大容量循环冷却水塔补排水方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及节能优化，公开了一种大容量循环冷却水塔补排水方法和大容量循环冷却水塔补排水系统，该补排水方法包括：计算循环冷却水塔的总蒸发量Q；根据所述循环冷却水塔的总蒸发量Q、修正系数ψ、上部蒸发量E和局部蒸发量C计算循环冷却水塔的实时补水量B和水塔实时排水量M；根据所述实时补水量B进行补水，根据所述水塔实时排水量M进行排水。该循环冷却水塔补排水方法和循环冷却水塔补排水系统可以得出实时补水量和排水量的数值，实现大容量二次循环冷却水塔的水位和浓缩倍率的精确控制，从而达到节水的目的和效果。
【专利说明】
大容量循环冷却水塔补排水方法及系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及节能优化，具体地，涉及大容量循环冷却水塔补排水方法和大容量循 环冷却水塔补排水系统。
【背景技术】
[0002] 二次循环水塔冷却技术广泛应用于工业生产过程中，为设备冷却、蒸汽凝结提供 冷却介质。同时水塔的水资源损失较大，其中不可回收利用的蒸发损失占绝大部分，因此冷 却水塔成为工业企业的耗水大户。以火力发电厂为例，600MW等级以上机组二次循环水塔用 水量占全厂耗水量的85-90%。
[0003] 为保证设备安全稳定运行，二次循环冷却水塔需保持水位在一定范围之内，同时 控制循环水的浓缩倍率(指循环水的盐浓度与补充水的盐浓度的比值)在合格范围之内。由 于工业循环水冷却水塔容量较大，水塔水位对浓缩倍率的间接影响较大，长期以来以调节 冷却水塔水位和浓缩倍率为目的的补排水调节方法粗放。调节存在滞后和不精确，造成不 同程度的水资源浪费。
[0004] 现有循环水冷却水塔进水和排水的调整技术由于以下原因不能实现准确精细调 节，从而不能实现循环水水塔水位稳定，浓缩倍率稳定的最佳节水状态。循环水塔蒸发损失 受外界环境和进出水温变化的影响不固定，容积较大难以准确测量;循环水水塔局部蒸发 损失受外界条件影响较大，实际运行中不易估计得出；在变工况的过程中冷却水塔的补排 水不能实现全程自动跟踪调整。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种大容量循环冷却水塔补排水方法和一种大容量循环冷 却水塔补排水系统，该大容量循环冷却水塔补排水方法和大容量循环冷却水塔补排水系统 可以得出实时补水量和排水量的数值，实现二次循环冷却水塔的水位和浓缩倍率的精确控 制，从而达到节水的目的和效果。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种大容量循环冷却水塔补排水方法，该补排水 方法包括:计算循环冷却水塔的总蒸发量Q;根据所述循环冷却水塔的总蒸发量Q、修正系数 Φ、上部蒸发量E和局部蒸发量C计算循环冷却水塔的实时补水量B和水塔排水量M;根据所述 实时补水量B进行补水，根据所述水塔排水量Μ进行排水。
[0007] 本发明还提供一种使用上文所述的大容量循环冷却水塔补排水方法的大容量循 环冷却水塔补排水系统，该补排水系统包括：自动补水阀门；自动排水阀门；控制器，与所述 自动补水阀门和所述自动排水阀门连接，用于计算水塔排水量Μ以及实时补水量Β，根据所 述排水量Μ控制自动排水阀门的开度以控制排水，以及根据所述实时补水量Β控制所述自动 补水阀门的开度以控制补水。
[0008] 通过上述技术方案，采用本发明提供的大容量循环冷却水塔补排水方法和补排水 系统，计算循环冷却水塔的总蒸发量Q，上部蒸发量Ε和局部蒸发量C，根据循环冷却水塔的 总蒸发量Q，上部蒸发量E、局部蒸发量C以及修正系数Φ计算出循环冷却水塔的实时补水量B 和水塔排水量M，从而根据实时补水量B进行补水，且根据水塔排水量Μ进行排水。本发明提 供的循环冷却水塔补排水方法和补排水系统可以得出实时补水量和排水量的数值，实现二 次循环冷却水塔的水位和浓缩倍率的精确控制，从而达到节水的目的和效果。
[0009] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0010] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0011] 图1是本发明提供的大容量循环冷却水塔补排水方法的流程图；
[0012] 图2是本发明提供的大容量循环冷却水塔补排水系统的结构示意图。
[0013] 附图标记说明
[0014] 1自动补水阀门2自动排水阀门
[0015] 3控制器。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017] 图1是本发明提供的大容量循环冷却水塔补排水方法的流程图。如图1所示，本发 明提供一种大容量循环冷却水塔补排水方法，该补排水方法包括:计算循环冷却水塔的总 蒸发量Q;根据所述循环冷却水塔的总蒸发量Q、修正系数Φ、上部蒸发量Ε和局部蒸发量C计 算循环冷却水塔的实时补水量Β和水塔排水量Μ;根据所述实时补水量Β进行补水，根据所述 水塔排水量Μ进行排水。
[0018] 循环水在塔内完成换热和冷却过程，冷却水在塔内与空气直接接触，主要换热形 式是冷却水的蒸发散热，包括传热和传质过程。在循环过程中，由于循环水在冷却过程中会 有蒸发损失、风吹和泄漏损失，为保持循环水的水量和水质平衡，因此存在冷却水塔水量平 衡关系:冷却水塔水量变化量=循环水补水量-循环水总蒸发量-水塔排水量。
[0019] 所述循环冷却水塔的总蒸发量Q通过以下公式得出：Q = E+C，其中Ε为循环冷却水 塔上部蒸发量，C为循环冷却水塔局部蒸发量。所述循环冷却水塔上部蒸发量E通过以下公 式得出：
，其中At为冷却塔出入口的冷却水的温度差，L为循环水流量。所述循 环冷却水塔局部蒸发量C为循环水流量L的0.05-0.1 %。
[0020] 局部蒸发量C是由冷却水塔本身结构上所引起。当冷却循环水的压力小于相同条 件下水的蒸发压力，冷却循环水系统会有闪烁发生，造成局部蒸发现象，这种蒸发量通常仅 为冷却循环水量的0.1%以下。在计算局部蒸发量C时，一般认为局部蒸发量C占全部冷却循 环水量的0.05-0.1%。循环水流量L是通过试验测量不同循环水栗运行方式下的流量而获 得，在此可以认为是已知量。而At为冷却水出口温度与冷却水入口温度的差，而冷却水出 口温度和冷却水入口温度均可测得。
[0021] 所述实时补水量B与水塔排水量Μ通过以下公式得出：以
及dB-dM = dH+dE+dC，其中Q为循环冷却水塔的总蒸发量，Φ为修正系数，Κ为循环水浓缩倍 率，dB为实时补水量的微分，dM为水塔排水量的微分，dH为水塔水位的微分，dE为上部蒸发 量的微分，dC为局部蒸发量的微分。
[0022] 循环水浓缩倍率K 一般以塔内循环水的氯离子浓度与补入塔的源水的氯离子浓度 的比值测定。由于二次循环冷却水塔所处地理位置不同，环境和气候条件不同，实时补水量 需要经过现场实际试验的校验和比对，经过校验获得修正系数。优选地，本发明提供的所述 修正系数Φ为0.90-0.95，但本发明对此不做限定。
[0023] 在上述公式当中，Q为上文计算得出，Φ为固定值，K为计算试验测量得出，因此
式中未知量为实时补水量B与水塔排水量M。对于dB、dM、dE和dC， 分别为实时补水量B、水塔排水量M、上部蒸发量E和局部蒸发量C的微分，同样未知量为实时 补水量B与水塔排水量M。通过上述两式可以计算出实时补水量B与水塔排水量M。
[0024] 实际上，循环水浓缩倍率K(浓缩水率离子浓度/原水氯离子浓度)的具体数值难以 实时测量，但是浓缩水电导率/原水电导率K PP可以实时测量出来。通过测量发现，氯离子浓 度与电导率存在线性对应关系，如表1所示。基于此点，可以理解Κ与Κ ΡΡ也存在线性关系，因 此通过测量Κ值，与ΚΡΡ的对应关系，以实时得到对应的Κ值。
[0025] 表1氯离子浓度、电导率、Κ和ΚΡΡ数值表
[0027] 本发明还提供一种大容量循环冷却水塔补排水系统，该补排水系统包括：自动补 水阀门1;自动排水阀门2;控制器3，与所述自动补水阀门1和所述自动排水阀门2连接，用于 计算水塔排水量Μ以及实时补水量Β，根据所述排水量Μ控制自动排水阀门2的开度以控制排 水，以及根据所述实时补水量Β控制所述自动补水阀门1的开度以控制补水。
[0028] 控制器3可以利用上文所述的循环冷却水塔补排水方法计算水塔排水量Μ和实时 补水量Β，该计算过程为实时计算，并同时得出水塔排水量Μ和实时补水量Β，保证变滞后调 节为跟踪调节，实现一个动态的补水与排水过程。在计算出的水塔排水量Μ和实时补水量Β 之后，根据计算出的水塔排水量Μ和实时补水量Β，控制器3可以调节自动补水阀门1和自动 排水阀门2的开度，以控制补水量和排水量。
[0029] 在本发明的系统中，补水线可以为两条，因此本发明优选所述自动补水阀门1为1 个或2个，但是本发明对此不做限定，自动补水阀门1的数量可视具体情况设定。
[0030]本系统可以由采集单元、控制单元、显示单元和执行单元组成。采集单元在线连续 地采集数据，为了防止补水和排水继电器和阀门频繁开关，设置差值和死区。具体地，该节 水系统还可以包括以下装置：
[0031] 水位信号表，用于显示循环冷却水塔的水位，可以监视水塔水位的变化，验证补水 系统是否正常运行。
[0032] 流量测量装置，根据循环水栗及系统的设置特点，选取不同的组合运行工况（如： 单双栗运行、双速运行、双机联络运行等），在不同季节分别测定不同运行工况、不同机组负 荷下的循环冷却水流量，并用各分支管的流量校验总流量的准确性。
[0033] 温度测量装置，安装在进塔配水管或竖井内，温度套管端部靠近管道中心，用于测 量进入冷却塔入口的冷却水温度。
[0034]本系统根据水塔水量、循环水浓缩倍率等平衡关系，建立循环水精确补排技术模 型，得出循环水实时补水量和排水量。在使用控制器自动控制之后可以实现稳定循环水冷 却塔水位、稳定循环水浓缩倍率的目的，从而达到间接节水的效果。
[0035]通过上述技术方案，采用本发明提供的大容量循环冷却水塔补排水方法和补排水 系统，计算循环冷却水塔的总蒸发量Q，上部蒸发量E和局部蒸发量C，根据循环冷却水塔的 总蒸发量Q，上部蒸发量E、局部蒸发量C以及修正系数Φ计算出循环冷却水塔的实时补水量B 和水塔排水量M，从而根据实时补水量B进行补水，且根据水塔排水量Μ进行排水。本发明提 供的循环冷却水塔补排水方法和补排水系统可以得出实时补水量和排水量的数值，实现二 次循环冷却水塔的水位和浓缩倍率的精确控制，从而达到节水的目的和效果。
[0036]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0037] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0038] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，该补排水方法包括： 计算循环冷却水塔的总蒸发量Q; 根据所述循环冷却水塔的总蒸发量Q、修正系数Φ、上部蒸发量E和局部蒸发量C计算循 环冷却水塔的实时补水量B和水塔排水量M; W及 根据所述实时补水量B进行补水，根据所述水塔实时排水量Μ进行排水。2. 根据权利要求1所述的大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，所述循环冷却 水塔的总蒸发量Q通过W下公式得出：Q=E+C，其中Ε为循环冷却水塔上部蒸发量，C为循环 冷却水塔局部蒸发量。3. 根据权利要求2所述的大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，所述循环冷却 水塔上部蒸发量E通过W下公式得出：其中Δ t为冷却塔出入口的冷却水的溫 度差，L为循环水流量。4. 根据权利要求2所述的大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，所述循环冷却 水塔局部蒸发量C为循环水流量L的0.1 %。5. 根据权利要求2所述的大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，所述实时补水 量B与水塔排水量Μ通过W下公式得出4及地-dM =地+祀+dC，其 中Q为循环冷却水塔的总蒸发量，Φ为修正系数，K为循环水浓缩倍率，地为实时补水量的微 分，dM为水塔排水量的微分，地为水塔水位的微分，祀为上部蒸发量的微分，dC为局部蒸发 量的微分。6. 根据权利要求5所述的大容量循环冷却水塔补排水方法，其特征在于，所述修正系数 Φ 为0.90-0.95。7. -种使用权利要求1-6中任意一项权利要求所述的大容量循环冷却水塔补排水方法 的大容量循环冷却水塔补排水系统，其特征在于，该补排水系统包括： 自动补水阀口（1); 自动排水阀口（2);W及 控制器(3)，与所述自动补水阀口（1)和所述自动排水阀口（2)连接，用于计算水塔排水 量及实时补水量B，根据所述排水量Μ控制自动排水阀口（2)的开度W控制排水，W及根 据所述实时补水量Β控制所述自动补水阀口（ 1)的开度W控制补水。8. 根据权利要求7所述的大容量循环冷却水塔补排水系统，其特征在于，所述自动补水 阀口（1)为2个。9. 根据权利要求7所述的大容量循环冷却水塔补排水系统，其特征在于，该补排水系统 还包括水位信号表，用于显示循环冷却水塔的水位。10. 根据权利要求7所述的大容量循环冷却水塔补排水系统，其特征在于，该补排水系 统还包括溫度测量装置，用于检测冷却塔入口冷却水的水溫。
【文档编号】F28F25/02GK106091797SQ201610453018
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】温新宇
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 河北国华定洲发电有限责任公司