一种在线测量热网循环水铁含量装置及方法

技术领域

本申请涉及热电厂热网循环水处理技术领域，具体而言，涉及一种在线测量热网循环水铁含量装置及方法。

背景技术

热网循环水系统由于管路复杂且输送距离较长，碳钢输水管道的腐蚀情况较为突出，且产生的腐蚀产物导致热网循环水的清洁度较差，增加热网加热器的污堵和结垢倾向，严重影响了热网系统的安全和经济运行。其中铁含量是污堵及结垢主要因素。目前，热网循环水系统铁含量检测通过人工取样在实验室进行化验分析进行，其测试过程复杂，时间较长，无法及时反应循环水腐蚀情况，容易造成热网换热器污堵与结垢。因此，如何提供一种在线测量热网循环水铁含量装置及方法，可有效解决人为测量误差大，监测不及时，可保障机组安全和经济运行是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请正是基于上述技术问题至少之一，本申请提供一种在线测量热网循环水铁含量装置及方法，可实现热网循环水在线测量铁含量，防止热网循环水结垢、污堵，减少铁腐蚀，提高热网换热器换热效率，可有效解决人为测量误差大，监测不及时的技术缺陷，可保障热网循环的机组安全和经济运行。

有鉴于此，根据本申请的第一个目的提出了一种在线测量热网循环水铁含量装置，包括

取样组件，其包括用于将热网循环水待测水样中的胶体铁转化成离子铁的计量杯，所述计量杯的出口与测量组件连接，将包含离子铁的待测水样输至测量组件进行测量；

所述测量组件；其包括测量池和设置在所述测量池外的透光检测组件；所述透光检测组件根据待测水样的透光率计算出其中铁含量；

控制系统，其与所述取样上组件和所述测量组件电连接，分别用于控制待测水样取样以及其中的胶体铁转化和待测水样中铁含量测量。

在一些实施例中，所述取样组件还包括变温系统；所述变温系统包括设置在所述计量杯外并对其加热的伴热带、与所述伴热带连接的温控仪以及热电阻传感器；其中所述温控仪与所述控制系统连接，并通过所述伴热电阻传感器用于监测所述伴热带将所述计量杯内的待测水样加热至设定温度。

在一些实施例中，所述变温系统还包括设置在所述计量杯内的冷却盘管，以及通入所述冷却盘管内用于对所述计量杯内待测水样冷却的冷却水。

在一些实施例中，所述变温系统还包括冷却水循环组件，用于将温度相同的冷却水循环通入所述冷却盘管内；其包括连接在所述冷却盘管出口和进口的循环管路，所述循环管路上设置有循环泵和冷却器；用于对循环的冷却水进行及时冷却。

在一些实施例中，所述取样组件还包括加药系统，其与所述计量杯连接，用于向所述计量杯中的待测水样加入酸试剂和/或氧化剂。

在一些实施例中，所述加药系统包括分别与所述计量杯连接酸试剂箱和氧化剂箱；其中分别容置有酸试剂和氧化剂并通过控制系统控制所述酸试剂和所述氧化剂是否加入所述计量杯。

在一些实施例中，所述测量池上具有透光孔，所述透光检测组件包括位于所述透光孔两端的光谱仪和光波接收器，其中所述光谱仪发出设置波长的射线并通过所述透光孔被对侧的所述光波接收器接收，用于检测待测水样的透光率。

在一些实施例中，所述测量池上连接有显色剂箱和碱化剂箱，其中分别容置有显色剂和碱化剂；用于在对待测水样检测时，使其显色。

在一些实施例中，所述控制系统包括中央控制器和屏幕；可在屏幕上输入控制参数，并由所述控制器对所述取样组件和所述测量组件进行控制。

在一些实施例中，根据本申请的第二个方面提出了一种在线测量热网循环水铁含量方法，利用上述任一实施例中所述的装置进行测量，包括以下步骤：

向计量杯充待测水样并加入酸试剂及氧化剂，设定待测水样温度60℃，15min将其中的胶体铁转化成离子铁；后将小于40℃的待测水样输至测量池；

向测量池加入显色剂、碱化剂使得待测水样显色；通过透光检测组件向待测水样发射425nm光波并测得透光率，根据待测水样、酸试剂、氧化剂、显色剂、碱化剂累积体积，计算出待测水样中铁含量。

在一些实施例中，待测水样中铁含量的计算公式为铁含量＝650T+15；其中T为所述透光率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的在线测量热网循环水铁含量装置的结构示意图；

图2是本申请一实施例提出的在线测量热网循环水铁含量装置的结构示意图；

图3是本申请一实施例提出的在线测量热网循环水铁含量装置的结构示意图；

图4是本申请一实施例提出的在线测量热网循环水铁含量的方法流程图；

图中，1、中央控制器；2、温控仪；3、热电阻传感器；4、伴热带；5、计量杯；6、冷却盘管；7、冷却水出水电磁阀；8、进样电磁阀；9、溢流电磁阀；10、冷却水进水电磁阀；11、酸试剂注射泵；12、氧化剂注射泵；13、弧形排气管；14、酸试剂箱；15、氧化剂箱；16、显色剂箱；17、碱化剂箱；18、第一排液电磁阀；19、显色剂注射泵；20、碱化剂注射泵；21、光谱仪；22、测量池；23、透光孔；24、光波接收器；25、第二排液电磁阀；26、鳍片式冷却器；27、冷却水循环泵。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

为达到上述目的，如图1-图3根据本申请的第一个目的提出了一种在线测量热网循环水铁含量装置，包括取样组件、测量组件和控制系统；取样组件包括用于将热网循环水待测水样中的胶体铁转化成离子铁的计量杯5，计量杯5的出口与测量组件连接，将包含离子铁的待测水样输至测量组件进行测量。

其中如图1所示，取样组件包括计量杯5，本实施例中计量杯5的材质为钛金属，计量杯5具有耐酸及氧化剂腐蚀不污染热网循环水待测水样的特点，可准确取得水样体积。其中本申请中的计量杯5具有与热网循环水连接的入口，可在该入口设置进样电磁阀8，将热网循环水自动抽入计量杯5中作为待测水样进入计量杯5中。同时本实施例中的计量杯5还包括溢流口和出口如图1-图2所示，并在溢流口和出口分别设置溢流电磁阀9和第一排液电磁阀18，其中溢流口设置在计量杯5的顶部，且出口设置在计量杯5的底部，溢流电磁阀9的管截面积为进样电磁阀8管截面积的两倍，当计量杯5中的待测水样从溢流口流出时，则表明待测水样取样结束，此时可关闭计量杯5入口的进样电磁阀8。在计量杯5中的待测水样经过处理后，其中的胶体铁转化成离子铁后，可通过出口将待测水样输至下游的测量组件进行测量。此外为使得本实施例中待测水样快速进入计量杯5，计量杯5的顶部设置弧形排气管13如图2所示，用于在待测水样进入计量杯5时，将计量杯5中的气体通过弧形排气管13排出，保持计量杯5内外的压力平衡。

测量组件包括测量池22和设置在测量池22外的透光检测组件；透光检测组件根据待测水样的透光率计算出其中铁含量。换言之，本示例中待测水样输入至测量池22，其中测量池22体积大于计量杯5的体积，保证计量杯5内的待测水样能全部转移至测量池22中，其进口与计量杯5的出口连接；测量池22底部设置出口，其出口处设置第二排液电磁阀25，用于将测量池22内的待测水样排出。同时测量池22可为水晶高透玻璃材质制成，用于透光检测组件对其内部的待测水样进行透光率检测，或者测量池22上开设透光孔23，透光孔23位于测量池22的下部，其为水晶高透玻璃，透光检测组件设置在透光孔23外，用于对待测水样的透光率进行检测，即可计算出待测水样中铁含量。示例的，在一些实施例中，测量池22上具有透光孔23，透光检测组件包括位于透光孔23两端的光谱仪21和光波接收器24，光接收器与光谱仪21电连接，其中光谱仪21发出设置波长的射线并通过透光孔23被对侧的光波接收器24接收，用于检测待测水样的透光率。控制系统分别与取样上组件和测量组件电连接，分别用于控制待测水样取样以及其中的胶体铁转化和待测水样中铁含量测量。

综上所示，测量热网循环水铁含量时，对热网循环水取样，将溢流电磁阀9、进样电磁阀8打开，向计量杯5充待测水样直至溢流电磁阀9处已溢流，则关闭溢流电磁阀9和进样电磁阀8，向计量杯5加入相关的试剂如酸试剂和/或氧化剂，并在设定的温度下加热一定时间将水样中的胶体铁转化成离子铁。当待测水样温度小于40℃，通过第一排液电磁阀18流至测量池22，向测量池22加入试剂等使得待测水样显色，并利用透光检测组件检测待测水样透光率，从而计算出热网循环水铁含量。因此，本实施例可实现热网循环水在线测量铁含量，可有效解决人为测量误差大，监测不及时的技术缺陷，可保障热网循环的机组安全和经济运行，防止热网循环水结垢、污堵，减少铁腐蚀，提高热网换热器换热效率。

在一些实施例中，取样组件还包括变温系统；变温系统包括设置在计量杯5外并对其加热的伴热带4、与伴热带4连接的温控仪2以及热电阻传感器3；其中温控仪2与控制系统连接，并通过伴热电阻传感器3用于监测伴热带4将计量杯5内的待测水样加热至设定温度。

其中，取样组件还包括变温系统如图1所示，变温系统用于改变计量杯5中的待测水样的温度，用于使其中的胶体铁转化成离子铁。其中变温系统包括伴热带4、温控仪2以及热电阻传感器3；其中伴热带4可为螺旋状盘旋饶设在计量杯5外，用于对计量杯5中的待测水样加热；伴热带4与温控仪2电连接，热电阻传感器3与温控仪2通过信号电缆连接，温控仪2通过热电阻传感器3控制待测水样酸化氧化温度，例如恒温60℃。控制系统与温控仪2连接，并向温控仪2发指令，温控仪2启动伴热带4，达到设定温度值自动控温，保持设定温度一定时间，将待测水样中胶体铁转化成离子铁。温控仪2通过热电阻传感器3实时监测待测水样温度，该温度值反馈至控制系统。示例的如图所示，伴热带4可为螺旋状均匀盘旋饶设在计量杯5外壁，而控制系统与温控仪2，温控仪2分别与热电阻传感器3和伴热带4连接，其中热电阻传感器3的一端伸入计量杯5中的待测水样内，对待测水样的温度进行实时监测，温控仪2将热电阻传感器3测得的温度值反馈至控制系统。

在一些实施例中，变温系统还包括设置在计量杯5内的冷却盘管6，以及通入冷却盘管6内用于对计量杯5内待测水样冷却的冷却水。其中变温系统还包括冷却盘管6，用于对计量杯5中加热后的待测水样进行冷却，其中冷却盘管6。冷却盘管6位于计量杯5的内部，其中通入冷却水，冷却水可为高纯水，用于对计量杯5中加热后的待测水样进行冷却。示例的，变温系统还包括冷却水循环组件如图3所示，用于将温度相同的冷却水循环通入冷却盘管6内；即在冷却盘管6出口和进口之间连接有用于循环冷却水的循环管路，循环管路上设置有循环泵和冷却器；冷却器为鳍片式冷却器26，将从冷却盘管6出口的冷却水通入循环泵输出冷却器进行冷却后，再输入至冷却盘管6进口再次对计量杯5内部的待测水样冷却，快速将待测水样冷却至小于40℃。

示例的，冷却盘管6设置在计量杯5内，其出口和进口之间连接有用于循环冷却水的循环管路，冷却盘管6的出口设置有冷却水出水电磁阀7；其入口设置有冷却水进水电磁阀10，在循环管路上设置有鳍片式冷却器26和冷却水循环泵27，用于将冷却水循环通入冷却盘管6内，快速将待测水样冷却至小于40℃。

在一些实施例中，取样组件还包括加药系统，其与计量杯5连接，用于向计量杯5中的待测水样加入酸试剂和/或氧化剂。

其中取样组件还包括加药系统，加药系统包括分别与计量杯5连接酸试剂箱14和氧化剂箱15；其中分别容置有酸试剂和氧化剂；用于向计量杯5中的待测水样加入酸试剂和/或氧化剂，通过控制系统控制酸试剂和氧化剂是否加入计量杯5。示例的，酸试剂箱14通过管路与计量杯5连接，其中管路上设置酸试剂注射泵11；氧化剂箱15通过管路与计量杯5连接，其中管路上设置氧化剂注射泵12；酸试剂注射泵11和氧化剂注射泵12分别与控制系统连接，用于在控制系统的控制下向计量杯5内加入适量的酸试剂和/或氧化剂。

在一些实施例中，测量池22上连接有显色剂箱16和碱化剂箱17，其中分别容置有显色剂和碱化剂；用于在对待测水样检测时使其显色。其中显色剂箱16内容置有显色剂；碱化剂箱17内容置有碱化剂；显色剂箱16和碱化剂箱17分别通过管路与测量池22连接，并在其连接管路上分别设置显色剂注射泵19和氧化剂注射泵12，显色剂注射泵19和氧化剂注射泵12分别与控制系统连接，用于在控制系统的控制下向计量杯5内加入适量的显色剂和碱化剂。

在一些实施例中，控制系统包括中央控制器1和屏幕；可在屏幕上输入控制参数，并由控制器对取样组件和测量组件进行控制。

其中，控制系统包括中央控制器1和屏幕，屏幕为触摸屏；中央控制器1中内置PLC处理单元和PLC控制程序，本实施例中的泵件、电磁阀以及伴热带4等控制元件均与中央控制器1通讯连接。

在一些实施例中，根据本申请的第二个方面提出了一种在线测量热网循环水铁含量方法如图4所示，利用上述任一实施例中的装置进行测量，包括以下步骤：

S1:向计量杯5充待测水样并加入酸试剂及氧化剂，设定待测水样温度60℃，15min将其中的胶体铁转化成离子铁；后将小于40℃的待测水样输至测量池22；

S2:向测量池22加入显色剂、碱化剂使得待测水样显色；通过透光检测组件向待测水样发射425nm光波并测得透光率，根据待测水样、酸试剂、氧化剂、显色剂、碱化剂累积体积，计算出待测水样中铁含量。

其中中央控制器1发出测量指令，溢流电磁阀9，进样电磁阀8打开，向计量杯5充待测水样1min，溢流电磁阀9处待测水样已溢流，关闭溢流电磁阀9、进样电磁阀8。在触摸屏上设定酸试剂1ml，氧化剂10ml，中央控制器1分别向酸试剂注射泵11，氧化剂注射泵12发指令，启动注射泵向计量杯5加入设定的酸试剂、氧化剂计量。

在触摸屏上设定加热温度60℃，中央控制器1向温控仪2发指令，温控仪2启动伴热带4达到设定温度值，自动控温，保持温度15min。将水样中胶体铁转化成离子铁。中央控制器1启动冷却水循环泵27，温控仪2通过热电阻传感器3实时监测水样温度，该温度值反馈至中央控制器1，中央控制器1判断温度小于40℃时，打开第一排液电磁阀18，溶液自动流至测量池22。

在触摸屏上设定显色剂4ml，碱化剂4ml，中央控制器1分别向显色剂注射泵19，碱化剂注射泵20发指令，启动注射泵向测量池22加入设定的显色剂、碱化剂计量。在触摸屏上设定光波425nm，中央控制器1向光谱仪21发指令，光谱仪21发出425nm光波，通过透光孔23及显色溶液，光波接收器24检测透光率T，中央控制器1根据透光率T按照公式铁含量＝650T+15计算得到水样铁含量。计算结束后，打开第一排液电磁阀18、第二排液电磁阀25、进样电磁阀8，进行计量杯5及测量池22冲洗，冲洗20S，再关闭进样电磁阀8及第一排液电磁阀18、第二排液电磁阀25，完成本次热网循环水铁含量在线测量。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。