電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)作為電廠輔機(jī)程控系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)鍋爐的安全性與生產(chǎn)的連續(xù)性，并影響著整個(gè)電廠的工作安全性和機(jī)組的使用壽命。隨著化學(xué)水處理工藝的不斷更新變化，復(fù)雜程度越來(lái)越高，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。一般電廠化學(xué)水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)都采用以PLC（可編程邏輯控制器）為主，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，功能包括對(duì)化學(xué)水處理過程的自動(dòng)化控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)報(bào)警及統(tǒng)計(jì)打印等。

基于和利時(shí)公司HOLLiAS LK PLC的化學(xué)水處理系統(tǒng)應(yīng)用解決方案充分發(fā)揮了HOLLiAS LK PLC在可靠性、易用性與靈活性等方面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。與常規(guī)控制方案相比，具有控制功能更強(qiáng)大、控制水平更高，且開放性更優(yōu)秀等方面特點(diǎn)。

電廠化學(xué)水處理子系統(tǒng)

電廠的水處理系統(tǒng)一般包含三個(gè)子系統(tǒng)：鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)及綜合水（廢水）系統(tǒng)。

鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)由預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透預(yù)脫鹽系統(tǒng)、化學(xué)除鹽系統(tǒng)及酸堿系統(tǒng)四部分組成，控制范圍還包括水工凈水站；凝結(jié)水系統(tǒng)主要工藝流程包括凝結(jié)水精處理及樹脂再生系統(tǒng)、水汽取樣分析系統(tǒng)及化學(xué)加藥系統(tǒng)等幾個(gè)部分；廢水系統(tǒng)用來(lái)處理電廠的全部廢水，包括灰渣廢水、化學(xué)廢水、生活廢水和脫硫廢水等。

圖1 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)（化學(xué)除鹽）工藝示意圖
1.鍋爐補(bǔ)給水處理（圖1）

其主要目的是將天然水在進(jìn)入系統(tǒng)之前除去水中的雜質(zhì),一般流程為：天然水→混凝沉淀→過濾→離子交換→補(bǔ)給水。主要的控制過程如下：

混凝沉淀：除去水中的小顆粒懸浮物和膠質(zhì)體物質(zhì)，有化學(xué)混凝和電混凝兩種方式。

過濾處理：除去混凝處理后的水中殘留的少量懸浮物，常采用石英砂或無(wú)煙煤或直接過濾。

化學(xué)除鹽：脫除清水含鹽(金屬離子和酸根)，使之成為可供鍋爐使用的無(wú)鹽水。包括陽(yáng)離子交換、去CO2、陰離子交換、混合離子交換等。

主要控制：濾池、澄清池、加藥設(shè)備、過濾器、陽(yáng)床、陰床、混床、水箱、泵、風(fēng)機(jī)、酸堿儲(chǔ)存和計(jì)量設(shè)備等。

2.凝結(jié)水處理

凝結(jié)水處理系統(tǒng)包括凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和體外再生系統(tǒng)。一般由高速混床、陽(yáng)樹脂再生罐、陰樹脂再生罐、再循環(huán)泵、樹脂存儲(chǔ)罐、混脂罐、酸堿設(shè)備、沖洗水泵及風(fēng)機(jī)等組成。

凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的設(shè)備大都是周期性工作的，要求定時(shí)進(jìn)行還原和再生。

3.綜合水（廢水）處理

廢水系統(tǒng)用來(lái)處理電廠的全部廢水，包括灰渣廢水、化學(xué)廢水、生活廢水和脫硫廢水等。一般情況下，廢水不作為回收利用的對(duì)象，只進(jìn)行達(dá)標(biāo)水處理排放。

化學(xué)水處理典型工藝介紹

目前發(fā)電廠水處理的典型工藝有以下幾種：

1.離子交換法（圖2）

離子交換法，即利用離子交換樹脂將水中溶鹽的離子吸收。經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行以后，離子交換樹脂會(huì)失效，這時(shí)就需要停止運(yùn)行以對(duì)樹脂進(jìn)行再生（還原），以便使樹脂可重新使用（陽(yáng)離子交換樹脂失效時(shí)，使用酸進(jìn)行再生，陰離子交換樹脂失效時(shí)，使用堿進(jìn)行再生) 。

圖2 離子交換法水處理工藝流程圖
2.RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)是先進(jìn)和節(jié)能的脫鹽技術(shù)，其原理是利用高分子材料經(jīng)過特殊工藝制成的半透膜，它只容許水分子通過，而不容許溶質(zhì)通過。在高壓泵的壓力作用下，原水中的水壓超過滲透壓，水分子則透過半透膜進(jìn)入另一側(cè)，從而獲得除鹽水、純凈水。而原水中的溶解和非溶解的無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、菌體、膠體等物質(zhì)均無(wú)法通過半透膜，被截留在濃水中。

3.EDI (ElectroDeIonization)填充床電滲析

EDI (ElectroDeIonization)填充床電滲析，又稱電去離子法（圖3），是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的水處理技術(shù)。利用離子交換能深度脫鹽來(lái)克服電滲析極化而導(dǎo)致的脫鹽不徹底，利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生H＋和OH－離子實(shí)現(xiàn)樹脂自再生來(lái)克服樹脂失效后通過化學(xué)藥劑再生的缺陷，是20世紀(jì)80年代以來(lái)逐漸興起的新技術(shù)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，EDI技術(shù)已經(jīng)在北美及歐洲占據(jù)了相當(dāng)部分的市場(chǎng)。

圖3 電去離子法工藝流程圖
4.幾種典型工藝的比較

離子交換、反滲透及電去離子三種典型化學(xué)水處理工藝的比較后，從處理技術(shù)的先進(jìn)性、處理效果及對(duì)環(huán)境的污染等方面，電去離子法相對(duì)于另外兩種方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景廣闊，但由于其項(xiàng)目的前期資金投入比較多，對(duì)原水水質(zhì)要求較高和其他方面的因素，在國(guó)內(nèi)電廠化學(xué)水處理工藝上應(yīng)用范圍還很有限。離子交換法和反滲透法需要的項(xiàng)目前期資金投入相對(duì)較少，而且在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較普遍、工藝比較成熟。

基于LK PLC自動(dòng)化

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，離子交換法化學(xué)水處理工藝在電廠中應(yīng)用最為普遍，其控制系統(tǒng)主要是通過對(duì)水處理設(shè)備，以及相關(guān)的閥門、水泵等設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)化學(xué)水處理流程的整體投運(yùn)、設(shè)備切換、清洗再生和整體停運(yùn)等工序的自動(dòng)控制。

化學(xué)水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)由兩臺(tái)操作員站、一臺(tái)工程師站和三個(gè)冗余PLC控制站構(gòu)成。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)成功能強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)上安裝和利時(shí)公司的FacView工業(yè)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)軟件，通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)化學(xué)水處理工藝流程的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和控制。通過上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和強(qiáng)大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝工程的自動(dòng)化管理和控制。

PLC選用和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC冗余控制器（圖4），控制系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備冗余方式，通過遠(yuǎn)程I/O的方式連接現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)測(cè)與控制的點(diǎn)。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機(jī)維護(hù)時(shí)間為零，最大限度的減少人對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O控制站之間采用高性能的冗余PROFIBUS-DP工業(yè)總線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的可靠、安全、穩(wěn)定的傳輸。PROFIBUS-DP是一種高速和便宜的現(xiàn)場(chǎng)總線，它專門設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/O間進(jìn)行通信使用。

上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)屬國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)以太網(wǎng)已達(dá)到高傳輸安全性和可靠性要求，現(xiàn)已廣泛用于程序維護(hù)、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)、監(jiān)控、連接人機(jī)界面、記錄事件和告警。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率(目前達(dá)到100Mbps)、交換機(jī)技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸物理介質(zhì)多樣(雙絞線、光纖)、網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。