自動加藥與濃縮倍數保持系統在中央空調循環冷卻水處理中的應用
一、概述
中央空調循環冷卻水系統運行一段時間后都將面臨腐蝕、結垢和生物粘泥附著三大隱患，導致傳熱效率降低、能耗增加，設備銹蝕、管道堵塞或滲漏等一系列故障隱患，縮短設備壽命周期。目前，消除上述隱患的辦法有多種，如臭氧法、超低頻振動法以及化學凈化法（投加阻垢劑、緩蝕劑和殺菌-滅藻劑）。后者最為常用，一次性設備投入較低，但對藥劑的投加有一定要求，如適量、均勻、連續或定時，否則可能達不到預期效果，或增加運行費用。實踐表明：采用自動加藥技術及成套設備是提高設備效率、延長使用壽命、減少運行費用、強化管理工作的有效手段。
有必要指出的是，自動加藥 ≠ 計量泵 + 藥箱。雖則計量泵是一種按照預先設定的速度自行操作的機電設備，可以在一定程度上替代人工操作。但是，計量泵 + 藥箱只是自動控制系統中的一種組合式執行機構，與其它類執行器（如電動/氣動調節閥、變頻調速器等）有所不同而已。‘自動加藥’實際上是業內對投加化學試劑去除水中雜質的水處理工藝實現自動化操作的俗稱。例如：中和處理工藝pH控制與酸/堿自動投加，絮凝-沉淀工藝濁度控制及絮凝劑自動投加，鍋爐水溶解氧控制與除氧劑自動投加，水體消毒工藝余氯控制與次氯酸鈉/二氧化氯自動投加，循環冷卻水濃縮倍率保持與阻垢-緩蝕劑、殺菌滅藻劑自動投加，等等。上述典型單元操作自動化雖然離不開‘計量泵+藥箱’，但關鍵技術在于設計者選用的‘控制算法’ （控制模式/控制規律）與相應的測控設備、軟件及其整合方案。
循環冷卻水投加阻垢-緩蝕劑、殺菌滅藻劑并保持最佳的濃縮倍率是個十分復雜問題。因為循環水對設備及管道產生的腐蝕和污垢，是一個漫長的、復雜的化學/物理化學過程，藥劑投加量與腐蝕、結構速度之間的定量關系尚無實用化的數學模型。近年來，在線監測污垢生成和腐蝕速度的儀器裝置問世并被逐漸采用，這對于管理工作確實很有意義，但如何將測量結果與加藥量聯系起來，同樣無成熟經驗可供借鑒。鑒于此，目前的自動加藥系統的設計與選型，還只能根據經驗‘對癥下藥’ ，推出一些低成本、‘傻瓜式’多功能加藥設備供用戶遴選。
二、工藝要求
對于有冷卻塔的開放式循環冷卻水系統而言，除了通過加藥達到緩蝕、阻垢、殺菌滅藻效果外，還需要考慮到由于蒸發、飛濺逸散而不斷損耗水份，使得循環水中的可溶固體和各種雜質及污染物不斷濃縮，從而影響熱交換效率，需要通過適量排污和補充新鮮水來保持循環水體中可溶固體和雜質的濃度在恰當的水平，力求水系統在最佳技術經濟指標下運行。補充水與排污水的質量與數量關系的經濟技術指標，通常用‘濃縮倍數’表征。提高‘濃縮倍數’可減少排污量，有利于節約水資源，但水質變差，影響熱交換效率和阻垢-緩蝕效能；降低‘濃縮倍數’則水質狀況改善、熱交換效果好，但排污量加大、用水量增加，有悖節水方針。理論分析和實驗表明，保持‘濃縮倍數’在2.5～3.5之間比較適宜，但須視具體環境、工藝和水質狀況作適當調整。由此可見，空調循環冷卻水系統的經濟運行與維護，除了設置定量加藥設備之外，還應設置‘濃縮倍數’自動保持系統。
三、系統組成及功能描述
系統有兩種組成模式：基本配置和多功能配置
基本配置 包括三個子系統：
（一） 定量加藥裝置
用途：定量投加阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑。
配置：
(1) 計量泵，流量：1.0～20L/hr，壓力0.1/0.5/0.6/0.8/1.0Mpa；加藥速率可連續設定
(2) 藥箱 PE，60-200L（容積可擴大至500L），附液位下限開關；
(3) 定量注水-配藥系統（選項） 根據濃縮藥液或粉劑數量設定注水量，自動注水配置藥液；
(4) 攪拌機（選項） 交流單相電容電機220V/50Hz；不銹鋼軸、PVC或不銹鋼葉輪；
（二）濃縮倍數保持系統
用途：在線監測循環水電導率，連續顯示水體中可溶性物質濃度變化情況。當電導率到達上限設定值（與最適濃縮倍數對應）時自動開啟排污電磁閥；當電導率回復到下限設定值時關閉電磁閥，停止排污。
配置：
(1) 在線式電導率檢測儀 1套 （傳感器安裝在工藝管道上或流動測量池中）
(2) 補水流量計：電遠傳水表（DN80以下）或葉輪式流量傳感器（DN80以上）
(3) 排污閥：電磁閥（DN80以下）或電動閥（DN80以上）
（三）控制箱：
用途：實現上述子系統自動化操作，包括：
（1） 按補水流量比例控制2組或3組定量加藥裝置；自周一至周日每天設置3段時間定時加藥
（2） 自動排污
（3） 藥箱液位底限報警、自動停泵
（4） 攪拌機運行控制（選項）
（5） 配藥注水量控制（選項）
（6） ‘手動-自動’操作轉換
配置：
（1） 可編程控制器PLC
（2） 模擬流程操作面
（3） 輔助電器
多功能配置 根據用戶需求選用：
（一） pH測控系統
用途：加酸、提高濃縮倍率
配置：
（1） 在線式pH監測儀
（2） 定量加藥裝置 1組
（二） 腐蝕速度監測
用途：實時監測腐蝕程度
配置：腐蝕速度在線監測儀
（三） 污垢熱阻在線監測裝置
用途：模擬熱交換過程，計算結垢程度
配置：熱阻在線監測裝置
（四） 藥劑濃度在線分析儀
（五） 熱工參數監測與顯示
四、控制流程示意圖
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