冷卻塔循環水池排污系統改造的探討
摘 要：介紹嘉陵發電分公司1×75MW冷卻塔循環水池排污系統改造的探討方案。方案：在水池底部安裝排狀排污管網，使其均勻排放循環水池底部高含鹽水，并采用氯離子監測儀表在線監測，計算機計算循環水鹽濃縮倍率，控制排水閥，定時定量地排污，使池水鹽濃縮倍率保持在一個安全值范圍；正確處理循環水補充水與排污水的供需矛盾。目的：冷卻塔循環水以水中氯離子的濃縮倍率來控制含鹽量的濃度，采用水池底部均勻排污，以排污水量來調節循環水中氯離子的濃縮倍率。這是使循環水的質量和水資源的消耗達到最佳配置狀態的最簡潔的控制方法。
關鍵詞：冷卻塔循環水池；排污；節水；改造方案
1 背景資料分析
四川省電力公司嘉陵發電分公司1×75MW機組試運行期間發現，循環水鹽濃縮倍率偏高。在對運行中的循環水連續取樣監測結果看，其鹽濃縮倍率均保持在較高倍率。這樣，循環水即使進行了水質穩定處理，仍有可能導致凝汽器銅管結垢，影響傳熱效果，使汽輪機效率降低，甚至垢下還會產生腐蝕，致使設備損壞。經過分析研究，導致循環水鹽濃縮倍率高的原因主要有以下三個方面。
（1）干灰儲倉與灰庫離循環水池、冷卻塔太近，之間無隔離帶。煤灰很容易隨風吹入冷卻塔內，進入循環水池。從而增加了循環水中的懸浮物含量，加大了循環水的濃縮倍率；
（2）循環水處理包含加藥處理和排污處理兩個部分。目前加藥處理效果很好。但當鹽濃縮倍率較高時，鹽類會結晶析出，均勻地沉到水池底部，從而使底部的循環水含鹽量急劇增加。
（3）現在循環水池僅在東南方向循環水池底部外側設了一根DN350 mm的排污管及手動閥門，由人工不定時不定量地間斷排放，根本達不到均勻排放水池底部高含鹽水和降低鹽濃縮倍率及懸浮物含量的目的。
2 改造方案
煤灰污染與排污不均勻是造成75 MW機組循環水鹽濃縮倍率及懸浮物高居不下的主要因素。改造方案主要有二方面。
（1）在灰倉、灰庫與循環水池之間建造隔離設施，杜絕煤灰對循環水的污染。
（2）改造冷卻塔水池排污系統，增設循環水池底部排污裝置。
在水池底部安裝排狀排污管網，由一根總管與現有排污管和閥門相連。使其能達到均勻排放循環水池底部高含鹽水的目的，并采用監測儀表在線監測計算機計算循環水鹽濃縮倍率，并控制排水閥，定時定量地排污，使池水鹽濃縮倍率保持在一個安全值范圍。
3 排污系統的改造方案
3．1 監測系統描述
系統的化學監測項目如表1。
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之所以選擇氯離子作為計算濃縮倍率的物質，是因為它的濃度除隨濃縮過程增加外，基本不受外界條件，如加熱、沉淀等干擾，完全可以作為含鹽量的代表。
3．2 流程圖
系統簡圖見圖1。
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3．3 塔底排水管道方案
為了防止高濃度鹽水在不同管道內部形成回流，采取從邊緣到中心管道通經逐漸增大的方式，使得排水時形成一個固定的流動方向，圖見2。
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3．4 自動控制系統
系統是以PC為中心，PLC為基礎的現場總線結構的控制系統，集合DCS和PLC的優點。從功能上分為兩層，上層是操作層，或人機界面，在能夠發揮出PC的特點的場合，工作由以PC為基礎系統來承擔，系統有豐富的操作界面；底層是控制層，集高速的順序和邏輯控制能力于一體，規模由實際需求可選，便于擴展和升級，需要高可靠和實時操作的控制器和各類智能I／O模件承擔。
系統配置圖如圖3，根據I／O點數，并考慮20％的余量。運行中的各種設備的狀態，包括：閥門、泵的狀態，還有水箱水位、回路壓力、流量等參數，通過輸入模塊輸入到控制系統，便于對生產過程進行監視。輸出模塊將控制信號傳給相應的設備以實現操作控制。
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3．5 實施方案
3．5．1 管道部分
排水管采用玻璃鋼管，特點是：①管道全部采用玻璃鋼材料；②管道采用法蘭式連接（或插接式連接），在工廠預制成型；③管道內、外表面無需進行防腐處理；④如采用法蘭式連接，現場施工工作量小，用螺栓連接、緊固即可；如采用插接式連接，現場施工工作量大，需進行管道熔接焊；⑤該方案不會對水質造成污染。
3．5．2 系統部分
系統以循環水中氯離子的濃縮倍率來控制含鹽量的濃度，以排污水量來調節循環水中氯離子的濃縮倍率，實踐證明，這是使循環水的質量和水資源的消耗達到最佳配置狀態的最簡潔的控制方法。
（1）氯離子濃縮倍率
這里用K表示濃縮倍率，則K的含量即為循環水中氯離子的濃度與補充水中氯離子濃度之比：
K＝Cr／Cm
式中Cr———循環水中氯離子的濃度； Cm———補充水中氯離子濃度。
之所以選擇氯離子作為計算濃縮倍率的物質，是因為它的濃度除隨濃縮過程增加外，基本不受外界條件，如加熱、沉淀等干擾，完全可以作為含鹽量的代表。
（2）排污水量
排污水量B的確定與冷卻塔的蒸發損失量E和濃縮倍率K有關。可以通過下列物料衡算的辦法，得出B、E、K的關系式。
設循環系統中，除了有補充水加入和排污水、蒸發、風吹、滲漏等損失外，再沒有其它的水流或溶質加入或排出系統，那么整個系統在循環濃縮過程中，就可以對循環水中的氯離子作物料衡算。
Mcm＝Bcr＋Dcr＋Fcr
式中Mcm———補充水的氯離子濃度；Bcr———排污水的氯離子濃度；Dcr———風吹損失循環水的氯離子濃度；Fcr———滲漏損失循環水的氯離子濃度。上式可寫為
Mcm＝（B＋D＋F）crM／（B＋D＋F）＝cr／cm
因為cr／cm＝K（K即氯離子的濃縮倍率）所以M／（B＋D＋F）＝K或（B＋D＋E＋F）／（B＋D＋F）＝K
則B＝［E－（K－1）D－（K－1）F］／（K－1）
當滲漏F和風吹損失D較小，可以忽略不計時，上式可簡化為B＝E／（K－1）式中B———排污水量；E———蒸發水量；K———氯離子的濃縮倍率。
由此可以得出結論：循環冷卻水系統運行時，只要知道系統中循環水量R和氯離子的濃縮倍率K，就可以估算出蒸發水量E、排污水量B以及補充水量M等操作參數。控制好這些參數循環冷卻水系統就能正常運行。由上述一些關系還可以看出，只要改變排污水量，就可以改變循環冷卻水系統的氯離子的濃縮倍率。
4 結論
冷卻塔循環水以水中氯離子的濃縮倍率來控制含鹽量的濃度，采用水池底部排狀排污管網均勻排污，以排污水量來調節循環水中氯離子的濃縮倍率。這是使循環水的質量和水資源的消耗達到最佳配置狀態的最簡潔的控制方法。
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