水控式工业循环水加药方法及加药系统与流程

本发明涉及工业循环水处理领域，特别涉及一种水控式工业循环水加药方法及加药系统。

背景技术：

目前,在循环水系统运行管理中,往系统中投加水处理剂主要有几个目的:提高系统的运行浓缩倍数,节约水资源,降低运行成本；稳定水质,驯化水体,降低由水中各种离子、溶解氧、生物黏泥或微粒等引起系统结垢、腐蚀的风险；药剂直接作用于设备、管路表面,改善界面状况，起到保护作用。水处理剂投加方式主要有两种，一种是通过计量泵将药剂输送到指定位置,该种方法可实现24小时均匀投加药剂，并能对加药点进行优化处理，有效保证水处理剂性能，该类水处理剂投加方式需要电力和计量泵，设备运行管理相对复杂，设备使用周期受到一定限制，运行成本较高，适用于大型循环水系统。在中、小型循环水系统中，多采用将药剂直接倒入或靠药剂本身的重力作用滴加到循环水水池的方式，该种方式在水处理剂投加口的选择上受到限制，常违背药剂投加原则，使药剂的在扩散效率和作用效果等方面受到影响，容易造成药剂的浪费，不利于系统的稳定运行和管理。发明专利（cn101121567a）公开了一种无动力循环水加药方法及装置，利用循环泵的吸入负压，在不配置计量泵的情况下将药剂均匀连续地加入循环水管网中，并通过泵叶轮的搅拌作用使药剂在循环水中混合均匀，直接作用于各换热设备的换热面。该专利利用循环水系统原有设备设施，减少额外动力补给及设备投入，简化药剂投加方式，降低系统运行成本，解决药剂分散性等问题。该专利方法的实施，需要对系统的原有设施进行改造，并对加药装置的气密性有一定的要求，在药剂投加口的选择受到一定限制。一般情况下，药剂的使用浓度有范围限制，并不是浓度越高效果越好，尤其是酸性较强的缓蚀阻垢剂和氧化性杀菌灭藻剂的使用，浓度较高时，容易对设备产生负面影响。水处理剂的投加主要目的是驯化稳定水体，保护设备，同时提高循环冷却水的浓缩倍数，降低系统运行成本，水处理剂的投加方式及投加点位的选择在循环水冷却水运行管理中有重要的作用，其中水处理剂能否及时有效分散尤为关键。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种通过给水产生的动力,将水处理剂及时有效地分散投加于系统各处,可缩短循环水驯化时间,提高药剂作用性能,降低系统运行成本的水控式工业循环水加药方法及加药系统。

本发明的解决方案是这样的：

本发明的基本技术方案是：通过补水水流产生的负压和药剂自身的重力作用，将药剂均匀引入缓冲罐中，利用水流的载体作用将药剂输送到系统各加药口，实现远程连续均匀投加药剂，加速药剂扩散，提高药剂使用效能，减少药剂使用量，降低系统运行成本的目的，同时为加药系统的放置和药剂存储点的选择提供便利。

基于上述基本技术方案，本发明的：

一种水控式工业循环水加药方法，包括步骤：

（1）设置储药罐（g1）、缓冲罐（g2），其中缓冲罐（g2）的位置低于储药罐（g1）；通过管路将储药罐（g1）、缓冲罐（g2）连通，在管路上设置混合器（h1）、第二计量阀（j2），所述混合器的一个进口端连接储药罐（g1），另一个进口端连接第一计量阀（j1），在混合器（h1）出口端连接第二计量阀（j2），第二计量阀（j2）的出口连接补水管线下端，汇流后再送入缓冲罐（g2），在补水管线上端安装第一补水阀（k5）；使得混合器（h1）所在管路在缓冲罐进行补水时产生虹吸作用和药剂自身重力及第一计量阀（j1）、第二计量阀j2）的开启程度，将储药罐（g1）内的被稀释的水处理剂，通过开启计量阀（j1）按比例在混合器（h1）中引入补水进行在线稀释后流入缓冲罐（g2）；

（2）第一计量阀（j1）的进口端连通第二补水阀（k6），通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器（h1）中的比例来控制储药罐（g1）中水处理剂的投加时间；

（3）在对缓冲罐（g2）进行补水时，将缓冲罐（g2）上方连通的第一补水阀（k5）补入的水向下冲击进入缓冲罐（g2），补水管线下端的水流产生虹吸负压将混合器（h1）出口的药剂送入缓冲罐（g2）；

（4）与缓冲罐（g2）连接的各指定加药口，各指定加药口的出口管端保持同一水平面，该水平面低于缓冲罐（g2）的液面。

更具体的技术方案还包括：所述步骤（2）中，调整在线稀释补水步骤中，采用控制压力平衡器（p1）水头高度的方式进行调整，使得压力平衡器（p1）水头高度跟随储药罐（g1）液面高度的变化同步变化，实现通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器（h1）中的比例来控制储药罐（g1）中水处理剂的投加时间。

进一步的：压力平衡器（p1）水头高度跟随储药罐（g1）液面高度同步变化的步骤为：将压力平衡器（p1）与浮筒连接，将浮筒与压力平衡器（7）放置于储药罐（g1）内的药液中，由浮筒的浮力将压力平衡器（p1）的水头高度跟随储药罐（g1）的液面高度的变化同步变化。

进一步的：还包括步骤：在缓冲罐（g2）液面下连接第四补水阀（k8），利用第四补水阀（k8）的开启调节缓冲罐（g2）中溶液流出量，将高倍稀释后的水处理药剂通过管路输送到指定加药口。

一种实现权利要求1所述方法的水控式工业循环水加药系统，包括储药罐（g1）、缓冲罐（g2），其中缓冲罐（g2）的位置低于储药罐（g1）；储药罐（g1）通过管路连通缓冲罐（g2），在该连通管路上设置混合器（h1）、第二计量阀（j2），第二计量阀（j2）的出口连接补水管线下端，汇流后再送入缓冲罐（g2），在补水管线上端安装第一补水阀（k5）；所述混合器的一个进口端连接储药罐（g1），另一个进口端连接第一计量阀（j1），在混合器（h1）出口端连接第二计量阀（j2），使得混合器（h1）所在管路在缓冲罐进行补水时产生虹吸作用和药剂自身重力及第一计量阀（j1）、第二计量阀（j2）的开启程度，将储药罐（g1）内的被稀释的水处理剂，通过开启计量阀（j1）按比例在混合器（h1）中引入补水进行在线稀释后流入缓冲罐（g2）；第一计量阀（j1）的进口端连通第二补水阀（k6），通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器（h1）中的比例来控制储药罐（g1）中水处理剂的投加时间；所述缓冲罐（g2）的上方通过管道连接第一补水阀（k5），使得通过第一补水阀（k5）送入的补水直接冲击缓冲罐（g2）的液面；第一计量阀（j1）的进口端连通第二补水阀（k6），通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器（h1）中的比例来控制储药罐（g1）中水处理剂的投加时间。

更具体的技术方案还包括：在储药罐（g1）设置垂直的导杆，导杆套接压力平衡器（p1），所述压力平衡器（p1）为双腔结构，其中一腔为构成浮筒的气室（b），另一腔为补水室（a），使得压力平衡器（p1）在气室（b）的浮力作用下保持处于恒定的水头高度；所述补水室（a）上有进水口（1）、出水口（3），所述进水口通过柔性管连接第二补水阀（k6），所述出水口（3）通过柔性管连接第一计量阀（j1）。

进一步的：所述补水室（a）还设置有溢流口（2），以保证补水室（a）的液面保持在恒定的高度。

进一步的：在缓冲罐（g2）液面下连接第四补水阀（k8），利用第四补水阀（k8）的开启调节缓冲罐（g2）中溶液流出量，将高倍稀释后的水处理药剂通过管路输送到指定加药口。

进一步的：所述缓冲罐（g2）的出口端通过管道连通到各指定加药口，各指定加药口的出口管端保持同一水平面，该水平面并低于缓冲罐（g2）的液面。

进一步的：所述储药罐（g1）底部为的最低处设置有安装有排污阀（k9）的管道，该管道与第四补水阀（k8）连通缓冲罐（g2）的管道相通，一并连接到缓冲罐（g2）的液面之下。

如果加药口选择循环水系统的补水口、回水口、吸水井、集水池等处，利用循环冷却水本身的运行特点达到药剂及时有效分散的目的，提高药剂驯化水体、稳定水质的效率。

本发明的优点是：

1、提供一种能以补水水流产生的负压和药剂自身重力作为水处理剂的投加提供持续动力，无需额外能耗的循环水系统加药方法；

2、能实现远程加药，为加药装置和药剂放置点提供更多的选择；

3、能实现多点位同时加药，加速药剂分散，增强药剂对水质的驯化效果；

4、系统原理清晰、结构简单、维护容易、运行安全方便；

5、整个加药系统无严格的气密性要求。

附图说明

图1是本发明加药系统的示意图。

图2是本发明压力平衡器p1的结构示意图。

具体实施方式

本发明的加药方法包括如下步骤：

1、设置储药罐g1、缓冲罐g2，其中缓冲罐g2的位置低于储药罐g1；通过管路将储药罐g1、缓冲罐g2连通，在管路上设置混合器h1、第二计量阀j2，所述混合器的一个进口端连接储药罐g1，另一个进口端连接第一计量阀j1，在混合器h1出口端连接第二计量阀j2，第二计量阀j2的出口连接补水管线下端，形成第二计量阀j2与补水管线的下端汇流的结构，两路的液体汇流后再送入缓冲罐g2，在补水管线的上端安装第一补水阀k5；在开启第一补水阀k5对缓冲罐进行补水时形成水流产生虹吸负压和自身重力作用下，开启第一计量阀j1、第二计量阀j2按比例在混合器h1引入补水进行在线稀释，将储药罐g1内的被稀释的水处理剂，通过开启计量阀j1按比例在混合器h1中引入补水进行在线稀释后流入缓冲罐g2；

补水管路的压力根据实际情况是有变化的，但变化的程度不会特别大，之所以将第一补水阀k5设置在上面，而不是设置在缓冲罐上端，也是考虑到第一补水阀k5的开启程度可能会随管网压力的变化出现将补水倒灌到药剂罐g1中或者影响混合器h1末端溶液流出量的大小的情况，最终影响药剂的投加，所以第一补水阀k5需要设置在药剂出口的上端；

2、第一计量阀j1的进口端连通第二补水阀k6，通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器h1中的比例来控制储药罐g1中水处理剂的投加时间；

3、在对缓冲罐g2进行补水时，将缓冲罐g2上方连通的第一补水阀k5补入的水向下冲击进入缓冲罐g2，补水管线下端的水流产生虹吸负压将混合器h1出口的药剂送入缓冲罐g2；

4、与缓冲罐g2连接的各指定加药口，各指定加药口的出口管端保持同一水平面，该水平面低于缓冲罐g2的液面；

5、步骤2中，调整在线稀释补水步骤中，采用控制压力平衡器p1水头高度的方式进行调整，使得压力平衡器p1水头高度跟随储药罐g1液面高度的变化同步变化，实现通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器h1中的比例来控制储药罐g1中水处理剂的投加时间；

将压力平衡器p1设置于储药罐g1内部，就是保证药剂自身重力作用与在线稀释补水的液位高度作用一致，同增同降。但在混合器h1中，该部分是有一定倾斜角度的，而且在线补水的出水口在混合器h1的出水口附近，这样就能保证在线补水进入混合器中就能够优先流出，不足的部分由药剂补充，以满足整个管路压力和流量的要求，所以j1开启程度越大，则在线补水量越多，流出混合器末端的药剂比例相应降低，这样就可以加大药剂流出时间，反之则可以缩短药剂的流出时间，因此j1的开启程度，会直接影响储药罐中药剂的滴加时间；

6、压力平衡器p1水头高度跟随储药罐g1液面高度同步变化的步骤为：将压力平衡器p1与浮筒连接，将浮筒与压力平衡器7放置于储药罐g1内的药液中，由浮筒的浮力将压力平衡器p1的水头高度跟随储药罐g1的液面高度的变化同步变化；

7、在缓冲罐g2液面下连接第四补水阀k8，利用第四补水阀k8的开启调节缓冲罐g2中溶液流出量，将高倍稀释后的水处理药剂通过管路输送到指定加药口。

实现上述加药方法的加药系统如图1所示，包括储药罐g1、缓冲罐g2，其中缓冲罐g2的位置低于储药罐g1；储药罐g1通过管路连通缓冲罐g2，在该连通管路上设置混合器h1、第二计量阀j2，所述混合器的一个进口端连接储药罐g1，另一个进口端连接第一计量阀j1，在混合器h1出口端连接第二计量阀j2，第二计量阀j2的出口连接补水管线下端，汇流后再送入缓冲罐g2，在补水管线上端安装第一补水阀k5；使得混合器h1所在管路在缓冲罐进行补水时产生虹吸作用和药剂自身重力及第一计量阀j1、第二计量阀j2的开启程度，将储药罐g1内的被稀释的水处理剂，通过开启计量阀j1按比例在混合器h1中引入补水进行在线稀释后流入缓冲罐g2；第一计量阀j1的进口端连通第二补水阀k6，通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器h1中的比例来控制储药罐g1中水处理剂的投加时间；所述缓冲罐g2的上方通过管道连接第一补水阀k5，第一补水阀k5是悬空在缓冲罐g2上端，使得通过第一补水阀k5送入的补水直接冲击缓冲罐g2的液面，通过水的射流作用产生虹吸负压，也能起到稀释药剂的作用；第一计量阀j1的进口端连通第二补水阀k6，通过调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器h1中的比例来控制储药罐g1中水处理剂的投加时间，储药罐g1为锥形底，在锥形底上缘与直桶部位下缘连接处设置药剂吸入口6，储药罐g1上部设置有储药罐溢流口5，在储药罐g1还设置有通过第三补水阀k7进行补水的管道。

在储药罐g1设置垂直的导杆l4，压力平衡器p1固定有套圈4，导杆l4与套圈4套接，使得压力平衡器p1在浮力作用上沿导杆上、下浮动，导杆l4的下端有横向支撑，保证压力平衡器p1不滑落到储药罐g1的底部。如图2所示，所述压力平衡器p1为双腔结构，其中一腔为构成浮筒的气室b，另一腔为补水室a，使得压力平衡器p1在气室b的浮力作用下保持处于恒定的水头高度，本实施例中，压力平衡器p1上端溢流口与储药罐g1内的水处理药剂溶液上表面大致相平，因为将压力平衡器内置在储药罐g1中，其随罐中液位的上升而上升，下降而下降，就能稳定在线补水和药剂在混合器h1出口处的比例关系，保证压力平衡器p1输入到混合器h1中的补水比例不随储药罐g1中溶液高度而变化；所述补水室a上有进水口1、出水口3，所述进水口通过第一柔性管l1连接第二补水阀k6，所述出水口3通过第二柔性管l2连接第一计量阀j1；补水室a还设置有溢流口2，以保证补水室a的液面保持在恒定的高度，溢流口2采用第三柔性管l3与储药罐溢流口5汇流后送入缓冲罐g2；第一柔性管l1、第二柔性管l2、第三柔性管l3的的长度为储药罐g1高度的4/5，保证水处理剂液面变化时不影响压力平衡器p1的上下移动和水流进出。

在缓冲罐g2液面下连接第四补水阀k8，利用第四补水阀k8的开启调节缓冲罐g2中溶液流出量，储药罐g1底部为的最低处设置有安装有排污阀k9的管道，该管道与第四补水阀k8连通缓冲罐g2的管道相通，一并连接到缓冲罐g2的液面之下，通过第四补水阀k8的调节作用将高倍稀释后的水处理药剂通过管路输送到指定加药口。

缓冲罐g2的出口端通过管道分别经第一节流阀k1、第二节流阀k2、第三节流阀k3、第四节流阀k4连通到包括循环水系统的补水口、回水口、吸水井、集水池等处的各指定加药口，各指定加药口的出口管端保持同一水平面，该水平面并低于缓冲罐g2的液面。

控制水处理药剂输送量的计量阀j2末端接管与给水管出口前部位置连接，给水管出口位于缓冲罐g2上方。连接缓冲罐g2的给水管采用前部小后部大的设计，即缓冲罐g2到第一节流阀k1、第二节流阀k2、第三节流阀k3、第四节流阀k4相连管线为前部，第四补水阀k8到缓冲罐g2相连管线为搬弄是非段，防止溶液输送受阻时引起溢流。

缓冲罐g2上方为敞开式或半封闭式设计，缓冲罐g2液面要高于输送管线各部及末端出口。

下面根据图1所示加药系统对本发明的加药方法进行详细说明：

1、根据循环水系统的保有水量和浓缩倍数等参数往储药罐g1中投加相应数量的水处理药剂，通过开启阀门k7引入补水将水处理药剂稀释至规定位置。

2、根据补水管路压力表y1的示值，调节第一补水阀k5的开启程度，控制水处理剂输送管路第二计量阀j2出口端虹吸负压；当管网压力较大的时候，关小补水阀k5，反之则开大，以保证k5以下管路中的水流量和流速，稳定对药剂流出支管的虹吸作用。

3、调节第二补水阀k6的开启程度，使压力平衡器保持溢流状态，调节第一计量阀j1的开启程度，调整在线稀释补水同水处理药剂在混合器h1中的比例来控制储药罐g1中水处理剂的投加时间。

4、打开连接缓冲罐g2的第四补水阀k8，增加缓冲罐g2中溶液流出量，高倍稀释后的水处理药剂通过管路输送到指定加药口。

5、根据系统各加药口的实际情况，通过调节药剂输送管出口端的第一节流阀k1、第二节流阀k2、第三节流阀k3、第四节流阀k4的开启程度，控制补水口、回水口、吸水井、集水池等一个点或者多个点的各加药口的水处理药剂的投加量。

6、发现储药罐g1底有沉淀时，开启排污阀k9，并用水对储药罐g1进行冲洗清理沉淀，防止沉淀物堵塞管路。

本发明水处理剂进入系统前可经过多级稀释、混匀，增加药剂的分散性和可传输性；加药装置的主体部分不受空间限制，可根据现场情况选择合适的放置点，水处理剂通过水流载体功能实现远程输送、投加的目的。

采用本发明对一套保有水量为10000立方米，循环量为20000立方米/小时，浓缩倍数约为2.5的工业循环冷却系统。按照水质指标控制要求，每天需投加缓蚀阻垢剂240公斤，按照本发明采用体积为0.5立方米的储药罐，体积为0.02立方米的缓冲罐和其他配套的管路、阀门等。首先将240公斤的缓蚀阻垢剂加入到储药罐中，打开第三补水阀k7加水稀释到设定的液位，打开缓冲罐上方的第一补水阀k5，形成一定的虹吸力，通过调节药剂出口、在线补水第一计量阀j1和在线补水压力平衡器7的高度，因为将压力平衡器内置在储药罐g1中，其随罐中液位的上升而上升，下降而下降，就能稳定在线补水和药剂在混合器h1出口处的比例关系，控制好储药罐中药剂和在线补水的输出比例，根据实际情况调整系统各药剂输入端口的流量，保证药剂24小时均匀多点位投加到系统中。该套装置在现场6个月的使用运行，药剂投加方便有效，在系统水质控制指标不变的情况下，与先前传统的加药方式相比，每月节约水处理剂投用量超过15%，经济效益明显。同时保证药剂投加稳定性和分散及时性，提高对水质的驯化效果。