循环冷却水处理在线监控评价设备的开发

张花

摘 要：本文对某循环冷却水新型在线监控系统进行设备的评价，通过水处理在线评价、水质参数在线监控的技术运行，该装置能够对电厂凝汽器循环冷却水的水质、金属材质、换热强度等等加以在线的监控，实时监测换热器的腐蚀速率、核心水质参数等，在线评价水处理剂加药后的浓度等，实现了软硬件在监控系统中的良性配合，这种新型循环冷却水处理在线监控系统包含的硬件有自动加药、水质参数分析仪、腐蚀速率检测器等，软件系统能够万恒实时的参数设置、在线的控制和数据的报表查询打印等。经过在电厂机组的运行之后，该装置能够对水处理加药方案加以准确评价，帮助污垢热阻装置得到合理运行，减轻换热器的污垢和腐蚀，提高循环冷却水的浓缩倍率，对电厂经济效益的提高具有重要意义。

关键词：循环冷却水处理；在线监控；设备开发

工业用水中的重要组成是工业冷却水，在工业用水中可以达到70%-90%，作为工业节水中起着重要作用的冷却水，为了将水的重复利用率加以提高，一般是采用循环冷却的方式，达到保护环境和节约用水的目的，以缓解水资源的紧张局面。由于当前，在工业用水中，换热设备存在腐蚀和污垢的问题，给水循环运行带来困扰，而且传统的水质监测又多采取人工分析，因此在监督方法和处理策略上需要改进，以为保证电厂的安全经济运行。

1 新型循环冷却水处理设备情况

电厂新上的新型循环冷却水处理通過在线监控的方式进行设备的运行，实现了水处理对策的在线评价和水质参数的在线监控。经过在电厂的运行，证明，是优化的电厂水处理方案，能够提高电厂的经济效益。

2 方案和方法

2.1 对污垢热阻进行测量

在污垢的热阻测量上，该装置的工作原理是按照污垢的温差检测法，利用冷却水流经换热管的进出口温度的差值，对污垢沉积量进行量的变化的计算。使用容积流量、流体比定压热容、管段流体入口温度、管径和官场、流体密度等计算热通量，最终得到的结果是：管段流体出入口温度以及管壁温度等，取得数值后，按照公式计算，可以得到对应的污垢的热阻值。

2.2 对腐蚀速率进行测量

采用弱极化三点发对换热器的腐蚀速率进行在线监测，得到的结果不受腐蚀体系线性度的限制，不会对电极表面状态进行破坏，不需要处理金属腐蚀动力学方差，测到的腐蚀电流接近真实值。采用该方法的流程时，选取3个呈比例的极化电位，分别测量出对应的极化电流，推导出关于金属腐蚀速率基本公式，最终得到相关的腐蚀深度和电流密度之间的换算关系。

2.3 对核心水质参数进行在线测量

对水处理剂浓度，杀菌灭藻剂为水处理优化方案中需要处理的主要内容，投放浓硫酸等后，循环冷却水补水特征显现，能够进行污垢、腐蚀、微生物生长的水质监测，得到关于PH、氧化还原电位等的冷却水核心控制参数数值，并进行在线的控制和监测，如对浓缩倍率进行控制，采用电导率法，计算出浓缩的倍率。然后系统软件可以根据浓缩倍率启动或者关停排污电动阀以及自动控制补水的装置，从而对设定范围内的循环水的浓缩倍率波动加以控制。

2.4 对于药剂浓度进行在线评价

在核心控制参数稳定的基础上，对换热器的污垢热阻以及腐蚀的速率进行在线的监测，对腐蚀和水质结构进行判断，记录腐蚀的速率以及浓度下的污垢的诱导期，得到了药剂浓度的调整，经过采用连续架空污垢热阻和腐蚀速率的方法，对整个冷却水处理剂的循环进行在线的评价和调整，得到水处理方案的优化。

3 自动在线监控评价装置的设计思路

3.1 硬件

污垢热阻在线检测器，可以设置在电厂换热器循环冷却水系统的旁路，监控冷却水的水质、金属材质等，在换热管进出口进行水的流速、壁温等的采样，然后根据温差测法进行污垢的热阻模型的自动计算，得到了关于换热器污垢热阻的在线监测结果。腐蚀速率在线检测器：由于管状三电极系统、换热管材质等组成，钢管的电极采用线切割的方式，保证换热管的内流场和电极段的管内流场相通，通过恒电位控制电路对腐蚀电流加以转换，将电压信号经过数据采集模块采集到工控机中，利用电压信号的自动在线计算得到腐蚀速率。

3.2 软件

进行软件的设置，要围绕参数显示、历史擦汗讯、报表打印、参数控制等进行设计。主界面，处理和运算系统主界面的各个参数，得到了腐蚀速率数值以及污垢的热阻等，提供图形显示和主界面的数据支持。加药控制模块，根据需要在相应的参数设置中加以控制，控制范围为在线实时调整后的水质的变化情况，可以在线调整核心控制参数的控制范围，满足不同的水质需求。参数设置模块，根据电场换热管的实际情况，对换热管的材质以及内径加以设定。历史查询和报表打印，将流速、腐蚀速率、核心控制参数等打印成excel文档，根据需要进行报表的存档打印。

4 设备运行数据的监控和分析

经过监控设备的安装和使用，该电厂在机组的循环冷却水系统的在线监控上实现了在线调整和评价，能够对核心水质参数进行数据分析，对腐蚀速率、污垢热阻等进行监测和分析。

经过循环冷却水在线监控评价装置的开发，电厂的换热器中的腐蚀、结垢等情况以及药剂的管理等得到了实时调整和评价，经过实践证明，该设备功能稳定性好，达到了节能降耗、提高经济效益的目标。

参考文献：

[1]曹生现，赵振超，李思博，等.循环冷却水处理在线监控评价设备的开发[J].化工学报，2015（7）：2649-2655.