水厂加氯系统常见故障及其分析

1水厂加氯系统常见故障及其分析1、前言给水处理中，消毒方法有很多，但加氯消毒与其他方法相比，货源充足、价格低廉，是目前最常用的消毒方法。氯气杀菌效果好，但氯气有巨毒，所以加氯系统能否安全稳定、可靠运行，将直接影响安全稳定供水工作。大中型水厂一般均采用液氯消毒。液氯和干燥的氯气对铜、铁和钢等金属没有腐蚀性，但遇水或受潮时，化学活性增强，对金属的腐蚀性很大，因此，为避免氯瓶进水，氯瓶中的氯气不能直接用管道加入水中，必须经过加氯机后投加。传统的加氯设备由于采用正压加氯，对漏氯又缺乏有效的处理措施，易造成人身伤亡事故，且设备精度低，不易连续供氯，维护量大，难以实现自动控制，安全可靠性低，不能满足现代化水厂管理的设计要求，目前一般都采用真空加氯，可有效防止氯气泄露，其运行安全可靠并且设备简单。2自动真空加氯系统自动真空加氯系统通常有加氯歧管、自动切换装置、液氯蒸发器（加氯量小时可以不用）、减压过滤装置、真空调节器、自动真空加氯机和水射器等主要部件组成。2自动真空加氯系统以真空调节器为分界点可分为正压区和负压区两个区域，即危险区和安全区。(1)自动切换装置：系统的切换。由压力开关、电动阀和控制器组成。当接收到左气源及右气源的压力状态信号后，把一只电动阀打开，另一只电动阀关闭。切换压力可以现场设定，可以是气相压力状态，也可是液相压力状态。(2)减压阀：系统中设减压阀是为防止液氯进入加氯系统。(3)真空调节器：真空调节器是真空加氯系统的关键，是正压和负压的分界点。(4)水射器：水射器基本工作原理是根据能量守恒，采用文丘利喷嘴结构。在喉部流速增大，动能提高而压能下降，以至压力下降至低于大气压而产生抽吸作用，将气体抽入同水混合，将氯水投加到加注点。水射器是加氯机气体流量调节及测量控制系统的动力部件（喻为加氯机的发动机）。3(5)加氯系统自动控制：一般前加氯采用手动或流量比例控制（即按水流量成正比例投加），后加氯可采用手动或余氯反馈信号同时给入加氯机，由自动控制器组成新的控制信号控制。3水厂加氯系统现状当前，在我国最常见的负压加氯设备有BAILEYFISCHER&PORTER公司、CAPITALCONTROLS公司、WALLACE&TIERNAN（W&T）公司和德国ALLDOS公司生产的设备。尽管这些生产厂家生产的设备不尽相同,但其投加过程均由四个部分组成，即:液氯的汽化、调压、计量、和投加。氯源经自然蒸发或利用液氯蒸发器由液态氯转换为气态氯，由真空调压器将输入管道内氯气的压力由正压调至负压，通过加氯机计量，通过水射气与压力水混合后投入水体。3.1加氯设备3.1.1现代真空式加氯机原理及控制技术通过近几年的更新改造，目前我部各水厂均用自动真空加氯系统，提高了加氯系统的安全可靠性和精度，降低了氯耗，杜绝了漏气事故。水厂普遍采用的是W&T公司的加氯机。以我水厂为例，选用的W&T公司的V10K系列真空式V型槽加氯机由真空调节器、控制柜和水射器三个基本部件组成。真空调节器位于气源处，控制柜位于加氯间，水射器位于加氯点附近。运行时，水射器产生的真空传到真空调节器，阀内膜片一面感受真空，一面承受气压，其作用力移动弹簧顶杆，使阀塞脱离阀座，阀前压力气体调节为正常运行真空度，真空气体沿管线进入控制柜，经转子流量计测定流量，并通过V型槽阀孔面积的变化控制，再由差压阀通过恒定V型槽前后压差保持其4流速稳定，然后沿管线进入水射器，与水混合为氯水溶液，送至加氯点。系统为全真空运行，如遇真空破坏，真空调节阀将自动关闭，截断气源，防止带压气体进入系统，真空调节阀因赃物黏附于阀座而关闭不严，出现漏气时，压力止回调节阀可起到二级保护作用，减少漏气的可能性；当真空调节阀、压力止回阀均因赃物黏附阀座而关闭不严时，压力放泄阀启动，将漏气排至室外，确保系统中不出现正压。3.1.2投加管道(1)正压管道从氯瓶至真空调节器之间的管道为压力管道，管材选用无缝钢管及防腐耐压的管件、阀门，管路上设有缓冲罐、减压阀等安全装置。(2)负压管道从真空调节器至水射器之间的管道为真空管道，采用坚韧耐用的ＡＢＳ工程塑料管。如果真空管破裂、水射器故障使管道失去真空或压力水断流，加氯机的弹簧进气阀自动关阀，截断供气系统的气流，避免了漏氯。水射器上的止回阀可有效防止因压力水断流所引起的回水现象。3.1.3漏氯吸收装置完整的加氯系统除了以上生产设备外另需安全设备，即泄氯吸收装置。目前水厂氯库均采用密封式管理，并设置了泄氯吸收装置及报警系统，每个氯库内离地30公分处装有监测探头，当空气中氯气达预5定浓度时，氯气检测器报警、发出信号，风机、硫酸亚铁溶液循环泵先后起动，通过抽风机将含氯空气抽吸送到中和塔内，循环泵将硫酸亚铁溶液溶液提升至塔顶，向下喷淋、脱除氯气。3.2工艺流程3.2.1供氯方式大厂氯库内一般为两组气源互为备用，设置自动切换系统，保证不间断供气。1吨或0.5吨的氯瓶，在氯瓶间均分为两组，用歧管连接在一起，一用一备。采用自动切换系统，包括两个电动阀、两个手动阀、一个压力开关和一台控制器。控制器随时接受压力开关发出的电信号，当一组氯瓶压力降至预定值时，控制器向两个电动阀发出信号，关闭在线的一组，开启备用的一组，同时向值班人员报警以及时换瓶。当自动切换发生故障时则可手动切换。3.2.2投加方式目前水司普遍采用的是源水、清水二次投加工艺，源水（滤前）加氯指在混凝沉淀前加氯，其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长，但易生成大量氯化副产物。清水（滤后）加氯指在滤后水中加氯，其目的是杀灭水中病原微生物，它是最常用的消毒方法。采用此法还能保证末梢余氯。4水厂加氯系统常见故障及排除4.1汽化量不足及其解决方法液氯汽化的过程，在物理学中是吸热的过程，此时，必须连续不断地向液氯投入足够的热量，液态氯才可能连续不断地汽化成气氯。6通常采用液氯自然汽化的形式，空气中的热能通过瓶壁足量的传入到瓶内，液氯就会足量的蒸发。目前各水厂都没有液氯蒸发器，依赖气温对氯瓶内的液氯进行自然蒸发，液氯汽化量随环境温度变化而变化，温度越高，汽化量越大，温度越低，汽化量越小，甚至不能汽化；冬季普遍存在汽化量不稳定的问题，影响了投加效果。各厂可采用了一些诸如水喷淋、电炉烘烤等临时应付措施加速其汽化，但仍存在问题。如直接对氯瓶喷水，加重了氯库内的湿度，使氯库内的氯气和水反应生成次氯酸，对钢瓶外壳及氯库内真空调节器等设备产生腐蚀。其解决方法为：1）在经济条件允许的情况下，考虑配备相应规格的蒸发设备，如液氯蒸发器等。2）增加并联使用的氯瓶的个数和增大氯瓶的规格；3）使用电热器、水暖器等提高氯瓶间的温度。4）在保证氯库干燥通风的情况下，采用风循环，加速氯瓶周围空气的流动达到传热的目的。4.2低温液氯进入压力管路及其预防措施（1）真空负压加氯设备曾多次发生氯瓶内液氯来不及汽化而致使液氯被抽到氯瓶出口的压力管路、过滤罐、减压阀、真空调节器等部件处的事故。（2）氯瓶出口的气态氯在管道内再度被液化。到达加氯机内的减压阀，其外壳为塑料材质，就发生了炸裂，其原因就是氯瓶出口的7气态氯在管道内再度被液化进入加氯机再度汽化了。体积膨胀导致塑料外壳炸裂。由于低温液氯蒸发时需大量吸收周围的热量，因而液氯流经部位的器件表面会发生结露、结霜等现象，温度过低时，则导致这些器件中的塑料部件受损，如隔膜损坏。液氯还会把过滤罐内聚集在一起的杂质冲到真空调节阀处引起异常的喘振、冻结压力表隔膜并使压力表失灵，影响加氯设备的正常运行。为了避免加氯设施受损，可以采取以下几项技术措施：确保加氯设施安装地点的室温；在压力管路上缠饶电加热头；真空过滤罐处安装红外辐射取暖灯，在氯瓶出口的管路上附设温度传感器等在线监测仪表；在真空调节器前安装液氯捕捉器等；尤其在初春及冬季低温时，防止氯瓶出口的气态氯再度被液化。切忌为提高氯瓶的出气率而对氯瓶进行直接加热，否则会引起氯瓶内液氯过度汽化而使瓶内压力超出上限，引发更大危险。4.3加氯量调不上去的原因及及其解决方法4.3.1加氯量控制阀处真空度低，加氯量调不上去这种故障说明加氯系统负压小，其主要原因一是产生负压的水射器工作不正常；二是负压管路有泄漏。判断水射器工作是否良好可采用如下办法：关闭供给水射器氯气管路的阀门，打开水射器的氯进口管的活接头，用手轻轻放到接口处，应有明显吸力，吸力越大说明水射器工作状态越好。若吸力不大或没有吸力说明水射器工作不正常。若水射器工作良好，仍有此故障，说明负压管路有泄漏，需要逐段检8查重点为管路接口，如连接真空表的软管接头处。水射器未能正常工作原因如下：(1)供给水射器的压力水不足或压力不够（应有压力显示）,这就要检查水射器的供水管路中的阀门过滤器是否有堵塞，加氯加压泵工作是否良好。(2)水射器喉管处有杂质，这就要拆洗水射器，清洗水射器喉管及相关的单向阀应用温水（注意：氯气含杂质多如氯化钙等，常会使水射器喉管堵塞且不易清洗，供给的高压水若含有泥砂也易堵塞喉管）。(3)未遵守水射器的安装规范。射器进水管接口用管螺纹与上水管道相连，水射器出口使用直径２５－５０塑料管相连接，水射器出口溶液管直管段不应小于２ｍ，否则将影响水射器送氯性能。水射器应尽量靠近加氯点安装，当水射器距加氯点较远时，请按参考标准选用加氯管的口径，加氯管口径大小将严重影响氯量，否则不产生负压。4.3.2加氯量控制阀处真空度很高，加氯量调不上去该故障产生的原因是气源不足，应检查真空调压器是否打开、开启度是否过小、通向加氯量控制阀的管路是否阀门没开好、氯瓶角阀是否打开、连接氯瓶的柔性管是否堵塞、角阀是否堵塞等。也有可能是真空调节阀或气源管路堵塞，产生的原因往往是由于氯气中的杂质沉积引起。此时，拆卸真空调节阀，进行检查清洗。4.3.3水射器冰堵及负压管道冰堵1）现象：水射器内腔出现结冰，加氯量下降不能正常工作92）原因：由于水射器在加大氯量、水射器的压力水不够或压力出现不稳定的波动的情况下(一般在低于0．2ＭＰａ)，出现内腔溅水，水和氯气融合后在较高真空情况下发生结冰。结冰后如果没有足够的环境温度使之融化，就会越积越多，最终导致气路狭窄，使加氯量下降，当结冰达到某个平衡状态时，这个过程就不会再继续，但冰也不会自动消融。最后造成气路不畅,影响投加效果。解决方法：将水射器安装在室内，保证其工作环境的温度。在加氯压力水管上连接加压泵，目的是在当出厂水压力不够时向压力水管道补充水量加压。4.3.4负压管道冰堵（1）原因：当停止水射器压力水时，管路中的真空将水吸入到加氯机内，当投加点有压力时，也可将水倒流到加氯机内。（2）解决方法：1）检查水射器止回阀的密封O形圈，进行清理或更换。2）必要时需更换止回阀膜片。3）在加氯机出气口处安装一个球阀，在停止水射器压力水时先关闭球阀。4）可以在真空管路上安装一个泄水阀，当真空管路中有水时会自动将其排出。4.4氯气正压管道泄漏的原因现代真空加氯技术的发展，极大地提高了氯气流量调节控制环节的安全性。但是从氯瓶出气至加氯机真空调节器之间的正压管路及正压10切换系统仍存在许多可能的泄漏点，是目前氯气使用中的主要安全隐患。（1）原因：1）氯瓶及其附件存在隐患，如氯瓶内的输氯导管断裂或松脱；角阀在开启的过程中打不开、漏气或变形折断等。2）垫圈重复使用，螺纹管接头装配不当，螺栓型号和球阀的型号不配套。3）正压管线的管材、管件、阀门的材质未按氯气标准要求选用。球阀的材质不是专门的防腐材质；造成氯气泄露,与空气中的水汽结合，腐蚀速度加快,所以导致使用时间不长,频繁更换，存在泄氯的隐患。各厂正压管道上的球阀更换了频繁。4）管路系统及氯瓶操作未考虑防液氯或氯气冷凝的措施。（2）解决方法：1）严格执行氯瓶验收制度，对角阀打不开的氯瓶，可用工具顺角阀的轴向轻轻敲击阀芯，使其锈蚀层松动，再用专用工具适当用力开启；若还打不开，则应对氯气供应商派专人处理。2）严格按氯气使用标准选择、安装、维护正压管路的管道、接头及阀门。3）尽可能的简化正压管路及切换系统，将正压连接点的数量降至最少，最大限度地减少可能的泄漏点。4.5易损部件的更换与成本控制11水厂现用的加氯设备（加氯机