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摘要 目前,由于现有设备无法及时得到再生用盐水在配备过程中的瞬时浓度,结果往往导致浓度偏高或者偏低,影响了再生效果,导致反复再生,造成极大的盐耗。本文从分析盐耗途径出发,通过研制设计盐水浓度自控系统,达到准确配制盐水浓度,提高再生效果,节省盐耗。
关键词瞬时浓度;自控系统;再生;盐耗
中图分类号TQ114文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0088-01
水处理作为稠油热采湿蒸汽发生器的重要设备,其主要作用为降低锅炉用水的硬度和含氧量,以降低锅炉用水对锅炉炉管以及各流程的腐蚀性,其工作主要由树脂罐和海绵铁罐两大设备完成,树脂罐通过树脂表面的Na+将生水中的钙镁离子置换出来,以降低生水硬度。由于长时间的使用,树脂表面的Na+越来越少,其置换能力也越来越低,这时需要让高浓度的盐水流入树脂罐中,利用盐水中的Na+再将树脂表面的钙镁离子置换掉,以使树脂对生水中钙镁离子保持较高的置换能力,我们将这一工序称为树脂的再生。
1目前热采锅炉水处理再生现状
热采水处理再生由六个步骤共同完成,分别为反洗、进盐、浸泡、置换、一级正洗、二级正洗。该过程中进盐所需盐水为一定浓度的标准盐水,在目前水处理再生进盐过程中,因无法有效的控制盐水浓度,时常会造成再生效果不理想,需要反复再生,使得再生耗盐量增大,吨汽平均耗盐量为2.6公斤左右,这样不仅增加了注汽成本,而且再生水质的好坏也将对锅炉的安全性能产生极大影响。
1.1再生盐水配制流程
目前,注汽站水处理再生进盐过程中盐水的配制工作流程
在实际生产运行中,由于无法及时得到盐水在调节过程中不断变化的浓度,只能依靠操作人员手动一次次的测量其浓度值,结果往往导致配制的盐水浓度偏高或者偏低,影响再生效果,进而反复再生,引起盐耗增大。
1.2再生用盐消耗统计
我们分析了去年下半年所注7口井的能耗台帐,并绘制表格。从表中可以看出,目前我注汽站吨汽耗盐量为2.583公斤,根据调查得知,其中因反复再生所耗盐占总耗盐量的20%左右。
2用盐消耗主要难控点的论证
盐水调节的操作过程非常简单,从NaCl在水里的溶解度可知100g水中大约溶解32g NaCl,冬夏两季的温差影响可以忽略不计,加之采用的波美计测量精度较高,不会带来较大的盐耗。
2.1 浓度检测的实时性分析
经过调查不难发现,目前配制盐水的方法不能对盐水在调节过程中的浓度变化有一个连贯的认识,因为在间断性测量浓度的中间将产生一个时间差,而在这段时间内盐水浓度变化没有可靠的检测数据,仅仅根据间歇性的浓度测量来获取标准溶液非常困难,而且根据目前的盐水调节的过程来看,盐箱内盐水浓度不能充分扩散也将引起操作人员在取样测量时的片面性,导致盐水浓度不达标。
3.盐水自动控制系统的设计
3.1设计思路
通过改造进盐系统,在水处理操作间盐箱内盐水液面上加装两个体积、重量均不同的浮子,并接上电接点。利用不同体积、不同重量物体在溶液浓度变化过程中所排出溶液体积不同而引起的物体间垂直位移差,适时添加电路,以控制盐泵和给软水系统的开合,实现盐水调节自动化。这一思路的优点是仪器检测浓度准确,避免了操作误读数;进盐、进水自动化,操作简捷;推广性较强,可使热采行业各注汽站普及应用。缺点在于改造难度大,制作工艺精度高、难度大。
3.2浓度自控系统的设计原理
根据不同物体在不同浓度液面上因受浮力所产生的高度不同的原理设计出如下方案:当盐水浓度升高时,物体AB均上浮,但由于两物体质量、体积不同,在上浮过程中,A位移将比B大,从而使铜片与电接点断开;同理,当盐水浓度降低时,两物体下沉,由于A比B位移大,铜片与电接点接触。我们分别在两电接点上接通电路,使其在浓度变化过程中与铜片的开合来发出电信号,以此控制进盐、水量。
当再生进盐时,闭合保护开关,使盐、水路处于准备状态,若此时盐水浓度低于10%,则铜片下沉,浮子上两电接点处于连通状态,常开开关KW1吸合,使盐水电磁阀带电并打开,常闭开关KW2断开,软水电磁阀失电并闭合,此时盐箱内进盐水;反之,当盐水浓度逐渐升高到10%,铜片上浮,两电接点断开,常开开关KW1断开,使盐水电磁阀失电并闭合,常闭开关KW2吸合,软水电磁阀带电并打开,此时盐箱内进软水。
由于所设计的装置漂浮于液面上,因此如果要保证测量的精确性,必须尽量保证盐水调节过程中液面平静,以使其输出正确的控制信号。
为此,将进盐水、软水管线改至盐箱底部,并通过改善浓度扩散问题限制了盐箱内部各区域的流量,最大限度的保证了液面平静.而在盐水调节过程中,浓度不断变化,盐箱内各个区域浓度不断扩散,我们所加装的控制装置测量的仅仅是一小块区域的盐水瞬时浓度,这要求盐水在调节过程中充分扩散,及时送出正确的控制信号。为使浓度充分扩散,我们将进盐和进水管线重新布置,借用树脂罐中给水帽均匀给水的形式,在一根穿过盐箱的管线上打孔,使其能将盐水或软水均匀喷洒到盐箱内溶液的各个区域,并通过在该管线两端安装单流阀,实现在一根管线内进盐水或软水.
通过现场实验,我们把该装置放入8%浓度盐水中,调整铜片与电接点高度,确保此时铜片与电接点刚好接触。 最后,我们沿盐箱内壁竖两根导轨,将该装置限制在一定的范围内活动,并在装置的上部和侧面做一个盖板,防止盐水流入装置内引起触电。
4.应用前景及推广价值
我们通过对比分析改造前完成的7口井和改造后完成的7口井能耗,改造后吨汽耗盐、耗水分别比改造前节约了0.722公斤;0.025吨,由成本费500元/吨盐,3元/吨水,计算得吨汽节约费用为:500÷1000×0.722+3×0.025=0.436元按每年完成15口井,平均每口井完成注汽量2000方,计算得每年节约成本费用为: 0.436×2000×15=13080元除去制作成本约1000元,每年可节省材料费为:13080-1000=12080元,以热采十台锅炉计算,每年可节约成本达10万元。
本文通过浓度自动控制装置的研制,实现了活动注汽站的水处理进盐系统的自动化操作,提高了效率,并取得了可观的经济效益,具有一定实用价值和推广前景,可作为持续改进进盐系统的参考和借鉴经验。
关键词瞬时浓度;自控系统;再生;盐耗
中图分类号TQ114文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0088-01
水处理作为稠油热采湿蒸汽发生器的重要设备,其主要作用为降低锅炉用水的硬度和含氧量,以降低锅炉用水对锅炉炉管以及各流程的腐蚀性,其工作主要由树脂罐和海绵铁罐两大设备完成,树脂罐通过树脂表面的Na+将生水中的钙镁离子置换出来,以降低生水硬度。由于长时间的使用,树脂表面的Na+越来越少,其置换能力也越来越低,这时需要让高浓度的盐水流入树脂罐中,利用盐水中的Na+再将树脂表面的钙镁离子置换掉,以使树脂对生水中钙镁离子保持较高的置换能力,我们将这一工序称为树脂的再生。
1目前热采锅炉水处理再生现状
热采水处理再生由六个步骤共同完成,分别为反洗、进盐、浸泡、置换、一级正洗、二级正洗。该过程中进盐所需盐水为一定浓度的标准盐水,在目前水处理再生进盐过程中,因无法有效的控制盐水浓度,时常会造成再生效果不理想,需要反复再生,使得再生耗盐量增大,吨汽平均耗盐量为2.6公斤左右,这样不仅增加了注汽成本,而且再生水质的好坏也将对锅炉的安全性能产生极大影响。
1.1再生盐水配制流程
目前,注汽站水处理再生进盐过程中盐水的配制工作流程
在实际生产运行中,由于无法及时得到盐水在调节过程中不断变化的浓度,只能依靠操作人员手动一次次的测量其浓度值,结果往往导致配制的盐水浓度偏高或者偏低,影响再生效果,进而反复再生,引起盐耗增大。
1.2再生用盐消耗统计
我们分析了去年下半年所注7口井的能耗台帐,并绘制表格。从表中可以看出,目前我注汽站吨汽耗盐量为2.583公斤,根据调查得知,其中因反复再生所耗盐占总耗盐量的20%左右。
2用盐消耗主要难控点的论证
盐水调节的操作过程非常简单,从NaCl在水里的溶解度可知100g水中大约溶解32g NaCl,冬夏两季的温差影响可以忽略不计,加之采用的波美计测量精度较高,不会带来较大的盐耗。
2.1 浓度检测的实时性分析
经过调查不难发现,目前配制盐水的方法不能对盐水在调节过程中的浓度变化有一个连贯的认识,因为在间断性测量浓度的中间将产生一个时间差,而在这段时间内盐水浓度变化没有可靠的检测数据,仅仅根据间歇性的浓度测量来获取标准溶液非常困难,而且根据目前的盐水调节的过程来看,盐箱内盐水浓度不能充分扩散也将引起操作人员在取样测量时的片面性,导致盐水浓度不达标。
3.盐水自动控制系统的设计
3.1设计思路
通过改造进盐系统,在水处理操作间盐箱内盐水液面上加装两个体积、重量均不同的浮子,并接上电接点。利用不同体积、不同重量物体在溶液浓度变化过程中所排出溶液体积不同而引起的物体间垂直位移差,适时添加电路,以控制盐泵和给软水系统的开合,实现盐水调节自动化。这一思路的优点是仪器检测浓度准确,避免了操作误读数;进盐、进水自动化,操作简捷;推广性较强,可使热采行业各注汽站普及应用。缺点在于改造难度大,制作工艺精度高、难度大。
3.2浓度自控系统的设计原理
根据不同物体在不同浓度液面上因受浮力所产生的高度不同的原理设计出如下方案:当盐水浓度升高时,物体AB均上浮,但由于两物体质量、体积不同,在上浮过程中,A位移将比B大,从而使铜片与电接点断开;同理,当盐水浓度降低时,两物体下沉,由于A比B位移大,铜片与电接点接触。我们分别在两电接点上接通电路,使其在浓度变化过程中与铜片的开合来发出电信号,以此控制进盐、水量。
当再生进盐时,闭合保护开关,使盐、水路处于准备状态,若此时盐水浓度低于10%,则铜片下沉,浮子上两电接点处于连通状态,常开开关KW1吸合,使盐水电磁阀带电并打开,常闭开关KW2断开,软水电磁阀失电并闭合,此时盐箱内进盐水;反之,当盐水浓度逐渐升高到10%,铜片上浮,两电接点断开,常开开关KW1断开,使盐水电磁阀失电并闭合,常闭开关KW2吸合,软水电磁阀带电并打开,此时盐箱内进软水。
由于所设计的装置漂浮于液面上,因此如果要保证测量的精确性,必须尽量保证盐水调节过程中液面平静,以使其输出正确的控制信号。
为此,将进盐水、软水管线改至盐箱底部,并通过改善浓度扩散问题限制了盐箱内部各区域的流量,最大限度的保证了液面平静.而在盐水调节过程中,浓度不断变化,盐箱内各个区域浓度不断扩散,我们所加装的控制装置测量的仅仅是一小块区域的盐水瞬时浓度,这要求盐水在调节过程中充分扩散,及时送出正确的控制信号。为使浓度充分扩散,我们将进盐和进水管线重新布置,借用树脂罐中给水帽均匀给水的形式,在一根穿过盐箱的管线上打孔,使其能将盐水或软水均匀喷洒到盐箱内溶液的各个区域,并通过在该管线两端安装单流阀,实现在一根管线内进盐水或软水.
通过现场实验,我们把该装置放入8%浓度盐水中,调整铜片与电接点高度,确保此时铜片与电接点刚好接触。 最后,我们沿盐箱内壁竖两根导轨,将该装置限制在一定的范围内活动,并在装置的上部和侧面做一个盖板,防止盐水流入装置内引起触电。
4.应用前景及推广价值
我们通过对比分析改造前完成的7口井和改造后完成的7口井能耗,改造后吨汽耗盐、耗水分别比改造前节约了0.722公斤;0.025吨,由成本费500元/吨盐,3元/吨水,计算得吨汽节约费用为:500÷1000×0.722+3×0.025=0.436元按每年完成15口井,平均每口井完成注汽量2000方,计算得每年节约成本费用为: 0.436×2000×15=13080元除去制作成本约1000元,每年可节省材料费为:13080-1000=12080元,以热采十台锅炉计算,每年可节约成本达10万元。
本文通过浓度自动控制装置的研制,实现了活动注汽站的水处理进盐系统的自动化操作,提高了效率,并取得了可观的经济效益,具有一定实用价值和推广前景,可作为持续改进进盐系统的参考和借鉴经验。