冷却塔循环水池排污系统改造的探讨
摘 要：介绍嘉陵发电分公司1×75MW冷却塔循环水池排污系统改造的探讨方案。方案：在水池底部安装排状排污管网，使其均匀排放循环水池底部高含盐水，并采用氯离子监测仪表在线监测，计算机计算循环水盐浓缩倍率，控制排水阀，定时定量地排污，使池水盐浓缩倍率保持在一个安全值范围；正确处理循环水补充水与排污水的供需矛盾。目的：冷却塔循环水以水中氯离子的浓缩倍率来控制含盐量的浓度，采用水池底部均匀排污，以排污水量来调节循环水中氯离子的浓缩倍率。这是使循环水的质量和水资源的消耗达到最佳配置状态的最简洁的控制方法。
关键词：冷却塔循环水池；排污；节水；改造方案
1 背景资料分析
四川省电力公司嘉陵发电分公司1×75MW机组试运行期间发现，循环水盐浓缩倍率偏高。在对运行中的循环水连续取样监测结果看，其盐浓缩倍率均保持在较高倍率。这样，循环水即使进行了水质稳定处理，仍有可能导致凝汽器铜管结垢，影响传热效果，使汽轮机效率降低，甚至垢下还会产生腐蚀，致使设备损坏。经过分析研究，导致循环水盐浓缩倍率高的原因主要有以下三个方面。
（1）干灰储仓与灰库离循环水池、冷却塔太近，之间无隔离带。煤灰很容易随风吹入冷却塔内，进入循环水池。从而增加了循环水中的悬浮物含量，加大了循环水的浓缩倍率；
（2）循环水处理包含加药处理和排污处理两个部分。目前加药处理效果很好。但当盐浓缩倍率较高时，盐类会结晶析出，均匀地沉到水池底部，从而使底部的循环水含盐量急剧增加。
（3）现在循环水池仅在东南方向循环水池底部外侧设了一根DN350 mm的排污管及手动阀门，由人工不定时不定量地间断排放，根本达不到均匀排放水池底部高含盐水和降低盐浓缩倍率及悬浮物含量的目的。
2 改造方案
煤灰污染与排污不均匀是造成75 MW机组循环水盐浓缩倍率及悬浮物高居不下的主要因素。改造方案主要有二方面。
（1）在灰仓、灰库与循环水池之间建造隔离设施，杜绝煤灰对循环水的污染。
（2）改造冷却塔水池排污系统，增设循环水池底部排污装置。
在水池底部安装排状排污管网，由一根总管与现有排污管和阀门相连。使其能达到均匀排放循环水池底部高含盐水的目的，并采用监测仪表在线监测计算机计算循环水盐浓缩倍率，并控制排水阀，定时定量地排污，使池水盐浓缩倍率保持在一个安全值范围。
3 排污系统的改造方案
3．1 监测系统描述
系统的化学监测项目如表1。
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之所以选择氯离子作为计算浓缩倍率的物质，是因为它的浓度除随浓缩过程增加外，基本不受外界条件，如加热、沉淀等干扰，完全可以作为含盐量的代表。
3．2 流程图
系统简图见图1。
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3．3 塔底排水管道方案
为了防止高浓度盐水在不同管道内部形成回流，采取从边缘到中心管道通经逐渐增大的方式，使得排水时形成一个固定的流动方向，图见2。
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3．4 自动控制系统
系统是以PC为中心，PLC为基础的现场总线结构的控制系统，集合DCS和PLC的优点。从功能上分为两层，上层是操作层，或人机界面，在能够发挥出PC的特点的场合，工作由以PC为基础系统来承担，系统有丰富的操作界面；底层是控制层，集高速的顺序和逻辑控制能力于一体，规模由实际需求可选，便于扩展和升级，需要高可靠和实时操作的控制器和各类智能I／O模件承担。
系统配置图如图3，根据I／O点数，并考虑20％的余量。运行中的各种设备的状态，包括：阀门、泵的状态，还有水箱水位、回路压力、流量等参数，通过输入模块输入到控制系统，便于对生产过程进行监视。输出模块将控制信号传给相应的设备以实现操作控制。
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3．5 实施方案
3．5．1 管道部分
排水管采用玻璃钢管，特点是：①管道全部采用玻璃钢材料；②管道采用法兰式连接（或插接式连接），在工厂预制成型；③管道内、外表面无需进行防腐处理；④如采用法兰式连接，现场施工工作量小，用螺栓连接、紧固即可；如采用插接式连接，现场施工工作量大，需进行管道熔接焊；⑤该方案不会对水质造成污染。
3．5．2 系统部分
系统以循环水中氯离子的浓缩倍率来控制含盐量的浓度，以排污水量来调节循环水中氯离子的浓缩倍率，实践证明，这是使循环水的质量和水资源的消耗达到最佳配置状态的最简洁的控制方法。
（1）氯离子浓缩倍率
这里用K表示浓缩倍率，则K的含量即为循环水中氯离子的浓度与补充水中氯离子浓度之比：
K＝Cr／Cm
式中Cr———循环水中氯离子的浓度； Cm———补充水中氯离子浓度。
之所以选择氯离子作为计算浓缩倍率的物质，是因为它的浓度除随浓缩过程增加外，基本不受外界条件，如加热、沉淀等干扰，完全可以作为含盐量的代表。
（2）排污水量
排污水量B的确定与冷却塔的蒸发损失量E和浓缩倍率K有关。可以通过下列物料衡算的办法，得出B、E、K的关系式。
设循环系统中，除了有补充水加入和排污水、蒸发、风吹、渗漏等损失外，再没有其它的水流或溶质加入或排出系统，那么整个系统在循环浓缩过程中，就可以对循环水中的氯离子作物料衡算。
Mcm＝Bcr＋Dcr＋Fcr
式中Mcm———补充水的氯离子浓度；Bcr———排污水的氯离子浓度；Dcr———风吹损失循环水的氯离子浓度；Fcr———渗漏损失循环水的氯离子浓度。上式可写为
Mcm＝（B＋D＋F）crM／（B＋D＋F）＝cr／cm
因为cr／cm＝K（K即氯离子的浓缩倍率）所以M／（B＋D＋F）＝K或（B＋D＋E＋F）／（B＋D＋F）＝K
则B＝［E－（K－1）D－（K－1）F］／（K－1）
当渗漏F和风吹损失D较小，可以忽略不计时，上式可简化为B＝E／（K－1）式中B———排污水量；E———蒸发水量；K———氯离子的浓缩倍率。
由此可以得出结论：循环冷却水系统运行时，只要知道系统中循环水量R和氯离子的浓缩倍率K，就可以估算出蒸发水量E、排污水量B以及补充水量M等操作参数。控制好这些参数循环冷却水系统就能正常运行。由上述一些关系还可以看出，只要改变排污水量，就可以改变循环冷却水系统的氯离子的浓缩倍率。
4 结论
冷却塔循环水以水中氯离子的浓缩倍率来控制含盐量的浓度，采用水池底部排状排污管网均匀排污，以排污水量来调节循环水中氯离子的浓缩倍率。这是使循环水的质量和水资源的消耗达到最佳配置状态的最简洁的控制方法。
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