一种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置及试验方法。

背景技术

为保证电厂发电机水内冷机组运行安全，需控制内冷水电导率及pH值在一定范围内，电导率过高容易引发发电机接地保护动作，pH值过低容易引起定子导线及相关设备腐蚀加剧，因此内冷水电导率应控制在较低水平，pH值应控制在较高水平，然而这两个控制目标是相互制约的，pH值过高将导致电导率超标，电导率过低则pH值将无法调节至较高水平，经多年探索，内冷水在无杂质引入的情况下，两者符合一定量化关系，pH值维持8-8.9之间时，电导率将维持在0.4-2μS/cm之间，此时系统能长期安全稳定运行。近来多台机组出现由于二氧化碳漏入内冷水导致其水质指标异常的问题，电导率与pH值偏离原有量化关系，漏入量越多，偏离程度越明显，严重时pH值未达到下限时电导率已达上限，此时为保证电导率不超标，pH值只能低于控制下限运行，长此以往将导致内冷水系统腐蚀加剧，换水率增加，净化系统阴离子交换树脂使用周期缩短等问题，该问题的出现运行人员很难在短时间内确定异常原因，且常常由于判断错误导致问题长期无法解决。目前，对该问题的研究尚处于空白，提出一种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置及试验方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对目前内冷水由于漏入二氧化碳后水质指标异常原因难以确定的问题，提供一种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置及试验方法。

这种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置，包括储水箱、气体注入口、循环回路、净化管路、仪表回路、主回路和加药系统；储水箱上设置系统补水阀、压力平衡器和储水箱搅拌器，储水箱侧部设置气体注入口，储水箱顶部设置系统排气阀，储水箱底部设置储水箱放空阀；储水箱出口通过储水箱出口阀连接至循环回路；循环回路上的循环泵、压力表和液体流量计依次相连；循环回路连接至净化管路；净化管路上的交换柱入口阀、交换柱和交换柱出口阀依次相连，交换柱并联有旁路，旁路上设置旁路入口阀和旁路出口阀；净化管路分别连接至仪表回路和主回路；仪表回路上的仪表回路流量调阀、仪表回路流量计、pH表、电导率表和仪表回路关断阀依次相连；主回路上设置主回路关断阀；加药系统连接至净化管路。

作为优选，加药系统中的药剂箱、药剂箱出口阀和加药泵依次相连，药剂箱连接吸收瓶，加药泵出口分别连接至加药阀进口和加药排空阀进口，加药阀出口连接至交换柱出口阀出口。

这种火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、打开系统排气阀、储水箱出口阀、旁路入口阀、交换柱入口阀、旁路出口阀、交换柱出口阀、仪表回路流量调阀、仪表回路关断阀和主回路关断阀，关闭加药阀和储水箱放空阀，通过系统补水阀向储水罐注入去离子水，当系统排气阀有水溢出时停止注水，关闭系统补水阀及系统排气阀。

步骤2、打开储水箱搅拌器，关闭仪表回路流量调阀、仪表回路关断阀、交换柱入口阀、交换柱出口阀。打开循环泵，读取液体流量计值，调节储水箱出口阀。

步骤3、打开仪表回路关断阀，调节仪表回路流量调阀，使仪表回路流量调节至15L/h，打开电导率表及pH表，并采集电导率及pH值数据。

步骤4、打开交换柱入口阀、交换柱出口阀，关闭旁路入口阀、旁路出口阀，交换柱投入运行，待电导率值为0.06μS/cm，pH值降低至7时且不再发生变化后，打开旁路入口阀、旁路出口阀，关闭交换柱入口阀、交换柱出口阀。

步骤5、配制一定量一定浓度的碱化剂溶液装于药剂箱内，配制一定量一定浓度氢氧化钠溶液于吸收瓶内，打开药剂箱出口阀、加药排空阀，关闭加药阀，打开加药泵，待加药排空阀出液后关闭加药排空阀，并立即打开加药阀，加药一定时间后关闭加药阀及加药泵。

步骤6、取一定体积的二氧化碳气体，通过气体注入口注入储水箱，待气体完全溶解并且电导率及pH值稳定后，采集并记录电导率及pH值数据。

步骤7、继续取一定体积的二氧化碳气体，重复步骤6。

步骤8、试验结束后打开交换柱入口阀和交换柱出口阀，关闭旁路入口阀和旁路出口阀，交换柱投入运行，待电导率值为0.06μS/cm，pH值降低至7时且不再发生变化后关闭循环泵，打开储水箱放空阀及系统排气阀，当系统溶液排尽后关闭储水箱放空阀及系统排气阀，关闭电导率表及pH表，系统停运。

作为优选，步骤1所述储水箱应使用有机玻璃材质，容积约100L，注入的去离子水电导率应不高于0.08μS/cm，碱度≈0，系统排气阀应处于储水箱最高位置。

作为优选，步骤2所述储水箱搅拌器转速应在100-300rpm之间，循环泵流量应不小于300L/h，储水箱出口阀可调节流量在100-300L/h范围内，液体流量计测量范围为100-300L/h，仪表回路流量调阀流量调节范围为10-20L/h。

作为优选，步骤3所述电导率表可测量纯水电导率，精度不低于0.005μS/cm，pH表测量范围为0-14之间，测量精度不低于0.02。

作为优选，步骤4所述交换柱容积为3-5L，装载混床用氢型-氢氧型离子交换树脂，氢型离子交换树脂与氢氧型离子交换树脂的装填比例为1：1，需混合均匀后装填在交换柱中。

作为优选，步骤5所述碱化剂溶液应为氢氧化钠或氨溶液，浓度为1-2mol/L，体积不少于1000mL，吸收瓶内氢氧化钠溶液浓度不低于2mol/L，体积不少于200mL，加药泵应采用蠕动泵或柱塞泵，流量范围为1-2L/h。

作为优选，步骤6所述二氧化碳气体纯度不应低于99.99％，加入体积应为0-30mL。

作为优选，步骤8所述储水箱放空阀处于系统最低位置。

本发明的有益效果是：本发明的储水箱将溶液输送至交换柱，并分别经过仪表管路及主回路返回储水箱，仪表管路设置电导率表及pH表监测水质指标，加药系统通过向溶液回路加入碱化剂来调节溶液电导率及pH值，通过储水箱的气体注入口向溶液中加入二氧化碳气来调节溶液中二氧化碳含量。系统布置合理，占地空间小，操作方便，测试效率高，可针对不同碱化剂准确得到在一定二氧化碳含量下，溶液电导率及pH值关系，并根据该关系指导电厂内冷水系统水质指标由于二氧化碳漏入导致的异常原因判断。

附图说明

图1为火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置示意图。

附图标记说明：1——储水箱；2——气体注入口；3——储水箱出口阀；4——循环泵；5——压力表；6——液体流量计；7——旁路入口阀；8——交换柱入口阀；9——旁路出口阀；10——交换柱出口阀；11——交换柱；12——加药阀；13——加药排空阀；14——仪表回路流量调阀；15——仪表回路流量计；16——电导率表；17——pH表；18——仪表回路关断阀；19——主回路关断阀；20——系统补水阀；21——压力平衡器；22——储水箱搅拌器；23——加药泵；24——药剂箱出口阀；25——药剂箱；26——吸收瓶；27——系统排气阀；28——储水箱放空阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

所述火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置及试验方法，可针对不同碱化剂准确得到在一定二氧化碳含量下，溶液电导率及pH值关系，并根据该关系指导电厂内冷水系统水质指标由于二氧化碳漏入导致的异常原因判断。

实施例一

所述火电厂内冷水二氧化碳溶入量化试验装置，包括储水箱1、气体注入口2、循环回路、净化管路、仪表回路、主回路和加药系统。储水箱1上设置系统补水阀20、压力平衡器21和储水箱搅拌器22，储水箱1侧部设置气体注入口2，储水箱1顶部设置系统排气阀27，储水箱1底部设置储水箱放空阀28；储水箱1出口通过储水箱出口阀3连接至循环回路；循环回路上的循环泵4、压力表5和液体流量计6依次相连；循环回路连接至净化管路；净化管路上的交换柱入口阀8、交换柱11和交换柱出口阀10依次相连，交换柱11并联有旁路，旁路上设置旁路入口阀7和旁路出口阀9；净化管路分别连接至仪表回路和主回路；仪表回路上的仪表回路流量调阀14、仪表回路流量计15、pH表17、电导率表16和仪表回路关断阀18依次相连；主回路上设置主回路关断阀18；加药系统连接至净化管路。储水箱1通过循环泵4将溶液输送至交换柱11(测试期间溶液走旁路管道)，并分别经过仪表管路及主回路返回储水箱1，仪表管路设置电导率表16及pH表17监测水质指标，加药系统通过向溶液回路加入碱化剂来调节溶液电导率及pH值，通过储水箱1的气体注入口2向溶液中加入二氧化碳气体来调节溶液中二氧化碳含量。

作为一种优选的实施例，加药系统中的药剂箱25、药剂箱出口阀24和加药泵23依次相连，药剂箱25连接吸收瓶26，加药泵23出口分别连接至加药阀12进口和加药排空阀13进口，加药阀12出口连接至交换柱出口阀10出口。

实施例二

该装置和工艺的应用可测试在不同二氧化碳含量下电导率及pH值，拟合电导率及pH值相对纯碱体系理论计算关系的偏离度，得到溶液二氧化碳含量，并根据实际加入量校准计算值，可广泛应用于水质监测领域。所述火电厂内冷水二氧化碳量化试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、打开系统排气阀27、储水箱出口阀3、旁路入口阀7、交换柱入口阀8、旁路出口阀9、交换柱出口阀10、仪表回路流量调阀14、仪表回路关断阀18、主回路关断阀19，关闭加药阀12、储水箱放空阀28，通过系统补水阀20向储水罐1注入去离子水，当系统排气阀27有水溢出时停止注水，关闭系统补水阀20及系统排气阀27。

其中储水箱使用有机玻璃材质，容积为100L，注入的去离子水电导率为0.060μS/cm，无碱度，系统排气阀处于系统最高位置。

步骤2、打开储水箱搅拌器22，关闭仪表回路流量调阀14、仪表回路关断阀18、交换柱入口阀8、交换柱出口阀10。打开循环泵4，读取液体流量计值，调节储水箱出口阀3。

其中搅拌器转速在100-300rpm之间连续可调，循环泵流量为300L/h，储水箱出口阀可调节流量在100-300L/h范围内，液体流量计测量范围为100-300L/h，仪表回路流量调阀流量调节范围为10-20L/h。

步骤3、打开仪表回路关断阀18，调节仪表回路流量调阀14，使仪表回路流量调节至15L/h，打开电导率表16及pH表17，并采集电导率及pH值数据。

其中电导率表可测量纯水电导率，精度为0.001μS/cm，pH表测量范围为2-12之间，测量精度为0.01。

步骤4、打开交换柱入口阀8、交换柱出口阀10，关闭旁路入口阀7、旁路出口阀9，交换柱投入运行，待电导率及pH值接近纯水且不再发生变化后，打开旁路入口阀7、旁路出口阀9，关闭交换柱入口阀8、交换柱出口阀10。

其中交换柱容积为4L，装载混床用氢型-氢氧型离子交换树脂，氢型离子交换树脂与氢氧型离子交换树脂的装填比例为1：1，需混合均匀后装填在交换柱中。

步骤5、配制一定量一定浓度的碱化剂溶液装于药剂箱25内，配制一定量一定浓度氢氧化钠溶液于吸收瓶26内，打开药剂箱出口阀24、加药排空阀13，关闭加药阀12，打开加药泵23，待加药排空阀出液后关闭加药排空阀，并立即打开加药阀12，加药一定时间后关闭加药阀12及加药泵23。

其中碱化剂溶液为氢氧化钠溶液，浓度为1.5mol/L，体积为1000mL，吸收瓶内氢氧化钠溶液浓度不低于4mol/L，体积为200mL，加药泵采用蠕动泵，流量为2L/h。

步骤6、取5mL二氧化碳气体，通过气体注入口2注入储水箱1，待气体完全溶解及电导率及pH值稳定后，采集并记录电导率及pH值数据。

其中二氧化碳气体纯度为99.999％，加入体积由5mL增加至30mL。

步骤7、每次增加2mL二氧化碳气体，直到加入的二氧化碳气体总体积达到30mL，重复步骤6。

步骤8、试验结束后打开交换柱入口阀8、交换柱出口阀10，关闭旁路入口阀7、旁路出口阀9，交换柱11投入运行，待电导率值为0.06μS/cm，pH值降低至7左右且不再发生变化后关闭循环泵4，打开储水箱放空阀28及系统排气阀27，当系统溶液排尽后关闭储水箱放空阀28及系统排气阀27，关闭电导率表及pH表，系统停运。

其中储水箱放空阀处于系统最低位置。

以上实施例计算得到内冷水二氧化碳含量与加入二氧化碳量相对误差小于5％。