干粉投加裝置選型及加藥裝置的液位控制
作者: woodometer發(fā)布時(shí)間: 2019-04-20 14:44:225057 次瀏覽
文章以污水處理為例講解干粉投加裝置的選型技巧以及在工業(yè)過程中對液位的控制的重要性與控制技術(shù)。
干粉投加裝置選型
及加藥裝置的液位控制
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干粉投加加藥裝置以絮凝劑、硫酸鹽、硅藻土、磷酸鹽、聚合電解質(zhì)、高錳酸鉀、活性炭等顆粒物、粉狀物或濃縮液為原料，按設(shè)定的濃度連續(xù)、自動(dòng)調(diào)配，并將按要求配制好的溶液向投加點(diǎn)投加藥劑。干粉投加裝置廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、電力、煤炭、制藥和食品等行業(yè)的水處理、污水處理及其他工藝介質(zhì)處理。
特別是近些年來，國家對于環(huán)保整治的力度越來越大。隨著企業(yè)環(huán)保意識(shí)的增加，許多企業(yè)也自行配置了相關(guān)干粉投加加藥裝置用來進(jìn)行污水處理。
本文就污水處理為例，講解干粉投加加藥裝置相關(guān)容量的選擇以及液位的控制方法。
一、 處理能力的選擇
干粉投加裝置處理能力的選擇直接關(guān)系到投入的資金問題，包括設(shè)備購買費(fèi)用、場地費(fèi)用等。因此合理選擇處理能力目的是既能節(jié)約成本也能合理處理污水。
選擇處理能力首先要知道生產(chǎn)過程中一天污水的最大產(chǎn)生量是多少，一天的工作時(shí)間是多少，是否需要24小時(shí)三班倒？
我們舉個(gè)案例來講解處理能力的選擇。
案例：某廠日排污水30噸，正常工作時(shí)間為8小時(shí)，一周6個(gè)工作日，偶有加班，但很少有24小時(shí)三班倒的情況。這種情況下我們基本上考慮30噸÷24小時(shí)=1.25噸/小時(shí)的最小處理能力，一般情況下選擇1.5噸/小時(shí)的處理能力就能滿足要求。但是，因?yàn)槲鬯漠a(chǎn)生速度是30噸÷8小時(shí)=3.75噸，3.75-1.5=2.25噸，2.25×8小時(shí)=18噸，所以在前端因設(shè)置容量≥18噸的儲(chǔ)水罐（池）?？紤]偶發(fā)性最大24小時(shí)工作，2.25×24小時(shí)=54噸。所以考慮儲(chǔ)水罐（池）的容量可設(shè)置為55噸或60噸。因?yàn)楦煞弁都友b置日處理能力為1.5×24小時(shí)=36噸，也就是說，一次24小時(shí)加班產(chǎn)生的儲(chǔ)水罐（池）的污水在2個(gè)周末停產(chǎn)的時(shí)間里可以完全消耗。也就是說只允許2周有一次24小時(shí)加班。
這個(gè)方案是比較緊湊的處理能力，彈性不夠強(qiáng)。所以，我們可以以這個(gè)案例為基礎(chǔ)，選擇更高處理能力的配置，比如2噸/小時(shí)、2.5噸/小時(shí)、3噸/小時(shí)、3.5噸。假設(shè)選擇2.5噸/小時(shí)處理能力的設(shè)備，那么3.75-2.5=1.25噸，1.25×8小時(shí)=10噸，1.25×24小時(shí)=30噸，可配合30噸儲(chǔ)水罐（池）。假設(shè)選擇3噸/小時(shí)處理能力的設(shè)備，那么3.75-3=0.75噸,，0.75×8小時(shí)=6，0.75×24=18噸，可配合20噸儲(chǔ)水罐（池）。
當(dāng)然，我們認(rèn)為最優(yōu)化的方案是采用2套1.5噸的與20噸儲(chǔ)水罐（池）搭配的組合。這種組合考慮到加班情況下的排量增容、設(shè)備檢修等因素，在實(shí)際應(yīng)用過程中彈性比較大。
二、 儲(chǔ)水罐（池）的選擇
儲(chǔ)水罐（池）是為了廢水排出速度大于設(shè)備處理能力時(shí)用來緩存廢水用的過渡性容器。儲(chǔ)水罐（池）的容量選擇在上文已經(jīng)講述，主要考慮一個(gè)工作周期內(nèi)排放量與處理能力的差值，在這個(gè)差值的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)放大，一般情況下至少要有20%以上的放大率，這個(gè)放大率和廢水的性質(zhì)有一定關(guān)系，比如沉漿、沉渣等沉淀物對容量的縮減等因素。
儲(chǔ)水罐（池）非常重要的一個(gè)問題是液位控制。這個(gè)液位控制主要目的是上、下限位的控制。上限位控制是為了防止廢水、廢液排量過大，造成回流而產(chǎn)生污染。一般情況下控制在總?cè)萘?0%作為上限。此時(shí)應(yīng)采用“開源節(jié)流”的方法，一方面擴(kuò)大處理能力，另一方面減少廢水的排量。下限位控制是為了防止廢水過少時(shí)干粉投加裝置空運(yùn)行造成不必要的浪費(fèi)與損失。下限位控制點(diǎn)一般設(shè)置在與儲(chǔ)水罐（池）出水口同一水平線上，或略高，禁止設(shè)置在低于出水口的高度。上限位可以與報(bào)警器連接，當(dāng)水位達(dá)到上限位時(shí)應(yīng)有明顯的聲光報(bào)警，以利于相關(guān)人員及時(shí)作出有效處理。下限位也可以與報(bào)警器連接提供聲光報(bào)警，但更好的應(yīng)用可以與交流接觸器或PLC連接，用來控制干粉投加加藥裝置的關(guān)停。這樣可以有效防止干粉投加加藥裝置各種泵的空轉(zhuǎn)造成燒毀，也可以有效節(jié)約運(yùn)行成本。當(dāng)然，實(shí)際上我們也可以在高于下限位一定高度的地方設(shè)置“啟動(dòng)限位”，也就是當(dāng)液體高度到達(dá)這個(gè)高度時(shí)自動(dòng)開啟干粉投加加藥裝置。這種搭配的情況下，一般來講，是通過下限位液位開關(guān)、啟動(dòng)限位液位開關(guān)這兩個(gè)液位開關(guān)與交流接觸器或PLC聯(lián)合工作來實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化運(yùn)行的。
儲(chǔ)水罐（池）的液位開關(guān)選擇至關(guān)重要，要考慮安全可靠、耐用性以及經(jīng)濟(jì)性。就目前市面上常用的液位開關(guān)有很多種，現(xiàn)在分別來講講他們的特點(diǎn)。
1、 超聲波、雷達(dá)液位開關(guān)性能較好，但是價(jià)格較高，一般都是千元以上級(jí)別甚至更高，而且一般精度的波頻類型的液位開關(guān)對于液體汽化、霧化會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。
2、磁翻板型液位開關(guān)價(jià)格相對低廉一點(diǎn)，還可以提供較為直觀的液位高度連續(xù)觀察，但是相對體積較大，安裝、更換、檢修相對工作量較大，其連續(xù)測量和觀測的功能在實(shí)際應(yīng)用中作用不大，我們需要的實(shí)際上就是幾個(gè)限位控制點(diǎn)。
3、投入式液位開關(guān)，這種開關(guān)在前幾年應(yīng)用比較多，價(jià)格低廉、使用簡單，但在工業(yè)環(huán)境中酸、堿、油、有機(jī)溶劑等因素的存在，很容易對其浮子、電纜造成腐蝕而失靈。
4、干簧管浮球液位開關(guān)，這種液位開關(guān)在近幾年應(yīng)用比較廣泛，實(shí)際效果較好、價(jià)格低廉、安裝簡便，在大多數(shù)環(huán)境下使用效果都不錯(cuò)，但是也有其缺點(diǎn)，一種情況是油、漿等粘性液體以及帶有雜質(zhì)的液體在浮球和干簧管的間隙外緣產(chǎn)生粘連，間隙中間段產(chǎn)生細(xì)小氣泡腔，繼而造成浮球活動(dòng)不靈敏，另一種情況是動(dòng)態(tài)液體產(chǎn)生晃動(dòng)，使浮球不能垂直上浮而是搖擺上浮，在搖擺上浮過程中與干簧管卡死，造成失控。
5、ML-20系列磁動(dòng)式浮球液位開關(guān)是近年出的新產(chǎn)品，價(jià)格為幾百元，安裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便、耐酸堿、耐油、耐老化，基本上可以克服上述液位開關(guān)的弱點(diǎn)，但是磁動(dòng)式浮球液位開關(guān)不具備連續(xù)監(jiān)測的功能，只能提供點(diǎn)信號(hào)，安裝的接口的內(nèi)徑要大于等于浮球直徑等因素也限制了它的應(yīng)用。
綜上所述，儲(chǔ)水罐（池）的液位開關(guān)要根據(jù)所儲(chǔ)液體的物理、化學(xué)特性，以及使用方便程度、場地因素等綜合考慮選型。
三、 液槽液位控制及流程控制 液槽按一個(gè)工作周期來規(guī)劃流程控制，最簡單的周期是進(jìn)液—投料—反應(yīng)—沉淀—排液。很多加藥裝置由多組液槽組成，工作周期大體也是這樣一個(gè)流程。這個(gè)流程里，第一步需要液位控制，也就是控制液槽里液體的體積，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)（體積到達(dá)指定體積）開始投料，這時(shí)投料的量是一個(gè)固定值。反應(yīng)、沉淀的時(shí)間也是一個(gè)固定值，最后可以用電磁閥控制排液。所以整個(gè)過程就是上限位液位開關(guān)給出一個(gè)開關(guān)量給PLC，PLC給出關(guān)閉進(jìn)液電磁閥的指令，PLC給出投料指令給料斗電磁閥，PLC進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，PLC給出排液指令，下限位液位開關(guān)給出一個(gè)開關(guān)量給PLC，PLC給出停止排液指令，同時(shí)給出開始進(jìn)液指令。這是一個(gè)周期，周期的開始是上限位液位開關(guān)發(fā)出指令，周期的結(jié)束是下限位液位開關(guān)發(fā)出指令。所以液槽液位控制是實(shí)現(xiàn)干粉投加裝置自動(dòng)化運(yùn)行的關(guān)鍵步驟，選擇穩(wěn)定、安全、可靠、耐用的液位開關(guān)是自動(dòng)化運(yùn)行的基礎(chǔ)。
附圖：
干粉投加裝置 雷達(dá)液位計(jì) 磁翻板液位計(jì)
投入式液位開關(guān) 干簧管浮球液位開關(guān) ML-20磁動(dòng)式液位開關(guān)