鹽水濃度自控系統(tǒng)的設(shè)計與研制

摘要 目前，由于現(xiàn)有設(shè)備無法及時得到再生用鹽水在配備過程中的瞬時濃度，結(jié)果往往導(dǎo)致濃度偏高或者偏低，影響了再生效果，導(dǎo)致反復(fù)再生，造成極大的鹽耗。本文從分析鹽耗途徑出發(fā)，通過研制設(shè)計鹽水濃度自控系統(tǒng)，達(dá)到準(zhǔn)確配制鹽水濃度，提高再生效果，節(jié)省鹽耗。

關(guān)鍵詞瞬時濃度;自控系統(tǒng);再生;鹽耗

中圖分類號TQ114文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2009)111-0088-01

水處理作為稠油熱采濕蒸汽發(fā)生器的重要設(shè)備，其主要作用為降低鍋爐用水的硬度和含氧量，以降低鍋爐用水對鍋爐爐管以及各流程的腐蝕性，其工作主要由樹脂罐和海綿鐵罐兩大設(shè)備完成，樹脂罐通過樹脂表面的Na+將生水中的鈣鎂離子置換出來，以降低生水硬度。由于長時間的使用，樹脂表面的Na+越來越少，其置換能力也越來越低，這時需要讓高濃度的鹽水流入樹脂罐中，利用鹽水中的Na+再將樹脂表面的鈣鎂離子置換掉，以使樹脂對生水中鈣鎂離子保持較高的置換能力，我們將這一工序稱為樹脂的再生。

1目前熱采鍋爐水處理再生現(xiàn)狀

熱采水處理再生由六個步驟共同完成，分別為反洗、進(jìn)鹽、浸泡、置換、一級正洗、二級正洗。該過程中進(jìn)鹽所需鹽水為一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)鹽水，在目前水處理再生進(jìn)鹽過程中，因無法有效的控制鹽水濃度，時常會造成再生效果不理想，需要反復(fù)再生，使得再生耗鹽量增大，噸汽平均耗鹽量為2.6公斤左右，這樣不僅增加了注汽成本，而且再生水質(zhì)的好壞也將對鍋爐的安全性能產(chǎn)生極大影響。

1.1再生鹽水配制流程

目前，注汽站水處理再生進(jìn)鹽過程中鹽水的配制工作流程

在實際生產(chǎn)運行中，由于無法及時得到鹽水在調(diào)節(jié)過程中不斷變化的濃度，只能依靠操作人員手動一次次的測量其濃度值，結(jié)果往往導(dǎo)致配制的鹽水濃度偏高或者偏低，影響再生效果，進(jìn)而反復(fù)再生，引起鹽耗增大。

1.2再生用鹽消耗統(tǒng)計

我們分析了去年下半年所注7口井的能耗臺帳，并繪制表格。從表中可以看出，目前我注汽站噸汽耗鹽量為2.583公斤，根據(jù)調(diào)查得知，其中因反復(fù)再生所耗鹽占總耗鹽量的20%左右。

2用鹽消耗主要難控點的論證

鹽水調(diào)節(jié)的操作過程非常簡單，從NaCl在水里的溶解度可知100g水中大約溶解32g NaCl，冬夏兩季的溫差影響可以忽略不計，加之采用的波美計測量精度較高，不會帶來較大的鹽耗。

2.1 濃度檢測的實時性分析

經(jīng)過調(diào)查不難發(fā)現(xiàn)，目前配制鹽水的方法不能對鹽水在調(diào)節(jié)過程中的濃度變化有一個連貫的認(rèn)識，因為在間斷性測量濃度的中間將產(chǎn)生一個時間差，而在這段時間內(nèi)鹽水濃度變化沒有可靠的檢測數(shù)據(jù)，僅僅根據(jù)間歇性的濃度測量來獲取標(biāo)準(zhǔn)溶液非常困難，而且根據(jù)目前的鹽水調(diào)節(jié)的過程來看，鹽箱內(nèi)鹽水濃度不能充分?jǐn)U散也將引起操作人員在取樣測量時的片面性，導(dǎo)致鹽水濃度不達(dá)標(biāo)。

3.鹽水自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1設(shè)計思路

通過改造進(jìn)鹽系統(tǒng)，在水處理操作間鹽箱內(nèi)鹽水液面上加裝兩個體積、重量均不同的浮子，并接上電接點。利用不同體積、不同重量物體在溶液濃度變化過程中所排出溶液體積不同而引起的物體間垂直位移差，適時添加電路，以控制鹽泵和給軟水系統(tǒng)的開合，實現(xiàn)鹽水調(diào)節(jié)自動化。這一思路的優(yōu)點是儀器檢測濃度準(zhǔn)確，避免了操作誤讀數(shù);進(jìn)鹽、進(jìn)水自動化，操作簡捷;推廣性較強(qiáng)，可使熱采行業(yè)各注汽站普及應(yīng)用。缺點在于改造難度大，制作工藝精度高、難度大。

3.2濃度自控系統(tǒng)的設(shè)計原理

根據(jù)不同物體在不同濃度液面上因受浮力所產(chǎn)生的高度不同的原理設(shè)計出如下方案:當(dāng)鹽水濃度升高時，物體AB均上浮，但由于兩物體質(zhì)量、體積不同，在上浮過程中，A位移將比B大，從而使銅片與電接點斷開;同理，當(dāng)鹽水濃度降低時，兩物體下沉，由于A比B位移大，銅片與電接點接觸。我們分別在兩電接點上接通電路，使其在濃度變化過程中與銅片的開合來發(fā)出電信號，以此控制進(jìn)鹽、水量。

當(dāng)再生進(jìn)鹽時，閉合保護(hù)開關(guān)，使鹽、水路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，若此時鹽水濃度低于10%，則銅片下沉，浮子上兩電接點處于連通狀態(tài)，常開開關(guān)KW1吸合，使鹽水電磁閥帶電并打開，常閉開關(guān)KW2斷開，軟水電磁閥失電并閉合，此時鹽箱內(nèi)進(jìn)鹽水;反之，當(dāng)鹽水濃度逐漸升高到10%，銅片上浮，兩電接點斷開，常開開關(guān)KW1斷開，使鹽水電磁閥失電并閉合，常閉開關(guān)KW2吸合，軟水電磁閥帶電并打開，此時鹽箱內(nèi)進(jìn)軟水。

由于所設(shè)計的裝置漂浮于液面上，因此如果要保證測量的精確性，必須盡量保證鹽水調(diào)節(jié)過程中液面平靜，以使其輸出正確的控制信號。

為此，將進(jìn)鹽水、軟水管線改至鹽箱底部，并通過改善濃度擴(kuò)散問題限制了鹽箱內(nèi)部各區(qū)域的流量，最大限度的保證了液面平靜.而在鹽水調(diào)節(jié)過程中，濃度不斷變化，鹽箱內(nèi)各個區(qū)域濃度不斷擴(kuò)散，我們所加裝的控制裝置測量的僅僅是一小塊區(qū)域的鹽水瞬時濃度，這要求鹽水在調(diào)節(jié)過程中充分?jǐn)U散，及時送出正確的控制信號。為使?jié)舛瘸浞謹(jǐn)U散，我們將進(jìn)鹽和進(jìn)水管線重新布置，借用樹脂罐中給水帽均勻給水的形式，在一根穿過鹽箱的管線上打孔，使其能將鹽水或軟水均勻噴灑到鹽箱內(nèi)溶液的各個區(qū)域，并通過在該管線兩端安裝單流閥，實現(xiàn)在一根管線內(nèi)進(jìn)鹽水或軟水.

通過現(xiàn)場實驗，我們把該裝置放入8%濃度鹽水中，調(diào)整銅片與電接點高度，確保此時銅片與電接點剛好接觸。 最后，我們沿鹽箱內(nèi)壁豎兩根導(dǎo)軌，將該裝置限制在一定的范圍內(nèi)活動，并在裝置的上部和側(cè)面做一個蓋板，防止鹽水流入裝置內(nèi)引起觸電。

4.應(yīng)用前景及推廣價值

我們通過對比分析改造前完成的7口井和改造后完成的7口井能耗，改造后噸汽耗鹽、耗水分別比改造前節(jié)約了0.722公斤;0.025噸，由成本費500元/噸鹽，3元/噸水，計算得噸汽節(jié)約費用為: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，計算得每年節(jié)約成本費用為: 0.436×2000×15=13080元除去制作成本約1000元，每年可節(jié)省材料費為:13080-1000=12080元，以熱采十臺鍋爐計算，每年可節(jié)約成本達(dá)10萬元。

本文通過濃度自動控制裝置的研制，實現(xiàn)了活動注汽站的水處理進(jìn)鹽系統(tǒng)的自動化操作，提高了效率，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定實用價值和推廣前景，可作為持續(xù)改進(jìn)進(jìn)鹽系統(tǒng)的參考和借鑒經(jīng)驗。