燃機電廠化學水處理技術探討

姜海明+劉翔

摘要：以某燃機發電企業的化學水處理控制系統項目為背景，分析了燃氣發電機組中化學水生產的主要工藝流程和系統結構，概述了化學水處理系統步序控制功能的實現方法，著重對一種新的改進信號聯鎖邏輯的方法進行了探討，并對其投入運行后的控制效果進行了分析。

關鍵詞：燃機電廠；化學水處理；聯鎖邏輯；步序控制

中圖分類號：TK223

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）22003003

1 引言

燃氣發電機組是為適應新的環保要求而開發的新型發電機組。在聯合循環機組的工藝流程中，化學水處理工藝占據舉足輕重的地位，燃氣發電機組的安全穩定生產離不開化學水處理系統的良好工作狀態。隨著燃機電廠自動化水平的不斷提高，對化學水系統的連續監視和分析以及越來越多采用的化學水處理新工藝和新技術，有效地預防了化學水設備的結垢和腐蝕，保證了機組的安全、經濟運行。本研究以某燃機發電企業的化學水處理監控系統為背景，介紹了燃機電廠的化學水處理的步序控制系統。

2 燃機電廠化學水處理技術

燃機發電廠電力生產過程中的化學水的處理技術一般指在水處理的各個系統過程中所包含的各種關鍵技術，而化學水處理一般涉及以下幾個系統：預處理系統、鍋爐爐水處理系統、脫鹽系統、循環水和廢水處理系統、凝結水處理系統等[1]。如今發展越來越離不開更高的環保要求，燃氣發電機組所要求的化學水處理技術也在日益提高，適應燃氣輪機的化學水處理技術也慢慢發展起來。

3 燃機電廠化學水處理技術的新應用

3.1 膜分離技術燃機電廠水處理系統中的應用

膜分離技術是定義在分子水平上的技術，當不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，這種技術是以高分子薄膜為介質對混合物進行分離。膜分離技術在水處理過程中具有十分重要的作用，對于實現對廢水中有用成分的回收及廢水的再利用有重要作用。燃機電廠中若將傳統的制水的工藝改換為膜分離技術不僅可以節約傳統工藝所花費的大量人力物力，留出更大的空間，還能為聯合循環機組提供更優質的用水。膜分離技術涉及到反滲透膜、超濾膜和微濾膜等不同的類型的膜，依據在化學水處理過程中雜質徑寸不同選取不同的膜來快速的去除水中的污染物和雜質，使得經過處理的水質得到保障。在膜分離技術中若使用的是反滲透膜則可以大大減輕其后面除鹽設備的工作壓力，因為其有很強的選擇性，能阻擋98%的雜質離子，可大大降低化學水處理過程中酸、堿使用量[2]。使用膜分離技術還可以大大降低燃氣機組經循環利用后的廢水中的鹽類和重金屬含量，滿足國家對環保對燃機電廠的環保要求，膜分離技術的優勢還在于易于實現自動化操作。

3.2 FCS技術在燃機電廠水處理系統中的應用

燃機電廠對現場化學水處理系統的要求是控制易變過程、應對難于對付的非常環境、保證危險區域的人員設備安全，而FCS技術以其開放性、可相互操作的特性能更好地解決燃機電廠化學水處理系統存在的設備分散、實時監測困難的等問題，而FCS技術恰好能解決火電廠化學水處理系統中存在的問題。FCS技術將火電廠化學水處理過程中原有的操控系統分解后進行重組構建，降低了人為干擾因素，這樣大大地提高了每一個控制終點的精確度[3]。目前電廠水處理系統使用FCS技術已經實現了機組凝結水系統的自動化運行，既保證了安全生產的可靠性，又提高了設備運行的速度。FCS技術的應用，不僅減少了人力資源的投入，大大地降低了電廠化學水處理系統的成本，而且還使得化學水處理系統實現了遠程遙控、實時監測，對于生產過程中出現的問題能得到及時的反饋，便于有效地解決處理。

4 燃機電廠化學水處理系統的工藝流程

燃機電廠化學水處理方法是基于膜分離技術的離子交換的方法，進行水處理的時候通過反滲透膜、超濾膜和微濾膜等快速的去除水中的污染物和雜質。采用單元式二級除鹽的工作方式，預處理水經由化學水處理車間的一級反滲透裝置、除碳器、中間水箱、二級反滲透裝置等設備進行復床除鹽，經過這一流程后產出的水稱為一級除鹽水，此時一級除鹽水再經由超濾除鹽、EDI除鹽后，生產出的水被稱為二級除鹽水。整套設備由多臺反滲透裝置、多臺超濾裝置、多臺DEI裝置、風機、水箱等輔助設備組成。

燃機電廠化學水處理系統的工藝流程是圍繞除鹽系統的水處理展開的。酸堿系統供應整個除鹽系統再生工藝所需要的的酸和堿，加氨系統可以平衡二級除鹽水的pH值，整個化學水處理系統中啟動閥門所需的空氣頂壓環節及輔助再生工藝中所需的空氣頂壓均由輔助系統中的壓縮空氣系統提供[4]。整個流程中，除鹽、酸堿、加氨、空壓系統裝置協調工作。工藝流程如圖1所示。

5 燃機電廠化學水處理系統步序控制功能

預處理水經過一級反滲透裝置、除碳、二級反滲透裝置、超濾裝置、EDI裝置，最終產出二級除鹽水。一級反滲透裝置、二級反滲透裝置、超濾裝置在長時間運行之后，進行離子交換的滲透膜會失效，這時候就需要進行反洗工作。同一控制器控制下的的同一類過濾裝置不能在同一時間進行反洗工作，這需要把裝置運行與反洗時間進行協調，交替進行反洗[5]。

燃機電廠化學水處理系統的工藝流程通過DCS系統來控制各種裝置的運行和反洗的步序。各種裝置的控制任務通過組態邏輯步序完成。

6 化學水處理系統聯鎖邏輯

燃機電廠化學水處理系統中液位、水質、溫度、泵等信號包含大量的聯鎖保護邏輯。為避免發生裝置聯鎖保護停之后對其他工藝參數產生影響，進而導致其他一個或多個裝置也產生聯鎖保護停或報警的情況，對排除故障造成極大困擾[6]。要改進這種普通的聯鎖邏輯，減少故障排除的難題，需及時進行鎖定和切斷，普通的聯鎖邏輯中需做以下添加。

（1） 報警輸出信號需有自鎖功能的邏輯，使信號能保持其輸出直至進行復位。endprint

（2） 在報警信號間添加切斷點，使得某一報警信號出現之后，其他聯鎖報警不再出現，避免停機原因受到干擾[7]。

（3） 報警信號產生原因排除后需能復位信號狀態。在普通的聯鎖邏輯中做以上邏輯添加，可以使報警信號得以鎖定。經過層層邏輯嵌套后，可在眾多的聯鎖邏輯條件中鎖定首出信號。

7 結語

燃機電廠化學水處理系統實現了對化學水處理各裝置和整體工藝流程的控制，針對化學水處理系統現場工況，可制定不同的邏輯步序并實現聯鎖保護。改進后的邏輯步序及聯鎖保護在燃機發電廠投入使用后，能夠有效地提高化學水處理系統的工作效率，并且降低能耗，節約生產成本。

參考文獻：

[1]曲忠勇.電廠化學水處理技術應用分析[J].科技創新與應用，2014（2）：96.

[2]王 春，王萍.高硬度反滲透濃水處理技術[J].華電技術，2015，37（2）：24～26.

[3]胡佳怡.化學水處理程序控制故障分析及改進[J].電力與能源，2016，34（3）：300～302.

[4]吳雅琴，楊 波，申屠勛玉，等.膜集成技術在高含鹽廢水資源化中的應用[J].水處理技術，2016，42（7）：118～120.

[5]萬紅云.化學水處理和設備[M].北京：中國電力出版社，2008.

[6]陳宗明，范紅照，胡秋云.電廠化學水處理系統的改造[J].廣東電力，2005（10）：42～45.

[7]孫秦婁，李 佳.大氣壓交流放電自動頻率跟蹤電路的設計[J].中南民族大學學報（自然科學版），2016，35（4）：92～94.

Abstract： Taking a certain gas turbine power generation enterprises of chemical water treatment control system project as the background， this paper analyzed the chemical water production in gas turbine power plant's main technological process and system structure.It also introduced the chemical water treatment system step sequence method to realize the control function. In addition， this paper introduced a kind of new method of improved signal interlock logic and its operation control effect was analyzed.

Key words： gas turbine power plant； chemical water treatment； interlocking logic； step sequence controlendprint