水循环的利用范文

导语：如何才能写好一篇水循环的利用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：自然-人工复合水循环；WACM模型；水资源配置；水循环模型；黄河流域

中图分类号：TV211文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0044-06

1研究背景

变化环境是指由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所引起的一系列陆地、大气与水循环的变化[1]。随着人类活动和气候变化，人工因素对自然水循环系统的干扰愈来愈烈，特别是高强度的水资源开发利用，如人类的取水、用水、耗水、排水、调水等行为，对整个水循环过程产生了巨大的影响[2]。

经过几十年的发展和研究，学者们对于流域水文循环的研究越来越深入和细致，特别是从20世纪90年代开始涌现的分布式流域水文模型，如MIKE-SHE模型[3]、VIC模型等[4]，使得研究者可使其与气候模型（GCM“全球气候模式”）结合，开展气候条件变化下的流域水循环研究[5-6]。但是，这类研究重心放在气候变化对于水循环的影响研究方面，而在重点考虑人类活动影响条件下，特别是高强度水资源开发利用条件下的流域水循环研究方面，仍存在着诸多不足和问题。

（1）取用水总量与耗水总量关系不清楚。取用水总量易于观测和计量，方便管理，但无法反应水的资源消耗本质；而耗水总量能体现水资源的真正资源消耗量，但难以核算和管理。取用水总量与耗水总量关系密切，但缺乏成熟明确的量化表达式，仅凭经验来估算耗排水量，不够科学合理。同时，耗水总量管理方法在管理中缺失，致使取用水管理与耗水管理不相协调，取水许可方法受到限制。

（2）地表、地下用水总量与耗水总量关系不清楚。水循环过程中，地表水和地下水转化频繁，地表水与地下水之间的转化关系还未能清晰定量化。如水管理实践中往往将从河道或湖泊附近的取水井抽取的水量归为地下水统计，而实际中水是从河道渗透来的河水，其水源的归类还存在争议。因而地表地下用水总量与耗水总量的关系难以确定。同时，地下水资源的调控中，仅仅从人工地下水取用量的角度研究，人工取用地下水与地下水位的联系尚无考虑，且潜水和承压水也未能区分，由此更加难以确定其耗水关系。

（3）当地水、外调水用水总量与耗水总量关系不清楚。外调水与当地水往往通过共同的取用水设施向用水户供水，在没有明晰当地用水与耗水之间的关系之前，难以确定当地水、外调水用水总量与耗水总量之间的定量关系和转化规律，给总量控制的管理带来不便。

（4）地表水与地下水、当地水与外调水之间循环转化关系不清楚。外调水在输送及使用的过程中都可能与当地地表、地下水产生水量转化，同时当地地表水和地下水之间也在不断的转化。对于上述转化过程，其转化的具体路径、时空分布、变化特征都很难进行定量的描述，各种水源之间的循环转化关系不清楚。

（5）水循环过程中的供-用-耗-排-补-转化关系不清楚。以往常用“供-用-耗-排”来描述供用水的循环转化过程，这种提法主要是从地表水系统出发总结出来的；如果从整个水资源系统来看该提法则不够全面，应该修改为“供-用-耗-排-补-转化”，考虑水的回补与转化过程才更能够反映供用水之后整个水资源系统的变化过程，或者说水循环的变化过程。目前还很难给出水循环过程中供-用-耗-排-补-转化之间的定量关系。

（6）水资源高效利用条件下水的供-用-耗-排-补-转化关系变化。在水资源高效利用条件下，采用节水措施或者节水工艺，取水量减小，输水过程、用水过程也随之发生变化，则必然引起水资源的耗、排、补及转化过程发生改变，但目前还很难对这一过程展开有效的定量化研究。

本文将以“自然-人工”复合作用下的流域水循环机理和模型为基础，对水资源开发利用条件下的流域水循环过程展开研究，提出一种基于水资源配置的流域水循环研究方法，并以黄河流域为例进行实践应用。

2流域水循环研究的科学方法

流域自然-人工复合水循环理论[7]是解决高强度水资源开发利用条件下水循环问题的基础核心。对于上述存在问题，按照科学认知、现场实验、理论探究、解决方法四个步骤，形成一个从水循环机理认知到水循环观测实验，再到流域区域自然-人工复合水循环理论研究，最后利用水资源分配与循环转化模拟模型[8]（Water Allocation and Cycle Model ，即WACM）进行模拟计算。

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【关键词】中水；循环冷却水；缓蚀；阻垢；杀菌

1.概述

随着城市水资源的紧缺，越来越多的生活污水和工业废水经深度处理后用于循环冷却水的补水[1]。中水特点为：水质复杂，悬浮物含量高，营养物质丰富。废水经深度处理后回用于循环冷却水系统，对系统最大的潜在危害在于中水中有害离子含量较高，随着循环水的不断浓缩，这些有害离子含量将成倍增加，系统腐蚀和结垢的潜在危险增大。在工业循环冷却水处理中，补水水质的要求，直接影响对其设备的腐蚀及结垢，而水质与缓蚀阻垢剂、杀菌剂的选用又密不可分。

目前大量的研究主要侧重于中水深度处理的工艺的探讨研究或集中于废水的深度处理单元的研究，没有中水做为循环冷却水补水的化学处理方法。本文根据目前已使用中水的循环水系统作为研究，调整药剂，优化加药方式，提出全新的解决中水作为工业循环冷却水给设备带来的腐蚀结垢问题。

2.药剂制备与化学处理方法

2.1复合阻垢缓蚀剂的制备

原料以重量份数配制：聚环氧琥珀酸9-11份、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸18-22份、双1，6亚己基三胺五亚甲基膦酸19-21份、自制阻垢分散剂25-35份、苯骈三氮唑1-3份，去离子水9-28份组成；

（1）自制阻垢分散剂的制备，由马来酸酐480-510份、磷酸二氢钠溶液200-230份、引发剂100-120份，去离子水290-310份、丙烯酸178-185份组成；制备：将去离子水、马来酸酐经泵吸入反应釜中，开启搅拌，至固体全部溶解；将丙烯酸、磷酸二氢钠溶液、引发剂依次滴入反应釜中，滴加时间2.8-3.0小时，温度在60-70℃；全部滴加完毕，温度控制在68-72℃，继续搅拌3-4小时，冷却至室温，得到透明粘稠液体为阻垢分散剂，其固含量为30-50%；

其中磷酸二氢钠溶液是指45份次磷酸二氢钠溶于155份无离子水中制得溶液；引发剂是指10-15份过硫酸钾溶于100份无离子水中制得。

（2）复合阻垢缓蚀剂的制备：按上述的原料和重量分数，先将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸中，置于容器内，混合均匀，依次加入双1，6亚己基三胺五亚甲基膦酸、自制阻垢分散剂、去离子水，搅拌25-35分钟，保持温度在20-35℃，然后加入苯骈三氮唑，继续搅拌30-60分钟，保持温度在20-35℃，即得复合阻垢缓蚀剂；

2.2 微生物控制

微生物控制为氧化性杀菌剂、非氧化性杀菌剂、生物分散剂相结合的处理方法。氧化性杀菌剂为二氯异氰尿酸钠或三氯异氰脲酸或溴氯二甲基海因，优选溴氯二甲基海因，每周投加2次，每次投加20mg/L；非氧化性杀菌剂为改性季铵盐类杀菌剂，每2周投加1次，每次投加100mg/L；生物分散剂为非离子型表面活性剂，每周投加1次，每次20mg/L；微生物控制药剂在集水池急流处采用冲击式人工加药，投加量按保有水量计算。

2.3 循环水优化控制

循环水优化采用SYZL ∑sigma 全自动总磷在线监控加药系统，控制加药和补排水。复合阻垢缓蚀剂的投加量10-15mg/L（以补中水为基准），控制循环水总磷在4-7mg/L。浓缩倍率控制在5.0倍左右。循环水进行旁滤处理，并设有青QYC-120监测换热器。

上述的化学处理方法，自制阻垢分散剂固含量大于30%，其余化学制剂均为市售工业产品。

3.复合阻垢缓蚀剂试验结果验证

取表1所述水样，试验方法按照HG/T 2160-2008《冷却水动态模拟试验方法》[2]，实验结果如表1，表2。

由表2所知：本研究的复合缓蚀阻垢剂在中水回用于循环冷却水中，控制系统结垢与腐蚀效果很好，腐蚀速率远控制在GB 50050-2007规定的指标范围内。

4.现场应用情况

本方法用于中试某煤制甲醇厂的循环冷却水系统中，补水为煤化工废水制的中水中，复合阻垢缓蚀剂投加量约为12mg/L；通过氧化性杀菌剂选用溴氯二甲基海因，每周投加2次，每次投加20mg/L；非氧化性杀菌剂为改性季铵盐类杀菌剂，每周投加1次，每次投加80mg/L；生物分散剂为非离子型表面活性剂，每周投加1次，每次15mg/L；三种药剂交替间隔投加，运行半年，有效控制了结垢和腐蚀状况，现场使用情况良好。

本方法循环水处理采用SYZL ∑sigma 全自动总磷在线监控加药系统，控制循环水总磷4-7mg/L，自动补水和排污。氧化性杀菌剂、非氧化性杀菌剂、生物分散剂采用冲击式人工加药，在集水池急流处。以保有水量计算加药量。循环水采用旁滤处理装置和QYC-120监测换热器进行循环水运行效果监控，控制浓缩倍率为5.0左右运行

5.结论

（1）自制的阻垢分散剂，对碳酸钙、硫酸钙特别是磷酸钙垢的形成和沉积有良好的抑制作用，对三氧化二铁、污泥、粘土和油垢也有良好的分散性能，特别适用于中水水质。

（2）中水中含有大量的N、P等营养物质，所以微生物控制尤为重要，鉴于微生物的特性，采取氧化性杀菌剂、非氧化性杀菌剂、生物分散剂相结合的处理方法。以充分发挥三者者的优点，并可以消除细菌对某种杀生剂产生的抗药性，并能完全控制中水微生物滋生严重的问题。

（3）回用于循环水的水质控制浓缩倍率控制在5.0左右，循环水进行旁滤处理，防止污垢在换热器表面沉积。

（4）本方法的控制要点简单易行，自动化程度高，为企业的节能降耗提供了示范作用，彰显技术进步。

参考文献：

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关键词循环水；热能；技术；系统；冷却塔；

中图分类号： P339文献标识码：A文章编号：

引言

建筑节能在我国节能减排全局中占有重要地位，而北方城镇供热在我国建筑能耗中所占的比例最大(约占40％)，因此供热节能是我国节能工作的重中之重。火力发电厂凝汽器中，循环水把过热蒸汽乏汽的热能带走，这部分热能占到总能耗的 20％左右。本文探讨如何利用这部分热能。

一、循环水热能利用的概述

在凝汽器的水侧，循环水系统将凝汽器的热能带出，在冷却塔 内通过循环水的喷淋和蒸发。在风机的强制通风下，把乏汽的热能散发到大气中。以本项目的 12MW 抽凝机组为例 ，每年仅循环水带走的热量折合标煤达到 19314t，加上循环水泵的年耗电量 92．57万 kWh，冷却塔风机耗电71．28万 kWh，合计 163．85万 kWh，按供 电煤耗330g／kWh计算 ，折标煤 541t。总计每年在循环水冷却系统上耗标煤19855t。由此可见，循环水系统部分消耗的能量非常大，也是火力发电机组节能工作的重点对象。虽然循环水的节能潜力非常大，但是循环水的温度非常低，仅 28℃左右，属于低品位能源，可利用的场合很少，又由于温差小，利用的难度比较大。对于热电联产的企业，供热机组的水处理系统需要用 100m3r／h的工业水来制作除盐水。因为水处理系统是反渗透装置，根据反渗透装置特性，制水温度要求在 25℃左右，如果温度低，制水率将大幅度下降。为此，在冬季水温较低时，需要采用蒸汽加热来提高工业水的温度，因此消耗了大量蒸汽。如果可以节约这部分热能，将是一个有价值的节能项目。由于要加热的工业水温度接近循环水温度，因此首先考虑利用循环水的热能。

二、循环水热能利用方案选择

1)循环水直接作为水处理 系统的工业水。分流一部分循环水作为工业水，直接送到水处理系统，是最简单有效的热能利用方案。但是 ，循环水与工业水相比。水质相差很大。以浓缩倍数 2的循环水为例 ，其中的钙镁离子浓度增加 了一倍，浊度增加了10倍 ，水处理系统要耗费更多的能量来去除这部分杂质 ，显然是不可取的。

2)安装一台换热器，将循环水的热能传给工业水。由于循环水与工业水的温差很小，必须要设计高效的换热器，对换热器的材质、换热面积提出了很高的要求，换热器的成本升高使节能项目变的很不经济。

三、循环水热能利用方案实施

分割出部分凝汽器的换热面积，用工业水替代循环水，直接在凝汽器内加热 ，是一个循环水热能利用的好方法。具体实施时首先要确定分割比例。以循环水流量 1600m3／h，工业水流量 160m3／h(考虑今后发展加 60％余量 )计 算 ，凝汽器铜管总数为 3432根，分割 出的总数应为10％左右。如图 1所示 ，实际数为进水180根 ，出水182根，总计 362根，基本达到设计要求。

分割数量确定后，根据铜管的分布，以 60°和120°角的自然缝隙，用铁板隔开。铁板的二侧与凝汽器的外壳焊接；顶部用盖板、橡皮和不锈钢螺栓密闭固定，可以在检修时打开；底部因靠近铜管不可焊接，只能用环氧树脂密封。如图 2所示：

在凝汽器的一端做一个进水小室和出水小室 。在凝汽器 的另一端做一个连通小室。对应进水小室和出水小室各安装进、出水管 ，安装进、出水 阀和旁通阀。进、出水管上还安装了测温用的热电阻 ，和测压用的变送器 ，凝汽器的循环水进 ID和工业水进口都安装了流量计 ，所有测量信号传到 DCS系统 由电脑显示。管道连接如图 3所示。

四、循环水热能利用节能效果

改造后的循环水系统如图4所示，凝汽器被分割出 1/10用于水处理系统的工业水加热，原来用于蒸汽加热的板式换热器停止使用。每年 11月到次年4月需要加热 6个月，实测温度数据见表 1。

工业水平均进水温度为 12．14℃，平均出水温度25．12℃ ，平均温差为 12．98℃，可以计算出年节能量：

Qs=mxdxhxTc／Qd=100x180x24x12．98／7000=801(吨标煤)

其中：

Qs—— T业水加热年耗能量 ，吨标煤 ：

m ——工业水流量 ，100m0／h；

d—— 加热天数，180天；

h—— 每天加热小时数 。24时：

Tc——工业水平均进出口温差，12．98℃；

Qd—— 标煤低位热值 ，7000kcal／kg。

仅以工业水提升的温度计算，每年的节能量折标煤 801吨 ，其 中还没有计算产生这些蒸汽应该要消耗更多的煤(锅炉热效率92％。)

工业水替代了部分循环水后，理论上可以减少循环水量 10％，而实际上只是通过凝汽器的流速增加，流量并未减少。原因是循环水泵未安装变频器，无法调节流量。如果安装了变频器 ，按照减少 10％循环水量计算 ，还可以减少循环水泵的耗电27％。一年可节电 12.5万 kWh。按供电煤耗 330g／kWh计算，折标煤 41t，总计该项目每年可节约标煤 842t。

五、循环水热能利用前景

由上述分析可知，火力发电厂循环水系统可利用的热能相当大，应用的范围有待于进一步发掘。如果是热电联产企业，如本文所述，首先应考虑水处理系统的工业水加热;其次，根据政府的节能规定，冬季空调的温度不高于20℃，循环水的热能应该可以用于冬季取暖，以循环水系统做一个中央空调，冬季可以不额外耗能，还可以节省冷却塔风机的耗电;再次，室内游泳池的水温一般控制在26℃，利用循环水的热能正合适;其它如温室大棚，养殖业鱼池等等，需要低温热源地方，都可以考虑采用循环水的热能。

循环水的热能利用技术实施简单，投资低。如果由凝汽器制造厂在凝汽器的左右二侧预先做好10%和20%二个小室，那么用户就可以获得10%,20%,30%、·······、100%十种不同容量的换热器，其中可以流通各种需要加热的水。在原有设备上进行改造时应该注意:当隔绝要求不高，同时小室内外压差很小时，可以采用本文所述的环氧树脂密封方案;当隔绝要求较高，或者小室内外有一定的压差时，应采用焊接形式，必须牺牲一排铜管，焊接时要注意不能使周边的铜管泄漏，侧板和盖板要进行承压计算。

结束语

与太阳能利用、地热利用相比，循环水的热能利用项目投资少，效果好，特别是可以一举两得，在利用热能的同时减少了循环水泵和冷却塔风机的耗电。低 品位热能利用，技术形式 多种多样，只要开拓思路，认真研究，一定能想出更多更好的节能新方案，为企业、社会节约更多的能源。

参考文献

【1】薛兵 ，王瑞平 ，魏忠义等．工程热力学【M】，西安 ：陕西科 学技术出版社，2005．8

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[关键词]矿井污水、水处理中心、循环利用

中图分类号：X781.03 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0218-01

一、概况

新汶矿业集团公司翟镇煤矿1993年投产，年设计生产能力120万吨，经过矿井系统和采掘设备的升级改造，2000年以来产量一直保持170万吨/年水平。矿井目前为单水平开采，开采水平为-400水平，-400水平有六采区、七采区、后组三采区3个采区，主要由地面自来水及奥灰水为矿井生产提供水源，平均日用水量在2000m3-2200m3之间。矿井污水经各采区汇入井底中央水仓，经中央排水泵输送至地面，通过地面水处理系统进行处理后排放，随着奥灰水水源枯竭，自来水购水资金逐年增长，而排水费用、排污费用一直居高不下，水质差造成的排水设备效率逐年降低。

通过在在井底中央水仓前建成200m？/h的超磁矿井水处理中心，处理后的水质达到工业用水标准，用于大巷防尘、设备冷却等矿井生产用水。在采区工作面建成5m3/h的工作面反渗透深度水处理中心，处理后的水质达到纯净水标准，用于工作面液压支架乳化液配比用水。

二、水处理系统工作原理

（一）矿井水处理中心

矿井水处理中心主要由预沉系统、加药系统、混凝系统、磁种投放装置，磁分离装置、污泥压滤系统组成。

矿井水经巷道内沟渠集水后，汇总至进水渠内，在进水端渠内设置人工格栅，去除来水中生活垃圾及漂浮物，自流进入预沉池，水中大颗粒及大比重物质在预沉池中沉积下来，预沉池设潜水渣浆泵，沉淀物定期排入污泥池，由污泥泵送至压滤机脱水，干泥外运。

经过预沉处理的水自流进入磁分离混凝系统，混凝系统通过投加磁种和混凝剂（PAC和PAM），使悬浮物在较短时间内（约3～6min）形成以磁种为载体的“微磁性絮团”。

经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化，磁分离机通过磁吸附打捞，使出水水质达到设计出水指标后，自流进入中央水仓。

磁分离机分离出的煤泥，由磁分离机自身的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓；在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散，磁鼓对磁种进行吸附回收，回收磁种由泵打入前端的混凝投加系统循环使用；非磁性污泥排入污泥池，和预沉池污泥一起由泵打入板框压滤机进行脱水，脱水后的泥饼通过井下矿车外运。

（二）工作面深度水处理中心

采区工作面深度水处理中心采用膜法反渗透工艺，经过矿井水处理中心处理过的达到工业用水标准的矿井水首先进入工作面水处理系统中的气水分离装置中，在该装置中，水中的气体在装置内聚集在除气设备的顶部，一定时间后通过排出阀门排除，使进入系统中的气体大大降低，保护精密过滤装置及膜的正常使用。

经过脱气后的水进入砂过滤器中进行过滤，过滤掉水中的SS，使进入后续过滤的水的SS小于5毫克/升，然后通过二三级过滤使水的SS小于3。

经过过滤系统后水的压力降低0.2-0.3Mpa，出水压力在1.4-1.5Mpa然后进入精密过滤器及RO 系统中，实现对矿井水的深度处理。

系统运行后，工作面、采区污水经大巷水沟流入矿井水处理中心，经过处理的水可达到工业用水标准。中央水仓作为清水蓄水池为井下各采区提供防尘用水，形成矿井水闭路循环系统。奥灰水仅作为补充水源，无需购买自来水，解决了需要通过地面向井下提供生产用水的窘状，使矿井水维持在平衡状态，无需向地面排水。工作面乳化泵站安装反渗透处理系统，深度处理后可达到纯净水标准，满足工作面液压支架乳化液用水需要。通过水处理闭路循环系统的运行进一步提高企业经济、社会、环境及安全效益。

三、运行效益分析

通过矿井水闭路循环系统的应用，解决了矿井废水污水的净化回收问题，降低中央泵房运行负荷，减轻对管路的磨损，降低运行维护费用。矿井水处理中心采用磁分离技术，采区工作面水处理中心采用反渗透技术，这两项技术的应用有效的提高了水处理能力，减小了环境压力，提高了矿井废水污水的回收率，具有巨大的经济和社会效益。

（一）经济效益

1、原矿井水成本分析

使用自来水费用：1100m3/天×2.17元/m3×330天=85.9万元/年；泵房排水电力消耗费用：92777kwh/月×0.66元/kwh×12月=73.5万元/年；水仓清挖费用：8.5万元/年；排水设备维修费用：10万元/年；排污费用：2000m3×330天×0.8元/m3=52.8万元/年。年综合成本230.7万元

2、水处理系统投用后成本分析

药剂投入：每天使用聚合氯化铝费用150kg×1.84元/kg=276元，每天使用聚丙烯酰胺费用3kg×16.67元/kg=50元，每天使用磁种费用：50kg×2.82元/kg=141元，药剂使用费用15.41万元/年；设备运行电费：90kw×0.7×24h×0.66元/kwh×330天=32.93万元/年；设备维修费用：10万元/年；煤泥回收：0.2t/包×12包/天×330天×200元/t =15.84万元。年综合成本42.5万元。

通过对比，水处理投入运行后，每年可创造经济效益：230.7 -42.5 =188.2万元。

（二）社会效益

井下多级水处理工艺的采用，每日可为矿井井下生产提供充足的可利用水源，余量提升后供地面生产生活使用，减少了外购水量，保护了地区地表水的自然平衡；大大减少污染物的排放，有效地减少了原地面水处理过程中所带来的泥渣对环境的二次污染，环境效益显著，有利于改善煤矿的地企关系，促进了矿区的可持续、和谐发展。

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关键词：空调冷凝水；变频器；PLC；PROFIBUS-DP

中图分类号：TU：文献标识码：A：文章编号：1673-9671-(2012)022-0183-01

在现代化的卷烟生产企业中，动力能源空调系统是重要的生产保障设施，直接关系到企业生产的产品工艺质量和企业的经济效益。新郑卷烟厂原来采用的是以自己设计并在全行业推广的水雾加湿控制方案的一套空调、制冷及空压集中管控系统。原有的设施上虽然能够有效的节能降耗，并且精确的控制生产现场的温湿度要求的工艺标准，但是增加了冷凝水的生成和消耗为有效地克服这些缺陷，提高企业的综合管理水平，通过利用最新的现代工业控制技术和现场总线技术，结合烟厂的实际情况，构建新型的变频技术与监视控制系统对冷凝水的再生利用是非常必要的。

当空调开始工作时，空调总是要产生大量的冷凝水。空气中湿度越大，冷凝水产生的量也就越大，空调器在工作中凉的冷凝器遇到热的空气就在冷凝器上形成冷凝水。为了节能降耗，微雾加湿系统的运用虽然降低了能耗，提高了设备的有效作业率，保证了生产现场的温湿度值工艺指标，但是也造成了大量的水资源的浪费和流失。

全厂一共19台组合式空调，每台空调机组每天都要产生大量的冷凝水，特别是在夏季和冬季，为了保障生产现场的工艺指标，空调器的运行时间就会加长，冷凝水就会产生很多。流入污水处理站，增加了企业的经济负担。

1新的动力能源空调冷凝水集中回收循环再利用监控系统的构成与特点

针对原有构架的缺陷，采用新的空调冷凝水回收系统集中监控网络系统，新系统回收再利用结构由上到下分为三个部分冷凝水的回收，冷凝水的处理，冷凝水的再利用。

1）冷凝水的回收是一个典型的水集中收集系统，把空调器的冷凝水集中回收到一个封闭的大容器之中，采用管道传输。

2）控制层是基于统一的德国西门子S7-300/400 PLC平台，核心是西门子公司的S7-300/400系列PLC，配合全新的支持Profibas-up网络系统和新一代变频控制技术，采用立式单吸离心泵与磁翻板液位计，具有高速的计算能力及强大的网络功能，能够实现现场控制数据的高速流动，并且可以通过现场总线的连接在人机界面上可以得到显示各种数据和参数，完全满足现代工业系统对实时性和可靠性的要求，主要功能实现控制逻辑和获取现场数据并完成数据上传；

3）设备层由现场的控制设备组成，也就是现场执行机构和被控制对象。把回收后的冷凝水进行再次过滤和净化，重新再送到空调的二次计量子系统。

4）变频恒定的供水设备与中央控制器直接联网，可以远程进行监控和控制。并且利用先进的PLC技术与PROFIBUS-DP 现场总线协议进行现场通信来完成系统配置，参数设定，编程，在线检测，数据采集与储存等功能。还可以在人机界面（HMI）上进行操作，使设备状况一目了然。智能化现场设备可以进行诊断和报警处理等功能设施。利用磁翻板水位计进行水位高低的控制与变频电机相互配合控制流量。

2新动力能源空调冷凝水集中回收监控系统具备的基本功能

新的动力能源空调冷凝水集中回收监控系统改造完成后，系统主要具备了以下功能：

1）该系统实时数据采集、处理和历史数据的统计、计算以及数据存储功能；实现对流量系统的远程集中监控。

2）完成生产管理、能源消耗统计、成本核算等功能，并自动生成相关的日、月、年报。

3）完成设备信息查询，故障报警实现空调冷凝水回收再利用能源生产和耗用情况的科学计量和管理。

该系统具有手动和自动功能：

1）自动模式是控制系统的正常运行模式，是在无人干预的情况下自动实现系统所有的监控功能。

2）远程手动模式是在中央监控层的操作站上能对现场设备进行远程手动启停和调节，现场控制器要求提供控制端口，保证所有在现场手控能实现的控制功能（控制模式转换开关除外）均能由远端远程手动

完成。

3）现场手动模式是在设备现场的控制柜或设备本体上完成对设备的单独操作（设备现场的控制柜必须包含设备启停等必备元器件）。在权限划分上，现场手动控制权限最大，一旦现场控制柜的转换开关调至“现场手动”，将屏蔽所有远端指令，包括自控和远程手动，且仅由现场操作面板实施控制。

3项目设计和实施过程中的关键点和难点

针对原空调系统节能运行控制方面的欠缺，此次空调部分的改造新集成了新风节能利用、过渡季节微雾加湿控制策略，实现上述设备的全年多工况分区自动控制，在不影响控制效果的前提下达到节能增效的目的，并引入变频节能策略为下一步实施变频方案打下基础。空调冷凝水回收再利用，充分节省能源，为企业的节能降耗提供保障。

4结束语

通过对空调系统冷凝水集中管控系统改造，弥补了原有系统的不足，实现了空调冷凝水集中回收，集中控制，循环再生利用，最大限度地提高人员效率，节省人力资源；并通过合理调配来有效地减少能源消耗，从而实现提升综合管理水平和节能增效的目的。

参考文献

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电力工业部在“九五”电力规划中也明确提出,到2000年投入运行和在建的脱硫设备对应装机容量将达10000MW。控制火电厂SO2排放已列入电力工业发展的议事日程。在众多SO2控制工艺中,湿法石灰石－石膏脱硫是火电厂应用最为普遍的烟气脱硫主导工艺。但其产生的脱硫废水呈酸性,如向外排入需加入碱性物质来中和污染物。因此脱硫废水也成了废水处理领域一个需要解决的新问题。利用目前电厂渣浆浓缩后澄清水和烟气脱硫所产生的废水的特点,二者相结合,以废治废,达到降低成本的目的。

1电厂浓缩池澄清水再利用现状

目前,火电厂冲灰系统多数采用水力冲灰,其最大缺点是用水量大并含有多种污染物。随着水资源的日益紧缺,环保力度的加大,以及电力改革促使发电成本的降低,电厂的冲灰系统成为了节水节能、降低成本的主要对象。对冲灰系统的节水改造,目前主要是进行冲灰水的循环利用。在电厂中,最普遍的灰水循环利用方式有两种:一种是灰场水经灰坝、回水泵、回水池返回到厂内进行循环冲灰;另一种是稀浆冲灰到浓缩池,其溢流澄清水进行再次冲灰,浓浆输送到灰场。不论哪种循环运行方式,由于灰与冲灰水都有复杂的理化性质,因此,在循环冲灰过程中,经过不断接触,容易造成循环系统的严重结垢。多年来,虽然对回水循环系统研究比较多,但对浓缩池澄清水冲灰系统的研究却比较少。

2浓缩池澄清水的形成

由渣浆泵输送来的含有细粒物体的浆料,经槽架给入浓缩池中心部分某一深度处,料浆做均匀辐射状态向周边缓慢流动,在漫游中料浆的固体颗粒自上而沉降,最初由于浓度较低颗粒基本上做自由沉降,沉速较快的继而沉入浓积带,沉速较慢最后沉到下部一沉积带,也是浓度较高的压缩区,水分以沉降颗粒间隙中不断析出,在耙架连续回转时,沉积物沿池底的锥形坡面逐级推向池底的中心处,最后由该处的排料口排出,在耙架推进沉积物时,也是刮板对沉积物的一个压缩过程,这也大大的促使析水作用的加强,因而排出的沉积物是经过浓缩的料浆,池上部是澄清带,澄清水由池边溢流槽流入回水箱,经回水泵输送至锅炉冲灰使用。

3浓缩池溢流澄清水的冲灰特点

浓缩溢流冲灰系统一般流程为:渣浆池—渣浆泵—浓缩池(溢流水)—回水箱—回水泵—渣浆池。经此流程后,灰水比可从稀浆输送的1∶15～1∶20降至1∶3～1∶5,灰水经浓缩池二级制浆后,浓浆送入灰场,而60％～70％的灰水经浓缩池澄清后循环冲灰。

由于机组运行参数、除尘器型式、除灰工艺流程、燃烧方式、燃煤种类、冲灰原水水质及粉煤灰的理化特性等参数的不同,致使水力冲灰系统的基本状况差异较大,循环利用系统出现的问题也不同,解决方法也不同。如在不同的除尘方式下,浓缩池溢流水的pH值可以从3～12,甚至超过12,波动范围很大,在处理上差别也很大。

4冲灰水的水质特点及对电厂的危害

燃煤电厂炉渣和除尘器收集的飞灰一般都含有活性氧化钙(FCaO)等碱性物质,这是灰渣在水力输送过程中,由于FCaO等碱性物质的溶出,使冲灰水质恶化,pH值升高,Ca2＋浓度增大,同时含有重金属等污染物质,其结果是由灰场排出冲灰水水质超出国家规定的《污水综合排放标准》(GB8978－96)中最高允许排放限值。

冲灰水中的pH、F-超标,使冲灰水废水成为燃煤电厂又一污染源,不但污染水体,而且电厂必须承担巨额排污和超标费用。除此之外,由于冲灰水pH升高和Ca2＋浓度增大,冲灰水中HCO3－转变为CO32－,使冲灰水中的CaCO3过饱和并析出CaCO3沉淀。当这些CaCO3沉淀附着于系统内壁时,即造成系统结垢。它是干灰中游离CaO和冲灰水在水力输送条件下相互作用的产物。干灰中游离CaO溶于水,发生如下反应。

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2=Ca2++2OH-

游离氧化钙从煤粉中的碳酸钙转移到管壁的过程。使系统阻力增大,输灰动力消耗增加,严重时危及电厂生产安全,而且电厂每年要支付数十万乃至上百万的除灰系统清洗除垢费用。因此冲灰水必须进行处理。

5浓缩池溢流水再利用途径

根据浓缩池溢流澄清水的特点,为了解决其pH值波动大、回水利用系统易腐蚀、结垢及堵塞等问题,国内外常用方法有以下几种。

(1)溢流水箱进行隔绝大气处理,即无碳水处理。首先,将回水与冲灰补充水在机械搅拌澄清池中进行混合、反应,然后进入无碳水池,通过无碳水泵进行冲灰。此法投资大,对运行的要求比较严格,且占地面积大,运行维护费用高。

(2)加酸中和pH。

加酸方式来中和灰水的碱性是根据酸碱中和的原理。虽然这是一种成熟工艺,处理工艺简单,但由于灰水量大,耗酸量多。加酸地点根据管道除垢地方不同,有的加到去灰场的排放口,有的为了方便起见,加在渣浆泵入口灰浆池中。不管在何地方加都要掌握一个量的问题,避免管道腐蚀洗漏。尤其在渣浆泵入口加酸时,当加酸量大时,一方面易造成渣浆泵的腐蚀,另外稍有不慎还易造成渣浆池中垢块的脱落,堵塞渣浆泵进口,给设备正常运行带来隐患;当加酸量小时灰场出口排水以及浓缩池澄清水又难于控制在排放标准规定的pH值范围内。加酸用量,宜以排水pH＝8．5左右来控制,即加酸中和至灰水中全部OH-碱度和1/2CO32-碱度为宜,以酚酞为指示剂时,中和到无色为止。所用的酸可以是HCl,也可以利用其它废酸来中和灰水碱度,达到以废治废的目的。不过要注意的是,废酸中所含杂质较多,选用前要作详细分析调查,以免一些重金属有毒元素随冲灰水一起排入水体,污染自然水源。加酸处理废水,除耗费大量酸外,还会增加灰水中SO42-和Cl-含量,即增加了水体的含盐量,这无疑对排放水体是不利的。

(3)在回水池前或回水管中加入阻垢剂,即阻垢剂法。该法具有投资少、易操作且效果明显的优势,但在浓缩池溢流水中的应用研究却比较少。这是因为一般的阻垢剂对水质中pH值要求比较苛刻,而浓缩池溢流水的pH值容易波动。为解决这一问题,通常的做法是先絮凝再阻垢,但这样处理的成本就比单纯阻垢高出几倍,而且已建电厂的场地也是一个制约因素。

(4)炉烟处理灰水。

用炉烟处理灰水有两种方式:一是采用炉烟中SO2;二是采用炉器中的CO2,但目的是相同的,都是利用它们吸收水的酸性来中和灰水的碱度,使之冲灰水pH值达到环保排放标准要求。

①炉烟SO2处理。

SO2+H2O=H2SO3=H++HSO3-=2H++SO32-

2H2SO3+O2=2H2SO4=4H++2SO42-

用炉烟中SO2处理冲灰水有一定的条件,燃煤要有一定含硫量,烟气中SO2含量低不行。

②炉烟CO2处理灰水也是利用酸碱中和的原理,影响处理效果的因素很多,它取决于烟气中CO2含量,又取决于CO2与灰水接触时间气水比、搅拦程度、水温和液面上CO2平衡分压。

因此,寻求一种既能适合浓缩池溢流澄清冲灰水特点又能阻止管道设备结垢并具有投资少、成本低的方法就成为一种研究方向。

6经以上分析

随着我国火电厂SO2排放治理工作的深入,大多数燃煤电厂均要上脱硫、脱硝系统,以除去烟气中的SO2、NOX等有害气体。因此可以利用脱硫形成的酸水去中和灰水中的碱性,以达到降低PH值的目的。

脱硫形成的酸水中和灰水的工艺原理为。

在除灰系统中,飞灰中碱性物质是通过冲灰水而造成环境污染和系统结垢的,如果在冲灰水中加入中量的酸性物质中和飞灰溶出的碱性物质,则除灰系统的冲灰废水水质超标和系统结垢问题便解决了。而通过脱硫塔的吸收液含有一定量的H2SO4和H2SO3。若用脱硫塔排出的吸收液作为冲灰水,当吸收液中含有的酸量与飞灰中含有碱量相等时,除灰系统的问题就解决了。另外,经过冲灰过程的吸收液,酸性物质被中和,可送回脱硫塔继续吸收烟气中SO2。这样相当灰中的碱性物质在脱硫系统中得到利用。在工艺流程中为满足除灰系统冲灰水的水质要求,脱硫吸收液的pH值控制较低。通过控制可以保持输灰过程中灰浆pH＜8．5和灰场排水pH＜9．0,达到防止除灰系统结垢和冲灰废水达标排放的目的。

脱硫形成的酸水中和灰水的特点为如下。

在实现烟气脱硫的同时,解决了除灰系统长期无法解决的系统结垢和排水pH超标的问题。这样,既利用了飞灰中的碱性物质,也利用了烟气中的酸性物质,以废治废,降低了运行成本。

目前,我单位在浓缩池澄清水再利用方面虽然达到了利用量,但灰水PH值仍然很高,除灰管道结垢严重,两年结垢有的管段就可达到50mm,必须花费大量资金进行全面酸洗以达到除垢目的,因此也可利用烟气中的酸根离子来中和灰水以达到防垢和水质处理的目的,不但可以脱硫还可节约费用,一举两得。

7结语

燃煤电厂浓缩池澄清水处理虽然有很多种方法,但每种方法都有一定的利弊,如中和法,虽然简单,但耗酸量大,同时增加水质中的含盐量,对水体不利。而利用烟气中的酸根离子来中和灰水的方法,来解决燃煤电厂灰水pH与结垢问题,值得深入研究并推广应用。

参考文献

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关键词：泥水盾构 循环系统设计应用

工程概述

广佛线施工4标地铁土建工程为珠江三角洲城际快速轨道交通线的组成部分，该项目共三个区间，全长2489延长米（双线），施工采用2台海瑞克泥水平衡式盾构机掘进。

根据现场施工工况特有条件及提供的施工现场地质资料: 粉细砂占整个地层约为40.6％，主要分布在③1层。中粗砂，主要分布在③2层。占整个地层约为22.5％，砾砂占整个地层约为13.0％，主要分布在③3层。粉土占整个地层约为6.5％，主要分布在④1层。强风化泥质粉砂岩约为7.0％，主要分布在⑦层。余下为少量的淤泥质土、粉质、全风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩，分别占地层的4.3％、0.5％、4.3％和1.3％，分别分布在④2、⑤2、⑥和⑧层。盾构穿越地层主要粉细砂层、中粗砂层和砾砂层，并有少量的淤泥质土、粉质粘土、全风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩等。

Φ6250泥水平衡盾构掘进机主要技术参数

盾构机外径：Φ6.25m

掘进最大速度v: 5 cm/min

每天最高掘进环数：12环

进浆流量：800 m3/h

出浆流量：1000 m3/h

进浆比重：1.1～1.2

出浆比重：1.3 ～1.45

送排浆管通经：30cm

分离粒径：30μm

泥水分离系统的技术设计

经过多方比较与考察，项目部确定采用台湾伯元公司的泥水分离设备。

规划参考

根据现场的实际情况以及海瑞克盾构设备的技术参数，确定泥水分离系统的规划参数即机械设备的机型参考如下：

泥浆最大处理量为: 1000m3/h

泥浆分离前比重:平均1.3最大1.4

泥浆分离后比重:平均1.1最大1.2

出碴能力150 m3/h

流程规划

第一阶段: 先以层式震动筛选机，将浆液中大于4mm的颗粒筛选出,并以输送机堆置。

第二阶段: 经震动筛筛选后剩余的浆液以高低落差方式,自然送入砂泥分离机,将浆液中4mm~0.074mm颗粒粹取出,并以上倾式震动脱水筛,将颗粒脱水至含水率18~20%左右,再以输送机堆置。

第三阶段: 经砂泥分离机粹取后之浆液,再以高低落差方式送入超细颗粒回收机,将泥浆中之0.074mm~0.020mm颗粒粹取出,并以超高频震动脱水筛加以脱水至含水率为22~25%左右,以输送机堆置。

第四阶段: 经超细颗粒回收机粹取后之浆液,全数排入沉淀槽中沉降后, 再将最后一池上层浆池回收使用。

设备规格设计

单层式震动筛选机(粗筛)

. 型号: VS-1833

. 有效筛选面机: 3.3(l)x1.8(w)=5.94m2

. 使用电力: 5.6KW/6P/ea x 2=11.2KW6P/

. 筛网采用4mm网孔,内衬5mm厚钢板支撑。

高速泥砂分离机(一次旋流分离)

. 型号: SFR-1000X160

. 渣浆泵: 10/8EM型(石家庄泵业集团)

. 泥浆泵最大流量: 1000mt/h/700rpm

. 旋流器型号: HC-900

. 震动脱水筛型号: VDS-1833

. 震动脱水筛有效脱水面积: 3.3(l)x1.8(w)m=5.94m2

. 震动脱水筛最大脱水能力:160mt/h

. 使用电力: 主马达112.5KW6P/,振动马达5.6KW/6P/ea x 2=11.2KW/6P

. 震动脱水筛筛网采30x30cm小面积式,PU内衬钢板制,网孔尺寸为0.2、0.3及0.5mm,分别分布于不同需求点。筛内部两侧及出口处均附有耐磨塑料板,以防止颗粒直接接触两侧钢板造成磨损。

超细颗粒回收机

. 型号: SC-1000/22

. 渣浆泵: 10/8EM型

. 泥浆泵最大流量: 1000mt/h/700rpm

. 旋流器型号: B6-3035

. 震动脱水筛型号: HVDS-1833

. 震动脱水筛有效脱水面积: 3.3(l)x1.8(w)m=5.94m2

. 震动脱水筛最大脱水能力:40mt/h

震动脱水筛筛网采30x30cm小面积式,PU内衬钢板制,网孔尺寸为0.2、0.3及0.5mm,分别分布于不同需求点。筛内部两侧及出口处均附有耐磨塑料板,以防止颗粒直接接触两侧钢板造成磨损。

弹性回收系统:

本机设备有弹性回收系统,取决于用户对于回收粒径的需求,可弹性选择开启或关闭第二次旋流分离。

PLC操作系统:

本机采用PLC程控方式,控制机械的开启或关闭,当主槽内之水位探针感应到水位变化,亦既入水时,机械则会顺序启动.当探针感应到水位下降时,亦会自动控制机械自行运作一段时间,以便清除水槽中可能之沉泥后,自动顺序停止设备。

调制浆系统

调制浆系统在泥水平衡盾构施工中是一个重要的组成部分，盾构排泥水带有原状土的成分，经泥水处理设备的处理后，如未达到送泥水的指标或送泥水的量不够，须由调制浆系统补充调制浆，以达到送泥水的指标和所需用量。

设计依据

遵照广州（广佛线）4标地铁隧道盾构配套施工设备调制浆及其控制系统招标文件提供的盾构掘进参数要求及细则，以盾构通过地层的地质条件为依据，盾构日掘进最高环数12环，折算成2小时一环，其中掘进时间30分钟。

调制浆拌制系统

当盾构在掘进过程中，需要进行新旧泥浆交替补充到盾构刀盘面，形成一定厚度的泥膜便于刀盘切削。当旧浆液量经处理后，送泥水的量不足或泥水性质不能满足要求时，需要及时补充新鲜浆液，对送泥水的指标进行调整，保证盾构顺利掘进施工。

调制送泥水用的调制浆主要材料为膨润土、CMS等。

泥水的调制系统由新浆槽、新浆泵、新浆搅拌器、新浆贮备槽、CMS搅拌槽、CMS搅拌器、CMS泵、分配阀和加水设备组成，CMS储备槽贮存化学浆糊、新浆贮备槽贮存拌制后的调制浆，将搅拌后的CMS化学浆糊送入新浆槽与膨润土进行混合搅拌成调制浆液。见图2

调制浆液能力的确定

根据计算，盾构在主要地层（主要以砂性土为主）掘进过程中，每环需要调制浆的补充量为25～30 m3。采用2只20m3新浆槽拌制调制浆液，

调制浆设备的配置

2个20m³的新浆拌制槽，每个槽的新浆拌制时间约为25分钟左右，25分钟2个槽体共可拌制40m³的调制浆，每小时可拌制80m³调制浆，另配备3个150m³的新浆贮备槽，新浆拌制后可暂时贮存在贮备槽内，可存放450m3调制浆。这样设想的目的在于盾构处于检修时，在盾构停止掘进的时间内继续拌制新浆，减轻新浆拌制的压力。

辅助措施

当盾构处于某些地层如砾砂③3层等地层时，新浆的用量将大增，本调制浆系统增设了一个外加剂槽，目的在于特殊情况下，添加某些特殊材料，保证盾构在类似的地层掘进时能正常施工。由于这些地层错层距离较短的因素，也可采取临时推进一台盾构，而另一台盾构暂时停止推进，此时每环的调制浆供应量可提高一倍。

调制浆种类

由广州（广佛线）4标地铁隧道工程所处的地质条件，确定调制浆拌制采用的新浆分别为

单一粘土结构的新浆浆液

作用为增加了泥浆的动切力，提高泥浆悬浮携带“结核状钙质结构层”钻渣能力防止堵管。

砂土混合结构的新浆浆液

作用为提高泥浆的PH值，加速Q2粉土分散形成自然造浆，HL泥浆复合剂用提高泥膜质量稳定Q41砂层开挖面。

单一砂土结构的新浆浆液

作用为改善泥膜质量、提高堵漏止水效果。

调制浆系统构成

调整槽和剩余槽均有减速搅拌器、液位计、搅拌叶、差压式密度计、密度泵、循环泵以及相应的泵（调整泵、剩余泵）组成一套完整、独立体系结构，槽内的母液来自分离系统结构处理后的浆液，根据浆液的参数要求进行新浆补充由搅拌器搅拌，调整的浆液技术指标由环保型差压式密度计进行检测，如果采用γ密度计，在检测过程中会发出γ射线造成堆人体的伤害。为了防止槽内浆液的满溢造成施工场地环境污染以及因浆液虚空引起泵体空吸运转组成损坏，因此，安置高低液位计来控制浆液液位，为了能够充分搅拌浆液，辅以循环泵加以循环搅拌，并根据需要随时打开循环泵管路上的阀门，进行密度人工检测。

调整槽与剩余槽之间采用溢流管连通，以确保泥水系统由足够的送浆量，当两个槽体内的浆液指标不能满足技术要求时，利用调整泵和剩余泵互相进行补充再次进行调整。调整槽结构与剩余槽结构一致，容积为200m3/只。

泥水监控分系统

泥水处理监控系统在泥水平衡盾构施工时一个十分主要组成部分，它具有系统各运行数据的采集系统的通讯功能盾构施工管理信息系统的泥水处理系统软件界面的分成。泥水调制浆系统的监控系统都由PLC程序实现。通过泥水监控系统的运用，随时为盾构施工中央控制室提供可靠的信息和采集泥水调制浆系统的技术数据。同时通过控制系统中的显示屏和触摸屏及时了解和掌握相关的泥浆处理技术指标。

调制浆系统模式和流程

针对广州（广佛线）4标地铁隧道盾构穿越的地层大多处于粉细砂和中粗砂的特点，采用如下的调制浆系统模式。见图3

调制浆系统由CMS加料、CMS槽、搅拌子系统；膨闰土加料、皮带机、新浆搅拌槽子系统；加水和膨闰土预膨胀及搅拌子系统组成。

参考文献：

1、广佛线施工四标工程实时性施工组织设计，中铁三局集团有限公司

2、广佛线施工四标泥水系统专项方案，中铁三局集团有限公司

3、最新泥水盾构技术，项兆池、楼如岳、傅德明编著，上海隧道股份公司科技情报室

4、泥水分离系统使用说明，台湾伯元机械设备有限公司

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关键词：水处理 循环水 物理 数字化极化水处理

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0044-02

防止循环水结垢和防止金属腐蚀是困扰发电企业的一个十分重要的问题。粗略估计，每年因发电企业为防止循环水结垢和防止金属腐蚀，而造成的因换热效果差、金属腐蚀和增加污水处理设施费用的损失量，大约相当于发电企业成本的3～6%。而在循环水中加入大量的药剂和换热冷却设备不断地排污，对水体产生了严重污染。水处理工作历来是国内外发电企业重大的科研课题之一，人们研究出多种防止和抑制循环水结垢、金属腐蚀的措施，极化水处理系统便是有效地方法之一。

循环水处理在发电企业中起着举足轻重的作用，如按它们的处理方法区分，大致可归纳为两种方法：化学水处理和物理水处理（或数字化极化水处理）。该文通过电厂汽轮机组循环水系统采用数字化极化水处理系统后，对物理水处理进行分析，并比较它的性能，并尝试从它的处理原理上的解释，来分析数字化极化水处理在循环水处理有着广大的发展前景。

1 发电厂循环水处理

1.1 水质情况

某电厂总装机容量为2×300 MW级热电机组和2×300 MW级纯凝汽机组，发电厂循环水系统采用本地彰武水库地表水，正常情况下，pH值：7.7～8.4，总硬：3.9～6.6 mmol/L，碱度：3.1～4.8 mmol/L，氯离子：18～42 mg/L，氨含量：0.6 mg/L左右，因采用明渠输送，沿途受到一定程度的废水排放污染，影响水质。

1.2 电厂循环水处理情况

电厂循环水处理设备采用传统的水质稳定剂加酸调节的化学水处理工艺，添加药剂主要为阻垢剂、高效铜缓蚀剂、杀菌剂等。为了改善水质电厂每年加入大量的药剂，来控制水中碱度、硬度、全磷、悬浮物、氯、钙、镁、硫酸根、（重）碳酸根离子含量以及异氧菌数、粘泥量、pH等，加大设备维护工作量和运行费用。2009年3月在循环水泵出口母管上加装了两套极化水处理装置，完全代替化学加药处理实现物理方式水处理。

1.3 循环水结垢、水质稳定性分析

发电厂循环水中的水垢形成过程是水溶液中难溶盐结晶析出的过程，该过程主要包括：水分蒸发浓缩形成难溶盐的过饱和溶液、晶核的形成、晶核长大为宏观晶体。由于生物作用（产生氧化铁）、化学作用（产生化学结垢、化学腐蚀）、电化学作用（危害性大）、机械作用是循环水工作过程中产生不稳定的主要原因。

2 化学方式水处理效果检查与分析

2.1 凝汽器检查情况

检查汽轮机凝汽器管板部分保护膜脱落表面有1～3 mm的水垢，凝汽器水侧四周死角有堆积形状不一的粘垢，经过化验分析含氧化铁、泥砂、茵藻等（见图1）;抽管检查凝汽器铜管，管壁内有锈垢（见图2）。

2.2 冷却塔检查情况

检查冷却塔淋水装置波形填料，发现填料组流道内结垢严重，填料片上的垢度达1 mm左右，由于填料流道内部结垢造成大量的填料组脱落，从而影响淋水效果使冷却变差。如图3、图4所示。

3 数字化极化水处理

3.1 防垢原理

水分子结构中由于氢氧原子不对称，使水分子具有极性。水分子在通过极化场时其结构发生改变，极性加强，循环水中的阴、阳离子与极性水分子正、负端亲和力加强。当达到足够的强度时，这种亲和力使阴、阳离子较牢固的分布在极性水分子的正、负极两端，并被大量的极性水分子包围，不能自由运动，防止循环水中阴阳离子结合沉积生成水垢。

3.2 除垢及杀菌、灭藻原理

水在极化场的极化作用下产生大量的“自由”电子，这些“自由”电子被循环水中溶解的O2吸收，生成O2-、H2O2等活性氧自由基。活性氧自由基作用如下：

（1）使微生物细胞壁破裂，原生质流出而死亡，达到杀菌灭藻的作用;

（2）对已生成的垢类具有很强的破坏作用。

3.3 缓蚀原理

（1）阴离子被水分子包围，减少阴离子对管壁的化学腐蚀。

（2）菌藻类无法生存，从而避免了微生物对管壁的生物腐蚀。

（3）自由电子被O2吸收生成O2-、H2O2、OH-等活性氧自由基与器壁作用产生一层氧化被膜，防止腐蚀。

3.4 原理逻辑图（见图5）

3.5 数字化极化水处理使用效果检查

在加装两套极化水处理装置运行6个月后，为了直观判断水处理效果，对冷却塔填料和凝汽器铜管进行垢量、腐蚀检查，检查结果如下：

（1）检查冷却塔淋水装置波形填料，填料组流道内基本上无结垢现象，填料片上仅有薄薄一层浮泥垢厚度为0.03 mm左右。

（2）检查汽轮机凝汽器管板效果理想，抽管检查凝汽器铜管，管壁内光滑无锈垢（见图6、图7）。

（3）具有代表性数据集中在2009年6月24日到7月8日，数据见（见表1）。

4 总结及经济效益分析

4.1 每月节约药剂费用

阻垢剂7万元、高效铜缓蚀剂2.16万元、灭菌剂（NaCLO、食盐、非氧化性杀菌剂）1.9万元，每月共节约药剂费约11.06万元。

4.2 每月水费节约费用

浓缩倍率从原来平均2.0提高到平均4.38倍，按夏季300MW机组循环水排污水量，单台机组浓缩倍率在2.0时排污水量约500 m3/h，浓缩至4.3时排污水量约155 m3/h，每小时节约水量约345 m3/h左右。每月节水量：345 m3/h×24（h）×30天=248400 m3，每月节约水费：248400 m3×0.96元=23.8万元。

4.3 每月电费节约费用

杀菌电解系统：电压66 V，电流740 A，约4 kW/h，循环泵、浓盐泵、盐水泵各6 kW/h，每月按运行5次，每次运行12 h计算，节约电费=60×21×0.22=270元，加药泵6×24×30×0.22=950元，合计约0.12万元。

4.4 总结

使用极化水装置在6个月的运行来看，其阻垢效果是非常明显的，并且具有一定的垢剥离功能;可以完全能够代替传统加药处理，并在高浓缩倍率下满足对循环水的处理要求经济效益非常显著;极化水处理系统与加药处理相比排除人为因素造成的对循环水处理不良影响，并且提高安全管理水平，大大减少劳动强度;每月节省总费用约34.98万元。

5 结语

循环水极化处理技术的应用是循环水处理技术的一次革命，它将彻底改变传统的加药处理技术，从技术上分析，它起到了和加药同等的阻垢、防腐、保证真空度的效果，从经济性上分析，它大幅提高了浓缩倍率，节约了水费、药品费用，系统改造后投资回收期很短，设备简单可靠，运行、维护的工作量大幅较少。

参考文献

篇9

关键词：中央空调;冷冻水;采暖水;水处理技术应用;误区

一、引言

中央空调冷冻水与采暖循环水为封闭式，直接经过中央空调主机系统与各房间的末端即风机盘管相连，冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水，二种循环水系统各有特点，冷冻水存在问题主要是系统管网的腐蚀，由于管道、设备的腐蚀，并且由腐蚀引起的水质的二次污染，造成系统中杂质不断增多,使水的浊度、色度不断升高（冷冻水呈黄色或黑色），当系统中配备的过滤等装置不尽合理时,无法将悬浮态的铁锈等杂质去除，随着系统的运行,水中的杂质就会在水流速度较慢的风机盘管中沉积下来, 出现末端风机盘管堵塞，使风机盘管工作状况恶化,由于管网腐蚀,还会缩短其使用寿命, 导致换热效率降低，能量消耗增大，造成很大浪费。因此，冷冻水循环系统存在的主要问题就是管网腐蚀问题；采暖水系统存在的主要问题由于其水温较夏季工况高,除了易出现管网的腐蚀，水质极易恶化，从而引起管道末端设备的沉积污垢，比夏季工况更易出现末端风机盘管污垢沉积堵塞现象，还因加热设备在水升温过程中，水中的钙、镁离子易析出，沉积在换热器表面，影响换热效率。因此对于单管双用系统，冬季采暖工况主要存在腐蚀问题及换热设备结垢问题。

二、 中央空调冷冻、采暖循环水处理技术应用中的误区

1采用软化水的技术 采用软化水方式，即在补水系统安装钠离子交换器，采用将水中结垢性离子如Ca2+、Mg2+离子通过置换去除的方法，但实际上，去除钙镁离子后，打破了离子平衡，导致严重腐蚀性倾向，相对腐蚀而言，结垢性离子Ca2+、Mg2+、碱度为保护性离子，软化水正是由于去除了这些离子，增加了Na+、Cl-等腐蚀性离子，从而加重了设备的腐蚀，所以说软化水虽然避免了结垢问题，却加重了腐蚀，在国内，大多管路采用的是镀锌管材，极易出现腐蚀泄漏现象。由于冷冻水运行温度较低，不存在生成钙、镁硬度垢的问题，相反，它带来的腐蚀却很明显，因此，采用软化水作为冷冻水的水处理方案是一个误区；对于采暖水，当采暖水温升至50℃-60℃时,若仍采用软化水的处理方案，则只能解决采暖水系统中的结垢问题，而无法解决腐蚀问题，并会加剧腐蚀，也是不妥的。

2电子类水处理器和过滤器的处理技术 目前，在国内广泛采用的电子类水处理设备大至分为四种：一是磁处理器,包括永磁、电磁；第二为静电水处理仪（包括离子棒）,第三为电子水处理仪-高频电磁场；第四为物理场射频式水处理设备。 实践证明上述各种水处理器在防垢、阻垢方面有较明显的效果，而在防腐上的作用并不显著，难以做到除垢与防腐一致的效果，在封闭式冷冻循环水系统中，主要解决缓蚀及高精度的过滤问题,使水中的悬浮态杂质稳定在20mg/l以下,故在系统中安装磁、静电、电子类设备再配套Y式、容积式等普通过滤器的方式，无法满足系统对水质的要求及对水质的控制，普通过滤器过滤精度低，而高精度过滤器阻力过大，长期运转效果不显著，对于采暖循环水系统中，同样存在着无法控制采暖水的水质的问题，因而选择这些方式仍是一种误区。

综上所述，中央空调冷冻水、采暖水系统，存在的问题主要是腐蚀问题以及水质二次污染、恶化的问题,水垢只影响换热器局部的换热效率,而与系统管网无关，因此必须选用能够达到除垢、防腐、杀菌方面都有明显效果的水处理技术。目前，业界大多认识到水的软化处理的弊端，不少软化水装置已停用。然而，电磁水处理器、静电水处理器等具有安装操作简单、防垢除垢明显、杀菌灭藻、不污染环境、运行费用低廉的特点，因而仍广泛地应用于中、小型空调水处理系统，为了弥补其防腐功能弱的不足，应设置辅助处理方式，目前，有各种成功的应用方式，如对采用物理场射频式水处理设备的，可以从根源上缓解系统腐蚀，通过电晕效应场，活性铁质滤膜、机械变孔径三位一体的复合过滤功能控制系统水质。使水质长期处在HG/T3729-2004标准范围内。彻底解决由于水质问题引发的系列问题。 通常还可采用在系统中安装"全程多功能水处理器"或者"防腐仪"与"黄锈水过滤器"的组合来完成处理。对于采暖水的处理，可以仅在换热器被加热媒入口安装防垢专用设备"射频除垢仪"等方法。实践证明：通过不断试验与完善的化学处理方法，仍是目前中央空调水处理应用中最为普遍的一种方法，也是在工业水处理中应用面最广、技术最成熟的一种方法。通过投加水质稳定剂，如缓蚀阻垢剂、分散剂、杀菌剂，使水中的结垢性离子稳定在水中，其原理是通过螯合、络合和吸附分散作用，使钙镁离子稳定地通过螯合物络合溶于水中，并对氧化铁、二氧化硅等胶体有良好的分散作用。由于缓蚀剂在金属表面形成不溶于水或难溶于水的保护膜，由于阻碍金属离子的水合反应或溶解氧反应，而抑制腐蚀反应。

篇10

为真正把沼气工程建设成惠民工程、富民工程，在沼气建设和管理服务中，翼城县的沼气发展始终坚持了实事求是、因地制宜的原则，积极探索沼气建设和管理的科学途径和方法，在沼气管理部门的正确引导下全县逐步形成了“猪-沼-菜”、“猪-沼-果”“猪-沼-粮”以及“猪圈、沼气、大棚、蔬菜四位一体”等多种沼气生产模式和方法，这些沼气生产模式和方法的出现促进了农业产业结构调整，增加了农民收入，为社会主义新农村建设和发展做出了重要贡献。

随着全县户用沼气数量的迅猛增长，沼气生产对沼气发酵原料提出了更高的需求，对沼气发酵原料的供应造成了巨大的压力，发酵原料短缺一度成为翼城县沼气发展和使用中最大的难题和制约因素。为了缓解原料供应压力，突破沼气建设中的原料供应障碍，里砦镇上韩村部分村民在沼气服务技工马存学的带领下大胆尝试了用农作物秸秆作原料生产沼气的方法和技术，并取得了成功。在生产实践中，他们结合上韩村“优质苹果生产基地”产业优势，逐步探索出了“粮食-秸秆-沼气-果树”的循环农业生产模式，形成了粮食、果树、沼气生产的有机统一，促进了经济、社会、生态效益的同步提升。为了探寻这种独特的循环农业模式，并在全县推广应用，2012年5月，翼城县电视台《田苑风》栏目组专门派出记者，随同翼城县农委能源中心等有关部门到里砦镇上韩村村民闫金兵家里进行了实地采访，我们进行了跟踪记录。

记着在村民闫金兵家发现他没有饲养牲畜，经询问得知他家使用的沼气池和其他人家完全一样，但沼气池中用的发酵原料不一样。“别人沼气池中一般是用猪、牛粪生产沼气，我家的沼气生产大部分用的是小麦秸秆和玉米秆。”闫金兵介绍说。

原来，2006年，在当地政府的宣传发动下，闫金兵在自家院里建起了一座10m3的小型沼气池，并同时进行了“改厨、改厕”，沼气建设不仅使闫金兵家的生活环境有了很大改善，厨房干净了、宽敞了；厕所卫生了、没有蝇蛆以及臭味了，而且平常做饭、照明还省下了不少电费。但是由于他家院子很小，而且他常年以外出务工为生，没有养殖牲畜的习惯，所以，沼气建设之初，曾经出现过非常严重的原料缺乏问题。

他说：“沼气管理讲究的是“勤出料、勤加料”，原来沼气原料不够时沼气池的使用总出现问题，沼气生产老是不够用、不正常。有时，饭正做着呢，没气了；有时；做了早饭，就做不了午饭了，有上顿、没下顿的，偶尔向邻居家要点猪粪、牛粪的凑合着用，但后来村里沼气建的更多了，找粪也不好找了，只好去买，记得当时1m3猪粪、牛粪涨到80元左右，还不好买，回头一算账，买猪粪产沼气既麻烦又不划算，一气之下曾经想把沼气停了，还用以前的煤炉做饭。幸亏，马存学技术员提了个醒，说既然原料不够用，你不如用小麦秸秆试着看行不行，所以我就按老马说的方法开始尝试着用秸秆生产沼气，慢慢的就成功了。”

老马之所以了解秸秆可以生产沼气的技术，是因为早在2005年10月，翼城县能源中心就联合北京合百意公司，在翼城组织进行了秸秆生产沼气的技术实验，并取得了成功。当时翼城县县委县政府提出“一年建设一万座沼气池”的宏伟目标，轰轰烈烈的沼气建设背后，是由此带来的原料供应的巨大难题，为了解决原料供应问题，才组织进行了相关生产试验。当时，虽然试验成功了，但由于秸秆产沼气需要添加一种特殊的菌料，工艺过于繁杂、而且成本太高，没有实用价值，所以无法在生产中推广使用。老马作为一名沼气技术人员，对此有所了解，为了让秸秆生产沼气的技术能贴近老百姓的实际需求，老马结合生产实践，总结出了一套“沼液浸泡秸秆堆沤处理”的工艺和方法，使得秸秆生产沼气的成本大大下降、工艺也大为简化，并在沼气生产中得到了应用和推广。

一、“户用沼气池利用秸秆生产沼气”的方法和步骤

1、新建池启动时添加秸秆的方法

（1）原料准备。

准备新鲜、干燥的玉米杆2m3、猪粪3m3、白色塑料布、沼液若干。

（2）秸秆粉碎。

把玉米杆粉碎，长度1～3cm为宜，而且秸秆越碎越好。

（3）混合堆沤。

把猪粪和秸秆进行混合堆沤，一层猪粪、一层秸秆，每层以10～20cm为宜。注意，粪堆底层必须铺垫塑料布，以减少发酵原料中水分和热量的流失。

（4）沼液浸泡。

秸秆堆好后，在正常产气3个月以上的沼气池中抽取沼液若干，均匀泼到秸秆堆上，标准以把秸秆泼湿，但不外流为好，最后用白色透明塑料布覆盖发酵。

（5）入池产气。

秸秆堆沤期间，要勤于观察，当发现秸秆上面产生白色菌丝时即可投料进池，具体做法与其它沼气池进料方法相同。

2、正常运转中的沼气池添加秸秆的方法

正常运转的沼气池，也可添加秸秆作为发酵原料。但要注意，在不同的时间，操作方法要有所区别：

（1）5～9月。

气温较高，秸秆分解发酵速度快，这时如果需要添加秸秆作为发酵原料，可直接添，无须进行池外堆沤。另外，这几个月杂草茂盛、数量较多，可直接把杂草粉碎入池，也是很好的发酵原料。

（2）10～4月。

因气温较低，秸秆分解发酵速度慢，如果直接在沼气池中添加秸秆，容易造成结壳现象，不利于沼气生产，所以这几个月添加秸秆时，最好进行堆沤处理，堆沤方法同上。

3、入冬前沼气池添加秸秆的方法

要保证冬季沼气池能正常产气，就一定要重视冬前补料。

具体做法为：10月份准备秸秆2m3，粉碎堆沤，堆沤方法同上，这时加料，无须再添加猪粪，堆沤完成后，在10月20号进池。进料前一定要先出料1.5mm3，然后进秸秆堆沤料2mm3，如此可维持冬季3个月沼气池正常产气。

在生产实践中，马存学、闫金兵等人还发现油葵盘子、玉米芯以及野草等都是很好的发酵原料，所以，沼气户可根据当地的实际情况，就地取材，灵活应用。

按照老马说的办法，闫金兵及上韩村其他沼气用户利用作物秸秆生产沼气，彻底告别了原料短缺、产量不稳的时代，摆脱了沼气生产对养殖业的依赖。多年来，他们采用这种方法进行沼气生产取得了很好的效益，在这种实用技术的促进下，上韩村沼气用户稳步增长，沼气使用率常年维持在98%以上，老百姓建设和使用沼气的积极心得到了极大的鼓舞和提高。在历次省、市、国家有关部门的工作检查中，上韩村作为翼城县沼气建设的代表，接受领导检阅，得到了一致肯定和认可。

二、韩村沼气生产情况

韩村里有181户沼气用户，其中从事养殖业的有48户，发酵原料以猪粪、羊粪为主，还有43户虽然自己不养猪，但可以从别人的养殖场获取猪粪用于沼气生产，另外87户，因为缺乏猪粪使沼气产气量不够用。有了秸秆发酵这个办法，问题就解决了。

用秸秆生产沼气后，村里的环境变化很大。主要体现在两个方面：一是焚烧、抛弃秸秆的人少了，大家都把秸秆当成宝贝运回家攒了起来；二是以前村里街上到处都有的秸秆堆不见了，它们都被做成沼气原料投进了沼气池，总之没有了秸秆污染，村里干净、整齐多了。

三、利用沼液生产无公害苹果

除了用秸秆生产沼气的创新外，马存学、闫金兵等人还结合上韩村“优质苹果生产基地”的产业优势，创造性地发明了“沼液滴灌施肥，生产优质无公害苹果的技术方法”，拓宽了沼肥施用的渠道、降低了沼肥施用成本、提高了沼肥使用的经济效益，提升了沼气生产的综合收益。

1、通过固液分离池，把沼渣沼液进行固液分离。

2、利用滴灌设施的“水肥一体化技术”，在滴灌浇地过程中，用施肥器把沼液施入果园。通过滴灌施肥，既降低了沼液施肥的劳动力成本，又使养分直接均匀地施到作物根系层，提高了沼液的利用率。大量施用沼液可以提高果园土壤的有机质含量，促进优质无公害水果的生产，不仅节水节肥，还可提高水果生产的综合收益。

3、沼渣沼液分离后剩下的沼渣贮存起来，进行自然风干，在小麦播种前施入田里做底肥或者在9月份施入果园做基肥，有效改善土壤的理化状况。

此外，他们利用沼液可以防治病虫害的特性，进行果树叶面喷施，减少了苹果生产中的农药使用量，促进了有机农业的健康发展。这种“粮食-秸秆-沼气-果树”的循环农业生产模式，既解决了沼气发展中的原料短缺问题，又解决了令人头疼的秸秆利用难题，具有很好的示范推广意义。

4、修建下的果枝冬天燃烧使用。

利用秸秆产沼气、利用沼肥生产苹果的做法让人感叹闫金兵等人的发明创造能力，然而，在宽敞、干净的院子里走过一圈之后，我们又有了新的发现。我们看到，在他院子的一个角落里，整整齐齐地码放大量的苹果树枝，树枝都被裁成10公分左右的小段、足有两米来高，我们粗率估算了一下，足有两吨多。这些树枝都是果树修剪时剪下的，冬天烧锅炉用，每年可以省1吨多碳，可以省下很多钱。

苹果剪枝也许会被很多人丢弃，但在闫金兵的手里又成了一样宝贝，每年仅取暖这一项又能省下1000元左右，下一步他还计划把家里的传统锅炉升级成生物质炊暖炉，这样燃料利用率会更高，可以更环保、更高效。为了节约能源，闫金兵又安装了太阳能热水器，提供洗浴热水，闫金兵正通过自己的努力，把可再生能源更充分的利用起来。