子含量，是发电厂水汽纯度的重要指标。测量氢电导率可直接、灵敏地反映锅炉和水汽系统中杂质阴离子的总量，帮助化学人员分析和掌握系统腐蚀现状，及时采取相应措施，保障系统的安全经济运行。

但这种传统的采用离子交换柱去除或转换阳离子的氢电导率仪表，测量过程中容易产生废液或固体废弃物，且当树脂失效时，运行人员需要定期再生或更换树脂，增加了维护人员的人工成本。

实用新型内容

本实用新型是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种能够实现水汽氢电导率完全连续监测，且能够节省现场人工成本和设备维护成本的一种电再生式测水汽氢电导率的系统。

为此，本实用新型提供一种电再生式测水汽氢电导率的系统，包括：供电装置；电再生阳离子交换装置，其与所述供电装置连接，所述电再生阳离子交换装置设置有水样入口、水样出口、再生入口以及再生出口；电导率测量装置，其包括电导池和电导率仪，所述水样出口与电导池的输入端连接，所述电导池的输出端与所述再生入口连接，所述电导率仪与所述电导池连接以用于测量流入所述电导池水样的电导率；以及水样断流检测装置，其设置在导引水样的管道处，所述水样断流检测装置用于在检测到水样断流时切断所述供电装置的供电；其中，在所述供电装置供电状态下，由所述水样入口流入的待检测水样在所述电再生阳离子交换装置中置换阳离子，并经所述水样出口进入所述电导池由所述电导率仪进行电导率的测量，流出所述电导池的水样经所述再生入口再次进入至所述再生阳离子交换装置中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子对所述再生阳离子交换装置中的树脂进行再生，最终水样经所述再生出口排出。

在本实用新型中，由水样入口流入的待检测水样在电再生阳离子交换装置中置换阳离子，并经水样出口进入电导池由电导率仪进行电导率的测量，流出电导池的水样经再生入口再次进入至再生阳离子交换装置中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子对再生阳离子交换装置中的树脂进行再生。在这种情况下，通过产生的氢离子能够实现电再生阳离子交换装置中的树脂进行的连续再生，由此能够实现对水汽氢电导率的完全连续监测，且能够节省现场人工成本和设备维护成本。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，还包括控制装置，所述控制装置的一端连接所述水样断流检测装置，另一端连接所述供电装置，所述水样断流检测装置在检测到水样断流时由所述控制装置控制切断所述供电装置的供电。由此，能够方便控制供电装置停止供电。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，电再生阳离子交换装置包括阳极板、阴极板、间隔的设置在所述阳极板和所述阴极板之间的第一阳离子交换膜和第二阳离子交换膜、以及设置在所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间的阳离子交换树脂，所述阳极板、阴极板、第一阳离子交换膜和第二阳离子交换膜将所述电再生阳离子交换装置分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体。由此，能够方便进行阳离子的置换和氢离子的生成。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，在所述阳极板和所述第一阳离子交换膜之间形成所述第一腔体，在所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间形成第二腔体，在所述第二阳离子交换膜和所述阴极板之间形成所述第三腔体；由水样入口流入的待检测水样在所述第二腔体中与所述阳离子交换树脂进行阳离子置换，并经所述水样出口进入所述电导池由所述电导率仪进行电导率的测量，流出所述电导池的水样经所述再生入口再次进入至所述第一腔体和所述第三腔体中进行电解，以产生氢离子，电解产生的氢离子使所述阳离子交换树脂进行再生，最终水样经所述再生出口排出。在这种情况下，能够方便在第二腔体中进行阳离子置换，以及在第一腔体和第三腔体中进行氢离子的电解再生。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，所述水样断流检测装置包括发光元件、受光元件、光电转换器以及化学仪表，所述光电转换器的一端与所述发光元件连接，另一端与所述受光元件连接，再一端与所述化学仪表连接，所述化学仪表与所述控制装置连接，所述发光元件和所述受光元件相对应的设置在所述管道两边；水样断流时，所述发光元件发出光线照射到所述受光元件，所述受光元件接收光线并经所述光电转换器转换为电信号输出至所述化学仪表，所述化学仪表在接收到所述电信号后由所述控制装置切断所述供电装置的供电。由此，能够方便在水样断流时切断供电装置的供电。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，还包括与所述电导率仪连接的显示装置。由此，能够方便显示由电导率仪测得的氢电导率。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，还包括流量计和温度计，所述流量计和所述温度计均设置在所述水样入口前的管道处。由此，能够方便进行水样流量和温度的测量。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，所述流量计为水样流量控制阀，所述水样流量控制阀将50ml/min-600ml/min的水样流量调节至50ml/min-600ml/min。在这种情况下，通过水样流量控制阀，能够更精确的控制水样流量。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，所述电再生阳离子交换装置为长×宽×高不大于300mm×200mm×200mm的长方体结构。由此，能够有效的节省电再生阳离子交换装置的安装空间。

另外，在本实用新型所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统中，可选地，水样中阳离子去除率≥99％，阳离子交换树脂再生度≥99％。由此，能够有效的提高水样中阳离子的去除率和阳离子交换树脂的再生度。

在本实用新型中，由水样入口流入的待检测水样在电再生阳离子交换装置中置换阳离子，并经水样出口进入电导池由电导率仪进行电导率的测量，流出电导池的水样经再生入口再次进入至再生阳离子交换装置中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子对再生阳离子交换装置中的树脂进行再生。在这种情况下，通过产生的氢离子能够实现阳离子交换装置中的树脂进行的连续再生，由此能够实现对水汽氢电导率的完全连续监测，且能够节省现场人工成本和设备维护成本。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本实用新型的实施例，其中：

图1是示出了本实用新型的实施方式所涉及电再生式测水汽氢电导率的系统的功能模块图。

图2是示出了本实用新型的实施方式所涉及电再生式测水汽氢电导率的系统的具体结构示意图。

图3是示出了本实用新型的实施方式所涉及的电再生阳离子交换装置的结构示意图。

图4是示出了本实用新型的实施方式所涉及的水样断流检测装置的结构示意图。

图5是示出了本实用新型的实施方式所涉及的在再生入口和再生出口阳离子的去除率的表格示意图。

符号说明：

1…电再生式测水汽氢电导率的系统，10…电再生阳离子交换装置，20…电导率测量装置，30…供电装置，40…水样断流检测装置，50…控制装置，60…显示装置，110…阳极板，120…阴极板，130…第一阳离子交换膜，140…第二阳离子交换膜，150…阳离子交换树脂，160…第一腔体，170…第二腔体，180…第三腔体，210…电导池，220…电导率仪，410…发光元件，420…受光元件，430…光电转换器，440…化学仪表。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

氢电导率是表征电厂水汽纯度及阴离子总量的最关键指标，GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》规定氢电导率是热力设备防腐防垢的关键指标，同时也是发电厂水汽控制指标中监测数量最多的指标。一旦氢电导率测量不准确，不能及时反映水汽品质恶化，将引起爆管、汽轮机积盐等严重事故。

因此，测量水汽系统氢电导率的氢电导率仪表是水汽系统最关键的仪表，其测量结果的准确性对于控制热力系统腐蚀性和结构性杂质，防止人力设备腐蚀、结垢和积盐起到关键作用。

根据法拉第电解第一定律，在电极上析出(或溶解)物质的质量m和通过电解液的总电量Q(即电流强度I与通电时间t的乘积)成正比，即：m＝KQ＝KIt。

在本实施方式中，通过将法拉第电解定律、离子交换技术、膜交换技术、离子电迁移技术相结合研制出连续电再生阳离子交换器，利用电极两端(阴阳两极)电压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂和选择性膜以加速离子移动，能够有效去除水中的阳离子。同时利用电解水产生的氢离子(H⁺)对其中极少量的特种树脂进行实时动态再生，使其中的树脂始能够终保持氢型状态，无需再更换再生树脂。

具体的，参照以下实施例：

图1是示出了本实用新型的实施方式所涉及电再生式测水汽氢电导率的系统1的功能模块图。图2是示出了本实用新型的实施方式所涉及电再生式测水汽氢电导率的系统1的具体结构示意图。

参照图1和图2，本实施方式所涉及的电再生式测水汽氢电导率的系统1(以下简称系统1)可以包括电再生阳离子交换装置10、电导率测量装置20、供电装置30以及水样断流检测装置40。

具体的，在本实施方式中，在该系统1中，电再生阳离子交换装置10可以与供电装置30连接，电再生阳离子交换装置10可以设置有水样入口P1、水样出口P2、再生入口R1以及再生出口R2。电导率测量装置20可以包括电导池410和电导率仪420，水样出口P2可以与电导池410的输入端连接，电导池410的输出端可以与再生入口R1连接，电导率仪420可以与电导池410连接以用于测量流入电导池410水样的电导率。水样断流检测装置40可以设置在导引水样的管道处，水样断流检测装置40可以用于在检测到水样断流时切断供电装置30的供电。

其中，在供电装置40供电状态下，由水样入口P1流入的待检测水样可以在电再生阳离子交换装置10中置换阳离子(Na⁺、K⁺等阳离子)，并经水样出口P2进入电导池410由电导率仪420进行电导率的测量，流出电导池410的水样可以经再生入口R1再次进入至再生阳离子交换装置10中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子能够对再生阳离子交换装置中的树脂进行再生，最终水样可以经再生出口R2排出。

在本实用新型中，由水样入口P1流入的待检测水样在电再生阳离子交换装置10中置换阳离子，并经水样出口P2进入电导池410由电导率仪420进行电导率的测量，流出电导池410的水样经再生入口R1再次进入至再生阳离子交换装置10中进行电解，以产生氢离子，通过产生的氢离子对再生阳离子交换装置10中的树脂进行再生。在这种情况下，通过产生的氢离子能够实现电再生阳离子交换装置10中的树脂进行的连续再生，由此能够实现对水汽氢电导率的完全连续监测，且能够节省现场人工成本和设备维护成本。

传统有阳离子交换柱存在的树脂需要定期更换或再生，不能实现完全连续监测，树脂的溶出物、再生度不够，而且存在树脂裂纹等问题；通过本实施方式，能够将传统树脂再生使用方式改为电再生，无需使用化学试剂再生树脂、无需更换树脂，减少了传统阳离子交换使用成本和维护成本，且能够保证水汽氢电导率的连续准确测量，避免了水质超标、腐蚀积盐等风险。

在一些示例中，水样断流检测装置40可以设置在水样入口P1前段的管道处。在另一些示例中，水样断流检测装置40也可以设置在再生出口R2后段的管道处。

在一些示例中，供电装置30还可以用于给该系统1中其他用电设备供电。

在本实施方式中，电再生阳离子交换装置10可以为长×宽×高不大于300mm×200mm×200mm的长方体结构。在这种情况下，利用电再生阳离子交换装置10体积小的优势能够有效的节省电再生阳离子交换装置10的安装空间。

在一些示例中，该系统1可以包括多个电再生阳离子交换装置10以用于同时检测水样，该多个电再生阳离子交换装置10可以分别配备多个水样检测管道以及相应的电导池410和电导率仪420。由此，能够方便多处水样的检测。

在本实施方式中，该系统1还可以包括控制装置50，控制装置50一端可以连接水样断流检测装置40，控制装置50另一端可以连接供电装置30.水样断流检测装置40可以在检测到水样断流时由控制装置50控制切断供电装置30的供电。在这种情况下，当该系统1因断水停运时，能够方便控制供电装置停止供电，保证了该系统1的运行可靠性。

参照图3，在本实施方式中，电再生阳离子交换装置10可以包括阳极110、阴极板120、间隔的设置在阳极板110和阴极板120之间的第一阳离子交换膜130和第二阳离子交换膜140、以及设置在第一阳离子交换膜130和第二阳离子交换膜140之间的阳离子交换树脂150。阳极板110、阴极板120、第一阳离子交换膜130以及第二阳离子交换膜140可以将电再生阳离子交换装置10分隔为第一腔体160、第二腔体170和第三腔体180。由此，能够方便在电再生阳离子交换装置10中的不同区域进行阳离子的置换和氢离子的生成。

在本实施方式中，在阳极板110和第一阳离子交换膜130之间可以形成第一腔体160，在第一阳离子交换膜130和第二阳离子交换膜140之间形成第二腔体170，在第二阳离子交换膜140和阴极板120之间可以形成第三腔体180。由水样入口P1流入的待检测水样可以在第二腔体170中与阳离子交换树脂150进行阳离子置换(例如，可以进行Na⁺、K⁺等阳离子的置换)，进而可以经水样出口P2进入电导池410由电导率仪420进行电导率的测量，流出电导池410的水样可以经再生入口R1再次进入至第一腔体160和第三腔体180中进行电解，以产生氢离子，电解产生的氢离子可以使阳离子交换树脂进行再生，最终水样经再生出口R2排出。

在一些示例中，可以在第二腔体170中与阳离子交换树脂150进行Na⁺、K⁺等阳离子的置换；可以在第一腔体160具有阳极板110的一侧可以将水样(H₂O)电解为H⁺和O₂，可以在第三腔体180具有阴极板120的一侧将水样(H₂O)电解为H₂和OH^-,在第一腔体160电解产生的H⁺可以进入第二腔体170使阳离子交换树脂进行再生。

在这种情况下，能够方便在第二腔体170中进行阳离子置换，能够方便在第一腔体和第三腔体中电解产生氢离子，进而使氢离子进入至第二腔体170中进行阳离子交换树脂150的再生。

参照图4，在本实施方式中，水样断流检测装置40可以包括发光元件410、受光元件420、光电转换器430以及化学仪表440。光电转换器430的一端可以与发光元件410连接，光电转换器430的另一端可以与受光元件420连接，光电转换器430的再一端可以与化学仪表440连接，化学仪表440可以与控制装置50连接。发光元件410和受光元420可以相对应的设置在管道两边。

当水样断流时，发光元件410可以发出光线照射到受光元件420，受光元件420接收光线并经光电转换器430转换为电信号输出至化学仪表440，化学仪表440在接收到电信号后可以由控制装置50切断供电装置30的供电。当该系统1因断水停运时，仪表会处于通电无水状态，持续通电发热会损坏各仪器设备，通过设置水样断流检测装置40，在这种情况下，能够方便在断水控制供电装置30停止供电，保证了该系统1的运行可靠性。

在本实施方式中，该系统1还可以包括与电导率仪220连接的显示装置60。由此，能够方便显示由电导率仪220测得的氢电导率。

在本实施方式中，该系统1还包括流量计和温度计，流量计和温度计均设置在水样入口前的管道处。由此，能够方便进行水样流量和温度的测量。

在本实施方式中，流量计为水样流量控制阀，水样流量控制阀可以将50ml/min-600ml/mi的水样流量调节至50ml/min-600ml/min。在这种情况下，通过水样流量控制阀，能够更精确的控制水样流量。

参照图5，在本实施方式中，水样中阳离子(NH4⁺等阳离子)去除率可以≥99％，阳离子交换树脂再生度可以≥99％。由此，能够有效的提高水样中阳离子的去除率和阳离子交换树脂的再生度。

在本实施方式中，当所有设备(包括电再生阳离子交换装置10)安装完成后，设备内树脂实时连续自动再生，不需要人工对树脂进行更换和再生，能够实现氢电导率连续在线测量。电再生离子交换装置10寿命可以不低于3年。

在一些示例中，管道可以采用直径6mm标注接口，并可以提供合适的其他水路连接组件。

在一些示例中，供电装置30可以采用220V交流电供电，该系统1满负荷运行功率不超过20W。

在本实施方式中，工作现场在不改变原取样架位置及取样方式的情况下，可以将原电导率表中阳离子树脂柱拆卸，并预留相应取样管路备用，再将电再生阳离子交换器10固定安装在取样架合适位置并与预留管路连接直接替换传统阳离子交换柱。待检测水样通入电再生离子交换装置10后水中阳离子可以交换为氢离子，进入原有的电导率表实现氢电导率监视测量：其一，能够精准检测水质变化，避免因水汽系统腐蚀性阴离子含量超标导致的锅炉爆管，汽轮机叶片损坏断裂及引起过热器和再热器奥氏体钢晶间腐蚀等恶性事故发生，能够保证机组安全稳定运行；其二，使用过程中不需要继续添加任何化学试剂，也无需更换树脂耗材，且排放出水即进样来水，测量过程不会产生任何废液或固体废弃物；其三，改造后的氢电导率仪表可做到全年免人工维护，大量节省了在先仪表维护人员的成本。

虽然以上结合附图和实施例对本实用新型进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本实用新型。本领域技术人员在不偏离本实用新型的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本实用新型进行变形和变化，这些变形和变化均落入本实用新型的范围内。

Claims

1.一种电再生式测水汽氢电导率的系统，其特征在于，

包括：

供电装置；

电再生阳离子交换装置，其与所述供电装置连接，所述电再生阳离子交换装置设置有水样入口、水样出口、再生入口以及再生出口；

电导率测量装置，其包括电导池和电导率仪，所述水样出口与电导池的输入端连接，所述电导池的输出端与所述再生入口连接，所述电导率仪与所述电导池连接以用于测量流入所述电导池水样的电导率；以及

水样断流检测装置，其设置在导引水样的管道处，所述水样断流检测装置用于在检测到水样断流时切断所述供电装置的供电。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

还包括控制装置，所述控制装置的一端连接所述水样断流检测装置，另一端连接所述供电装置，所述水样断流检测装置在检测到水样断流时由所述控制装置控制切断所述供电装置的供电。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

电再生阳离子交换装置包括阳极板、阴极板、间隔的设置在所述阳极板和所述阴极板之间的第一阳离子交换膜和第二阳离子交换膜、以及设置在所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间的阳离子交换树脂，所述阳极板、阴极板、第一阳离子交换膜和第二阳离子交换膜将所述电再生阳离子交换装置分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，

在所述阳极板和所述第一阳离子交换膜之间形成所述第一腔体，在所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间形成第二腔体，在所述第二阳离子交换膜和所述阴极板之间形成所述第三腔体；

由水样入口流入的待检测水样在所述第二腔体中与所述阳离子交换树脂进行阳离子置换，并经所述水样出口进入所述电导池由所述电导率仪进行电导率的测量，流出所述电导池的水样经所述再生入口再次进入至所述第一腔体和所述第三腔体中进行电解，以产生氢离子，电解产生的氢离子使所述阳离子交换树脂进行再生，最终水样经所述再生出口排出。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述水样断流检测装置包括发光元件、受光元件、光电转换器以及化学仪表，所述光电转换器的一端与所述发光元件连接，另一端与所述受光元件连接，再一端与所述化学仪表连接，所述化学仪表与所述控制装置连接，所述发光元件和所述受光元件相对应的设置在所述管道两边；

水样断流时，所述发光元件发出光线照射到所述受光元件，所述受光元件接收光线并经所述光电转换器转换为电信号输出至所述化学仪表，所述化学仪表在接收到所述电信号后由所述控制装置切断所述供电装置的供电。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

还包括与所述电导率仪连接的显示装置。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

还包括流量计和温度计，所述流量计和所述温度计均设置在所述水样入口前的管道处。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述流量计为水样流量控制阀，所述水样流量控制阀将50ml/min-600ml/min的水样流量调节至50ml/min-600ml/min。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述电再生阳离子交换装置为长×宽×高不大于300mm×200mm×200mm的长方体结构。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

水样中阳离子去除率≥99％，阳离子交换树脂再生度≥99％。