CN111995037A - 一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,属于循环水处理技术领域,包括冷却塔、循环水前池、臭氧发生装置、气水混合装置、气水分离装置、尾气分解装置、循环水泵、过滤器、碳钢缓蚀剂溶药箱和凝汽器。该***通过臭氧和无机碳钢缓蚀剂协同作用,实现循环水的缓蚀及杀菌处理;通过对循环水ORP参数的自动连续在线监测,实时调整水中臭氧量;通过监测排污水及工艺水流量,实时调整碳钢缓蚀剂加药量,实现自动加药。本发明具有结构简单、运行灵活、碳钢缓蚀及杀菌效果好、实用性及经济性明显等优点。
Description
技术领域
本发明涉及循环水处理技术领域,具体地说是涉及一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***。
背景技术
在火电厂循环冷却水***运行过程中,随着冷却水不断浓缩,水中矿物质含量也会不断增加,加剧了管道和换热器设备的腐蚀问题。近年来随着城市中水、工业废水等不断回用至循环水***,***碳钢管道及碳钢材质的换热器出现了严重的腐蚀问题。GB 50050-2017对循环冷却水***中腐蚀控制指标规定,碳钢设备传热面水侧腐蚀速度应小于0.075mm/a。目前普遍采用添加碳钢缓蚀剂控制腐蚀,现场运行经验表明,选择合适的碳钢缓蚀剂及剂量是成败关键所在。
循环冷却水常用的缓蚀剂包括:铬酸盐、亚硝酸盐、锌盐、硅酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐、有机膦酸(盐)、钼酸盐、钨酸盐、琉基噻唑和苯并***等。为了尽量减少缓蚀剂的缺点而充分发挥其良好的缓蚀性能和优良的协同效应,碳钢缓蚀剂一般均复配使用。但目前碳钢缓蚀剂普遍存在药剂使用浓度高、使用量大、成本高、稳定性差、对环境不友好等问题,在火电厂尚不能被长期广泛使用。
臭氧(O3)作为一种环境友好的强氧化剂,越来越广泛地被应用于工业冷却塔或中央空调的循环冷却水处理,能够起到杀菌灭藻以及缓蚀等作用,但投入量太少杀菌缓蚀效果不明显,而投入过多的臭氧又会引起碳钢设备腐蚀,同时处理成本大幅增加。因此在臭氧处理循环冷却水工艺实施过程中,需要采取一定的措施,在保证处理效果的前提下既能防止设备腐蚀、降低成本,又能有效发挥臭氧的杀菌、缓蚀作用。
因此开发一种高效经济的循环水碳钢缓蚀剂协同加药方法及***,提高碳钢材质的耐腐蚀能力成为当前火电厂循环水处理技术发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提出一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,充分发挥臭氧及碳钢缓蚀剂的协同作用,可以有效抑制火电厂循环冷却水***中碳钢材质的腐蚀问题,具有高效、经济、绿色环保的优点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,其特征是,包括冷却塔、循环水前池、臭氧发生装置、气水混合装置、气水分离装置、尾气分解装置、循环水泵、过滤器、碳钢缓蚀剂溶药箱和凝汽器;所述冷却塔通过循环水沟道与循环水前池连通,所述臭氧发生装置的出口与气水混合装置的进气口连通,所述过滤器的出水口与气水混合装置的进水口连通,所述气水混合装置的出口与气水分离装置的进口连通,所述气水分离装置的出气口与尾气分解装置的进口连通,所述尾气分解装置的出口与大气相通;
所述循环水前池分别通过加臭氧溶液管道和碳钢缓蚀剂加药管道与气水分离装置的出水口及碳钢缓蚀剂溶药箱连通,所述循环水前池的出水口经循环水泵分成三路,第一路通过循环水进水母管与凝汽器的进水口连通,第二路通过循环水旁路管道与过滤器的进水口连通,第三路通过工艺水管道与脱硫、燃料除灰等用户连通,所述凝汽器通过循环水回水母管与冷却塔的进水口连通,所述冷却塔连接有循环水排污管道;
所述碳钢缓蚀剂加药管道上设置有变频调节的碳钢缓蚀剂计量泵,所述循环水进水母管上设置有氧化还原电位ORP表,所述循环水排污管道上设置有排污水流量计,所述工艺水管道上设置有工艺水流量计。
进一步的,所述氧化还原电位ORP表的信号输出端与第一控制器的输入端连接,所述第一控制器的输出端与臭氧发生装置的控制端连接;所述排污水流量计和工艺水流量计的信号输出端与第二控制器的输入端连接,所述第二控制器的输出端与碳钢缓蚀剂计量泵的控制端连接。
进一步的,所述碳钢缓蚀剂计量泵与排污水流量计及工艺水流量计联锁控制,碳钢缓蚀剂加药量G=k×(Q p +Q g )×g,其中Q p 为排污水流量,Q g 为工艺水流量,g为循环水中需要的碳钢缓蚀剂浓度,k为修正系数;根据计算得出的实时碳钢缓蚀剂加药量对碳钢缓蚀剂计量泵进行变频调节,实现循环水中碳钢缓蚀剂浓度自动控制。
进一步的,所述臭氧发生装置与氧化还原电位ORP表联锁控制,当循环水ORP值低于设定值时启动臭氧发生装置,当循环水ORP值高于设定值时停运臭氧发生装置,实现循环水中臭氧浓度的自动控制。
进一步的,碳钢缓蚀剂为复合型无机碳钢缓蚀剂,由下列质量配比的原料组成:锌盐20%~35%、钼酸盐10%~25%、硅酸盐5%~10%、硼酸盐3%~8%,余量为去离子水;该缓蚀剂与臭氧共同作用时,碳钢腐蚀速率明显降低,两者可以很好地发挥协同作用。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
1)在火电厂循环冷却水中加入臭氧,实现循环水的杀菌及缓蚀处理,同时通过对循环水ORP参数的自动连续在线监测,实时调整水中臭氧量,确保其稳定在经济安全浓度范围内。
2)碳钢缓蚀剂采用不同特性的无机类缓蚀剂复配而成,利用阴极和阳极反应的缓蚀机理,形成吸附型和沉积型保护膜。该缓蚀剂与臭氧共同作用时,碳钢腐蚀速率明显降低,两者可以很好地发挥协同作用。同时药剂用量可以比单独使用时大幅降低,经济性明显提高。
3)通过监测排污水及工艺水流量,能够实时调整碳钢缓蚀剂加药量,实现自动加药,有效节约药品,大大降低循环水中药剂浓度波动范围。
附图说明
图1是本发明实施例中火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***的结构示意图。
图中:冷却塔1、循环水前池2、臭氧发生装置3、气水混合装置4、气水分离装置5、尾气分解装置6、循环水泵7、过滤器8、碳钢缓蚀剂溶药箱9、凝汽器10、碳钢缓蚀剂计量泵11、氧化还原电位ORP表12、排污水流量计13、工艺水流量计14、第一控制器15、第二控制器16。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1,本实施例中,一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,包括冷却塔1、循环水前池2、臭氧发生装置3、气水混合装置4、气水分离装置5、尾气分解装置6、循环水泵7、过滤器8、碳钢缓蚀剂溶药箱9和凝汽器10;冷却塔1通过循环水沟道与循环水前池2连通,臭氧发生装置3的出口与气水混合装置4的进气口连通,过滤器8的出水口与气水混合装置4的进水口连通,气水混合装置4的出口与气水分离装置5的进口连通,气水分离装置5的出气口与尾气分解装置6的进口连通,尾气分解装置6的出口与大气相通。
循环水前池2分别通过加臭氧溶液管道和碳钢缓蚀剂加药管道与气水分离装置5的出水口及碳钢缓蚀剂溶药箱9连通,循环水前池2的出水口经循环水泵7分成三路,第一路通过循环水进水母管与凝汽器10的进水口连通,第二路通过循环水旁路管道与过滤器8的进水口连通,第三路通过工艺水管道与脱硫、燃料除灰等用户连通,凝汽器10通过循环水回水母管与冷却塔1的进水口连通,冷却塔1连接有循环水排污管道。
本实施例中,碳钢缓蚀剂加药管道上设置有变频调节的碳钢缓蚀剂计量泵11,循环水进水母管上设置有氧化还原电位ORP表12,循环水排污管道上设置有排污水流量计13,工艺水管道上设置有工艺水流量计14。
本实施例中,氧化还原电位ORP表12的信号输出端与第一控制器15的输入端连接,第一控制器15的输出端与臭氧发生装置3的控制端连接;排污水流量计13和工艺水流量计14的信号输出端与第二控制器16的输入端连接,第二控制器16的输出端与碳钢缓蚀剂计量泵11的控制端连接。
工作过程:
a)从循环水泵7出口引出少量循环冷却水,先在过滤器8中进行预处理,然后进入气水混合装置4中与臭氧发生装置3中产生的臭氧气体充分混合,再进入气水分离装置5,分离未溶解的气态臭氧,分离出来的臭氧气体排至尾气分解装置6,最后分解成氧气排入大气中。气水分离装置5出来的含臭氧水采用单点或多点方式注入到循环水前池2。
b)碳钢缓蚀剂计量泵11与排污水流量计13及工艺水流量计14联锁控制,碳钢缓蚀剂加药量G=k×(Q p +Q g )×g,其中Q p 为排污水流量,Q g 为工艺水流量,g为循环水中需要的碳钢缓蚀剂浓度(如20 mg/L),k为修正系数(通过现场试验得出);碳钢缓蚀剂溶药箱9中的碳钢缓蚀剂通过碳钢缓蚀剂计量泵11注入到循环水前池2。根据计算得出的实时碳钢缓蚀剂加药量对碳钢缓蚀剂计量泵11进行变频调节,实现循环水中碳钢缓蚀剂浓度自动控制。
c)臭氧发生装置3与氧化还原电位ORP表12联锁控制,当循环水ORP值低于设定值(如230mV)时启动臭氧发生装置3,当循环水ORP值高于设定值(如280mV)时停运臭氧发生装置3,实现循环水中臭氧浓度的自动控制。
d)所使用的碳钢缓蚀剂为复合型无机碳钢缓蚀剂,由下列质量配比的原料组成:锌盐20%~35%、钼酸盐10%~25%、硅酸盐5%~10%、硼酸盐3%~8%,余量为去离子水;该缓蚀剂与臭氧共同作用时,碳钢腐蚀速率明显降低,两者可以很好地发挥协同作用。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,其特征是,包括冷却塔(1)、循环水前池(2)、臭氧发生装置(3)、气水混合装置(4)、气水分离装置(5)、尾气分解装置(6)、循环水泵(7)、过滤器(8)、碳钢缓蚀剂溶药箱(9)和凝汽器(10);所述冷却塔(1)通过循环水沟道与循环水前池(2)连通,所述臭氧发生装置(3)的出口与气水混合装置(4)的进气口连通,所述过滤器(8)的出水口与气水混合装置(4)的进水口连通,所述气水混合装置(4)的出口与气水分离装置(5)的进口连通,所述气水分离装置(5)的出气口与尾气分解装置(6)的进口连通,所述尾气分解装置(6)的出口与大气相通;
所述循环水前池(2)分别通过加臭氧溶液管道和碳钢缓蚀剂加药管道与气水分离装置(5)的出水口及碳钢缓蚀剂溶药箱(9)连通,所述循环水前池(2)的出水口经循环水泵(7)分成三路,第一路通过循环水进水母管与凝汽器(10)的进水口连通,第二路通过循环水旁路管道与过滤器(8)的进水口连通,第三路通过工艺水管道与用户连通,所述凝汽器(10)通过循环水回水母管与冷却塔(1)的进水口连通,所述冷却塔(1)连接有循环水排污管道;
所述碳钢缓蚀剂加药管道上设置有变频调节的碳钢缓蚀剂计量泵(11),所述循环水进水母管上设置有氧化还原电位ORP表(12),所述循环水排污管道上设置有排污水流量计(13),所述工艺水管道上设置有工艺水流量计(14);
所述氧化还原电位ORP表(12)的信号输出端与第一控制器(15)的输入端连接,所述第一控制器(15)的输出端与臭氧发生装置(3)的控制端连接;所述排污水流量计(13)和工艺水流量计(14)的信号输出端与第二控制器(16)的输入端连接,所述第二控制器(16)的输出端与碳钢缓蚀剂计量泵(11)的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,其特征是,所述碳钢缓蚀剂计量泵(11)与排污水流量计(13)及工艺水流量计(14)联锁控制,碳钢缓蚀剂加药量G=k×(Q p +Q g )×g,其中Q p 为排污水流量,Q g 为工艺水流量,g为循环水中需要的碳钢缓蚀剂浓度,k为修正系数;根据计算得出的实时碳钢缓蚀剂加药量对碳钢缓蚀剂计量泵(11)进行变频调节,实现循环水中碳钢缓蚀剂浓度自动控制。
3.根据权利要求1所述的火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,其特征是,所述臭氧发生装置(3)与氧化还原电位ORP表(12)联锁控制,当循环水ORP值低于设定值时启动臭氧发生装置(3),当循环水ORP值高于设定值时停运臭氧发生装置(3),实现循环水中臭氧浓度的自动控制。
4.根据权利要求1或2所述的火电厂循环水碳钢缓蚀剂协同加药***,其特征是,碳钢缓蚀剂为复合型无机碳钢缓蚀剂,由下列质量配比的原料组成:锌盐20%~35%、钼酸盐10%~25%、硅酸盐5%~10%、硼酸盐3%~8%,余量为去离子水。
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- 2020-07-15 CN CN202010679338.XA patent/CN111995037A/zh active Pending
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