現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中, 循環(huán)水系統(tǒng)具有舉足輕重的作用, 循環(huán)水水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到換熱設(shè)備的壽命、生產(chǎn)的能耗, 甚至產(chǎn)品的品質(zhì)。目前, 投加水質(zhì)穩(wěn)定劑是一種最常用、效果最直觀的循環(huán)水處理方法, 也被設(shè)計(jì)人員廣泛接受。但是, 在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中, 通常的循環(huán)水加藥設(shè)備往往只是幾個(gè)藥劑桶和計(jì)量泵。實(shí)踐證明, 這樣簡(jiǎn)單的配置和控制, 遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)/ 高品質(zhì)、低能耗0的要求。本文通過(guò)介紹某水泥生產(chǎn)線循環(huán)水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)例, 簡(jiǎn)要闡述循環(huán)水自動(dòng)加藥設(shè)備的應(yīng)用及控制原理。
1 系統(tǒng)概況
某水泥生產(chǎn)線共有2 個(gè)獨(dú)立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng), 各采用1 套自動(dòng)加藥設(shè)備往往只是幾個(gè)藥劑桶和計(jì)量泵。實(shí)踐證明, 這樣簡(jiǎn)單的配置和控制, 遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)/ 高品質(zhì)、低能耗0的要求。本文通過(guò)介紹某水泥生產(chǎn)線循環(huán)水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)例, 簡(jiǎn)要闡述循環(huán)水自動(dòng)加藥設(shè)備的應(yīng)用及控制原理。
1 系統(tǒng)概況
某水泥生產(chǎn)線共有2 個(gè)獨(dú)立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng), 各采用1 套自動(dòng)加藥設(shè)備對(duì)循環(huán)水進(jìn)行處理�，F(xiàn)僅以1# 系統(tǒng)為例, 介紹系統(tǒng)情況及其自動(dòng)加藥設(shè)備。
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)水量為1 080 m3 / h, 換熱溫差55 e , 采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng), 二級(jí)換熱。若按通常的設(shè)計(jì), 循環(huán)水系統(tǒng)的加藥和排污均由人工控制, 具有很大的隨意性, 所以循環(huán)水的濃縮倍數(shù)往往偏低。在很多工業(yè)系統(tǒng)已有的循環(huán)水系統(tǒng)中, 濃縮倍數(shù)一般都在2. 5 左右, 若以此計(jì)算, 該系統(tǒng)補(bǔ)水量約172. 6 m3 / h, 排水量約69. 1 m3 / h。該系統(tǒng)的加藥操作采用了SC ZY05CBS 自動(dòng)
加藥設(shè)備, 可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水流量、系統(tǒng)電導(dǎo)率、pH 等主要水質(zhì)參數(shù)的在線監(jiān)控, 并可預(yù)設(shè)擬控制的濃縮倍數(shù), 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥、自動(dòng)排污, 并能精確控制系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。實(shí)際運(yùn)行中, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)基本穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值( K = 4) 左右, 以此計(jì)算, 系統(tǒng)補(bǔ)水量約138. 1 m3 / h, 排水量約34. 5 m3 / h。
2 濃縮倍數(shù)
濃縮倍數(shù)是敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù), 其大小直接關(guān)系到循環(huán)水的補(bǔ)水量和排水量, 而循環(huán)水的加藥量是根據(jù)排水量確定, 因此濃縮倍數(shù)的控制對(duì)于生產(chǎn)單位節(jié)省能耗、減少運(yùn)行費(fèi)用至關(guān)重要。
以上述系統(tǒng)為例, 比較濃縮倍數(shù)K = 2. 5 和K= 4 時(shí), 補(bǔ)水量、排水量、年加藥量和年運(yùn)行費(fèi)用之間的差別, 比較結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 濃縮倍數(shù)差異比較
注: 加藥濃度按100 mg/ L 計(jì); 當(dāng)?shù)厮M(fèi)按1 元/ m3 計(jì); 表中的藥
劑僅指阻垢緩蝕劑( 按1. 5 萬(wàn)元/ t 計(jì)) , 殺生劑采用沖擊投加, 耗量與
濃縮倍數(shù)無(wú)關(guān)。
當(dāng)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)和藥劑投加量進(jìn)行自動(dòng)控制后, 該系統(tǒng)每年的補(bǔ)水費(fèi)用節(jié)省約30 萬(wàn)元, 藥劑費(fèi)用節(jié)省約45 萬(wàn)元。由此可見(jiàn), 通過(guò)一系列高精度在線監(jiān)控儀表和自動(dòng)加藥設(shè)備, 精確控制整個(gè)循環(huán)水處理的運(yùn)行過(guò)程, 每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)可觀。
3 自動(dòng)加藥設(shè)備控制原理
循環(huán)水系統(tǒng)自動(dòng)加藥設(shè)備工作原理見(jiàn)圖1。
圖1 循環(huán)水自動(dòng)加藥設(shè)備工作示意
3. 1 自動(dòng)排污單元
循環(huán)水處理中, 排污量直接關(guān)系到濃縮倍數(shù)的控制。在循環(huán)流量和換熱溫差一定的條件下, 排污量越大, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越小; 反之, 系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越大。一般的循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)是采用補(bǔ)充水中某種離子濃度與循環(huán)水中該離子濃度的比值來(lái)確定的。
如果系統(tǒng)中不投加含氯殺生劑, 那么一般以Cl-作為參照離子, 因?yàn)镃l- 在循環(huán)水中較穩(wěn)定, 且易于檢測(cè)。如果系統(tǒng)投加含氯殺生劑, 則一般采用K+ 、Na+ 等離子作為參照離子。但是, 在濃縮倍數(shù)的在線監(jiān)測(cè)和控制的應(yīng)用中, 一般通過(guò)在線監(jiān)測(cè)電導(dǎo)率, 由補(bǔ)充水和循環(huán)水的電導(dǎo)率比值來(lái)估算。這是因?yàn)? ①直接監(jiān)測(cè)Cl-、K+ 、Na+的傳感器非常昂貴, 不適合普通工業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用; ②電導(dǎo)率比值與濃縮倍數(shù)具有較好的相關(guān)性, 且該類傳感器的工業(yè)應(yīng)用較成熟。
一般來(lái)說(shuō), 自動(dòng)排污單元中只需配置1 套電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)裝置, 當(dāng)其達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí), 可自動(dòng)開(kāi)啟排污閥門。但是, 當(dāng)補(bǔ)充水水質(zhì)變化較大時(shí), 建議在補(bǔ)充水和循環(huán)水管路上分別安裝電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)裝置, 并通過(guò)兩者測(cè)得電導(dǎo)率的比值來(lái)控制排污閥門的啟閉。
3. 2 阻垢緩蝕劑投加單元
阻垢緩蝕劑正常發(fā)揮作用的關(guān)鍵是保持循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)藥劑濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 因此當(dāng)系統(tǒng)排污, 藥劑隨排污水一起流失時(shí), 需按排污流失的藥劑量進(jìn)行補(bǔ)充。但是, 對(duì)于一般循環(huán)水系統(tǒng)( 尤其是老系統(tǒng)) , 其流失的水不僅是排污, 還有少量的風(fēng)吹、濺射損失, 以及跑、冒、滴、漏等難以計(jì)量的損失。因此,
對(duì)于這些系統(tǒng), 可根據(jù)補(bǔ)水量和系統(tǒng)控制的濃縮倍數(shù)來(lái)確定實(shí)時(shí)加藥量。
3. 3 殺生劑投加單元
循環(huán)水系統(tǒng)的殺生劑一般以氧化性殺生劑為主, 非氧化性殺生劑為輔, 在控制循環(huán)水系統(tǒng)中菌藻滋生的同時(shí)降低費(fèi)用。投加方式一般采用沖擊投加, 即短時(shí)間內(nèi), 使系統(tǒng)內(nèi)殺生劑達(dá)到較高濃度, 殺滅系統(tǒng)內(nèi)的菌藻等微生物。投加頻率需根據(jù)藥劑特性和系統(tǒng)情況采用時(shí)間控制器進(jìn)行控制。
另外, 當(dāng)阻垢緩蝕劑和殺生劑聯(lián)合使用時(shí), 應(yīng)充分考慮藥劑之間的配伍性能, 例如: 阻垢緩蝕劑是否具有抗氧化性或抗氯性, 當(dāng)投加氧化性殺生劑或氯
系殺生劑時(shí), 對(duì)阻垢緩蝕劑的功效是否有影響等。
3. 4 加酸單元
對(duì)于一些補(bǔ)充水屬于高硬高堿水的系統(tǒng), 建議采用加酸的方法來(lái)控制系統(tǒng)的pH, 從而控制循環(huán)水的結(jié)垢趨勢(shì)。1946 年Ry znar[ 1] 就提出了用RSI指數(shù)來(lái)判斷水體的結(jié)垢和腐蝕趨勢(shì)的理論。對(duì)于高硬高堿水, RSI< 6, 系統(tǒng)具有結(jié)垢趨勢(shì), 加入適量的酸, 可降低水體的pH, 從而增大RSI。當(dāng)RSI= 6時(shí),可認(rèn)為系統(tǒng)屬于穩(wěn)定狀態(tài), 既不結(jié)垢也不腐蝕。但是, 如果加酸過(guò)量, 使RSI> 6, 系統(tǒng)又會(huì)出現(xiàn)腐蝕趨勢(shì)。因此, 通過(guò)在線儀表的監(jiān)控, 精確投加酸液, 能將系統(tǒng)控制在穩(wěn)定狀態(tài)。一般情況下, 控制系統(tǒng)的RSI= 5( 輕微結(jié)垢) 左右, 再輔以少量阻垢緩蝕劑,對(duì)于控制高硬高堿補(bǔ)充水的循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定還是比較有效的。如圖1 所示, 流量傳感器安裝在補(bǔ)水管上, 測(cè)得的流量值傳送至控制器, 由控制器發(fā)出指令, 調(diào)節(jié)穩(wěn)定劑投加計(jì)量泵的沖程或頻率。在系統(tǒng)的旁路管道上, 分別安裝流量開(kāi)關(guān)、pH 傳感器、電導(dǎo)率傳感器。流量開(kāi)關(guān)用于偵測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài), 如果系統(tǒng)停止運(yùn)行( 無(wú)水流) , 自動(dòng)加藥設(shè)備也自動(dòng)停止運(yùn)行。pH傳感器將測(cè)得的數(shù)字傳送至控制器, 由控制器發(fā)出指令, 調(diào)節(jié)酸液計(jì)量泵的沖程或頻率。當(dāng)pH 傳感器測(cè)得數(shù)值達(dá)到補(bǔ)充水的若干倍時(shí), 控制器將控制排污電動(dòng)閥開(kāi)啟, 自動(dòng)進(jìn)行排污, 直至電導(dǎo)率再次回到正常范圍。
4 結(jié)語(yǔ)
總之, 在進(jìn)行循環(huán)水處理的設(shè)計(jì)時(shí), 設(shè)計(jì)人員的工作不應(yīng)僅僅是提出設(shè)計(jì)方案, 更應(yīng)對(duì)所采用的水處理設(shè)備的性能有所了解, 確保水處理設(shè)備的工作性能滿足設(shè)計(jì)要求。否則, 即使提出的設(shè)計(jì)方案很合理, 如果最終使用的設(shè)備難以滿足設(shè)計(jì)要求, 設(shè)計(jì)人員的方案還是難以實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
1 周本省. 工業(yè)水處理技術(shù). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社. 2002 |
