CN104991579A - 一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***及方法 - Google Patents

Abstract

一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***及方法，包括控制***和冷却塔，所述冷却塔下方设置有带有冷却塔水池液位计的冷却塔水池，冷却塔水池底部设置有排污管道，排污管道上设置有循环水电导率计、循环水温度计、排污电动调节阀以及排污流量计；冷却塔水池上方设置有用于给冷却塔水池补充水的进水管道，进水管道上设置有补水流量计、补水电导率计、补水电动调节阀以及补水温度计，补水电动调节阀还连接有冷却塔水池液位计。本发明能够实现敞开式循环冷却水***的自动连续稳定地补水和排污，对循环水浓缩倍率实现自动连续在线监测，可避免由于循环水***间歇性补水和排污引起的浓缩倍率波动，从而稳定了循环水水质。

Description

一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***及方法

技术领域

本发明属于工业循环冷却水处理技术领域，具体涉及一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***及方法。

背景技术

敞开式循环冷却水***在运行过程中由于蒸发损失不带走水中盐分，循环水中的溶解盐类被不断地浓缩，经过浓缩的循环水含盐量和循环水补充水含盐量的比值称为浓缩倍率。目前，敞开式循环水冷却水***的浓缩倍率控制一般采取以下方式，即首先人工测定计算某一时间的浓缩倍率，再根据所得的浓缩倍率手动调节循环水补水量和排污量，从而调整循环水浓缩倍率在设定范围。

由于循环水中的含盐量无法在线监测，采用敞开式循环冷却***的电厂均无法在线连续监测浓缩倍率，一般通过采用定期人工测定循环水与循环水补水中的氯离子含量来计算。该方法不能及时反映实际运行的浓缩倍率，有一定的滞后性。

通过人工测定的浓缩倍率，运行人员再定期调整循环水补水量和排污量。当测定所得的浓缩倍率超过设定值时，开启排污阀对循环水***进行排污；当测定所得的浓缩倍率低于设定值时，关闭循环水排污阀。循环水***的补水由人工根据冷却塔液位定期进行。由于循环水补水及排污均为不连续性操作且滞后于循环水浓缩倍率的变化，造成循环水***的浓缩倍率波动范围较大，甚至成倍降低或增大，从而造成循环水水质不稳定，浓缩倍率较低时增大了排污量，浪费了宝贵的水资源，浓缩倍率较高时又会增大冷却***的腐蚀和结垢风险。同时，由于现有循环水控制***自动化程度较低，运行人员测定浓缩倍率、操作阀门等工作量大。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***及方法，应用该方法的敞开式循环水***，可实现对浓缩倍率的在线连续监控，并根据实时监测的数据，通过控制***实现循环水自动补水和排污，使循环水补水及排污操作连续、稳定的进行。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，包括控制***和冷却塔，所述冷却塔下方设置有带有冷却塔水池液位计的冷却塔水池，冷却塔水池底部设置有排污管道，排污管道上设置有循环水电导率计、循环水温度计以及排污电动调节阀；循环水电导率计与循环水温度计均与控制***相连接；

冷却塔水池上方设置有用于给冷却塔水池补充水的进水管道，进水管道上设置有补水电导率计、补水电动调节阀以及补水温度计，补水电动调节阀还连接有冷却塔水池液位计，且冷却塔水池液位计、补水电动调节阀均与控制***相连接，补水温度计与补水电导率计相连接，补水电导率计还与控制***相连接。

所述排污管道上设置有循环水泵，且循环水泵的出口分为两路，一路与循环水排污电动调节阀相连通，另一路与冷却塔相连通。

所述循环水温度计与排污电动调节阀之间设置有排污流量计。

所述进水管道上设置有补水流量计。

一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的方法，补水电动调节阀的开度与冷却塔水池液位计进行联锁，当冷却塔液位低于设定值时增大补水电动调节阀的开度，当冷却塔液位高于设定值时减小补水电动调节阀的开度；

采集补水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到补水含盐量S_补，采集循环水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到循环水含盐量S_循，S_循与S_补的比值N为浓缩倍率；

排污电动调节阀的开度与浓缩倍率N联锁，当浓缩倍率N大于设定值时，增大排污电动调节阀开度，增加排污量；当浓缩倍率N小于设定值时，减小排污电动调节阀开度，减少排污量，实现对浓缩倍率N的自动控制。

当补水或循环水电导率小于1200μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.8382e^{(0.0001828t^2-0.03200t)}{K}^{1.0809};$

当补水或循环水电导率大于1500μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.5736e^{(0.0002281t^2-0.03322t)}{K}^{1.0713};$

其余情况下，补水或循环水含盐量 $S=0.4381e^{(0.0001800t^2-0.03206t)}{K}^{1.1351};$

其中e为常数，K为补水电导率或循环水电导率，t为补水或循环水的温度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明的***中由于设置循环水电导率计与循环水温度计，与控制***相连接；冷却塔水池液位计、补水电动调节阀均与控制***相连接；补水温度计与补水电导率计与控制***相连接，使得循环水的补水电动调节阀开度根据冷却塔水池的液位自动调节，当冷却塔水池低液位时，补水电动调节阀的开度通过控制***PID计算后自动适量增大，当冷却塔水池高液位时，补水电动调节阀的开度通过控制***PID计算后自动适量减小，使冷却塔水池的液位稳定在一定范围内，实现了冷却塔的连续自动稳定补水，减少了不连续性补水引起的浓缩倍率波动。采用的控制***可根据不同敞开式循环冷却水***的运行参数要求进行设置，具有良好的广泛应用性；该***自动化程度高，大大降低运行人员的手动操作工作量。

进一步的，补水流量计和排污流量计可实现对补水量和排污量的在线监测。

本发明中控制***方法中，采集补水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到补水含盐量S_补，采集循环水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到循环水含盐量S_循，S_循与S_补的比值N为浓缩倍率；可见本发明可自动根据计算所得的S_循与S_补的比值确定浓缩倍率N，从而大大降低了运行人员人工测定浓缩倍率的工作强度，实现了循环水浓缩倍率的连续实时监测。本发明中通过排污电动调节阀开度与控制***计算所得的浓缩倍率数值进行联锁，当计算所得运行浓缩倍率大于设定值时，增大排污电动调节阀的开度，当计算所得浓缩倍率小于设定值时，减小排污电动调节阀的开度，从而实现了循环冷却水***的自动连续排污。通过自动连续稳定地补水和排污，本发明可以大大降低由于循环水间断性补水和排污引起的浓缩倍率波动，将循环水浓缩倍率控制在设定值±0.5的范围以内，从而稳定了循环水水质，保证了循环水***的运行安全，同时减少了排污水量和补充水量，有显著的节水效果。本发明能够实现敞开式循环冷却水***的自动连续稳定地补水和排污，对循环水浓缩倍率实现自动连续在线监测，可避免由于循环水***间歇性补水和排污引起的浓缩倍率波动，保证循环水运行浓缩倍率在设定浓缩倍率±0.5的范围以内，从而稳定了循环水水质，降低了循环水***的腐蚀结垢风险，保障了循环冷却水***安全稳定运行；并且可以减少循环水排污水量和补充水量，有显著的节水效果

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为采用本发明的方法与常规排污方法的浓缩倍率变化趋势对照图。

图中，1-冷却塔，2-冷却塔水池，3-循环水泵，4-补水电动调节阀，5-排污电动调节阀，6-补水流量计，7-排污流量计，8-补水电导率计，9-循环水电导率计，10-冷却塔水池液位计，11-补水温度计，12-循环水温度计，13-控制***；M-循环水补水，E-蒸发损失，D-风吹损失，B-排污损失。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参见图1，一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，包括冷却塔1、冷却塔水池2、循环水泵3、补水电动调节阀4、排污电动调节阀5、补水流量计6、排污流量计7、补水电导率计8、循环水电导率计9、冷却塔水池液位计10、补水温度计11、循环水温度计12和控制***13。

其中，所述冷却塔1下方设置冷却塔水池2，冷却塔水池2上设置冷却塔水池液位计10，冷却塔水池2底部设置有用于排污管道，该排污管道上设置有循环水泵3、循环水电导率计9、循环水温度计12以及排污电动调节阀5，循环水温度计12与排污电动调节阀5之间设置有排污流量计7。循环水电导率计9与循环水温度计12均与控制***13相连接；所述循环水泵3的出口分为两路，一路与循环水排污电动调节阀5相连通，另一路与冷却塔1相连通。

冷却塔水池2上方还设置有用于给冷却塔水池补充水的管道，此管道上设置有补水电导率计8、补水电动调节阀4、补水温度计11以及补水流量计6，补水电动调节阀4还连接有冷却塔水池液位计10，且冷却塔水池液位计10、补水电动调节阀4均与控制***13相连接，补水温度计11与补水电导率计8均与控制***13相连接。

其中，补水电动调节阀4的开度与冷却塔水池液位计10进行联锁，当冷却塔液位低于设定值时增大补水电动调节阀4的开度，当冷却塔液位高于设定值时减小补水电动调节阀4的开度。采集补水电导率计8和补水温度计11的数据可通过控制***13得到补水含盐量S_补，采集循环水电导率计9和补水温度计12的数据可通过控制***13得到循环水含盐量S_循，S_循与S_补的比值N即为运行浓缩倍率。

水中的含盐量一般无法在线测定，但电导和温度均可以在线进行测定，且与水中含盐量存在一定的定量关系。该***所设置的控制***能够将在线测量所得的循环水补水和循环水的电导率K_补与K_循及温度T_补与T_循转化为循环水补水及循环水的含盐量S_补与S_循，其计算公式为：

当补水或循环水电导率小于1200μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.8382e^{(0.0001828t^2-0.03200t)}{K}^{1.0809}$

当补水或循环水电导率大于1500μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.5736e^{(0.0002281t^2-0.03322t)}{K}^{1.0713};$

其余情况下，补水或循环水含盐量 $S=0.4381e^{(0.0001800t^2-0.03206t)}{K}^{1.1351};$

其中e为常数，K为补水电导率或循环水电导率，t为补水或循环水的温度。

排污电动调节阀5的开度与运行浓缩倍率N联锁，当运行浓缩倍率N大于设定值时，增大排污电动调节阀5开度，增加排污量；当运行浓缩倍率N小于设定值时，减小排污电动调节阀5开度，减少排污量。补水流量计6和排污流量计7可实现对补水量和排污量的在线监测。

本发明中进水管道向冷却塔水池2中加入的水为循环水补水M，冷却塔1在蒸发风吹下，存在着蒸发损失E和蒸发损失D，排污管道排出污水时存在着排污损失B。

控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的方法为：补水电动调节阀的开度与冷却塔水池液位计进行联锁，当冷却塔液位低于设定值时增大补水电动调节阀的开度，当冷却塔液位高于设定值时减小补水电动调节阀的开度；

采集补水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到补水含盐量S_补，采集循环水电导率计和补水温度计的数据通过控制***得到循环水含盐量S_循，S_循与S_补的比值N为浓缩倍率；

排污电动调节阀的开度与浓缩倍率N联锁，当浓缩倍率N大于设定值时，增大排污电动调节阀开度，增加排污量；当浓缩倍率N小于设定值时，减小排污电动调节阀开度，减少排污量，实现对浓缩倍率N的自动控制。

下面通过一个具体实例进行说明。

某火电厂1#机组为300MW燃煤发电机组，其循环水采用敞开式循环冷却***，原浓缩倍率由运行人员定期测定，并通过人工控制排污水量和补水量的方式来调整运行浓缩倍率，机组的浓缩倍率波动较大，循环水水质不稳定。

该机组采用了本发明的一种能够稳定控制循环水浓缩倍率的***及方法后，其补水电动调节阀4的开度根据冷却塔水池液位计10进行调节，低液位时增加开度，高液位时减小开度，保证冷却塔水池的液位保持在设定范围。通过对补水电导率8、补水温度计11、循环水电导率9和循环水温度12的在线检测，可以通过控制***13自动连续地计算出的循环水运行浓缩倍率值N。循环水排污电动调节门5开度与循环水运行浓缩倍率N联锁，当运行浓缩倍率大于设定值时，增大排污电动调节阀5的开度，当运行浓缩倍率小于设定值时，减小排污电动调节阀5的开度，从而实现循环水的自动补水和排污。该***同时可将循环水的浓缩倍率准确控制在设定值±0.5的范围内。

图2为应用该***前后1#机组循环水浓缩倍率的变化趋势。从图2可以看出，应用本发明的***能够将浓缩倍率准确的控制在设定值±0.5的范围。

本发明具有以下优点：

1)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***及方法，通过该方法可以实现敞开式循环冷却水***的自动连续稳定地补水；

2)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***及方法，通过该方法可以对循环水浓缩倍率实现自动连续在线监测；

3)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***和方法，通过该方法可以实现循环水***自动连续稳定地排污；

4)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***和方法，通过该方法可避免由于循环水***间歇性补水和排污引起的浓缩倍率波动，保证循环水运行浓缩倍率在设定浓缩倍率±0.5的范围以内，从而稳定了循环水水质，保证了循环水***的运行安全；

5)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***和方法，通过该方法可以减少循环水排污水量和补充水量，有显著的节水效果；

6)本发明提出了一种稳定控制循环冷却水***浓缩倍率的***和方法，自动化程度高，其中的控制***可根据不同敞开式循环水***的运行参数要求进行设置，具有良好的广泛应用性。采用该方法后有效地节约了循环水补充水量，稳定了循环水水质，降低了循环水***的腐蚀结垢风险，保障了循环冷却水***安全稳定运行，同时减少了运行人员的工作量，具有良好的应用前景。

Claims (6)

1.一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，其特征在于，包括控制***和冷却塔(1)，所述冷却塔(1)下方设置有带有冷却塔水池液位计(10)的冷却塔水池(2)，冷却塔水池(2)底部设置有排污管道，排污管道上设置有循环水电导率计(9)、循环水温度计(12)以及排污电动调节阀(5)；循环水电导率计(9)与循环水温度计(12)均与控制***(13)相连接；

冷却塔水池(2)上方设置有用于给冷却塔水池补充水的进水管道，进水管道上设置有补水电导率计(8)、补水电动调节阀(4)以及补水温度计(11)，补水电动调节阀(4)还连接有冷却塔水池液位计(10)，且冷却塔水池液位计(10)、补水电动调节阀(4)均与控制***(13)相连接，补水温度计(11)与补水电导率计(8)均与控制***(13)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，其特征在于，所述排污管道上设置有循环水泵(3)，且循环水泵(3)的出口分为两路，一路与循环水排污电动调节阀(5)相连通，另一路与冷却塔(1)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，其特征在于，所述循环水温度计(12)与排污电动调节阀(5)之间设置有排污流量计(7)。

4.根据权利要求1所述的一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的***，其特征在于，所述进水管道上设置有补水流量计(6)。

5.一种控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的方法，其特征在于，补水电动调节阀(4)的开度与冷却塔水池液位计(10)进行联锁，当冷却塔液位低于设定值时增大补水电动调节阀(4)的开度，当冷却塔液位高于设定值时减小补水电动调节阀(4)的开度；

采集补水电导率计(8)和补水温度计(11)的数据通过控制***(13)得到补水含盐量S_补，采集循环水电导率计(9)和补水温度计(12)的数据通过控制***得到循环水含盐量S_循，S_循与S_补的比值N为浓缩倍率；

排污电动调节阀(5)的开度与浓缩倍率N联锁，当浓缩倍率N大于设定值时，增大排污电动调节阀(5)开度，增加排污量；当浓缩倍率N小于设定值时，减小排污电动调节阀(5)开度，减少排污量，实现对浓缩倍率N的自动控制。

6.如权利要求5所述的控制敞开式循环冷却水***浓缩倍率的方法，其特征在于，

当补水或循环水电导率小于1200μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.8382e^{(0.0001828t^2-0.03200t)}{K}^{1.0809};$

当补水或循环水电导率大于1500μs/cm时，则补水或循环水含盐量 $S=0.5736e^{(0.0002281t^2-0.03322t)}{K}^{1.0713};$

其余情况下，补水或循环水含盐量 $S=0.4381e^{(0.0001800t^2-0.03206t)}{K}^{1.1351};$

其中e为常数，K为补水电导率或循环水电导率，t为补水或循环水的温度。