專利名稱：熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，特別涉及循環(huán)水水質(zhì)檢測控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
循環(huán)水長期使用于發(fā)電廠、化工廠及很多換熱設(shè)備，水量巨大，經(jīng)濟成本高。循環(huán)冷卻水由于散熱蒸發(fā)，使水中各種礦物質(zhì)和離子含量被不斷濃縮增加，并析出沉積在傳熱表面上，使換熱器導熱性能變差，換熱效率降低，能耗增加，嚴重時會造成管道堵塞、水流量變小及產(chǎn)生垢下腐蝕。循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，換熱器和管道大都由金屬制造，金屬材質(zhì)與水中鹽分、溶解氧等接觸會使金屬產(chǎn)生電化學腐蝕。節(jié)水與換熱器結(jié)垢腐蝕的矛盾已成了一種困惑很多企業(yè)嚴重問題。與循環(huán)水腐蝕作用和結(jié)垢狀態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)包括飽和指數(shù)(Is)、穩(wěn)定指數(shù) (S)和結(jié)垢指數(shù)(PSI)。1、飽和指數(shù)(Is)碳酸鹽溶解在水中達到飽和狀態(tài)時，存在以下動平衡關(guān)系Ca (HCO3) 2 = Ca2++2HC03_ (1-1)HCO3- = H++C03-(1-2)CaCO3 = Ca2++C0 廣(1-3)1936年朗格利爾根據(jù)上述平衡關(guān)系，提出了飽和PH值及飽和指數(shù)的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會析出水垢，并提出以加酸加堿的預(yù)處理來控制水垢的析出。從反應(yīng)式(1-2)和(1-3)可以看出，如向水中加堿，則H+被中和，水的PH值升高， 反應(yīng)式(1-2)向右方進行，反應(yīng)式(1-3)向左方進行，碳酸鈣易析出。如果水中碳酸鈣呈飽和狀態(tài)，則反應(yīng)式(1-1)、(1-2)、(1-3)處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不會繼續(xù)溶解。此時水的PH值稱為該水的飽和PH值，以PHs來表示。朗格利爾推導出了計算PHs的公式，并以實際PH值與PHs值的差值來判斷水垢的析出。此差值稱為飽和指數(shù) (也稱朗格利爾指數(shù))，以Is表示。當Is > 0時，碳酸鈣垢會析出，這種水屬結(jié)垢型水；當Is < 0時，則原來附在傳熱面上的碳酸鈣垢層會被溶解，使碳鋼裸露在水中受到腐蝕，這種水屬腐蝕型水；當Is = 0時，碳酸鈣即不析出，原有的碳酸鈣垢層也不會被溶解，這種水屬于穩(wěn)定型水。2穩(wěn)定指數(shù)⑶1946年雷茲納指出，飽和指數(shù)在預(yù)測水質(zhì)性質(zhì)時經(jīng)常出現(xiàn)錯誤判斷。在某些特殊情況下，其飽和值雖是正值，但水腐蝕性卻很強。雷茲納在大量實驗的基礎(chǔ)上，提出了以2PHS-PH來代替飽和指數(shù)預(yù)測水質(zhì)性能。 并把2PHS-PH的差值稱作穩(wěn)定指數(shù)。3結(jié)垢指數(shù)(PSI)
1979年帕科拉茲認為堿度比水的實際測定PH值更能反應(yīng)循環(huán)水的腐蝕與結(jié)垢傾向。經(jīng)過對幾百個循環(huán)水系統(tǒng)作了研究之后，他認為將穩(wěn)定指數(shù)中水的實際測定PH值改為平衡PH值(PHeq)更切合實際生產(chǎn)，而平衡PH值與堿度可按下式算出PHeq = 1. 4651g (M 堿度)+4. 54M堿度-系統(tǒng)中循環(huán)水的總堿度(以碳酸鈣計，單位為mg/L)并提出PSI = 2PHs-PHeq > 6 腐蝕PSI = 2PHs-PHeq = 6 穩(wěn)定PSI = 2PHs-PHeq < 6 結(jié)垢上述三種對結(jié)垢腐蝕的判斷指標，雖然都是在朗格利爾基礎(chǔ)上的發(fā)展起來的理論，它們以朗格利爾指數(shù)為主，穩(wěn)定指數(shù)及結(jié)垢指數(shù)為輔，但它們有一個很大的弱點，那就是計算很繁雜，不利于瞬時進行監(jiān)督控制。常規(guī)的循環(huán)水系統(tǒng)通常包括補水系統(tǒng)、循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔、控制裝置、排污閥及加料泵等。循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔通過管道依次相連，構(gòu)成冷卻系統(tǒng)。補水系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的循環(huán)水量，及時補充循環(huán)水，保持循環(huán)水池的容量。控制裝置與排污閥和加料泵連接，控制其開啟和關(guān)閉，向循環(huán)水池加入緩蝕阻垢劑、排放污水?，F(xiàn)有技術(shù)循環(huán)水系統(tǒng)是以補充水的測定數(shù)據(jù)進行近似計算，以緩蝕阻垢劑阻垢能力的70% 80%進行控制，在國內(nèi)大多數(shù)行業(yè)目前在循環(huán)水處理一般都較為傳統(tǒng)，均根據(jù)每次的分析化驗結(jié)果采用人工手動排污或定時器排污，在日常的運行中由于生產(chǎn)負荷是變化的，同樣冷卻水水質(zhì)也會隨之發(fā)生變化，在此情況下如果沒能及時準確的監(jiān)控水質(zhì)的變化，就會對系統(tǒng)帶來結(jié)垢或腐蝕問題，從而影響正常生產(chǎn)。換而言之，如果要較早的發(fā)現(xiàn)水質(zhì)波動，那麼就需要增加分析頻率，采用定時器排污往往是根據(jù)最初的理論計算值而進行設(shè)定的，排污點一經(jīng)設(shè)置，一般不會改變，在水質(zhì)發(fā)生變化時同樣不能監(jiān)測到。綜上所述，排污的粗放管理，會引起循環(huán)水系統(tǒng)排污量不足造成系統(tǒng)結(jié)垢，排污過量會造成水資源的浪費、人工和運行成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)循環(huán)水系統(tǒng)容易造成系統(tǒng)結(jié)垢和水資源浪費的缺點，提供一種基于計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)的熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，包括循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔、控制裝置、排污閥及加料泵，所述循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔通過管道依次相連，所述控制裝置與排污閥和加料泵連接，控制其開啟和關(guān)閉， 其特征在于，所述控制裝置包括DCS系統(tǒng)、循環(huán)水檢測系統(tǒng)、排污閥控制器和加料泵控制器，所述DCS系統(tǒng)與排污閥控制器和加料泵控制器連接，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)和檢測檢測數(shù)據(jù)計算出循環(huán)水判斷指數(shù)，并根據(jù)所述循環(huán)水判斷指數(shù)驅(qū)動排污閥控制器和加料泵控制器，分別對排污閥和加料泵進行控制，向循環(huán)水池加入藥物和/或排放污水，所述循環(huán)水檢測系統(tǒng)由溫度檢測裝置、總硬度檢測裝置、總堿度檢測裝置、PH值檢測裝置和電導率檢測裝置構(gòu)成，所述循環(huán)水檢測系統(tǒng)實時檢測循環(huán)水參數(shù)，并輸入DCS系統(tǒng)，所述電導率檢測裝置設(shè)置在循環(huán)水管路中，實時采集循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)，所述DCS系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)設(shè)定排污點。具體的，所述循環(huán)水判斷指數(shù)包括飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)、結(jié)垢指數(shù)。具體的，所述藥物包括緩蝕阻垢劑和/或鹽堿分散劑。具體的，所述DCS系統(tǒng)有計算機系統(tǒng)構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果是，只需采集較少的數(shù)據(jù)(一般為5組數(shù)據(jù))，就能輕松的找到水質(zhì)的最佳控制參數(shù)和排污設(shè)定點，在線電導率檢測裝置能自動監(jiān)測到水質(zhì)的變化，通過 DCS系統(tǒng)就能及時地更改排污設(shè)定點，改變排污量的大小(在給水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，通常不需要做任何的設(shè)定和改變)。本發(fā)明能夠做到循環(huán)水排污的精確控制，既能避免循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢腐蝕，又能合理地進行排污控制，節(jié)約大量的水資源。在日常的運行中只需要做幾項簡單的常規(guī)分析化驗(每12小時做1 2次)作為水質(zhì)跟蹤判斷，從而減少人工操作， 降低運行成本，給企業(yè)帶來顯著經(jīng)濟效益，真正達到節(jié)能減排的效果。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的循環(huán)水系統(tǒng)通過采集循環(huán)水化驗數(shù)據(jù)，有些數(shù)據(jù)需要通過手動輸入，有些數(shù)據(jù)可以自動檢測(如TDQ。控制裝置根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的計算，得到循環(huán)水判斷指數(shù)，包括飽和指數(shù)Is、穩(wěn)定指數(shù)S、結(jié)垢指數(shù)PSI。并對應(yīng)出系統(tǒng)最佳的排污點(參考電導率參數(shù)進行設(shè)定)。DCS系統(tǒng)將控制指令傳送至加料泵控制器和排污閥控制器，并依據(jù)在線電導率對循環(huán)水的測定數(shù)據(jù)與排污最佳設(shè)定點的設(shè)定范圍作對比，由控制器自動控制排污電磁閥的啟停來達到最佳的合理排污，從而達到節(jié)水減排的目的。實施例本例熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，如圖1所示，包括循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔、 控制裝置、排污閥及加料泵。循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔通過管道依次相連，構(gòu)成循環(huán)冷卻系統(tǒng)，圖中的補水系統(tǒng)用于當循環(huán)水池的水位由于排污和蒸發(fā)低于設(shè)定值時進行補充。本例控制裝置如圖2所示，包括DCS系統(tǒng)、循環(huán)水檢測系統(tǒng)、排污閥控制器和加料泵控制器。圖中循環(huán)水檢測系統(tǒng)由溫度檢測裝置、總硬度檢測裝置、總堿度檢測裝置、PH值檢測裝置和電導率檢測裝置構(gòu)成，這些檢測裝置實時檢測循環(huán)水溫度、總硬度、總堿度及PH 值參數(shù)。這些參數(shù)數(shù)據(jù)有的通過手段輸入給DCS系統(tǒng)，有的則可以自動采集，由DCS系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。特別是電導率檢測裝置設(shè)置在循環(huán)水管路中，實時采集循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)， DCS系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)設(shè)定排污點，并通過排污閥控制器控制污水排放。DCS系統(tǒng)還根據(jù)循環(huán)水溫度、總硬度、總堿度、電導率及PH值，計算循環(huán)水判斷指數(shù)，包括飽和指數(shù)、 穩(wěn)定指數(shù)、結(jié)垢指數(shù)，并將計算值與設(shè)定的循環(huán)水控制參數(shù)進行比較，通過加料泵控制器及時加入緩蝕阻垢劑和/或鹽堿分散劑，將循環(huán)水飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)、結(jié)垢指數(shù)控制在設(shè)定范圍，既不能產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕，又不能過多的加入藥物和排放污水，從而達到節(jié)水降耗的目的。本例DCS系統(tǒng)采用計算機系統(tǒng)構(gòu)成，具有直觀的操作界面，便于進行人機交互。與常規(guī)循環(huán)水系統(tǒng)的比較由于本身的分析數(shù)據(jù)和排污設(shè)置點的更改不及時，就算是設(shè)定了排污點，由于無法進行精確或及時控制而造成以下危害以排污點設(shè)置為10為例，排污點上下波動劇烈，最高達到了 24，這時補水量減少了，但水中的離子大幅增長，設(shè)備結(jié)垢趨勢增大，對設(shè)備的安全運行造成極大危害。排污點向下波動時，最低達到了 3. 5，水中離子含量低，結(jié)垢趨勢減小，但排污量會大幅增加，補水量也會大幅增加，加大企業(yè)的生產(chǎn)成本，造成經(jīng)濟損失。本發(fā)明的循環(huán)水系統(tǒng)，采用DCS系統(tǒng)進行實時控制，水質(zhì)在排污點10周圍窄幅波動，向上波動不超過12，向下波動不會低于8，在結(jié)垢與經(jīng)濟運行中找到了最佳點，由于能及分析、計算、更改排污設(shè)置點和有效的控制手段，更好地避免了常規(guī)控制中的上述兩種危害，企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行有了更好的保障。
權(quán)利要求
1.熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，包括循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔、控制裝置、排污閥及加料泵，所述循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔通過管道依次相連，所述控制裝置與排污閥和加料泵連接，控制其開啟和關(guān)閉，其特征在于，所述控制裝置包括DCS系統(tǒng)、循環(huán)水檢測系統(tǒng)、排污閥控制器和加料泵控制器，所述DCS系統(tǒng)與排污閥控制器和加料泵控制器連接，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)和檢測檢測數(shù)據(jù)計算出循環(huán)水判斷指數(shù)，并根據(jù)所述循環(huán)水判斷指數(shù)驅(qū)動排污閥控制器和加料泵控制器，分別對排污閥和加料泵進行控制，向循環(huán)水池加入藥物和/或排放污水，所述循環(huán)水檢測系統(tǒng)由溫度檢測裝置、總硬度檢測裝置、總堿度檢測裝置、PH值檢測裝置和電導率檢測裝置構(gòu)成，所述循環(huán)水檢測系統(tǒng)實時檢測循環(huán)水參數(shù)，并輸入DCS系統(tǒng)，所述電導率檢測裝置設(shè)置在循環(huán)水管路中，實時采集循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)，所述 DCS系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)水電導率數(shù)據(jù)設(shè)定排污點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水判斷指數(shù)包括飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)、結(jié)垢指數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，其特征在于，所述藥物包括緩蝕阻垢劑和/或鹽堿分散劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，其特征在于，所述DCS系統(tǒng)有計算機系統(tǒng)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)循環(huán)水系統(tǒng)容易造成系統(tǒng)結(jié)垢和水資源浪費的缺點，公開了一種熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)。本發(fā)明的熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，包括循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔、控制裝置、排污閥及加料泵，所述循環(huán)水池、循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔通過管道依次相連，所述控制裝置與排污閥和加料泵連接，所述控制裝置包括DCS系統(tǒng)、循環(huán)水檢測系統(tǒng)、排污閥控制器和加料泵控制器，所述DCS系統(tǒng)與排污閥控制器和加料泵控制器連接，所述循環(huán)水檢測系統(tǒng)由溫度檢測裝置、總硬度檢測裝置、總堿度檢測裝置、pH值檢測裝置和電導率檢測裝置構(gòu)成，實時檢測循環(huán)水參數(shù)，并輸入DCS系統(tǒng)。本發(fā)明主要用于熱電廠循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。
文檔編號C02F5/00GK102445929SQ20111027960
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者彭德剛, 譚建華 申請人:成都四通新能源技術(shù)有限公司