关于稻米中镉的检测方法初探

蒋军雄

摘要：重金属镉能够通过农作物进入到食物链，进而对人们的身体健康产生极为不利的影响。而稻米是农作物中极为容易富集空气以及土壤中的镉，进而对人体健康产生间接性的危害，因此对稻米中镉的检测方法进行探究具有十分重要的现实意义。文章对稻米中镉的检测方法进行了探究，并对受到镉污染的稻米处理技术进行了分析。

关键词：稻米；镉；检测方法；农作物；稻米处理技术 文献标识码：A

中图分类号：TS212 文章编号：1009-2374（2016）11-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.027

1 循环水泵的定义及分类

1.1 循环水泵的定义

所谓循环水泵指的是在火力发电或其他使用汽轮机的场合输送流体或使其增压的机械，其主要用来向汽轮机凝汽器中输送冷却液体，从而对凝汽机排汽进行冷却。作为火电厂冷却水循环系统中重要的组成部分，循环水泵对火电厂安全经济运行十分重要，所以应根据火电厂所处季节、取水条件、运行工况、所受载荷的不同，对循环水泵进行合理的选型设计，以适应不同的运行环境。

1.2 循环水泵的分类

冷却水循环系统中采用的循环水泵主要是叶片泵，它主要依靠带有叶片的叶轮的高速旋转来对液体进行压送。而火电厂循环水泵主要为叶片泵，并进一步分为以下三种类型：轴流泵、离心泵以及斜流泵。

1.2.1 轴流泵。轴流泵具有轴向流的叶轮，其高度旋转时对液体质点施加的力为轴向斜力。轴流泵的转速较高，比转速一般不低于500，流量较大，但其扬程较低。

1.2.2 离心泵。离心泵具有径向流的叶轮，其对液体质点主要施加离心力。离心泵的转速较低，比转速一般在40～300之间，流量也较低，但其扬程较高。

1.2.3 斜流泵。斜流泵具有斜向流的叶轮，作为前两种泵型所用叶轮的过渡形式，其对液体质点不仅施加轴向升力，而且施加离心力。

2 循环水泵选型的要点

2.1 循环水泵性能参数

2.1.1 流量。循环水泵的流量Q是以下三部分用水量之和：（1）凝汽器冷却水用水量Q1，而Q1=mDk，其中m为冷却速度，由优化计算后确定，其值随季节变化，而Dk为凝汽量一般由机务专业提供；（2）辅机用水量Q2；（3）其余用水量Q3，主要有暖通用水量、生活用水量、除灰用水量、化水专业用水量、工业用水量等。

2.1.2 扬程。

第一，静扬程H0。采用直流供水系统时，必须要考虑到循环水泵的虹吸作用，用以有效降低水泵的工作水头。应遵循的原则是尽可能地降低供水的几何高度，但也要确保循环水泵主厂房不会被突发性洪水淹没。考虑虹吸作用时，直流供水系统循环水量静扬程为虹吸井堰上水位与取水河段设计平均水位之差。

采用循环供水系统时，带冷却塔的循环供水系统循环水量的静扬程为冷却塔内竖井水位与冷却塔集水池水面标高之差。

第二，水头损失Σh。冷却水循环系统的水头损失主要由以下五个方面组成：（1）循环水管的水头损失；（2）主厂房内的水头损失；（3）冷却塔配水系统的水头损失；（4）水泵房内部及周围的水头损失；（5）取水头部及引水管、进水间的水损失。

第三，扬程HP。火电厂循环水泵的扬程HP为冷却水循环系统全部水头损失Σh与供水系统的静扬程H0之和。

2.2 循环水泵选型要求

2.2.1 必须根据泵站的具体情况对火力发电厂水泵性能参数进行详细合理的设计计算，以满足具体工况下的循环水泵流量和扬程要求。

2.2.2 应理论联系实际，科学合理地确定水泵结构和安装方式，以利于循环水泵的日常维护和管理。

2.2.3 因为季节、载荷的变化会在很大程度上影响到循环水泵的运行工作情况，所以火力发电厂所选用循环水泵的性能参数务必要满足多点运行工况要求，以确保循环水泵始终运行在高效率区。

2.2.4 应尽量保证循环水泵高可靠性、高效率地运行，并且有效防止汽蚀问题，以保证循环水泵的使用寿命长和振动噪音小。

2.2.5 应尽量降低循环水泵厂房的工程造价，但也务必使水泵的台数配置满足国家技术规范的要求。

3 常用泵比较

3.1 性能参数

火力发电厂常见水泵的性能比较。比转速：轴流泵为500以上，离心泵为300～400，斜流泵为180～500。扬程范围：轴流泵为1～15米，离心泵为10～200米，斜流泵为5～30米。泵口径：轴流泵为300～4500毫米，离心泵为40～2000毫米，斜流泵为100～6000毫米。流量范围：轴流泵流量大，不能在小流量范围内运行，离心泵流量小，但从零流量到大流量均能运转，斜流泵流量较大，零流量到大流量均能运转。轴功率变化：轴流泵具有陡降型功率曲线，零流量时功率最大，离心泵为具有上升型功率曲线，零流量时功率最小，斜流泵具有平坦的功率曲线，电动机始终能满载运行。效率变化：轴流泵高效率范围窄，扬程变化后效率很快降低，离心泵高效率范围广，能适应扬程变化，斜流泵高效率范围广，能适应扬程变化。抗汽蚀性能：轴流泵较差，离心泵好，斜流泵好。结构与重量：轴流泵同口径时结构简单，重量较轻，全调节泵结构复杂，离心泵同口径时结构复杂，重量大，斜流泵同口径时结构简单，重量较大。辅助设备：轴流泵中小型泵辅助设备少，大型泵辅助设备多，离心泵较少，斜流泵中小型泵辅助设备少，大型泵辅助设备多。维修保养：轴流泵较麻烦，离心泵较容易，斜流泵较容易。耐用年限：轴流泵较短，离心泵较长，斜流泵较长。

可以看出，轴流泵的扬程较低，仅为1～15米，而且其高效率区窄，所以轴流泵现如今已经基本被淘汰了。相比于轴流泵，离心泵和斜流泵具有相对优势，如扬程高，能在小流量运行，高效率范围广，能适应扬程变化，抗汽蚀性能好，辅助设备较少，维修保养容易和耐用年限长，因此离心泵和斜流泵已经广泛地被火力发电厂所采用。

离心泵又可以进一步分为立式泵和卧式泵，下面将火电厂所采用的立式离心泵、卧式离心泵和斜流泵进行结构型式比较。（1）立式离心泵：叶轮如在水面以上，启动时需抽真空；干坑安装，设备不易被腐蚀，保养维修容易；叶轮水平旋转，对基础扰动力小，工作合理；占地面积小，泵坑深，厂房高度较高；吸水管路长，水力损失大；造价较高；在水面以上的叶轮吸水高度大，易产生汽蚀现象；参数覆盖面窄，系列不完整；主轴挠度小，轴承磨损均匀。（2）卧式离心泵：叶轮如在水面以上，启动时需抽真空；干坑安装，设备不易被腐蚀，保养维修容易；叶轮垂直旋转，对基础扰动力大，工作合理性差；占地面积大，厂房高度较低；吸水管路长，水力损失大；造价较低；在水面以上的叶轮吸水高度大，易产生汽蚀现象；参数覆盖面广，系列较完整；主轴挠度大，轴承磨损不均匀。（3）斜流泵：叶轮淹没，启动简单；湿坑安装，主要部件在水面以上，易被腐蚀，保养维修麻烦；叶轮水平旋转，对基础扰动力小，工作合理；占地面积小，厂房高度较高；吸水管路短，水力损失小；造价较高；吸水高度小，无真空出现；参数覆盖面广，系列完整；主轴挠度小，轴承磨损均匀。

综上所述，离心泵流量较小，所以主要适用于火力发电厂300MW及其以下的机组。而立式离心泵的系列不完整，大多用于火电厂125MW、300MW的机组。相比较而言，斜流泵具有突出优势，其具有高效率区宽、结构型式简单、安装维护容易、运行范围宽广、占地面积小、扬程和流量范围合理等优点，所以能极大地满足我国现阶段所用汽轮发电机组循环水系统要求，成为了火力发电厂所用循环水泵的主要选择。

另外，循环水泵的选型还应考虑循环水泵的安装位置。例如，如果要将循环水泵安装在主厂房内，应选用离心泵，因为斜流泵泵前尺寸较长，吸水井深度较大，致使其在主厂房内无法安装。

3.2 泵房布置

笔者主要从事300MW机组设计工作，下面通过一个2×300MW火力发电厂工程泵房布置实例来对立式斜流泵和卧式离心泵的泵房布置进行比较分析。

3.2.1 该火力发电厂2×300MW机组采用的是扩大单元制的供水系统概况。其中一台300MW的汽轮机循环冷却用水量为8.59m3/s，即30924m3/h，同时配有一座3500m3的自然通风冷却塔、一台凝汽器、一根进水母管、一根出水母管。两台汽轮机则配备有四台循环水泵，这四台水泵被布置在同一座主厂房内。该扩大单元制的供水系统的管道和其他水阻为15.428m，几何扬程为9.8m，循环水泵扬程为25.169m，整个供水系统平稳工作时一台循环水泵的流量为4.78m3/s，即17208m3/h。基于对火力发电厂2×300MW机组供水系统扬程和流量考虑，给每台300MW机组配备了两台湘江48-18型循环水泵，该循环水泵的性能参数如表1所示：

3.2.2 立式斜流泵泵房布置。考虑到该火力发电厂2×300MW机组供水系统扬程和流量，采用4台60LKXB-23型立式斜流泵作为其循环水泵，该循环水泵的性能参数如表2所示：

该立式斜流泵的水泵轴和电动机采用直联单基础连接，水泵安装方式为湿坑，4台循环水泵布置方式呈一字形，循环水泵中心之间的距离为5.6m，其吐出口在零米层以下；在循环水泵主厂房进水前池布置了6块滤网尺寸为4.8m×7.2m的平板（其中两块留作备用）；采用一套3m×3m的通过手动启闭机控制的钢制闸门，并放置于两座进水池之间；该立式斜流泵主厂房的起重设备为一台25/6t的8.5m双梁桥式起重机；管沟里放置有循环水泵的出口阀门和出水管，其中的出口阀门采用的是Ddwy941X-6、DN1600电动蝶阀。

该立式斜流泵主厂房的地上部分采用的是砖混结构，高度是16.4m，其轴线平面尺寸为34m×12m；而该循环水泵地下部分为普遍应用的钢筋混凝土结构，深度为7.8m，而其轴线平面尺寸为22m×16m。

3.2.3 卧式离心泵泵房布置。该卧式离心泵的布置方式为错行，且每一台循环水泵出口配备了一只Ddwy941X-6、DN1600电动蝶阀，而在其进口处则配备了一只2945X-2.5、DN1600电动闸阀；该卧式离心泵的进水前池一共布置了12块滤网尺寸为4m×8.4m的平板（其中两块留作备用）；循环水泵的两座进水前池放置有一套3m×3m由手动启闭机控制开关的钢制阀门；该卧式离心泵主厂房的起重设备为一台30/9t的15.5m双梁桥式起重机。

该卧式离心泵主厂房的地上部分采用的是砖混结构，高度是15.6m，其轴线平面尺寸为54m×28m；而该卧式离心泵地下部分为普遍应用的钢筋混凝土结构，其进水间和泵坑深度为8.4m，而其泵坑平面尺寸为34m×18m，其进水间平面尺寸为10m×20m。

3.3 工程造价

该火力发电厂2×300MW机组的循环水泵由湘江48-18改为60LKXA-23后，因为其安装方式变为了湿坑，所以循环水泵的主厂房的地上部分轴线平面尺寸由54m×28m减少到34m×12m，而其地下部分轴线平面尺寸由34m×18m减少到22m×16m，水泵主厂房的高度则由15.6m增加到16.4m。另外，循环水泵入口处的四个DN1600电动闸阀被取消了，而循环水泵出口处的四个电动快关蝶阀则被改为了DN1600。同时水泵主厂房零米电动机层选择的是水磨石地面，而且循环水泵的主厂房设备通行和维护检修方便，这是因为出水阀门和管道都布置于管沟内。该2×300MW机组火力发电厂立式斜流泵和卧式离心泵的泵房布置工程造价比较如表3所示。可以看出，立式斜流泵泵房布置方式比卧式离心泵泵房布置方式的工程造价低137.9万元，减少投资17.3%，有效地节省了火电厂的投资成本。

4 结语

受限于传统的设计理念和设计习惯，现阶段我国单机容量300MW及其以下发电机组普遍采用的循环水泵为卧式离心泵。基于以上对立式斜流泵和卧式离心泵性能参数、泵房布置、工程造价的比较，可以看出相对于卧式离心泵，采用湿坑安装方式的立式斜流泵具有更为广阔的发展前景，这是因为其具有泵房布置合理、泵房通行方便、循环设备检修方便等优点。另外，立式斜流泵还可以有效地降低投资成本，一般达到了12%～18%，同时其占地规模也削减了40%以上，这与火力发电厂的发展建设方向一致，所以应打破固有陈旧观念，在火力发电厂供水系统设计中优先选用立式斜流泵作为其循环水泵。

参考文献

[1] 吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京：中国电

力出版社，1998.

[2] 董贵斌.火力发电厂大型循环水泵空蚀的调查研究

[J].电力技术，1989，（4）.

[3] 夏伟.火电厂循环水泵选型探讨[J].新疆电力，

2002，（1）.

[4] 李波.1000MW机组循环水泵选型方案的探讨[J].机

电工程技术，2008，36（11）.

[5] 廖培山.火力发电厂循环水泵的选型与运行[J].红水

河，2013，（2）.

[6] 姜东升.基于节能环保的大型火电厂热机设备选型优

化[J].电力建设，2013，34（10）.

作者简介：邢勤华（1982-），女，北京人，国核电力规划设计研究院工程师，研究方向：水工工艺。

（责任编辑：蒋建华）