热电厂循环水系统

1.热电厂循环水系统，包括循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔、控制装置、排污阀及加料泵，所述循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔通过管道依次相连，所述控制装置与排污阀和加料泵连接，控制其开启和关闭，其特征在于，所述控制装置包括DCS系统、循环水检测系统、排污阀控制器和加料泵控制器，所述DCS系统与排污阀控制器和加料泵控制器连接，根据输入数据和检测检测数据计算出循环水判断指数，并根据所述循环水判断指数驱动排污阀控制器和加料泵控制器，分别对排污阀和加料泵进行控制，向循环水池加入药物和/或排放污水，所述循环水检测系统由温度检测装置、总硬度检测装置、总碱度检测装置、PH值检测装置和电导率检测装置构成，所述循环水检测系统实时检测循环水参数，并输入DCS系统，所述电导率检测装置设置在循环水管路中，实时采集循环水电导率数据，所述DCS系统根据循环水电导率数据设定排污点。
2.根据权利要求1所述的热电厂循环水系统，其特征在于，所述循环水判断指数包括饱和指数、稳定指数、结垢指数。
3.根据权利要求1所述的热电厂循环水系统，其特征在于，所述药物包括缓蚀阻垢剂和/或盐碱分散剂。
4.根据权利要求1所述的热电厂循环水系统，其特征在于，所述DCS系统由计算机系统构成。

热电厂循环水系统
技术领域
[0001] 本发明涉及热电厂循环水系统，特别涉及循环水水质检测控制系统。
背景技术
[0002] 循环水长期使用于发电厂、化工厂及很多换热设备，水量巨大，经济成本高。循环冷却水由于散热蒸发，使水中各种矿物质和离子含量被不断浓缩增加，并析出沉积在传热表面上，使换热器导热性能变差，换热效率降低，能耗增加，严重时会造成管道堵塞、水流量变小及产生垢下腐蚀。循环冷却系统中，换热器和管道大都由金属制造，金属材质与水中盐分、溶解氧等接触会使金属产生电化学腐蚀。节水与换热器结垢腐蚀的矛盾已成了一种困惑很多企业严重问题。
[0003] 与循环水腐蚀作用和结垢状态密切相关的参数包括：饱和指数(Is)、稳定指数(S)和结垢指数(PSI)。
[0004] 1、饱和指数(Is)
[0005] 碳酸盐溶解在水中达到饱和状态时，存在以下动平衡关系：
[0006] Ca(HCO3)2＝Ca2++2HCO3- (1-1)
[0007] HCO3-＝H++CO3- (1-2)
[0008] CaCO3＝Ca2++CO32- (1-3)
[0009] 1936年朗格利尔根据上述平衡关系，提出了饱和PH值及饱和指数的概念，以判断碳酸钙在水中是否会析出水垢，并提出以加酸加碱的预处理来控制水垢的析出。
[0010] 从反应式(1-2)和(1-3)可以看出，如向水中加碱，则H+被中和，水的PH值升高，反应式(1-2)向右方进行，反应式(1-3)向左方进行，碳酸钙易析出。如果水中碳酸钙呈饱和状态，则反应式(1-1)、(1-2)、(1-3)处于平衡状态，重碳酸钙不分解成碳酸钙，碳酸钙也不会继续溶解。此时水的PH值称为该水的饱和PH值，以PHs来表示。朗格利尔推导出了计算PHs的公式，并以实际PH值与PHs值的差值来判断水垢的析出。此差值称为饱和指数(也称朗格利尔指数)，以Is表示。
[0011] 当Is＞0时，碳酸钙垢会析出，这种水属结垢型水；
[0012] 当Is＜0时，则原来附在传热面上的碳酸钙垢层会被溶解，使碳钢裸露在水中受到腐蚀，这种水属腐蚀型水；
[0013] 当Is＝0时，碳酸钙即不析出，原有的碳酸钙垢层也不会被溶解，这种水属于稳定型水。
[0014] 2稳定指数(S)
[0015] 1946年雷兹纳指出，饱和指数在预测水质性质时经常出现错误判断。在某些特殊情况下，其饱和值虽是正值，但水腐蚀性却很强。
[0016] 雷兹纳在大量实验的基础上，提出了以2PHs-PH来代替饱和指数预测水质性能。
并把2PHS-PH的差值称作稳定指数。
[0017] 3结垢指数(PSI)
[0018] 1979年帕科拉兹认为碱度比水的实际测定PH值更能反应循环水的腐蚀与结垢倾向。经过对几百个循环水系统作了研究之后，他认为将稳定指数中水的实际测定PH值改为平衡PH值(PHeq)更切合实际生产，而平衡PH值与碱度可按下式算出：
[0019] PHeq＝1.465lg(M碱度)+4.54
[0020] M碱度-系统中循环水的总碱度(以碳酸钙计，单位为mg/L)
[0021] 并提出：
[0022] PSI＝2PHs-PHeq＞6腐蚀
[0023] PSI＝2PHs-PHeq＝6稳定
[0024] PSI＝2PHs-PHeq＜6结垢
[0025] 上述三种对结垢腐蚀的判断指标，虽然都是在朗格利尔基础上的发展起来的理论，它们以朗格利尔指数为主，稳定指数及结垢指数为辅，但它们有一个很大的弱点，那就是计算很繁杂，不利于瞬时进行监督控制。
[0026] 常规的循环水系统通常包括补水系统、循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔、控制装置、排污阀及加料泵等。循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔通过管道依次相连，构成冷却系统。补水系统主要是根据系统设定的循环水量，及时补充循环水，保持循环水池的容量。控制装置与排污阀和加料泵连接，控制其开启和关闭，向循环水池加入缓蚀阻垢剂、排放污水。
[0027] 现有技术循环水系统是以补充水的测定数据进行近似计算，以缓蚀阻垢剂阻垢能力的70％～80％进行控制，在国内大多数行业目前在循环水处理一般都较为传统，均根据每次的分析化验结果采用人工手动排污或定时器排污，在日常的运行中由于生产负荷是变化的，同样冷却水水质也会随之发生变化，在此情况下如果没能及时准确的监控水质的变化，就会对系统带来结垢或腐蚀问题，从而影响正常生产。换而言之，如果要较早的发现水质波动，那麽就需要增加分析频率，采用定时器排污往往是根据最初的理论计算值而进行设定的，排污点一经设置，一般不会改变，在水质发生变化时同样不能监测到。综上所述，排污的粗放管理，会引起循环水系统排污量不足造成系统结垢，排污过量会造成水资源的浪费、人工和运行成本的增加。
发明内容
[0028] 本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术循环水系统容易造成系统结垢和水资源浪费的缺点，提供一种基于计算机集散控制系统(DCS)的热电厂循环水系统。
[0029] 本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，热电厂循环水系统，包括循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔、控制装置、排污阀及加料泵，所述循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔通过管道依次相连，所述控制装置与排污阀和加料泵连接，控制其开启和关闭，其特征在于，所述控制装置包括DCS系统、循环水检测系统、排污阀控制器和加料泵控制器，所述DCS系统与排污阀控制器和加料泵控制器连接，根据输入数据和检测检测数据计算出循环水判断指数，并根据所述循环水判断指数驱动排污阀控制器和加料泵控制器，分别对排污阀和加料泵进行控制，向循环水池加入药物和/或排放污水，所述循环水检测系统由温度检测装置、总硬度检测装置、总碱度检测装置、PH值检测装置和电导率检测装置构成，所述循环水检测系统实时检测循环水参数，并输入DCS系统，所述电导率检测装置设置在循环水管路中，实时采集循环水电导率数据，所述DCS系统根据循环水电导率数据设定排污点。
[0030] 具体的，所述循环水判断指数包括饱和指数、稳定指数、结垢指数。
[0031] 具体的，所述药物包括缓蚀阻垢剂和/或盐碱分散剂。
[0032] 具体的，所述DCS系统有计算机系统构成。
[0033] 本发明的有益效果是，只需采集较少的数据(一般为5组数据)，就能轻松的找到水质的最佳控制参数和排污设定点，在线电导率检测装置能自动监测到水质的变化，通过DCS系统就能及时地更改排污设定点，改变排污量的大小(在给水水质稳定的情况下，通常不需要做任何的设定和改变)。本发明能够做到循环水排污的精确控制，既能避免循环水系统的结垢腐蚀，又能合理地进行排污控制，节约大量的水资源。在日常的运行中只需要做几项简单的常规分析化验(每12小时做1～2次)作为水质跟踪判断，从而减少人工操作，降低运行成本，给企业带来显著经济效益，真正达到节能减排的效果。
附图说明
[0034] 图1是本发明的结构示意图；
[0035] 图2是控制装置结构示意图。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
[0037] 本发明的循环水系统通过采集循环水化验数据，有些数据需要通过手动输入，有些数据可以自动检测(如TDS)。控制装置根据这些数据进行相应的计算，得到循环水判断指数，包括饱和指数Is、稳定指数S、结垢指数PSI。并对应出系统最佳的排污点(参考电导率参数进行设定)。DCS系统将控制指令传送至加料泵控制器和排污阀控制器，并依据在线电导率对循环水的测定数据与排污最佳设定点的设定范围作对比，由控制器自动控制排污电磁阀的启停来达到最佳的合理排污，从而达到节水减排的目的。
[0038] 实施例
[0039] 本例热电厂循环水系统，如图1所示，包括循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔、控制装置、排污阀及加料泵。循环水池、循环水泵、凝汽器、冷却塔通过管道依次相连，构成循环冷却系统，图中的补水系统用于当循环水池的水位由于排污和蒸发低于设定值时进行补充。本例控制装置如图2所示，包括DCS系统、循环水检测系统、排污阀控制器和加料泵控制器。图中循环水检测系统由温度检测装置、总硬度检测装置、总碱度检测装置、PH值检测装置和电导率检测装置构成，这些检测装置实时检测循环水温度、总硬度、总碱度及PH值参数。这些参数数据有的通过手段输入给DCS系统，有的则可以自动采集，由DCS系统进行实时监控。特别是电导率检测装置设置在循环水管路中，实时采集循环水电导率数据，DCS系统根据循环水电导率数据设定排污点，并通过排污阀控制器控制污水排放。DCS系统还根据循环水温度、总硬度、总碱度、电导率及PH值，计算循环水判断指数，包括饱和指数、稳定指数、结垢指数，并将计算值与设定的循环水控制参数进行比较，通过加料泵控制器及时加入缓蚀阻垢剂和/或盐碱分散剂，将循环水饱和指数、稳定指数、结垢指数控制在设定范围，既不能产生结垢和腐蚀，又不能过多的加入药物和排放污水，从而达到节水降耗的目的。本例DCS系统采用计算机系统构成，具有直观的操作界面，便于进行人机交互。
[0040] 与常规循环水系统的比较
[0041] 由于本身的分析数据和排污设置点的更改不及时，就算是设定了排污点，由于无法进行精确或及时控制而造成以下危害：
[0042] 以排污点设置为10为例，排污点上下波动剧烈，最高达到了24，这时补水量减少了，但水中的离子大幅增长，设备结垢趋势增大，对设备的安全运行造成极大危害。排污点向下波动时，最低达到了3.5，水中离子含量低，结垢趋势减小，但排污量会大幅增加，补水量也会大幅增加，加大企业的生产成本，造成经济损失。
[0043] 本发明的循环水系统，采用DCS系统进行实时控制，水质在排污点10周围窄幅波动，向上波动不超过12，向下波动不会低于8，在结垢与经济运行中找到了最佳点，由于能及分析、计算、更改排污设置点和有效的控制手段，更好地避免了常规控制中的上述两种危害，企业的安全生产和经济运行有了更好的保障。