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CN114751528A - 一种高效全自动示踪加药工艺 - Google Patents

一种高效全自动示踪加药工艺 Download PDF

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CN114751528A
CN114751528A CN202210290344.5A CN202210290344A CN114751528A CN 114751528 A CN114751528 A CN 114751528A CN 202210290344 A CN202210290344 A CN 202210290344A CN 114751528 A CN114751528 A CN 114751528A
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CN
China
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online
water quality
metering pump
meter
tracing
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CN202210290344.5A
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吴永华
朱胜利
韩鹏
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Shanghai Yishui Environmental Protection Equipment Co ltd
Original Assignee
Shanghai Yishui Environmental Protection Equipment Co ltd
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Abstract

本发明属于循环冷却水处理领域，尤其是一种高效全自动示踪加药工艺，针对现有的加药份量控制困难，容易造成水体污染的问题，现提出如下方案，其包括在循环水泵、冷却塔、循环计量泵、水质监控系统、示踪加药系统、PLC智能控制系统、电动排污阀、在线钙硬度计、在线总溶解性固体计、在线总碱度计、在线温度计在线pH计、缓蚀剂计量泵、阻垢分散剂计量泵、在线药剂浓度示踪探头和操作屏，为了达到运行维护目的，同时更科学、更经济的投加缓蚀剂和阻垢分散剂，开发出一款根据系统水质实时RSI稳定指数，判断系统水质的腐蚀性和结垢性，然后根据RSI稳定指数范围，精确、科学地分别投加缓蚀剂和阻垢分散剂的高效示踪加药系统。

Description

一种高效全自动示踪加药工艺
技术领域
本发明涉及循环冷却水处理技术领域，尤其涉及一种高效全自动示踪加药工艺。
背景技术
申请号为CN201611126810.7的专利公开了一种清垢防垢一体化智能加药工艺，循环冷却水系统在运行过程中存在着腐蚀、结垢和微生物滋生等问题，日常维护常通过投加化学阻垢缓蚀剂和杀菌剂的方式加以解决。但在实际操作过程中，存在着化学品投加浓度不精确或不合理，过高或过低，达不到运行维护的目的、增加维护成本或造成水体污染。
市场上最常见加药和浓缩倍数控制方式为通过冷却水系统实时循环量、换热温差、运行负荷等参数计算每天排污量，并结合药剂的使用浓度，确定全天药剂补充量，并通过加药设备定时定量向系统中补充；使用在线电导率探头实时监测系统中的电导率值，控制电动排污阀的开/关以达到控制浓缩倍数的目的。
为了更精确地控制药剂浓度，减少加药量人工调整的频繁度，降低冷却水水质管理对运维人员专业性需求程度，市场上又出现了荧光剂示踪法和电导率控制排污法。荧光剂与缓蚀、阻垢剂按一定比例调配均匀，通过荧光探头监测系统中荧光剂浓度并换算出系统中实际有效的药剂浓度，通过设定一个药剂浓度控制范围，控制加药计量泵的启停以维持药剂浓度的恒定。通过在线电导率探头实时监测系统中的电导率值，并控制电动排污阀的开/关以达到控制浓缩倍数的目的.
最常见的定时定量加药方式，需要专业维护人员根据系统实时循环量、换热温差、运行负荷、需要维持的浓缩倍数等参数计算实时排污量，再根据排污量确定药剂的补充量。这对运行维护人员专业性要求过高；且由于系统运行工况实时变化，若想精确控制药剂浓度，需实时调整药剂投加质量，操作繁琐且不精确。同时，虽然冷却水系统导致药剂浓度降低的因素中浓缩导致排污是主要原因，但冷却塔飘洒和系统渗漏均会导致药剂浓度降低，而定时定量的加药方式并未考虑，时间跨度一长就会导致药剂使用浓度偏差巨大，达不到维护目的。
荧光示踪法可良好的避免上述普通加药方式的不科学和操作繁琐性。通过监测冷却水系统中药剂的实时浓度，精确维持系统中药剂的使用浓度，以达到运行维护的效果。但是，荧光示踪法同样存在着其不科学和不经济性。当系统浓缩倍数低，根据RSI指数判断，系统水质属于“腐蚀性水质”，缓蚀剂需求浓度相对较大，阻垢分散剂需求浓度相对较低；当浓缩倍数逐渐增加，系统水质会逐渐过渡到“基本稳定状态”，即基本不发生腐蚀和结垢情况，此时缓蚀剂需求逐渐变低、阻垢分散剂需求浓度也无需很高；随着浓缩倍数的进一步增加，系统中钙、镁离子浓度、含盐量进一步升高，系统水质逐渐变为“结垢性水质”，此时应以控制结垢为主，防止腐蚀为辅。在整个系统水质浓缩倍数增加的过程中，存在从以“控制腐蚀”为主渐变到以“控制结垢”为主的趋势。因此，缓蚀剂和阻垢分散剂的需求浓度也是一个渐变过程。而常规荧光示踪法从低浓缩倍数到高浓缩倍数变化过程中，自动加药设备只设定一个药剂浓度，恒定维持缓蚀剂和阻垢分散剂的使用浓度。若想一直维持维护效果，浓缩倍数低时，阻垢分散剂使用量过大，而浓缩倍数高时，缓蚀剂使用浓度过高，造成运行成本增加，水体污染。
发明内容
基于背景技术存在加药份量控制困难，容易造成水体污染的问题，本发明提出了一种高效全自动示踪加药工艺。
本发明提出的一种高效全自动示踪加药工艺，包括在循环水泵、冷却塔、循环计量泵、水质监控系统、示踪加药系统、PLC智能控制系统、电动排污阀、在线钙硬度计、在线总溶解性固体计、在线总碱度计、在线温度计在线pH计、缓蚀剂计量泵、阻垢分散剂计量泵、在线药剂浓度示踪探头和操作屏，所述在线pH计、在线总碱度计、在线钙硬度计、在线温度计和在线总溶解性固体计分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统将上述检测数据拟合成RSI稳定指数，安装的在线药剂浓度示踪探头对缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度进行监测，PLC智能控制系统拟合水质数据按照下列公式进行：
RSI指数＝2pHs–pH
式中：pHs＝(9.3+A+B)–(C+D)
A＝总溶解性固体因数；
B＝温度因数，摄氏度；
C＝钙硬度因数；
D＝总碱度因数。
pH＝循环水的实际pH值。
其中A、B、C、D因数按照下表进行：
Figure BDA0003559750520000041
Figure BDA0003559750520000051
Figure BDA0003559750520000061
Figure BDA0003559750520000071
通过PLC智能控制系统按照上述方法拟合出RSI指数，并根据拟合出的RSI指数数据将冷却水系统水质划分为：“严重结垢”型水质(RSI指数≤4.0)；“轻度结垢”型水质(RSI指数4.0～5.5)；“基本稳定”型水质(RSI指数5.5～6.5)；“轻度腐蚀”型水质(RSI指数6.5～7.5)和“严重腐蚀”型水质(RSI指数≥7.5)共5个层次，上述PLC智能控制系统拟合出的水质类型及指数范围，可在操作屏上实时输出显示，并可根据需要在操作屏上更改指数控制范围；
当操作屏上显示“严重结垢”型水质时，电动排污阀打开排污，排除浓缩水、补充新水，直至显示“轻度结垢”型水质为止；
当操作屏上显示“轻度结垢”型水质时，缓蚀剂计量泵加药量：阻垢分散剂计量泵加药量＝1:4(加药比例可根据需要在操作屏上调节)；
当操作屏上显示“基本稳定”型水质时，缓蚀剂计量泵加药量：阻垢分散剂计量泵加药量＝1:1(加药比例可根据需要在操作屏上调节)；
当操作屏上显示“轻度腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵加药量：阻垢分散剂计量泵加药量＝2:1(加药比例可根据需要在操作屏上调节)；
当操作屏上显示“严重腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵加药量：阻垢分散剂计量泵加药量＝4:1(加药比例可根据需要在操作屏上调节)。
综上所述：在线药剂浓度示踪探头监测缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度，根据需要可以在线调节；PLC智能控制系统根据多探头在线水质监测数据拟合出RSI指数，将水质划分五个类别，并调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制系统排污，以此达到最大维护效果和降低维护成本和对环境水体的污染。
优选地，所述在线pH计、在线总碱度计、在线钙硬度计、在线温度计和在线总溶解性固体计一起组成水质监控系统，分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统将上述检测数据拟合成RSI稳定指数。
优选地，所述PLC智能控制系统将拟合出的RSI稳定指数按照数据范围划分水质趋势范围，并可在加药操作屏上显示和调节。
优选地，所述PLC智能控制系统可根据实时拟合出的RSI稳定指数划分出的水质趋势范围，调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制电动排污阀进行排污。
优选地，所述缓蚀剂计量泵、阻垢分散剂计量泵和在线药剂浓度示踪探头一起组成示踪加药系统。
优选地，所述循环水泵的出水端与冷却塔的进水端通过管线连通，所述示踪加药系统安装在循环水泵和冷却塔的管线上，所述冷却塔的出水端连通有循环水池，所述循环水池右侧的底部与电动排污阀的进水端连通，所述循环水池右侧的顶端与循环计量泵的进水端连通，所述循环计量泵的出水端与循环水泵的进水端通过管线连通，所述水质监控系统安装在循环计量泵和循环水泵的管线上。
优选地，所述冷却塔的底部与循环水池的顶部对应。
优选地，所述水质监控系统、示踪加药系统和电动排污阀的输入端通过电线与PLC智能控制系统的输出端双向电性连接，所述操作屏安装在PLC智能控制系统的内部。
优选地，所述在线钙硬度计、在线总溶解性固体计、在线总碱度计、在线温度计、在线pH计、缓蚀剂计量泵、阻垢分散剂计量泵和在线药剂浓度示踪探头均通过电线与PLC智能控制系统电线连接，所述操作屏的输出端与PLC智能控制系统的输入端双向电线连接。
本发明的有益效果：
为了达到运行维护目的，同时更科学、更经济的投加缓蚀剂和阻垢分散剂，开发出一款根据系统水质实时RSI稳定指数，判断系统水质的腐蚀性和结垢性，然后根据RSI稳定指数范围，精确、科学地分别投加缓蚀剂和阻垢分散剂的高效示踪加药系统，维护药剂使用浓度相同情况下，高效示踪加药工艺比传统荧光示踪法加药设备提高30％以上缓蚀、阻垢效果，同等冷却水维护效果，高效示踪加药工艺比传统荧光示踪法加药设备减少40％以上缓蚀剂和阻垢分散剂，降低维护成本和水体污染，通过RSI稳定指数控制冷却水浓缩倍数，比传统仅依靠电导率探头控制电动排污阀的方式，更加科学和经济，可降低20％以上排污水，节约用水，降低排污，进一步降低运行维护成本。
附图说明
图1为高效全自动示踪加药系统原理框架图；
图2为高效全自动示踪加药系统工作原理图。
图中：1、循环水泵；2、冷却塔；3、循环计量泵；4、水质监控系统；5、示踪加药系统；6、PLC智能控制系统；7、电动排污阀；8、在线钙硬度计；9、在线总溶解性固体计；10、在线总碱度计；11、在线温度计；12、在线pH计；13、缓蚀剂计量泵；14、阻垢分散剂计量泵；15、在线药剂浓度示踪探头；16、操作屏。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参照图1-2，实施例
本实施例中提出了一种高效全自动示踪加药工艺，包括在循环水泵1、冷却塔2、循环计量泵3、水质监控系统4、示踪加药系统5、PLC智能控制系统6、电动排污阀7、在线钙硬度计8、在线总溶解性固体计9、在线总碱度计10、在线温度计11在线pH计12、缓蚀剂计量泵13、阻垢分散剂计量泵14、在线药剂浓度示踪探头15和操作屏16，在线pH计12、在线总碱度计10、在线钙硬度计8、在线温度计11和在线总溶解性固体计9分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统6将上述检测数据拟合成RSI稳定指数，安装的在线药剂浓度示踪探头15对缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度进行监测，PLC智能控制系统6拟合水质数据按照下列公式进行：
RSI指数＝2pHs–pH
式中：pHs＝(9.3+A+B)–(C+D)
A＝总溶解性固体因数；
B＝温度因数，摄氏度；
C＝钙硬度因数；
D＝总碱度因数。
pH＝循环水的实际pH值。
其中A、B、C、D因数按照下表进行：
Figure BDA0003559750520000111
Figure BDA0003559750520000121
Figure BDA0003559750520000131
Figure BDA0003559750520000141
通过PLC智能控制系统6按照上述方法拟合出RSI指数，并根据拟合出的RSI指数数据将冷却水系统水质划分为：“严重结垢”型水质(RSI指数≤4.0)；“轻度结垢”型水质(RSI指数4.0～5.5)；“基本稳定”型水质(RSI指数5.5～6.5)；“轻度腐蚀”型水质(RSI指数6.5～7.5)和“严重腐蚀”型水质(RSI指数≥7.5)共5个层次，上述PLC智能控制系统6拟合出的水质类型及指数范围，可在操作屏16上实时输出显示，并可根据需要在操作屏16上更改指数控制范围；
当操作屏16上显示“严重结垢”型水质时，电动排污阀7打开排污，排除浓缩水、补充新水，直至显示“轻度结垢”型水质为止；
当操作屏16上显示“轻度结垢”型水质时，缓蚀剂计量泵13加药量：阻垢分散剂计量泵14加药量＝1:4(加药比例可根据需要在操作屏16上调节)；
当操作屏16上显示“基本稳定”型水质时，缓蚀剂计量泵13加药量：阻垢分散剂计量泵14加药量＝1:1(加药比例可根据需要在操作屏16上调节)；
当操作屏16上显示“轻度腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵13加药量：阻垢分散剂计量泵14加药量＝2:1(加药比例可根据需要在操作屏16上调节)；
当操作屏16上显示“严重腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵13加药量：阻垢分散剂计量泵14加药量＝4:1(加药比例可根据需要在操作屏16上调节)。
综上：在线药剂浓度示踪探头15监测缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度，根据需要可以在线调节；PLC智能控制系统6根据多探头在线水质监测数据拟合出RSI指数，将水质划分五个类别，并调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制系统排污，以此达到最大维护效果和降低维护成本和对环境水体的污染。
在线pH计12、在线总碱度计10、在线钙硬度计8、在线温度计11和在线总溶解性固体计9一起组成水质监控系统4，分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统6将上述检测数据拟合成RSI稳定指数，PLC智能控制系统6将拟合出的RSI稳定指数按照数据范围划分水质趋势范围，并可在加药操作屏16上显示和调节，PLC智能控制系统6可根据实时拟合出的RSI稳定指数划分出的水质趋势范围，调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制电动排污阀7进行排污，缓蚀剂计量泵13、阻垢分散剂计量泵14和在线药剂浓度示踪探头15一起组成示踪加药系统5，循环水泵1的出水端与冷却塔2的进水端通过管线连通，示踪加药系统5安装在循环水泵1和冷却塔2的管线上，冷却塔2的出水端连通有循环水池，循环水池右侧的底部与电动排污阀7的进水端连通，循环水池右侧的顶端与循环计量泵3的进水端连通，循环计量泵3的出水端与循环水泵1的进水端通过管线连通，水质监控系统4安装在循环计量泵3和循环水泵1的管线上，冷却塔2的底部与循环水池的顶部对应，水质监控系统4、示踪加药系统5和电动排污阀7的输入端通过电线与PLC智能控制系统6的输出端双向电性连接，操作屏16安装在PLC智能控制系统6的内部，在线钙硬度计8、在线总溶解性固体计9、在线总碱度计10、在线温度计11、在线pH计12、缓蚀剂计量泵13、阻垢分散剂计量泵14和在线药剂浓度示踪探头15均通过电线与PLC智能控制系统6电线连接，操作屏16的输出端与PLC智能控制系统6的输入端双向电线连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效全自动示踪加药工艺，包括在循环水泵(1)、冷却塔(2)、循环计量泵(3)、水质监控系统(4)、示踪加药系统(5)、PLC智能控制系统(6)、电动排污阀(7)、在线钙硬度计(8)、在线总溶解性固体计(9)、在线总碱度计(10)、在线温度计(11)在线pH计(12)、缓蚀剂计量泵(13)、阻垢分散剂计量泵(14)、在线药剂浓度示踪探头(15)和操作屏(16)，其特征在于，所述在线pH计(12)、在线总碱度计(10)、在线钙硬度计(8)、在线温度计(11)和在线总溶解性固体计(9)分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统(6)将上述检测数据拟合成RSI稳定指数，安装的在线药剂浓度示踪探头(15)对缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度进行监测，PLC智能控制系统(6)拟合水质数据按照下列公式进行：
RSI指数＝2pHs–pH
式中：pHs＝(9.3+A+B)–(C+D)
A＝总溶解性固体因数；
B＝温度因数，摄氏度；
C＝钙硬度因数；
D＝总碱度因数。
pH＝循环水的实际pH值；
通过PLC智能控制系统(6)按照上述方法拟合出RSI指数，并根据拟合出的RSI指数数据将冷却水系统水质划分为：“严重结垢”型水质(RSI指数≤4.0)；“轻度结垢”型水质(RSI指数4.0～5.5)；“基本稳定”型水质(RSI指数5.5～6.5)；“轻度腐蚀”型水质(RSI指数6.5～7.5)和“严重腐蚀”型水质(RSI指数≥7.5)共5个层次，上述PLC智能控制系统(6)拟合出的水质类型及指数范围，可在操作屏(16)上实时输出显示，并可根据需要在操作屏(16)上更改指数控制范围；
当操作屏(16)上显示“严重结垢”型水质时，电动排污阀(7)打开排污，排除浓缩水、补充新水，直至显示“轻度结垢”型水质为止；
当操作屏(16)上显示“轻度结垢”型水质时，缓蚀剂计量泵(13)加药量：阻垢分散剂计量泵(14)加药量＝1:4(加药比例可根据需要在操作屏(16)上调节)；
当操作屏(16)上显示“基本稳定”型水质时，缓蚀剂计量泵(13)加药量：阻垢分散剂计量泵(14)加药量＝1:1(加药比例可根据需要在操作屏(16)上调节)；
当操作屏(16)上显示“轻度腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵(13)加药量：阻垢分散剂计量泵(14)加药量＝2:1(加药比例可根据需要在操作屏(16)上调节)；
当操作屏(16)上显示“严重腐蚀”型水质时，缓蚀剂计量泵(13)加药量：阻垢分散剂计量泵(14)加药量＝4:1(加药比例可根据需要在操作屏(16)上调节)。
综上所述：在线药剂浓度示踪探头(15)监测缓蚀剂和阻垢分散剂总浓度，根据需要可以在线调节；PLC智能控制系统(6)根据多探头在线水质监测数据拟合出RSI指数，将水质划分五个类别，并调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制系统排污，以此达到最大维护效果和降低维护成本和对环境水体的污染。
2.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述在线pH计(12)、在线总碱度计(10)、在线钙硬度计(8)、在线温度计(11)和在线总溶解性固体计(9)一起组成水质监控系统(4)，分别对系统水质的pH值、总碱度、钙硬度、温度、总溶解性固体进行实时检测，并通过PLC智能控制系统(6)将上述检测数据拟合成RSI稳定指数。
3.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述PLC智能控制系统(6)将拟合出的RSI稳定指数按照数据范围划分水质趋势范围，并可在加药操作屏(16)上显示和调节。
4.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述PLC智能控制系统(6)可根据实时拟合出的RSI稳定指数划分出的水质趋势范围，调节缓蚀剂和阻垢分散剂的加药比例或控制电动排污阀(7)进行排污。
5.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述缓蚀剂计量泵(13)、阻垢分散剂计量泵(14)和在线药剂浓度示踪探头(15)一起组成示踪加药系统(5)。
6.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述循环水泵(1)的出水端与冷却塔(2)的进水端通过管线连通，所述示踪加药系统(5)安装在循环水泵(1)和冷却塔(2)的管线上，所述冷却塔(2)的出水端连通有循环水池，所述循环水池右侧的底部与电动排污阀(7)的进水端连通，所述循环水池右侧的顶端与循环计量泵(3)的进水端连通，所述循环计量泵(3)的出水端与循环水泵(1)的进水端通过管线连通，所述水质监控系统(4)安装在循环计量泵(3)和循环水泵(1)的管线上。
7.根据权利要求6所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述冷却塔(2)的底部与循环水池的顶部对应。
8.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述水质监控系统(4)、示踪加药系统(5)和电动排污阀(7)的输入端通过电线与PLC智能控制系统(6)的输出端双向电性连接，所述操作屏(16)安装在PLC智能控制系统(6)的内部。
9.根据权利要求1所述的一种高效全自动示踪加药工艺，其特征在于，所述在线钙硬度计(8)、在线总溶解性固体计(9)、在线总碱度计(10)、在线温度计(11)、在线pH计(12)、缓蚀剂计量泵(13)、阻垢分散剂计量泵(14)和在线药剂浓度示踪探头(15)均通过电线与PLC智能控制系统(6)电线连接，所述操作屏(16)的输出端与PLC智能控制系统(6)的输入端双向电线连接。
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CN118183910A (zh) * 2024-05-15 2024-06-14 四川省科源工程技术测试中心有限责任公司 一种垃圾填埋场污染渗滤液的处理系统及方法

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