循环水电子处理技术简介

循环冷却水物理化学综合处理循环冷却水物理化学综合处理 自动化系统简介自动化系统简介 20082008 年年 8 8 月月 1 目目 录录 1 1 循环水处理方法概述循环水处理方法概述 2 2 1 11 1 循环水处理的必要性循环水处理的必要性 2 2 1 21 2 现行循环水处理工艺的特点现行循环水处理工艺的特点 2 2 1 31 3 物理 化学处理经济效益比较物理 化学处理经济效益比较 4 4 1 41 4 循环水物理化学处理自动化系统循环水物理化学处理自动化系统 5 5 2 2 循环水电磁处理简介循环水电磁处理简介 8 8 2 12 1 电磁处理的工作原理电磁处理的工作原理 8 8 2 22 2 电磁水处理产品简介电磁水处理产品简介 9 9 2 32 3 电磁水处理器的结构电磁水处理器的结构 1010 2 42 4 循环水运行中的日常监督循环水运行中的日常监督 1111 2 1 1 循环水处理方法概述循环水处理方法概述 1 11 1 循环水处理的必要性循环水处理的必要性 在汽轮机发电过程中 凝汽器换热管如果结垢 将降低凝 汽器内的真空度 增加耗汽量 导致煤耗增加 目前普遍采用 投加复合稳定剂 杀生药剂的化学方法化学方法进行水质稳定处理 处 理效果稳定可靠 但存在费用高 管理量大的缺点 目前 广 泛在小流量循环水处理中应用的物理方法物理方法 具有运行经济 环 保的优点 但也存在处理效果不稳定的缺点 针对这种现状 我公司推出了循环水物理化学综合处理自循环水物理化学综合处理自 动化系统动化系统 此方法整合两种处理方法的优点 具有安全可靠 安全可靠 运行经济 自动化水平高运行经济 自动化水平高的特点 1 21 2 现行循环水处理工艺的特点现行循环水处理工艺的特点 目前 普遍采用的控制循环水水质稳定的方法是投加 化学药品 加阻垢剂来防止结垢 辅助投加缓蚀剂 杀生 药剂 可以统称为化学处理方法 这是目前火电厂普遍采 用的技术 多年的运行实践表明 化学法处理循环水工艺 成熟 处理效果稳定可靠 因此在补水充裕 环保要求不 高的条件下 是一种非常有效的处理方式 随着经济的发 展 尤其是近几年来 水资源日趋紧张 环保标准愈来愈 3 严 政府对工厂的排污管理力度也越来越大 这就需要对 循环水的处理方法进行不断的探索和创新 在这种形势下 近几年来我们在这方面作了一些有益的探索 物理处理法作为一种新型的水质稳定方法 随着技术的 不断发展和完善 以及应用范围的不断扩大 正在被越来 越多的人认识并接受 物理处理法比较常用的有高频电磁 场处理法 高压静电法和磁化法 在物理法发展的初期阶 段 一直作为小流量的循环水水质稳定的处理方法 目前 广泛的应用在建筑 化工 电力 冶金 橡胶 轻纺 煤 炭 食品等行业的小流量循环冷却水系统 空调制冷系统 热交换及热水系统 但在大流量的循环水处理当中的应用 还一直处于空白状态 我公司在火力发电厂的大流量循环 水 高频电磁场处理方法上作了有益的尝试 并取得了一 些宝贵的经验 在电厂循环水的稳定处理工艺对比试验中 化学法和物 理法主要存在以下区别 化学处理法对水中钙硬的稳定值极限不高 难以进 一步提高循环水运行的浓缩倍数 不利于节水 需经常投加化学药品 不仅费用高 而且在运行当 中药品不会消失 最终会随着排污水排放到河流当中 既 浪费又污染环境 有时需投加多种药品 工作强度大也不易计量管理 4 在补水源头多 水质波动大时 化学处理方法的加药 量 不会实时的跟随水质的变化 对水质的调控明显滞后 容易造成凝汽器铜管结垢事故 与化学水处理技术相比 电磁处理具有不间断工作 占地小 运行经济 无污染 易管理等优点 而且电磁处 理不仅能够阻垢 还具有良好的杀生功能和一定的缓蚀效 果 对于中硬度以下水 单独采用电磁处理就可达到很好 的防垢和杀菌缓蚀的目的 不仅可以节约投放化学药品的 费用 减少排水污染 而且还可适当提高浓缩倍率 节约 补充水用量 减轻水处理的劳动强度 但是 电磁处理方 法也存在处理效果不稳定的缺点 这就需要按照操作规程 认真管理 并根据数据及时处理异常情况 1 31 3 物理 化学处理经济效益比较物理 化学处理经济效益比较 下表为某火力发电厂 125 机组 实际运行中物理 化学 处理工艺特点及经济效益对比 处理方法处理方法 对比项目对比项目 化学处理化学处理电磁处理电磁处理 维持循环水浓缩倍数 左右 左右 操作人员工作量较大较小 安全可靠性在水质恶化或 波动造成结 垢 不间断处理 能适应水质的波动 只 有在控制数据超标时适当加药 经济性一台 125MW 机组约需药品费 69 6 万元 一台 125MW 机组需电费 1 6 万元 硫 酸费 14 6 万元共 16 2 万元 对环境影响排污水中总磷高达 4 5mg L 排 入公共水道对环境有影响 排污水总磷 0 排入公共水道无污 染 5 节水效果一台 125MW 机组循环水系统补 充水水量为 280 万 300 万吨 年 一台 125MW 机组循环水系统补充水水 量为 256 8 266 4 万吨可比化学处理 节水 23 2 万 33 6 万吨 年 按 4 元 M3计算 节约水费 80 6 万元 物理法每年节约 物理法每年节约 5050 万元 节水约 万元 节水约 8080 万元 合计节省约 万元 合计节省约 130130 万元 万元 实践证明 循环水系统只要在规定的碱度范围和极限实践证明 循环水系统只要在规定的碱度范围和极限 硬度下运行 并加强管理 物理处理法是经济 安全 有硬度下运行 并加强管理 物理处理法是经济 安全 有 效的 效的 1 41 4 循环水物理化学综合处理自动化系统循环水物理化学综合处理自动化系统 针对物理法处理循环水时 水质化验 分析计算 加 药管理工作量较大 当水质控制制标超出规定值时 加药 处理相对滞后 同时存在运行监督 记录 报表方法落后 等问题 我公司配套开发了循环水物理化学综合处理自动 化系统 吸收了物理法处理简单 经济和化学法处理可靠 稳定的优点 同时又避开两者的短处 达到了既能安全可 靠运行 有能节约加药费用和节水的目的 系统结构如下 图 6 循环水系统正常运行时 单独使用物理法进行水质稳 定处理 并通过计算机对各系统的水处理器进行监控 经 计算机运算发现水质控制指标超过规定值时 计算机发出 指令 启动 PLC 按照数据超出规定值的数量 确定加药量 并依照预定的加药程序进行化学加药处理 自动化控制系统采用以工业控制计算机 IPC 为上位 机 可编程控制器 PLC 为下位机的二级 DCS 监控结构 主要控制功能由下位机 PLC 来完成 上位机主要负责监视 显示流程数据和报警等 数据设定 设定值和调节参数 等 管理 实时和历史曲线 定时和及时打印数据报表等 这种结构即使上位计算机出现临时死机 也不会影响下 7 位机的正常工作 整个系统操作简便 人机界面友好 能全面反映系统 工作状态 检测 控制 报警等参数 并且可将采集或输 入的水质参数 记录并形成报表用于日常管理 在具有上述二级监控结构的同时 设立就地手动控制 功能 所有电磁处理和加药设备 均可通过手动控制直接 启停 便于设备维护和系统调试 同时对操作需要的参数 增设部分数显仪表 满足操作人员的需要 本系统电磁处理和自动加药两个部分共用一套监控系 统 电磁处理和化学加药即可共同运行也可分别运行 均 能独立起停 本系统自动化程度高 可减少用户的管理工作量 极 大的增加了循环水处理的安全可靠性 其主要特点如下 在控制室计算机上实时监测电磁水处理设备的运行 情况 并进行记录 可随时进行查询 计算机在线检测部分水质参数 如 PH 值 电导率 温度等 对于无法进行在线监测的水质参数 在化 验后手工输入 再由计算机进行分析计算 得出运 行结论 并将数据进行记录 并形成日报表 当 B PSI 等控制指标超过运行允许的极限时 自 8 动启动加药设备 按预定的加药程序开始加药 无 需人工参与 保证了循环水运行的安全 同时将加 药时间 加药量等数据予以记录 形成报表以备查 询 如果不增设自动加药设备 可由微机发出加药提示 信号 由操作人员按目前使用的加药方法完成加药 根据运行人员设定的 PH 值和在线检测的反馈值 控 制系统可对循环水的 PH 值进行精确控制 监控系统使用不间断电源 保证设备工作的连续性 2 2 循环水电磁处理简介循环水电磁处理简介 2 12 1 电磁处理的工作原理电磁处理的工作原理 由于物理法是一种新型的水处理方法 对于它的工作 原理目前正处在研究探索阶段 现在主流的解释方法主要 有以下两种 第一种观点认为 在高频电磁场的作用下 原有的大 缔合体状态水的结合键被深度打断 离解成活性很强的单 分子或小缔合体状态的水 从而改变了水的物理结构与特 性 增强了水分子的极性 增大了水分子的偶极矩 提高 9 了水分子对钙镁离子 碳酸根离子等成垢组分的水合能力 起到阻止水垢形成的作用 同时 在高频电磁场的作用下 使原有的水垢结晶逐渐变得松软 脱落 溶解 从而达到 除垢之目的 氧化腐蚀和垢下原电池腐蚀是水系统管道及 设备腐蚀和生锈的主要原因 而在高频电磁场作用下 水 垢得以控制和去除 溶解氧与水分子结合不易析出 从而 抑制氧化腐蚀和垢下原电池腐蚀的发生 起到良好的防腐 阻锈的作用 另外 高频电磁场使细菌 藻类赖以生存的 环境被破坏 并且溶解氧在高频电磁场的作用下形成一些 如 O3 H2O2等对细菌 藻类具极强杀伤力的物质 起到杀 菌灭藻的作用 另外一种观点是 通过高频电磁场的作用 使溶解在 水中的正负离子 垢分子 被水分子包围 由于分子的势 能低水分子库仑力小 因此使成垢离子有效碰撞次数减少 也就使其形成水垢的机会降低 同时 在高频电磁场的作 用下 水垢的结晶特性发生改变 由原来易吸附在容器表 面的斜方晶系晶体 变成不易吸附的三斜晶系的针装晶体 使其很难停留在管壁上 从而达到了防垢的目的 2 22 2 电磁水处理产品简介电磁水处理产品简介 我公司的系列电子水处理设备 采用的是高频电磁场 处理方式 专为汽轮发电机组凝汽器循环冷却水处理配套 10 可满足 5 300MW 汽轮发电机 循环冷却水最大流量工况条 件下的正常使用 设备型号根据机组的大小和循环水管道的直径来确定 但不论何种型号 设备都是由若干基本水处理单元构成 水处理单元数量根据循环水的流量 流速和管径等因素决 定 如图所示 在每个水处理单元中 信号发生器产生的 与水的流量 质量相匹配的振荡信号 通过发射电极在电 极室中形成一定频率和强度的电磁场 使水的物理性能和 结构发生锐变 破坏水中离子的成垢趋向和有机菌类的生 存条件 从而达到防垢 杀菌 缓蚀的目的 另外 设备还包括在循环冷却水系统中 除冷凝器外 其他冷却设备 如冷油器 轴冷器 空冷器 氢冷器等其 他冷却设备的配套产品 该系列产品为法兰连接 可根据 不同管道直径选用相应产品 11 2 32 3 电磁水处理器的结构电磁水处理器的结构 电磁水处理器主要由信号发生器 电极室 电极和配 套的电子处理监控柜构成 信号发生器 信号发生器安装在设备两侧 用来 产生处理循环水的一定频率和功率的信号 原理框图如下 信号发生器原理框图 电极室 在其中心轴线上安装电极 单个电极室 为正六边形 由钢板焊接而成 循环水从电极室中流通 电极 电极是将信号发生器产生的信号作用于循环 水的机构 安装固定在电极室的中心轴线上 电子处理监控柜 电源柜为系统提供工作电源 监控柜负责采集水处理单元的工作信号 实现远程监测 2 42 4 循环水运行中的日常监督 循环水运行中的日常监督 循环水处理日常监督的目的 是加强对循环水水质的 监测及对凝汽器等热力设备的监督 及时发现水质恶化和 12 超标 设备故障等情况 并正确处理 以防止和减缓凝汽 器等循环水系统设备的结垢 铜管腐蚀及生物污堵现象 保证相关设备的安全运行 2 4 22 4 2 凝汽器的直接检查及抽管检查凝汽器的直接检查及抽管检查 根据电厂化学监督条例规定 每年机组作一次停运小 修 小修时可作凝汽器直接检查 检查进水室和出水室管 口管板结垢 腐蚀及积泥和杂物情况 特别对管内应作小 范围照明 检查管内有否垢沉积 三年进行一次大修 大 修期间 应作凝汽器的抽管检查 由化学车间人员指定抽 管数及抽管位置 检查可割一