張 華 孫鑫泉 王培成

(1.南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210048；2.大唐南京發(fā)電廠，南京 210000)

化學(xué)超濾在制水系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)熱電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(guò)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(xì)菌和大分子有機(jī)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(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)水量和系統(tǒng)脫鹽量分別下降或同時(shí)惡化，需要定期反沖洗和化學(xué)清洗來(lái)恢復(fù)膜功能[1]。

1 超濾反沖洗流程介紹①

化學(xué)超濾反沖洗流程如圖1所示。進(jìn)超濾裝置前進(jìn)水溫度為25℃左右，溫度低時(shí)通過(guò)熱交換器加熱至25℃左右。該系統(tǒng)冬季水溫控制一直是困擾同類機(jī)組的“季節(jié)病”，水溫容易超調(diào)。當(dāng)超濾裝置在反沖洗狀態(tài)時(shí)，熱交換器出水不經(jīng)過(guò)超濾裝置，加熱的熱水必須通過(guò)旁路排向收集池，從而保證加熱工業(yè)水的流通，如不及時(shí)排出加熱水，就會(huì)造成加熱器悶燒，水溫超調(diào)，從而損壞加熱器，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成爆管，熱水泄漏傷人，再次超濾時(shí)如水溫超過(guò)70℃就會(huì)燙壞滲透膜?，F(xiàn)有的超濾裝置旁路排水閥是采用人工手動(dòng)就地操作的方式，運(yùn)行人員的控制室離化學(xué)水間較遠(yuǎn)，遇到突發(fā)情況時(shí)，就地操作的及時(shí)性得不到保證，需要對(duì)現(xiàn)有的化學(xué)超濾進(jìn)水旁路系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

圖1 化學(xué)超濾反沖洗流程圖

2 控制方案分析確定

超濾裝置的進(jìn)水溫度恒定關(guān)鍵在于換熱器的平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而要求換熱器的出水量即超濾裝置的進(jìn)水量持續(xù)恒定。但超濾裝置每運(yùn)行過(guò)濾30～45min必須進(jìn)入一個(gè)反沖洗程序，時(shí)間約45s，必須停止進(jìn)水。為確保超濾裝置反沖洗結(jié)束后的進(jìn)水溫度穩(wěn)定，防止水溫超調(diào)燙壞濾膜，常用以下方法解決[2]：

a. 調(diào)節(jié)換熱器的加熱蒸汽流量。此法的缺點(diǎn)是頻繁反沖洗則要求頻繁的蒸汽閥調(diào)節(jié)，縮短了蒸汽閥壽命。

b. 在蒸汽管上設(shè)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(lái)的溫度突變，此法的缺點(diǎn)是增加了熱損失環(huán)節(jié)，且冷水箱易受污染。

本次改造主要利用原有的旁路系統(tǒng)，加裝溫度計(jì)，溫度信號(hào)上傳至DCS裝置，原有的手動(dòng)閥門改成氣動(dòng)閥。閥門有手(點(diǎn))動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，當(dāng)進(jìn)水溫度超50℃時(shí)，通過(guò)DCS中控溫程序或人工強(qiáng)制發(fā)出信號(hào)自動(dòng)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(dòng)閥門。

2.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

要實(shí)行自動(dòng)化操作，首先從實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作入手。在確立閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型時(shí)，考慮到化學(xué)水就地環(huán)境的特殊性，在防火防爆、耐腐蝕、動(dòng)作速度、設(shè)備性價(jià)比及改造工作量等幾方面進(jìn)行綜合考慮，確定選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為避免信號(hào)失控，產(chǎn)生加熱器悶燒損壞，傷人等事故，氣動(dòng)執(zhí)行器采用氣開的作用方式。考慮附近電壓等級(jí)為220V的電源，配供氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥電源為直流220V。

2.2 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝

改造工作不同于基建時(shí)的安裝，化學(xué)水處理設(shè)備均在運(yùn)行狀態(tài)，大規(guī)模的鋪設(shè)新電纜和安裝新的氣源管道既影響在運(yùn)設(shè)備的安全，也會(huì)破環(huán)現(xiàn)場(chǎng)的整體協(xié)調(diào)性。本次改造合理利用了化學(xué)超濾裝置電磁閥箱有氣源管路，在電磁閥箱已無(wú)備氣路可用時(shí)，充分利用化學(xué)水處理設(shè)備間歇性運(yùn)行此特點(diǎn)，在短暫停運(yùn)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(dòng)門，在不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的情況下，巧妙利用現(xiàn)有資源，大大節(jié)約了材料費(fèi)和人工量。

按常規(guī)設(shè)計(jì)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電纜至少需8根芯線，用于控制信號(hào)和反饋信號(hào)。但設(shè)備附近電纜只有6根備用芯。為減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)通道及設(shè)備的影響，本改造對(duì)控制及反饋回路進(jìn)行了非常規(guī)的改進(jìn)：在DCS側(cè)對(duì)DO、DI回路分別采用公用線，用6芯線實(shí)現(xiàn)控制和信號(hào)反饋問(wèn)題。DCS柜和就地柜信號(hào)連接如圖2所示。

圖2 DCS和就地控制柜的信號(hào)接線圖

2.3 DCS組態(tài)編輯

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與DCS機(jī)柜的信號(hào)連接工作完成后，熱控專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)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(duì)該系統(tǒng)編緝組態(tài)了根據(jù)溫度變化自動(dòng)開、關(guān)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(jìn)水管旁路閥的控制回路組態(tài)方法如下：打開設(shè)備表對(duì)照設(shè)備的模塊類型，在“編輯向?qū)А崩镞x擇“MMI”，選擇與設(shè)備模塊類型相對(duì)應(yīng)的設(shè)備模塊“MOTST”,雙擊后彈出設(shè)備模塊,并將設(shè)備的DI、DO硬件點(diǎn)連接到模塊上。設(shè)置完后對(duì)應(yīng)的“數(shù)據(jù)類型”，“I/O地址”以及“描述”應(yīng)該和實(shí)際測(cè)點(diǎn)相符合。

圖4 超濾進(jìn)水四管旁路氣動(dòng)門控制SFC圖

3 結(jié)束語(yǔ)

改造后超濾裝置進(jìn)水旁路排水系統(tǒng)實(shí)行了遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，既減少了運(yùn)行人員的工作量，系統(tǒng)也由原來(lái)10℃的控制溫差降低到了2℃以內(nèi)，大大提高了化學(xué)超濾系統(tǒng)再生加熱器溫度控制的自動(dòng)化水平，也提高了超濾系統(tǒng)進(jìn)水的穩(wěn)定性和可靠性。此次技術(shù)改造，在設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工方案上作了多重優(yōu)化，并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。