自動(dòng)加藥與濃縮倍數(shù)保持系統(tǒng)在中央空調(diào)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用
一、概述
中央空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后都將面臨腐蝕、結(jié)垢和生物粘泥附著三大隱患，導(dǎo)致傳熱效率降低、能耗增加，設(shè)備銹蝕、管道堵塞或滲漏等一系列故障隱患，縮短設(shè)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(dòng)法以及化學(xué)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(shè)備投入較低，但對(duì)藥劑的投加有一定要求，如適量、均勻、連續(xù)或定時(shí)，否則可能達(dá)不到預(yù)期效果，或增加運(yùn)行費(fèi)用。實(shí)踐表明：采用自動(dòng)加藥技術(shù)及成套設(shè)備是提高設(shè)備效率、延長(zhǎng)使用壽命、減少運(yùn)行費(fèi)用、強(qiáng)化管理工作的有效手段。
有必要指出的是，自動(dòng)加藥 ≠ 計(jì)量泵 + 藥箱。雖則計(jì)量泵是一種按照預(yù)先設(shè)定的速度自行操作的機(jī)電設(shè)備，可以在一定程度上替代人工操作。但是，計(jì)量泵 + 藥箱只是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一種組合式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與其它類執(zhí)行器（如電動(dòng)/氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻調(diào)速器等）有所不同而已。‘自動(dòng)加藥’實(shí)際上是業(yè)內(nèi)對(duì)投加化學(xué)試劑去除水中雜質(zhì)的水處理工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的俗稱。例如：中和處理工藝pH控制與酸/堿自動(dòng)投加，絮凝-沉淀工藝濁度控制及絮凝劑自動(dòng)投加，鍋爐水溶解氧控制與除氧劑自動(dòng)投加，水體消毒工藝余氯控制與次氯酸鈉/二氧化氯自動(dòng)投加，循環(huán)冷卻水濃縮倍率保持與阻垢-緩蝕劑、殺菌滅藻劑自動(dòng)投加，等等。上述典型單元操作自動(dòng)化雖然離不開‘計(jì)量泵+藥箱’，但關(guān)鍵技術(shù)在于設(shè)計(jì)者選用的‘控制算法’ （控制模式/控制規(guī)律）與相應(yīng)的測(cè)控設(shè)備、軟件及其整合方案。
循環(huán)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(gè)十分復(fù)雜問題。因?yàn)檠h(huán)水對(duì)設(shè)備及管道產(chǎn)生的腐蝕和污垢，是一個(gè)漫長(zhǎng)的、復(fù)雜的化學(xué)/物理化學(xué)過程，藥劑投加量與腐蝕、結(jié)構(gòu)速度之間的定量關(guān)系尚無實(shí)用化的數(shù)學(xué)模型。近年來，在線監(jiān)測(cè)污垢生成和腐蝕速度的儀器裝置問世并被逐漸采用，這對(duì)于管理工作確實(shí)很有意義，但如何將測(cè)量結(jié)果與加藥量聯(lián)系起來，同樣無成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。鑒于此，目前的自動(dòng)加藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型，還只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)‘對(duì)癥下藥’ ，推出一些低成本、‘傻瓜式’多功能加藥設(shè)備供用戶遴選。
二、工藝要求
對(duì)于有冷卻塔的開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)而言，除了通過加藥達(dá)到緩蝕、阻垢、殺菌滅藻效果外，還需要考慮到由于蒸發(fā)、飛濺逸散而不斷損耗水份，使得循環(huán)水中的可溶固體和各種雜質(zhì)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(bǔ)充新鮮水來保持循環(huán)水體中可溶固體和雜質(zhì)的濃度在恰當(dāng)?shù)乃剑η笏到y(tǒng)在最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下運(yùn)行。補(bǔ)充水與排污水的質(zhì)量與數(shù)量關(guān)系的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，通常用‘濃縮倍數(shù)’表征。提高‘濃縮倍數(shù)’可減少排污量，有利于節(jié)約水資源，但水質(zhì)變差，影響熱交換效率和阻垢-緩蝕效能；降低‘濃縮倍數(shù)’則水質(zhì)狀況改善、熱交換效果好，但排污量加大、用水量增加，有悖節(jié)水方針。理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，保持‘濃縮倍數(shù)’在2.5～3.5之間比較適宜，但須視具體環(huán)境、工藝和水質(zhì)狀況作適當(dāng)調(diào)整。由此可見，空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與維護(hù)，除了設(shè)置定量加藥設(shè)備之外，還應(yīng)設(shè)置‘濃縮倍數(shù)’自動(dòng)保持系統(tǒng)。
三、系統(tǒng)組成及功能描述
系統(tǒng)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(gè)子系統(tǒng)：
（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(jì)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(xù)設(shè)定
(2) 藥箱 PE，60-200L（容積可擴(kuò)大至500L），附液位下限開關(guān)；
(3) 定量注水-配藥系統(tǒng)（選項(xiàng)） 根據(jù)濃縮藥液或粉劑數(shù)量設(shè)定注水量，自動(dòng)注水配置藥液；
(4) 攪拌機(jī)（選項(xiàng)） 交流單相電容電機(jī)220V/50Hz；不銹鋼軸、PVC或不銹鋼葉輪；
（二）濃縮倍數(shù)保持系統(tǒng)
用途：在線監(jiān)測(cè)循環(huán)水電導(dǎo)率，連續(xù)顯示水體中可溶性物質(zhì)濃度變化情況。當(dāng)電導(dǎo)率到達(dá)上限設(shè)定值（與最適濃縮倍數(shù)對(duì)應(yīng)）時(shí)自動(dòng)開啟排污電磁閥；當(dāng)電導(dǎo)率回復(fù)到下限設(shè)定值時(shí)關(guān)閉電磁閥，停止排污。
配置：
(1) 在線式電導(dǎo)率檢測(cè)儀 1套 （傳感器安裝在工藝管道上或流動(dòng)測(cè)量池中）
(2) 補(bǔ)水流量計(jì)：電遠(yuǎn)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(dòng)閥（DN80以上）
（三）控制箱：
用途：實(shí)現(xiàn)上述子系統(tǒng)自動(dòng)化操作，包括：
（1） 按補(bǔ)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(shè)置3段時(shí)間定時(shí)加藥
（2） 自動(dòng)排污
（3） 藥箱液位底限報(bào)警、自動(dòng)停泵
（4） 攪拌機(jī)運(yùn)行控制（選項(xiàng)）
（5） 配藥注水量控制（選項(xiàng)）
（6） ‘手動(dòng)-自動(dòng)’操作轉(zhuǎn)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(jù)用戶需求選用：
（一） pH測(cè)控系統(tǒng)
用途：加酸、提高濃縮倍率
配置：
（1） 在線式pH監(jiān)測(cè)儀
（2） 定量加藥裝置 1組
（二） 腐蝕速度監(jiān)測(cè)
用途：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕程度
配置：腐蝕速度在線監(jiān)測(cè)儀
（三） 污垢熱阻在線監(jiān)測(cè)裝置
用途：模擬熱交換過程，計(jì)算結(jié)垢程度
配置：熱阻在線監(jiān)測(cè)裝置
（四） 藥劑濃度在線分析儀
（五） 熱工參數(shù)監(jiān)測(cè)與顯示
四、控制流程示意圖
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