1、电厂化水处理及PLC在混床中的应用一、电厂化学水处理工艺简介 n发电厂热力系统中水、汽质量的好与坏，是影响火力发电厂热力设备（锅炉、汽轮机等）安全、经济运行的重要的因素之一，没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水是不允许进入汽循环系统的。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对天然水进行适当的净化处理和严格的监督水、汽循环系统中的水、汽质量，否则，就会引起下列危害：热力设备结垢、热力设备腐蚀、过热器和汽轮机积盐等。n发电厂的水处理工作，就是为了保证热力系统各部分有良好的水、汽品质，以防止热力设备的结垢、积盐、和腐蚀。因此，在火力发电厂中，水处理工作对保证发电厂的安全、经济运行具有十分重要的
2、意义。n火电厂化学水处理工艺主要分为预处理、化学除盐系统、酸碱系统和中和系统四个部分。高效过滤器清水箱清水泵阳床活性炭过滤器除碳器中间水泵阴床混床除盐水箱除盐水泵酸/碱贮存系统再生装置中和系统原水主厂房预处理除 盐系统酸碱系统1 预处理 n水的预处理工艺流程一般包括：混凝、沉淀（软化）、澄清和过滤。由于水源直接取自较混浊的天然水，因此应首先进行混凝处理。水的混凝处理就是通过加入混凝剂，使水中细小的悬浮物和胶体颗粒转变为大颗粒状沉淀物而下沉，如在民间生活中常用明矾来澄清混浊的水，实际上就是一种混凝处理。沉淀软化主要是指将高硬度的水用适当的沉淀剂，使钙、镁离子转变为难溶化物而沉淀析出。从而降低水中
3、的硬度。这种将杂质经沉淀后澄清的方法统称为沉淀处理。n经过混凝预处理的水，虽然看起来浊度不大，但常会残留一些有机物，这对下一步离子交换水处理时的交换树脂很不利，应尽量除去。活性炭过滤器是以活性炭为滤料，由于活性炭是一种吸附力较强的吸附剂，其过滤作用主要以物理吸附为主，因此该过滤器可以吸附水中的有机物，用活性炭吸附过滤可以降低水中有机物的含量。机械过滤器 n1放空气管；2进水漏斗；3缝式滤头；4配水支管；5配水干管；6混凝土n它的本体是一个圆柱形容器，内部装有：进入装置、滤层和排水装置。外部设有必要的管道、阀门等。在进、出口的两根水管上装有压力表，两表的压力差就是过滤时的水头损失(运行时的阻力)
4、。n 设备运行。过滤器在工作时，浑水经进水口流到进水漏斗，然后流经过滤层除掉浑水中的细小悬浮物而成为清水。此清水上排水系统送出。滤速为810米/时，或更大些。n 过滤器的运行过程中，由于滤料不断吸附浑水中的悬浮杂质，使运行阻力逐渐增大。当阻力增大到一定时，应停止运行，对滤料进行反洗。n 反洗滤料时，先将过滤器内的水排放到滤层以上约10厘米处，用压缩空气吹洗3分钟左右，然后将反洗清水和压缩空气从过滤器底部排水系统进入，经过滤层上升并冲动滤料使滤料浮动起来。此时滤料颗粒在水中游动并相互摩擦，这样将滤粒表面所吸附的杂质洗掉。在用清水和压缩空气混合反洗35分钟后，停止压缩空气，仅用清水继续反洗约2分钟
5、后停止反洗。洗掉的吸附杂质随水上升，经上部进水漏斗上底部排水门排入地沟。最后，用水正洗至合格投入运行或备用 2、水的除盐处理、水的除盐处理 n水中能电离的杂质可用离子交换法除掉，这种方法是用离子交换剂进行的。离子交换剂包括天然沸石、人造铝硅酸钠、磺化酶和离子交换树脂等四类，其中离子交换树脂在水处理中应用得比较广泛。n离子交换树脂的分类，一般按交换基团能解离的离子种类分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。离子交换器结构 n1放空气管；2进水漏斗；3再生装置；4缝式滤头；5混凝土 n运行步骤。交换器的运行分为四个阶段：交换除盐、反洗、再生和正洗。n 交换除盐。在除盐运行阶段，被处理的水洗经过阳离子交
6、换器，再进入阴离子交换器，除盐后的水送入除盐水箱。阳离子交换器内装入一定量的RH树脂，在阳离子交换器内水中的金属离子与RH树脂中的H+交换，金属被交换在树脂上；阴离子交换器内装入一定量的ROH树脂，在阴离子交换器内，水中的酸根离子与ROH树脂中的OH交换，酸根离子被交换在树脂上。经过两种交换处理后的水，送入除盐水箱。交换器运行若干小时后，出水含盐量增加，水的导电度增大。当运行到出水导电度明显增大并达到一定值时，说明交换剂已经失效，不能生产出合格的水。n反洗。树脂再生前需要反洗。这是因为变换是在较大压力下进行的，树脂颗粒间压得很紧，这样在树脂层内会产生一些破碎的树脂；此外，在阳离子交换树脂层表面
7、几厘米的厚度内还会积累一些水中悬浮物，这些破碎的树脂是悬浮物都不利于交换剂的再生。所以，反洗的目的就是用清水松动交换剂层，清除树脂层内的悬浮物、破碎树脂和气泡等。反洗水经底部反洗进水门进客店交换器内，自下而上的流过树脂层，再进入上部漏斗由排水门排入地沟。反洗时，要求树脂层膨胀3040%，使树脂得到充分清洗。反洗一直进行到出水澄清为止。为了防止树脂被冲走，应先慢慢开大反洗进水门，然后慢慢开大排水门。使用的反洗水不应污染树脂。n再生。再生是一项重要的操作过程。再生开始前，打开空气门和排水门，放掉交换器内一部分水，使水位降到树脂层上1020厘米处，关闭排水门。然后将一定浓度的再生液送进交换器内，由再
8、生装置将再生液均匀分布大整个树脂层上，并将交换器内的空气经空气管排出。当交换器内的空气排完再生液充满筒体后，并闭空气门，打开排水门，此时再生液流过树脂层，并与失效的阳离子(或阴离子)树脂发生离子交换反应，使失效树脂得到再生。再生过程中的废液从排水门排走。n正洗。待树脂中再生后的废液基本排完，树脂中仍有残留的再生剂和再生产物，必须把它们洗掉，交换器方能重新投入运行。正洗时，清水沿运行路线进入交换器，由排水门排入地沟。正洗开始时，排出的废液中仍有再生剂和再生产物，随着正洗的进行，出水中的再生剂和再生产物逐渐减少，同时除盐的交换反应也开始发生，当排出的水基本符合水质标准时，即可关闭排水门，结束正洗，
9、投入运行或备用。n 交换器从除盐反洗再生正洗的全过程叫做一个运行周期。n 混床。经过复床除盐的水，仅适用一般高压锅炉的补给水，仍不能满足高参数锅炉的给水水质要求。为此，可以将复床除盐水再通过混床处理，以提高水质的纯度。n 混床就是把阳、阴离子交换树脂放在同一个交换器内，并在运行前两种树脂充分混合均匀。混合床离子交换器结构 n1放空气管；2观察孔；3进水装置；n4多孔板；5档水板；6滤布层；n7中间排水装置n这种离子交换器是一个圆柱形密闭容器，交换器上部设有进水装置，下部有配水装置，中间装有阳、阴树脂再生用的排液装置，中间排液装置的上方设有进碱装置。n一、概述一、概述n混合离子交换器是用于初级纯
10、水的进一步精制。一般设置于阴、阳离子交换器之后，也可设置在电渗析或反渗透后串联使用。出水水质可达到SiO20.02 mg/L，导电度0.02S/cm，处理后的高纯水可供高压钢炉、电子、医药、造纸、化工和石油等工业部门。n二、工作原理二、工作原理n混合离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放在同一个交换器中，将它们混合，所以可看成是由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级式复床。水中所含盐类的阴、阳离子通过该交换器，则被树脂交换，而得到高纯度的水。n在混床中，由于阴、阳树脂是相互均匀的，所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行。或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的。经H型交换所产生的H+和OH
11、都不能积累起来，基本上消除了反离子的影响，交换进行得比较彻底。n混合床采用体内再生法。再生时利用两种树脂的比重不同，用反洗使阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树脂沉积在下，阴树脂浮在上面，然后阳树脂用盐酸（或硫酸）再生，阴树脂用烧碱再生。n再生。混床是把阳、阴树脂混合装在同一个交换器内运行的，所以运行操作与一般固定床不同，特别是混床的再生操作差别很大。当混床树脂失效再生时，首先应把混合的阳、阴树脂分层，然后才能分别通过酸、碱再生液进行再生，这是混床操作的特点。3、酸碱系统n 酸碱系统n酸碱系统是指化学除盐系统中各离子交换器再生时所使用的酸碱的贮存和计量设备。n酸溶液由自卸式酸槽车或卸酸泵打入高位酸
12、液贮存槽，根据需要通过酸计量箱、喷射器送入阳床和混床，对失效的阳离子交换树脂进行再生。n碱溶液由自卸式碱槽车或卸碱泵打入高位碱液贮存槽，根据需要通过碱计量箱、喷射器送入阴床和混床，对失效的阳离子交换树脂进行再生。3、中和系统n中和系统n由于在本系统采用的是化学除盐工艺，再生已经失效的阳、阴离子交换树脂时，所用的酸、碱液耗量不可能低于或等于理论量。所以除盐工艺的水处理系统再生过程中就必定产生大量的酸、碱废水。不经处置的废液就直接排放，会污染水域、影响农作物鱼类正常生长和危及人民群众的健康。这就必须要进行废酸、碱的处理，以使排放水PH值达到允许排放的标准。n酸碱中和系统，也称为加药系统，其工作原理
13、就是设置一个中和池，让阴阳离子交换器再生所产生的废酸碱排放到中和池中，首先让废酸碱液自行中和，并根据需要，加入适量的酸碱进行中和，然后排放掉废液。为了加快中和速度，这里设置压缩空气管进行搅拌，使得加入作调节的酸（或碱）与废液能够混合均匀、互相中和。二、化学水控制系统的应用现状 n自动化设备的更新换代，计算机网络技术的普及使用，给工业控制领域的监视控制手段带来了革命性的变化。由分散控制系统或通用工业PC机和可编程序控制器组成的工业自动化网络以其成熟的网络技术和功能多样化地控制性能被工业各行业所采用。可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用，
14、目前国内化学水系统都在不同程度的采用。由于PLC对现场进行实时监控具有很高的可靠性，且编程简单，灵活，因此越来越受到人们的重视。PLC概述 n可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC有以下几个特点：n1、编程方法简单易学n 2、功能强、性能价格比高n 3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强n 4、可靠性高
15、，抗干扰能力强n 5、系统的设计、安装、调试工作量少n 6、维修工作量少，维修方便n 7、体积小，能耗低PLC的硬件组成n根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。n1、整体式PLCn整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小、价格低，小型PLC一般采用整体式结构。整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱形机壳内，整体式PLC还配备有许多专用的特殊功能模块，例如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块和通信模块，使PLC的功能等到扩展。n2、模块式PLCn 大、中型PLC一般采用模块式结构，它由机架和模块组成。模块插在模块插座上，后者焊在机架中的总线连接板上，有不同槽
16、数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用接口模块和电缆相连。PLC的外围接线图的外围接线图 PLC的软件编程方法 n与个人计算机相比，PLC的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。PLC的编程语言的表达方式有：n（1）顺序功能图n（2）梯形图n（3）功能块图n（4）指令表n（5）结构文本电厂化学水混床作用及工艺构成 n化学水混床系统的自动化是对离子交换树脂工艺过程及设备进行自动化控制，完成化学补给水的二次除盐功能，使之安全、可靠、高效地运行，达到系统设计的要求。n电厂的化学水混床系统工艺包括混床除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸/
17、加碱程序、自动/半自动启动另一串处理装置程序等。其中再生程序包括排水底位树脂擦洗反洗静置进酸/进碱酸/碱置换正洗排水低位混脂混床充水最后清洗备用等。PLC梯形图程序设计 n图中显示的是混床的步序框图，图中的梯形图是与混床的步序框图一一对应的，完成了PLC对现场设备的步序控制。混床的步序框图显示在上位机的监控画面上，当操作员点击某一个步序的时候，就相当于给PLC输入了一个信号，PLC就完成相应的动作，即反映出系统所处的状态。程序的I/O表如图：1#混床程序设计图 监控软件构成及功能 n从总体结构上看一般都是由系统开发环境(或称组态环境)与系统运行环境两大部分组成。系统开发环境是自动化工程设计师为
18、实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行时使用的,是直接针对现场操作使用的。系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库，它们三者之间的关系如图 监控软件的构成 n在软件领域内,监控软件是指操作人员根据应用对象及控制任务的要求,配置(包括对象的定义、制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程,也就是把监控软件视为“应用程序生成器”。从应用角度讲组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境。n上位机监控画面上可显示现场各设备的状态，操作人员根据这些状态参数，通过鼠标和键盘就可控制现场设备，上位监控站还有显示整个工艺系统的运行状态，且能实时进行语音报警并生成报警记录，从而使操作员在控制室内就可清楚地知道现场工艺系统运行状态及报警状态，通过操作员站监控现场每一设备，不必再去现场直接对设备进行一对一硬手操，减少了操作员的工作量，实现了方便可靠的控制室集中监控。谢 谢
