關于稻米中鎘的檢測方法初探

蔣軍雄

摘要：重金屬鎘能夠通過農作物進入到食物鏈，進而對人們的身體健康產生極為不利的影響。而稻米是農作物中極為容易富集空氣以及土壤中的鎘，進而對人體健康產生間接性的危害，因此對稻米中鎘的檢測方法進行探究具有十分重要的現實意義。文章對稻米中鎘的檢測方法進行了探究，并對受到鎘污染的稻米處理技術進行了分析。

關鍵詞：稻米；鎘；檢測方法；農作物；稻米處理技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS212 文章編號：1009-2374（2016）11-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.027

1 循環水泵的定義及分類

1.1 循環水泵的定義

所謂循環水泵指的是在火力發電或其他使用汽輪機的場合輸送流體或使其增壓的機械，其主要用來向汽輪機凝汽器中輸送冷卻液體，從而對凝汽機排汽進行冷卻。作為火電廠冷卻水循環系統中重要的組成部分，循環水泵對火電廠安全經濟運行十分重要，所以應根據火電廠所處季節、取水條件、運行工況、所受載荷的不同，對循環水泵進行合理的選型設計，以適應不同的運行環境。

1.2 循環水泵的分類

冷卻水循環系統中采用的循環水泵主要是葉片泵，它主要依靠帶有葉片的葉輪的高速旋轉來對液體進行壓送。而火電廠循環水泵主要為葉片泵，并進一步分為以下三種類型：軸流泵、離心泵以及斜流泵。

1.2.1 軸流泵。軸流泵具有軸向流的葉輪，其高度旋轉時對液體質點施加的力為軸向斜力。軸流泵的轉速較高，比轉速一般不低于500，流量較大，但其揚程較低。

1.2.2 離心泵。離心泵具有徑向流的葉輪，其對液體質點主要施加離心力。離心泵的轉速較低，比轉速一般在40～300之間，流量也較低，但其揚程較高。

1.2.3 斜流泵。斜流泵具有斜向流的葉輪，作為前兩種泵型所用葉輪的過渡形式，其對液體質點不僅施加軸向升力，而且施加離心力。

2 循環水泵選型的要點

2.1 循環水泵性能參數

2.1.1 流量。循環水泵的流量Q是以下三部分用水量之和：（1）凝汽器冷卻水用水量Q1，而Q1=mDk，其中m為冷卻速度，由優化計算后確定，其值隨季節變化，而Dk為凝汽量一般由機務專業提供；（2）輔機用水量Q2；（3）其余用水量Q3，主要有暖通用水量、生活用水量、除灰用水量、化水專業用水量、工業用水量等。

2.1.2 揚程。

第一，靜揚程H0。采用直流供水系統時，必須要考慮到循環水泵的虹吸作用，用以有效降低水泵的工作水頭。應遵循的原則是盡可能地降低供水的幾何高度，但也要確保循環水泵主廠房不會被突發性洪水淹沒。考慮虹吸作用時，直流供水系統循環水量靜揚程為虹吸井堰上水位與取水河段設計平均水位之差。

采用循環供水系統時，帶冷卻塔的循環供水系統循環水量的靜揚程為冷卻塔內豎井水位與冷卻塔集水池水面標高之差。

第二，水頭損失Σh。冷卻水循環系統的水頭損失主要由以下五個方面組成：（1）循環水管的水頭損失；（2）主廠房內的水頭損失；（3）冷卻塔配水系統的水頭損失；（4）水泵房內部及周圍的水頭損失；（5）取水頭部及引水管、進水間的水損失。

第三，揚程HP。火電廠循環水泵的揚程HP為冷卻水循環系統全部水頭損失Σh與供水系統的靜揚程H0之和。

2.2 循環水泵選型要求

2.2.1 必須根據泵站的具體情況對火力發電廠水泵性能參數進行詳細合理的設計計算，以滿足具體工況下的循環水泵流量和揚程要求。

2.2.2 應理論聯系實際，科學合理地確定水泵結構和安裝方式，以利于循環水泵的日常維護和管理。

2.2.3 因為季節、載荷的變化會在很大程度上影響到循環水泵的運行工作情況，所以火力發電廠所選用循環水泵的性能參數務必要滿足多點運行工況要求，以確保循環水泵始終運行在高效率區。

2.2.4 應盡量保證循環水泵高可靠性、高效率地運行，并且有效防止汽蝕問題，以保證循環水泵的使用壽命長和振動噪音小。

2.2.5 應盡量降低循環水泵廠房的工程造價，但也務必使水泵的臺數配置滿足國家技術規范的要求。

3 常用泵比較

3.1 性能參數

火力發電廠常見水泵的性能比較。比轉速：軸流泵為500以上，離心泵為300～400，斜流泵為180～500。揚程范圍：軸流泵為1～15米，離心泵為10～200米，斜流泵為5～30米。泵口徑：軸流泵為300～4500毫米，離心泵為40～2000毫米，斜流泵為100～6000毫米。流量范圍：軸流泵流量大，不能在小流量范圍內運行，離心泵流量小，但從零流量到大流量均能運轉，斜流泵流量較大，零流量到大流量均能運轉。軸功率變化：軸流泵具有陡降型功率曲線，零流量時功率最大，離心泵為具有上升型功率曲線，零流量時功率最小，斜流泵具有平坦的功率曲線，電動機始終能滿載運行。效率變化：軸流泵高效率范圍窄，揚程變化后效率很快降低，離心泵高效率范圍廣，能適應揚程變化，斜流泵高效率范圍廣，能適應揚程變化。抗汽蝕性能：軸流泵較差，離心泵好，斜流泵好。結構與重量：軸流泵同口徑時結構簡單，重量較輕，全調節泵結構復雜，離心泵同口徑時結構復雜，重量大，斜流泵同口徑時結構簡單，重量較大。輔助設備：軸流泵中小型泵輔助設備少，大型泵輔助設備多，離心泵較少，斜流泵中小型泵輔助設備少，大型泵輔助設備多。維修保養：軸流泵較麻煩，離心泵較容易，斜流泵較容易。耐用年限：軸流泵較短，離心泵較長，斜流泵較長。

可以看出，軸流泵的揚程較低，僅為1～15米，而且其高效率區窄，所以軸流泵現如今已經基本被淘汰了。相比于軸流泵，離心泵和斜流泵具有相對優勢，如揚程高，能在小流量運行，高效率范圍廣，能適應揚程變化，抗汽蝕性能好，輔助設備較少，維修保養容易和耐用年限長，因此離心泵和斜流泵已經廣泛地被火力發電廠所采用。

離心泵又可以進一步分為立式泵和臥式泵，下面將火電廠所采用的立式離心泵、臥式離心泵和斜流泵進行結構型式比較。（1）立式離心泵：葉輪如在水面以上，啟動時需抽真空；干坑安裝，設備不易被腐蝕，保養維修容易；葉輪水平旋轉，對基礎擾動力小，工作合理；占地面積小，泵坑深，廠房高度較高；吸水管路長，水力損失大；造價較高；在水面以上的葉輪吸水高度大，易產生汽蝕現象；參數覆蓋面窄，系列不完整；主軸撓度小，軸承磨損均勻。（2）臥式離心泵：葉輪如在水面以上，啟動時需抽真空；干坑安裝，設備不易被腐蝕，保養維修容易；葉輪垂直旋轉，對基礎擾動力大，工作合理性差；占地面積大，廠房高度較低；吸水管路長，水力損失大；造價較低；在水面以上的葉輪吸水高度大，易產生汽蝕現象；參數覆蓋面廣，系列較完整；主軸撓度大，軸承磨損不均勻。（3）斜流泵：葉輪淹沒，啟動簡單；濕坑安裝，主要部件在水面以上，易被腐蝕，保養維修麻煩；葉輪水平旋轉，對基礎擾動力小，工作合理；占地面積小，廠房高度較高；吸水管路短，水力損失小；造價較高；吸水高度小，無真空出現；參數覆蓋面廣，系列完整；主軸撓度小，軸承磨損均勻。

綜上所述，離心泵流量較小，所以主要適用于火力發電廠300MW及其以下的機組。而立式離心泵的系列不完整，大多用于火電廠125MW、300MW的機組。相比較而言，斜流泵具有突出優勢，其具有高效率區寬、結構型式簡單、安裝維護容易、運行范圍寬廣、占地面積小、揚程和流量范圍合理等優點，所以能極大地滿足我國現階段所用汽輪發電機組循環水系統要求，成為了火力發電廠所用循環水泵的主要選擇。

另外，循環水泵的選型還應考慮循環水泵的安裝位置。例如，如果要將循環水泵安裝在主廠房內，應選用離心泵，因為斜流泵泵前尺寸較長，吸水井深度較大，致使其在主廠房內無法安裝。

3.2 泵房布置

筆者主要從事300MW機組設計工作，下面通過一個2×300MW火力發電廠工程泵房布置實例來對立式斜流泵和臥式離心泵的泵房布置進行比較分析。

3.2.1 該火力發電廠2×300MW機組采用的是擴大單元制的供水系統概況。其中一臺300MW的汽輪機循環冷卻用水量為8.59m3/s，即30924m3/h，同時配有一座3500m3的自然通風冷卻塔、一臺凝汽器、一根進水母管、一根出水母管。兩臺汽輪機則配備有四臺循環水泵，這四臺水泵被布置在同一座主廠房內。該擴大單元制的供水系統的管道和其他水阻為15.428m，幾何揚程為9.8m，循環水泵揚程為25.169m，整個供水系統平穩工作時一臺循環水泵的流量為4.78m3/s，即17208m3/h。基于對火力發電廠2×300MW機組供水系統揚程和流量考慮，給每臺300MW機組配備了兩臺湘江48-18型循環水泵，該循環水泵的性能參數如表1所示：

3.2.2 立式斜流泵泵房布置。考慮到該火力發電廠2×300MW機組供水系統揚程和流量，采用4臺60LKXB-23型立式斜流泵作為其循環水泵，該循環水泵的性能參數如表2所示：

該立式斜流泵的水泵軸和電動機采用直聯單基礎連接，水泵安裝方式為濕坑，4臺循環水泵布置方式呈一字形，循環水泵中心之間的距離為5.6m，其吐出口在零米層以下；在循環水泵主廠房進水前池布置了6塊濾網尺寸為4.8m×7.2m的平板（其中兩塊留作備用）；采用一套3m×3m的通過手動啟閉機控制的鋼制閘門，并放置于兩座進水池之間；該立式斜流泵主廠房的起重設備為一臺25/6t的8.5m雙梁橋式起重機；管溝里放置有循環水泵的出口閥門和出水管，其中的出口閥門采用的是Ddwy941X-6、DN1600電動蝶閥。

該立式斜流泵主廠房的地上部分采用的是磚混結構，高度是16.4m，其軸線平面尺寸為34m×12m；而該循環水泵地下部分為普遍應用的鋼筋混凝土結構，深度為7.8m，而其軸線平面尺寸為22m×16m。

3.2.3 臥式離心泵泵房布置。該臥式離心泵的布置方式為錯行，且每一臺循環水泵出口配備了一只Ddwy941X-6、DN1600電動蝶閥，而在其進口處則配備了一只2945X-2.5、DN1600電動閘閥；該臥式離心泵的進水前池一共布置了12塊濾網尺寸為4m×8.4m的平板（其中兩塊留作備用）；循環水泵的兩座進水前池放置有一套3m×3m由手動啟閉機控制開關的鋼制閥門；該臥式離心泵主廠房的起重設備為一臺30/9t的15.5m雙梁橋式起重機。

該臥式離心泵主廠房的地上部分采用的是磚混結構，高度是15.6m，其軸線平面尺寸為54m×28m；而該臥式離心泵地下部分為普遍應用的鋼筋混凝土結構，其進水間和泵坑深度為8.4m，而其泵坑平面尺寸為34m×18m，其進水間平面尺寸為10m×20m。

3.3 工程造價

該火力發電廠2×300MW機組的循環水泵由湘江48-18改為60LKXA-23后，因為其安裝方式變為了濕坑，所以循環水泵的主廠房的地上部分軸線平面尺寸由54m×28m減少到34m×12m，而其地下部分軸線平面尺寸由34m×18m減少到22m×16m，水泵主廠房的高度則由15.6m增加到16.4m。另外，循環水泵入口處的四個DN1600電動閘閥被取消了，而循環水泵出口處的四個電動快關蝶閥則被改為了DN1600。同時水泵主廠房零米電動機層選擇的是水磨石地面，而且循環水泵的主廠房設備通行和維護檢修方便，這是因為出水閥門和管道都布置于管溝內。該2×300MW機組火力發電廠立式斜流泵和臥式離心泵的泵房布置工程造價比較如表3所示。可以看出，立式斜流泵泵房布置方式比臥式離心泵泵房布置方式的工程造價低137.9萬元，減少投資17.3%，有效地節省了火電廠的投資成本。

4 結語

受限于傳統的設計理念和設計習慣，現階段我國單機容量300MW及其以下發電機組普遍采用的循環水泵為臥式離心泵。基于以上對立式斜流泵和臥式離心泵性能參數、泵房布置、工程造價的比較，可以看出相對于臥式離心泵，采用濕坑安裝方式的立式斜流泵具有更為廣闊的發展前景，這是因為其具有泵房布置合理、泵房通行方便、循環設備檢修方便等優點。另外，立式斜流泵還可以有效地降低投資成本，一般達到了12%～18%，同時其占地規模也削減了40%以上，這與火力發電廠的發展建設方向一致，所以應打破固有陳舊觀念，在火力發電廠供水系統設計中優先選用立式斜流泵作為其循環水泵。

參考文獻

[1] 吳民強.泵與風機節能技術問答[M].北京：中國電

力出版社，1998.

[2] 董貴斌.火力發電廠大型循環水泵空蝕的調查研究

[J].電力技術，1989，（4）.

[3] 夏偉.火電廠循環水泵選型探討[J].新疆電力，

2002，（1）.

[4] 李波.1000MW機組循環水泵選型方案的探討[J].機

電工程技術，2008，36（11）.

[5] 廖培山.火力發電廠循環水泵的選型與運行[J].紅水

河，2013，（2）.

[6] 姜東升.基于節能環保的大型火電廠熱機設備選型優

化[J].電力建設，2013，34（10）.

作者簡介：邢勤華（1982-），女，北京人，國核電力規劃設計研究院工程師，研究方向：水工工藝。

（責任編輯：蔣建華）