超濾反沖洗加熱控制系統的改造

張 華 孫鑫泉 王培成

(1.南京化工職業技術學院，南京 210048；2.大唐南京發電廠，南京 210000)

化學超濾在制水系統中是一個關鍵環節，對熱電廠的安全經濟運行起著極其重要的作用。超濾是在水壓的作用下水分子及小分子通過超濾膜，由于超濾膜上的微孔很小，一方面可有效除去水中各種懸浮物顆粒、膠體、細菌和大分子有機物，另一方面被截留物則不斷在膜的表面積累，造成膜通量急劇下降，導致標準化的產水量和系統脫鹽量分別下降或同時惡化，需要定期反沖洗和化學清洗來恢復膜功能[1]。

1 超濾反沖洗流程介紹①

化學超濾反沖洗流程如圖1所示。進超濾裝置前進水溫度為25℃左右，溫度低時通過熱交換器加熱至25℃左右。該系統冬季水溫控制一直是困擾同類機組的“季節病”，水溫容易超調。當超濾裝置在反沖洗狀態時，熱交換器出水不經過超濾裝置，加熱的熱水必須通過旁路排向收集池，從而保證加熱工業水的流通，如不及時排出加熱水，就會造成加熱器悶燒，水溫超調，從而損壞加熱器，嚴重時還會造成爆管，熱水泄漏傷人，再次超濾時如水溫超過70℃就會燙壞滲透膜?，F有的超濾裝置旁路排水閥是采用人工手動就地操作的方式，運行人員的控制室離化學水間較遠，遇到突發情況時，就地操作的及時性得不到保證，需要對現有的化學超濾進水旁路系統進行優化改造。

圖1 化學超濾反沖洗流程圖

2 控制方案分析確定

超濾裝置的進水溫度恒定關鍵在于換熱器的平穩運行，進而要求換熱器的出水量即超濾裝置的進水量持續恒定。但超濾裝置每運行過濾30～45min必須進入一個反沖洗程序，時間約45s，必須停止進水。為確保超濾裝置反沖洗結束后的進水溫度穩定，防止水溫超調燙壞濾膜，常用以下方法解決[2]：

a. 調節換熱器的加熱蒸汽流量。此法的缺點是頻繁反沖洗則要求頻繁的蒸汽閥調節，縮短了蒸汽閥壽命。

b. 在蒸汽管上設減溫降壓裝置，在反沖階段用冷水摻入蒸汽，以解決換熱器斷流帶來的溫度突變，此法的缺點是增加了熱損失環節，且冷水箱易受污染。

本次改造主要利用原有的旁路系統，加裝溫度計，溫度信號上傳至DCS裝置，原有的手動閥門改成氣動閥。閥門有手(點)動和自動兩種方式，當進水溫度超50℃時，通過DCS中控溫程序或人工強制發出信號自動打開旁路排放閥排向收集池，也可在就地柜上直接操作自動閥門。

2.1 執行機構選型

要實行自動化操作，首先從實現遠方操作入手。在確立閥門執行機構選型時，考慮到化學水就地環境的特殊性，在防火防爆、耐腐蝕、動作速度、設備性價比及改造工作量等幾方面進行綜合考慮，確定選用氣動執行機構。為避免信號失控，產生加熱器悶燒損壞，傷人等事故，氣動執行器采用氣開的作用方式?？紤]附近電壓等級為220V的電源，配供氣動執行機構電磁閥電源為直流220V。

2.2 氣動執行機構的安裝

改造工作不同于基建時的安裝，化學水處理設備均在運行狀態，大規模的鋪設新電纜和安裝新的氣源管道既影響在運設備的安全，也會破環現場的整體協調性。本次改造合理利用了化學超濾裝置電磁閥箱有氣源管路，在電磁閥箱已無備氣路可用時，充分利用化學水處理設備間歇性運行此特點，在短暫停運的間歇，在電磁閥箱入口儀用空氣母管上加裝三通，引用一路氣源去新裝氣動門，在不影響現有系統的情況下，巧妙利用現有資源，大大節約了材料費和人工量。

按常規設計，氣動執行機構的控制電纜至少需8根芯線，用于控制信號和反饋信號。但設備附近電纜只有6根備用芯。為減少對現場通道及設備的影響，本改造對控制及反饋回路進行了非常規的改進：在DCS側對DO、DI回路分別采用公用線，用6芯線實現控制和信號反饋問題。DCS柜和就地柜信號連接如圖2所示。

圖2 DCS和就地控制柜的信號接線圖

2.3 DCS組態編輯

現場設備與DCS機柜的信號連接工作完成后，熱控專業根據系統情況在輔控DCS的CRT上增加電磁閥軟操作面板如圖3所示，并對該系統編緝組態了根據溫度變化自動開、關閥門的順序控制回路。

圖3 旁路控制閥的軟面板及閥位顯示圖

如圖4所示，超濾進水管旁路閥的控制回路組態方法如下：打開設備表對照設備的模塊類型，在“編輯向導”里選擇“MMI”，選擇與設備模塊類型相對應的設備模塊“MOTST”,雙擊后彈出設備模塊,并將設備的DI、DO硬件點連接到模塊上。設置完后對應的“數據類型”，“I/O地址”以及“描述”應該和實際測點相符合。

圖4 超濾進水四管旁路氣動門控制SFC圖

3 結束語

改造后超濾裝置進水旁路排水系統實行了遠程自動控制，既減少了運行人員的工作量，系統也由原來10℃的控制溫差降低到了2℃以內，大大提高了化學超濾系統再生加熱器溫度控制的自動化水平，也提高了超濾系統進水的穩定性和可靠性。此次技術改造，在設備選型、系統設計和施工方案上作了多重優化，并達到預期目標。