循環(huán)水電子處理技術(shù)簡介

1、循環(huán)冷卻水物理化學(xué)綜合處理自動化系統(tǒng)簡介2008年8月目 錄1 循環(huán)水處理方法概述 21.1 循環(huán)水處理的必要性 21.2 現(xiàn)行循環(huán)水處理工藝的特點 21.3 物理、化學(xué)處理經(jīng)濟(jì)效益比較 41.4 循環(huán)水物理化學(xué)處理自動化系統(tǒng) 52 循環(huán)水電磁處理簡介 82.1 電磁處理的工作原理 82.2 電磁水處理產(chǎn)品簡介 92.3 電磁水處理器的結(jié)構(gòu) 102.4 循環(huán)水運行中的日常監(jiān)督 111.循環(huán)水處理方法概述1.1循環(huán)水處理的必要性在汽輪機(jī)發(fā)電過程中，凝汽器換熱管如果結(jié)垢，將降低凝汽器內(nèi)的真空度，增加耗汽量，導(dǎo)致煤耗增加。目前普遍采用投加復(fù)合穩(wěn)定劑、殺生藥劑的化學(xué)方法進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，處理效果穩(wěn)定可

2、靠，但存在費用高、管理量大的缺點。目前，廣泛在小流量循環(huán)水處理中應(yīng)用的物理方法，具有運行經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的優(yōu)點，但也存在處理效果不穩(wěn)定的缺點。針對這種現(xiàn)狀，我公司推出了循環(huán)水物理化學(xué)綜合處理自動化系統(tǒng)，此方法整合兩種處理方法的優(yōu)點，具有安全可靠、運行經(jīng)濟(jì)、自動化水平高的特點。1.2 現(xiàn)行循環(huán)水處理工藝的特點目前，普遍采用的控制循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定的方法是投加化學(xué)藥品，加阻垢劑來防止結(jié)垢，輔助投加緩蝕劑、殺生藥劑，可以統(tǒng)稱為化學(xué)處理方法，這是目前火電廠普遍采用的技術(shù)。多年的運行實踐表明，化學(xué)法處理循環(huán)水工藝成熟，處理效果穩(wěn)定可靠，因此在補水充裕，環(huán)保要求不高的條件下，是一種非常有效的處理方式。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

3、，尤其是近幾年來，水資源日趨緊張，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)愈來愈嚴(yán)，政府對工廠的排污管理力度也越來越大，這就需要對循環(huán)水的處理方法進(jìn)行不斷的探索和創(chuàng)新。在這種形勢下，近幾年來我們在這方面作了一些有益的探索。物理處理法作為一種新型的水質(zhì)穩(wěn)定方法，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，正在被越來越多的人認(rèn)識并接受，物理處理法比較常用的有高頻電磁場處理法、高壓靜電法和磁化法。在物理法發(fā)展的初期階段，一直作為小流量的循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定的處理方法，目前廣泛的應(yīng)用在建筑、化工、電力、冶金、橡膠、輕紡、煤炭、食品等行業(yè)的小流量循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、熱交換及熱水系統(tǒng)。但在大流量的循環(huán)水處理當(dāng)中的應(yīng)用，還一直處

4、于空白狀態(tài)。我公司在火力發(fā)電廠的大流量循環(huán)水，高頻電磁場處理方法上作了有益的嘗試，并取得了一些寶貴的經(jīng)驗。在電廠循環(huán)水的穩(wěn)定處理工藝對比試驗中，化學(xué)法和物理法主要存在以下區(qū)別： 化學(xué)處理法對水中鈣硬的穩(wěn)定值極限不高，難以進(jìn)一步提高循環(huán)水運行的濃縮倍數(shù)，不利于節(jié)水；需經(jīng)常投加化學(xué)藥品，不僅費用高，而且在運行當(dāng)中藥品不會消失，最終會隨著排污水排放到河流當(dāng)中，既浪費又污染環(huán)境；有時需投加多種藥品，工作強(qiáng)度大也不易計量管理；在補水源頭多，水質(zhì)波動大時,化學(xué)處理方法的加藥量，不會實時的跟隨水質(zhì)的變化，對水質(zhì)的調(diào)控明顯滯后，容易造成凝汽器銅管結(jié)垢事故。與化學(xué)水處理技術(shù)相比，電磁處理具有不間斷工作、占地小、

5、運行經(jīng)濟(jì)、無污染、易管理等優(yōu)點，而且電磁處理不僅能夠阻垢，還具有良好的殺生功能和一定的緩蝕效果，對于中硬度以下水，單獨采用電磁處理就可達(dá)到很好的防垢和殺菌緩蝕的目的，不僅可以節(jié)約投放化學(xué)藥品的費用，減少排水污染，而且還可適當(dāng)提高濃縮倍率，節(jié)約補充水用量，減輕水處理的勞動強(qiáng)度。但是，電磁處理方法也存在處理效果不穩(wěn)定的缺點，這就需要按照操作規(guī)程認(rèn)真管理，并根據(jù)數(shù)據(jù)及時處理異常情況。1.3 物理、化學(xué)處理經(jīng)濟(jì)效益比較下表為某火力發(fā)電廠125機(jī)組，實際運行中物理、化學(xué)處理工藝特點及經(jīng)濟(jì)效益對比： 處理方法對比項目化學(xué)處理電磁處理維持循環(huán)水濃縮倍數(shù)=左右=左右操作人員工作量較大較小安全可靠性在水質(zhì)惡化或

6、波動造成結(jié)垢不間斷處理，能適應(yīng)水質(zhì)的波動，只有在控制數(shù)據(jù)超標(biāo)時適當(dāng)加藥經(jīng)濟(jì)性一臺125MW機(jī)組約需藥品費69.6萬元一臺125MW機(jī)組需電費1.6萬元，硫酸費14.6萬元共16.2萬元對環(huán)境影響排污水中總磷高達(dá)4-5mg/L排入公共水道對環(huán)境有影響排污水總磷0，排入公共水道無污染節(jié)水效果一臺125MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)補充水水量為280萬-300萬噸/年一臺125MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)補充水水量為256.8-266.4萬噸可比化學(xué)處理節(jié)水23.2萬-33.6萬噸/年，按4元/M3計算，節(jié)約水費80.6萬元物理法每年節(jié)約：50萬元，節(jié)水約：80萬元，合計節(jié)省約：130萬元。實踐證明，循環(huán)水系統(tǒng)只要在規(guī)定

7、的堿度范圍和極限硬度下運行，并加強(qiáng)管理，物理處理法是經(jīng)濟(jì)、安全、有效的。1.4 循環(huán)水物理化學(xué)綜合處理自動化系統(tǒng)針對物理法處理循環(huán)水時，水質(zhì)化驗、分析計算、加藥管理工作量較大，當(dāng)水質(zhì)控制制標(biāo)超出規(guī)定值時，加藥處理相對滯后，同時存在運行監(jiān)督、記錄、報表方法落后等問題，我公司配套開發(fā)了循環(huán)水物理化學(xué)綜合處理自動化系統(tǒng)，吸收了物理法處理簡單、經(jīng)濟(jì)和化學(xué)法處理可靠、穩(wěn)定的優(yōu)點，同時又避開兩者的短處，達(dá)到了既能安全可靠運行，有能節(jié)約加藥費用和節(jié)水的目的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖： 循環(huán)水系統(tǒng)正常運行時，單獨使用物理法進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，并通過計算機(jī)對各系統(tǒng)的水處理器進(jìn)行監(jiān)控。經(jīng)計算機(jī)運算發(fā)現(xiàn)水質(zhì)控制指標(biāo)超過規(guī)定值時

8、，計算機(jī)發(fā)出指令，啟動PLC按照數(shù)據(jù)超出規(guī)定值的數(shù)量，確定加藥量，并依照預(yù)定的加藥程序進(jìn)行化學(xué)加藥處理。自動化控制系統(tǒng)采用以工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）為上位機(jī)、可編程控制器（PLC）為下位機(jī)的二級DCS監(jiān)控結(jié)構(gòu)。 主要控制功能由下位機(jī)PLC來完成，上位機(jī)主要負(fù)責(zé)監(jiān)視（顯示流程數(shù)據(jù)和報警等）、數(shù)據(jù)設(shè)定（設(shè)定值和調(diào)節(jié)參數(shù)等）、管理（實時和歷史曲線、定時和及時打印數(shù)據(jù)報表等）。這種結(jié)構(gòu)即使上位計算機(jī)出現(xiàn)臨時死機(jī)，也不會影響下位機(jī)的正常工作。整個系統(tǒng)操作簡便，人機(jī)界面友好， 能全面反映系統(tǒng)工作狀態(tài)(檢測、控制、報警等參數(shù))。并且可將采集或輸入的水質(zhì)參數(shù)，記錄并形成報表用于日常管理。在具有上述二

9、級監(jiān)控結(jié)構(gòu)的同時，設(shè)立就地手動控制功能，所有電磁處理和加藥設(shè)備，均可通過手動控制直接啟停，便于設(shè)備維護(hù)和系統(tǒng)調(diào)試，同時對操作需要的參數(shù)增設(shè)部分?jǐn)?shù)顯儀表，滿足操作人員的需要。本系統(tǒng)電磁處理和自動加藥兩個部分共用一套監(jiān)控系統(tǒng)，電磁處理和化學(xué)加藥即可共同運行也可分別運行，均能獨立起停。本系統(tǒng)自動化程度高，可減少用戶的管理工作量，極大的增加了循環(huán)水處理的安全可靠性，其主要特點如下：l 在控制室計算機(jī)上實時監(jiān)測電磁水處理設(shè)備的運行情況，并進(jìn)行記錄，可隨時進(jìn)行查詢。l 計算機(jī)在線檢測部分水質(zhì)參數(shù)，如PH值、電導(dǎo)率、溫度等，對于無法進(jìn)行在線監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)，在化驗后手工輸入，再由計算機(jī)進(jìn)行分析計算，得出運行結(jié)

10、論，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并形成日報表。l 當(dāng)B、PSI等控制指標(biāo)超過運行允許的極限時，自動啟動加藥設(shè)備，按預(yù)定的加藥程序開始加藥，無需人工參與，保證了循環(huán)水運行的安全。同時將加藥時間、加藥量等數(shù)據(jù)予以記錄，形成報表以備查詢。l 如果不增設(shè)自動加藥設(shè)備，可由微機(jī)發(fā)出加藥提示信號，由操作人員按目前使用的加藥方法完成加藥。l 根據(jù)運行人員設(shè)定的PH值和在線檢測的反饋值，控制系統(tǒng)可對循環(huán)水的PH值進(jìn)行精確控制。l 監(jiān)控系統(tǒng)使用不間斷電源，保證設(shè)備工作的連續(xù)性。2. 循環(huán)水電磁處理簡介2.1 電磁處理的工作原理由于物理法是一種新型的水處理方法，對于它的工作原理目前正處在研究探索階段，現(xiàn)在主流的解釋方法主要

11、有以下兩種：第一種觀點認(rèn)為，在高頻電磁場的作用下，原有的大締合體狀態(tài)水的結(jié)合鍵被深度打斷，離解成活性很強(qiáng)的單分子或小締合體狀態(tài)的水，從而改變了水的物理結(jié)構(gòu)與特性，增強(qiáng)了水分子的極性，增大了水分子的偶極矩，提高了水分子對鈣鎂離子、碳酸根離子等成垢組分的水合能力，起到阻止水垢形成的作用。同時，在高頻電磁場的作用下，使原有的水垢結(jié)晶逐漸變得松軟、脫落、溶解，從而達(dá)到除垢之目的。氧化腐蝕和垢下原電池腐蝕是水系統(tǒng)管道及設(shè)備腐蝕和生銹的主要原因，而在高頻電磁場作用下，水垢得以控制和去除，溶解氧與水分子結(jié)合不易析出，從而抑制氧化腐蝕和垢下原電池腐蝕的發(fā)生，起到良好的防腐、阻銹的作用。另外，高頻電磁場使細(xì)菌、

12、藻類賴以生存的環(huán)境被破壞，并且溶解氧在高頻電磁場的作用下形成一些如O3、H2O2等對細(xì)菌、藻類具極強(qiáng)殺傷力的物質(zhì)，起到殺菌滅藻的作用。另外一種觀點是，通過高頻電磁場的作用，使溶解在水中的正負(fù)離子（垢分子）被水分子包圍，由于分子的勢能低水分子庫侖力小，因此使成垢離子有效碰撞次數(shù)減少，也就使其形成水垢的機(jī)會降低。同時，在高頻電磁場的作用下，水垢的結(jié)晶特性發(fā)生改變，由原來易吸附在容器表面的斜方晶系晶體，變成不易吸附的三斜晶系的針裝晶體，使其很難停留在管壁上，從而達(dá)到了防垢的目的。2.2 電磁水處理產(chǎn)品簡介我公司的系列電子水處理設(shè)備，采用的是高頻電磁場處理方式，專為汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器循環(huán)冷卻水處理配套

13、，可滿足5-300MW汽輪發(fā)電機(jī)，循環(huán)冷卻水最大流量工況條件下的正常使用。設(shè)備型號根據(jù)機(jī)組的大小和循環(huán)水管道的直徑來確定，但不論何種型號，設(shè)備都是由若干基本水處理單元構(gòu)成。水處理單元數(shù)量根據(jù)循環(huán)水的流量、流速和管徑等因素決定。如圖所示，在每個水處理單元中，信號發(fā)生器產(chǎn)生的與水的流量、質(zhì)量相匹配的振蕩信號，通過發(fā)射電極在電極室中形成一定頻率和強(qiáng)度的電磁場，使水的物理性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生銳變，破壞水中離子的成垢趨向和有機(jī)菌類的生存條件，從而達(dá)到防垢、殺菌、緩蝕的目的。 另外，設(shè)備還包括在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，除冷凝器外其他冷卻設(shè)備，如冷油器、軸冷器、空冷器、氫冷器等其他冷卻設(shè)備的配套產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品為法蘭連

14、接，可根據(jù)不同管道直徑選用相應(yīng)產(chǎn)品。2.3 電磁水處理器的結(jié)構(gòu) 電磁水處理器主要由信號發(fā)生器、電極室、電極和配套的電子處理監(jiān)控柜構(gòu)成。 信號發(fā)生器：信號發(fā)生器安裝在設(shè)備兩側(cè)，用來產(chǎn)生處理循環(huán)水的一定頻率和功率的信號。原理框圖如下：信號發(fā)生器原理框圖 電極室：在其中心軸線上安裝電極。單個電極室為正六邊形，由鋼板焊接而成，循環(huán)水從電極室中流通。 電極:電極是將信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號作用于循環(huán)水的機(jī)構(gòu),安裝固定在電極室的中心軸線上。 電子處理監(jiān)控柜：電源柜為系統(tǒng)提供工作電源，監(jiān)控柜負(fù)責(zé)采集水處理單元的工作信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。2.4 循環(huán)水運行中的日常監(jiān)督：循環(huán)水處理日常監(jiān)督的目的，是加強(qiáng)對循環(huán)水水質(zhì)的監(jiān)測及對凝汽器等熱力設(shè)備的監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化和超標(biāo)、設(shè)備故障等情況，并正確處理，以防止和減緩凝汽器等循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)垢，銅管腐蝕及生物污堵現(xiàn)象，保證相關(guān)設(shè)備的安全運行。 凝汽器的直接檢查及抽管檢查根據(jù)電廠化學(xué)監(jiān)督條例規(guī)定，每年機(jī)組作一次停運小修，小修時可作凝汽器直接檢查，檢查進(jìn)水室和出水室管口管板結(jié)垢、腐蝕及積泥和雜物情況，特別對管內(nèi)應(yīng)作小范圍照明，檢查管內(nèi)有否垢沉積；三年進(jìn)行一次大修，大修期間，應(yīng)作凝汽器的抽管檢查，由化學(xué)車間人員指定抽管數(shù)及抽管位置。檢查可