电厂水处理工艺流程及优化设计解析

电厂水处理工艺流程及优化设计解析（共7篇）

篇1：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

电厂水处理工艺流程及优化设计解析

水的质量及出水受到水处理工艺的影响，发电厂的水处理工艺直接影响到发电质量和效率。对发电厂中的自然水进行有效处理，不仅可以提高水质和洁净水的产量，还能够提高发电厂发电效率。本文对电厂水处理工艺进行分析，并且提出了水处理工艺优化策略，旨在提高电厂发电效率。

1、概述

人们通过长期实践经验得出，发电厂热力设备的安全状况，发电厂是否能够经济运行受到热力系统中水品质的影响。天然水由于没有经过处理，含有很多杂质，含有杂质的水进入热力系统中的水汽循环系统，会对热力设备造成损害。要想确保热力系统中能够有良好的水质，就必须要对水进行净化处理，并且要对汽水质量进行严格监按控。

2、电厂水处理系统工艺流程 2.1 预处理

电厂锅炉水处理工艺的第一个流程就是给水预处理，这一流程主要包括混凝、沉淀澄清以及过滤，经过这几项工作将水中的悬浮物及胶体物质去除，确保水中悬浮物的含量低于5mg/L，最终得到澄清水。水经过预处理之后，还需要按照不同的用途进行深度处理。如在火力发电厂作为锅炉用水，还必须用反渗透及离子交换的方法去除水中溶解性的盐类;用加热、抽真空和鼓风的方法去除水中溶解性气体。2.2 补给水处理

发电厂补给水处理方式多采用反渗透和离子交换。超滤在补给水处理系统中可用作反渗透进水的前处理，它可有效地去除水中胶体等颗粒状物，使反渗透进水水质合格，减少反渗透膜的污染，延长反渗透膜的使用寿命。2.3 凝结水处理

火力发电厂锅炉的给水由汽轮机凝结水和锅炉补给水组成，凝结水是锅炉给水的主要组成部分，它的量占锅炉给水总量的90%以上。凝结水中含有悬浮物和金属腐蚀物，在混床除盐前，可以用过滤的方法予以去除，以此来确保混床设备的有效运行。现阶段电厂中使用的过滤设备主要有覆盖过滤器和电磁过滤器两种。2.4 循环水处理

电厂循环水处理工艺有很多种，比如加水稳计、加酸、石灰软化、弱酸离子软化以及膜处理技术等。在国家节水政策的要求下，火力发电厂尤其是采用干除灰工艺的火电厂，要在循环水处理这一环节进行节水，以提高循环水的浓缩倍率作为前提，使补充水量以及排污水量减少，进而能够减少新鲜水的使用量。2.5 废水处理

由于废水的性质和成分比较复杂，往往只经过某一单元设备达不到处理要求，因此需要将几种单元设备组合成一个有机的整体，并合理地设计主次关系和前后次序，确保合理、有效地对废水进行处理，对单元设备进行有机组合形成的整体，我们称之为废水处理工艺流程。

3、水处理工艺技术——以全膜水处理工艺为例 3.1全膜水处理工艺评价 全膜水处理工艺代替了传统的使用沙子过滤以及离子交换工艺，这种水处理工艺采用的是半透膜方式对水进行处理。全膜水处理工艺的处理方式采用的是膜处理工艺，处理过程中使用的是反渗透和超滤系统。现阶段全膜水处理工艺越来越成熟，配套产品价格也不断下降，这种水处理工艺越来越受到火力发电厂的欢迎。3.2全膜水处理工艺方法

全膜水处理工艺采用的是膜液体分离法，分离的方法主要有四种，分别为微滤、超滤、纳滤以及反渗透，对精度的要求不同，使用的分离方法也就不同。全膜水处理工艺中的电除盐工艺，采用的就是电渗析技术，使离子交换树脂的再生得以实现。鉴于电除盐的工艺方法，因此其经常被划分到膜分离方法之中。现阶段，发电厂使用的全膜处理工艺方法主要有反渗析、超滤以及电除盐。3.2.1 反渗透

反渗透(RO)技术。我们通常将能够对透过的物质有所选择的薄膜称为半透膜。举例来说，容器的两边分别放置体积相同的稀溶液和浓溶液，用半透膜将两种溶液进行隔离，稀溶液很自然地就会向浓溶液一侧流动，这时候浓溶液的高度就会高于稀溶液，这样在浓溶液和稀溶液之间就会形成压力差，在这个压力差的作用下，才能够使稀溶液和浓溶液达到平衡状态，我们把这种压力差称为渗透压。如果说在浓溶液的一侧施加一个外力使之大于渗透压的压力，那么就会使浓溶液中的溶剂流向稀溶液，这时候溶液的流动方向就会和原来的方向相反，我们将这种渗透称为反渗透。3.2.2 超滤。

超滤膜(UF)技术是以压力为推动力的筛分过程，其孔径大约在0.001～0.19μm范围内(切割分子量MWCO约为1000～500000dalton)。对于水中悬浮固体、胶体、大分子物质、细菌有较高的去除率，对BOD和COD有部分的去除率。来水经膜的过滤可将浊度降至0.2NTU及以下、SDI不大于1.0，供RO装置进行深度除盐处理。3.2.3 电除盐。

电除盐(EDI)技术是传统离子交换技术发展的创新运用。在电除盐过程中，巧妙地集中了电渗析与离子交换两种方法的优点，并克服了电渗析过程的极化现象和离子交换的化学再生缺点，提高了出水水质。关键运行区别在于电除盐技术中，离子交换树脂的再生是借助于离子交换膜和施加的电流以电化学的方法来持续不断地进行再生。再生过程无需加入化学试剂，再生所需的氢和氢氧根离子是通过水离解反应提供的。

4、全膜法水处理工艺设计优化 4.1 超滤系统

在超滤系统运行过程中经常会出现断丝以及膜污染的现象，在这种情况下，全膜水处理工艺的产水量以及水质就会受到影响，这就需要对超滤系统进行优化，具体要从如下三个方面进行努力：第一，通过增设变频器以及水泵，使断丝以及冲击出现的情况减少;第二，为了防止膜污染，超滤系统的元件应该选择一些高性能的，以确保超滤系统运行过程中能够周期交替进水;第三，要对超滤系统加强反洗，确保膜元件表面的清洁度。4.2 反渗透系统

反渗透系统使用的是反渗透膜，这种薄膜对离子状态以及小分子物质的节流方面发挥着重要作用，反渗透膜是全膜水处理的核心部分，但是这种缺点是很容易受到污染，因此需要对反渗透膜进行改进，具体改进方法有如下三点：第一，鉴于一级水质比较恶劣，反渗透膜要采用抗污染复合膜，这种抗污染复合膜的表面更加光滑，亲水性也有了很大提高，水道得到改善，相关污染也有所降低;第二，对于二级水质较差的水要采用超低压渗透膜进行分离;第三，在反渗透系统中可以设置相应高压泵变频器，以便降低高压泵对反渗透膜的冲击。4.3 EDI系统

EDI系统对水质的要求相对较高，要想确保其具有良好的运行状态，需要对其进行优化，具体的优化方法可以从如下三个方面进行：第一，由于二氧化碳会影响水质，因此需要在二级装置中加入碱，使水中的二氧化碳含量减少，使水质得到提高;第二，要将不同的模块进行对比，尽可能采用单块模块，使系统得到简化，进而降低系统造价;第三，将浓水中的添加盐设备去除，利用膜的良好导电性，简化反渗透系统，使反渗透系统的控制更加简单。4.4 系统设计的整体优化

对系统的整体优化策略要按照如下五个方面进行：第一，要一对一设置清洗过滤器和超滤，使控制步骤简单化;第二，要将清洗过滤器以及超滤的反洗水进行回收，进入水池，然后对其进行再利用;第三，为了防止二次污染，要在去除盐设备的顶端设置浮顶，以便隔绝空气;第四，改进进水的方式，将单元制改成母管制，使反渗水的进水仪表以及相关进水加药设备的设置得到简化;第五，设置去除盐泵的变频设备，可以相应节省泵运行时的各种成本支出。

5、结语

总而言之，要想确保电厂的发电水质以及产水量就必须要对自然水进行处理，目的在于防止电厂热力设备结垢，确保电厂热力设备能够正常运行，同时也能够减少由于水质不达标而引发爆管或者是停机事故。本文对电厂的水处理工艺进行了分析，并且以最先进的水处理工艺——全膜水处理工艺为例对水处理工艺进行了详细分析，最后提出了全膜水处理系统的优化设计策略，试图为之提供行之有效的可行性建议

篇2：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

总 硬 度(μmol/L)溶解氧(μg/L)电导率(μs/cm)二氧化硅(μg/L)PH值(25℃)二氧化碳(μg/L)标准 ≤30 ≤50 10 ≤20 8.8～9.2 ≤20 我国北方多采用深井水源，其水质超标最严重的是总硬度，总硬度是指溶液中钙离子（Ca2＋）和镁离子（Mg2＋）摩尔浓度的平均值。所谓摩尔浓度指每升溶液中溶质含量的毫摩尔数。例如Ca的原子量为40，1mol Ca2＋的质量是80g（其化学意义是：1mol Ca2＋内含6.02×1023个钙离子）。如果1L溶液中含有1g Ca2＋，那么它的摩尔浓度是1/80＝0.0125mol/L＝12.5mmol/L。

给水水质不良，特别是钙、镁、钠、硅酸根离子超标，会给热力 设备造成如下危害： 1.热力设备的结垢：如果进入锅炉或其它热交换器的水质不良，则经过一段时间运 行后，在和水接触的受热面上，会生成一些固体附着物,这种现象称为结垢，这些固体附着物称为水垢。因为水垢的导热性比金属差几百倍，而这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成，所以结垢对锅炉（或热交换器）的危害性很大；它可使结垢部位的金属管壁温度过高，引起金属强度下降，这样在管内压力的作用下,就会发生管道局部变形、产生鼓包，甚至引起爆管等严重事故。结垢不仅危害安全运行，而且还会大大降低发电厂的经济性。例如，热力发电厂锅炉的省煤器中,结有1mm厚的水垢时，其燃料用量就比原来的多消耗1.5％～2.0%。因此有效防止或减少结垢，将会产生很大的经济效益。另外，循环水的水质不良，在汽轮机凝汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低,从而使汽轮机的热效率和出力下降；过热器的结垢会使蒸汽温度达不到设计值，使整个热力系统的经济性降低。热力设备结垢以后,必须及时进行清洗工作，这就要停运设备，减少了设备的年利用小时数；此外，还要增加检修工作量和费用等。

2.热力设备及其系统的腐蚀：发电厂热力设备的金属经常和水接触，若水质不良,则会引起金属腐蚀，如给水管道，省煤器、蒸发器、加热器、过热器和汽轮机凝汽器的换热管，都会因水质不良而腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限，造成经济损失；而且腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，从而加剧在高热负荷受热面上的结垢过程，结成的垢又会加速炉管的垢下腐蚀。此种恶性循环，会迅速导致爆管等事故。

3.过热器和汽轮机流通部分的积盐：水质不良还会使蒸汽溶解和携带的杂质（主要是Na＋和HSiO3－离子）增加，这些杂质会沉积在蒸汽的流通部位，如过热器和汽轮机，这种现象称为积盐。过热器管内积盐会引起金属管壁过热甚至爆管；阀门会因积盐而关闭不严；汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率，即使少量的积盐也会显著增加蒸汽流通的阻力，使汽轮机的出力下降。当汽轮机积盐严重时,还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。

总之，给水硬度高，表示钙、镁离子含量大，易造成锅炉各受热面、汽包以及管道内壁结垢及腐蚀，轻则影响热量的传导，重则引起锅炉爆管；水中杂质经蒸汽携带到过热器和汽轮机，则会引起蒸汽通流部位积盐，造成进一步危害。

● PH值是判断水质酸碱性的指标，PH值＝-log（溶液中氢离子浓度，mol/L）。纯水中H＋和OH－的含量都是1×10－7mol/L，因此PH值＝7。水中若溶入酸，例如盐酸HCl，H＋浓度就会增加，H＋浓度越大，PH值越小，PH值＜7为酸性水质；水中若溶入碱，例如氢氧化钠NaOH，H＋浓度就会减小，金属钠离子浓度就会增加，H＋浓度越小，金属离子浓度越大，PH值就越大，PH值＞7为碱性水质。

经过化学方法（离子交换）处理的水，显示弱碱性（PH值＝8.8～9.2）。弱酸性水对金属有腐蚀性；采用弱碱性水，具有钝化钢、铜表面的优点，使之不易被腐蚀，防止在锅炉及换热器表面结铁垢和铜垢。二．水处理的的流程

本电站的水处理流程分为两大组成部分，第一部分是物理软化水流程，第二部分是化学除盐水流程。

物理软化水流程：来自厂区供水管网的原水（又称生水），经过石英砂过滤器、活性碳过滤器，除去了原水中的固体颗粒和悬浮杂质，称为澄清水；澄清水再经过反渗透装置清除了其中大部分钙、镁离子，成为软化水。s 化学除盐水流程：软化水经过除碳器，除去水中的二氧化碳（严格地说是HCO3—），再经过混床，除去水中残存的钙、镁、钠、硅酸根等有害离子，成为除盐水，也就是锅炉补给水，存储在除盐水箱，再用除盐水泵打入除氧器，最终经给水泵打入锅炉汽包。图5.1是余热电站10t/h水处理系统的流程示意图。

篇3：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

我国是世界上煤炭产量和消耗量最大的国家。煤炭在我国能源消耗结构中占60%以上。然而, 煤炭开发过程中排放的大量矿井废水不仅造成水资源的严重浪费, 而且导致了水环境污染问题。目前, 全国70%的矿区面临缺水, 其中40%严重缺水, 不少矿区生活用水十分紧张。因此, 矿井水资源化是解决煤矿水资源短缺和矿井水污染环境的最佳途径。

1 深度处理工艺

1.1 淡化除盐方法比较

1.1.1 热力法。

该法的基本原理是将原水进行相变, 从而获取淡水。早期主要用于少量蒸馏水的生产和制糖工业的料液浓缩, 现主要应用于多级蒸发淡化海水。由于其能耗巨大, 故应用在水处理除盐工艺中不具经济可行性。

1.1.2 化学法。

化学除盐是利用化学置换、萃取、沉淀等原理将水中的溶解性盐类物质去除, 其脱盐种类少, 脱盐程度低, 且不适用于高含盐水处理。

1.1.3 电吸附法。

电吸附是90年代新兴的除盐方法, 它基于电化学的双电层理论, 利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机物的分解等目的。该法在除盐率要求低于85%时, 其运行成本低, 经济效益明显, 但电吸附法的工艺尚不成熟, 参数设计不够完善, 且没有大型水厂的除盐实例。

1.1.4 电渗析。

在外加直流电场力的作用下, 使阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜, 从而使电介质离子自溶液中分离出来的过程。该法除盐率高, 但需要额外消耗电力, 由于长期浸泡浓水电渗析器内部易产生结垢, 还需要长期清理维护。

1.1.5 反渗透。

反渗透 (RO) 是一种以外部压力为推动力, 利用空隙致密膜的选择透过性, 使水溶液的溶质与溶剂相分离的新型水质处理方法。它作为脱盐的主要工序, 具有脱盐率高、出水水质稳定、资金投入量小等优点。

1.2 反渗透系统设计

1.2.1 RO膜的选取

反渗透器 (膜组件) 是反渗透系统的关键设备, 它直接影响到整个系统的效能、造价、运转条件和成本, 良好的反渗透膜应具备透水量大、脱盐率高、机械强度大等性能要求。因此, RO膜的选取是至关重要的。目前应用最广的两种膜材料是醋酸纤维素膜和芳香聚酰胺膜。

1) 非对称醋酸纤维素膜适用最为广泛, 其制备容易, 原材料丰富, 价格低廉, 耐氯, 膜表面光洁, 不易发生结垢和污染;但其p H值适用范围小, 易水解, 易生物降解, 膜性能衰减较快, 操作压力较高。

2) 芳香聚酰胺膜以芳香聚酰胺复合膜为主, 其化学稳定性较好, 机械化强度高, 适用p H范围大, 耐高温, 耐生物降解, 操作压力低, 脱盐率高, 高通量;但是材料有毒性, 制备复杂, 价格昂贵, 不耐氯及其它氧化剂, 抗结垢和污染能力差。

1.2.2 反渗透系统的组成

反渗透系统主要由预处理设备、高压泵、计量控制设备、反渗透器 (RO) 以及清洗系统等组成。

1) 预处理系统。混凝+沉淀十过滤处理后的矿井水中的悬浮物质、浊度和有机物浓度已基本去除, 但为了保证膜组件性能良好和运行的安全稳定。必须在反渗透处理前增设滤芯精度为0.5微米的保安过滤器, 其材质主要是聚乙烯或聚丙烯。保安过滤器不仅能截留颗粒性杂质, 还能在一定程度上去除浊度和胶体铁。

2) 高压泵。高压泵是反渗透系统中的核心设备之一。高压泵为进水反渗透膜元件的原水提供足够的动力, 以克服渗透压和运行阻力, 满足装置达到额定的流量。为避免高压泵启动时产生的瞬间高压力对膜元件造成的冲击破坏 (即水锤现象) , 在高压泵的两端都要设置压力表 (PI) 和压力控制器 (PS) 。目的是保证高压泵对膜元件的给水压力从零升到额定值的时间在20-30s以上。

3) 计量控制设备。计量设备是用来测定给水的SDI值、给水的氧化还原电位值 (ORP) 、p H值、温度、压力、流量和电导率等指标。这些指标能够表征反渗透系统是否运行正常。此外, 系统控制设备采用PLC (可编程逻辑控制器) 程序自动控制, PLC程序有较强的抗干扰能力、丰富的程序指令和较快的运算速度, 并能自动监测、报警, 是反渗透系统安全稳定运行的重要保证。

4) 反渗透器 (RO) 。反渗透单膜脱盐率能达到95%以上, 根据出水水质要求不同, 反渗透器设置为2段式处理。能够更为深度的净化处理矿井水, 此外也方便反渗透膜元件的清洗和更换。

5) 清洗系统。为了保证膜的透过性和使用寿命, 必须定期进行清洗。清洗液由清洗泵输送到保安过滤器, 之后由管道输送至反渗透器的各个接口处, 逆向清洗膜和管道, 收集清洗完毕后的回流水至清洗箱, 进行循环利用, 而清理的污垢由排污管排出。

2 最优化工艺设计

2.1 工艺流程

完成矿井水处理主要构筑物的参数设计后, 绘制其水处理工艺流程图, 矿井原水经预沉调节池调节水量、水质后由分离式吸水井吸出, 再由提升泵打入混合反应池, 期间根据水的硬度调节石灰的投加量, 并依次投加PAC和PAM药剂, 后经辐流式沉淀池沉淀, 上清液溢流至普通双层过滤池过滤, 底部沉淀的污泥和调节池初沉的杂质一起经管道排至煤泥浓缩池, 再经压滤间压成泥饼外运。过滤后的矿井水经反渗透淡化除盐后, 在管道中经加酸系统调节其p H值后, 再输送到清水池, 后经Cl O2消毒后, 由二级泵房输出供水, 并采用PLC系统全程监控水的浊度和p H值。

2.2 工程设计

工程设计的目的就是解决矿井水厂的平面布设以及构筑物的高程设计等问题, 为以后的施工建设提供指导性依据。

2.2.1 平面布设

各处理构筑物是污水处理厂的主体建筑, 在做平面布设时, 应根据各构筑物的功能要求和水力要求, 结合地形和地质条件确定它们在厂区内的平面位置, 应依照以下原则:

1) 贯通连接各处理构筑物之间的管、渠应便捷, 避免迂回曲折;

2) 土方量做到基本平衡, 并避开劣质土壤;

3) 处理构筑物之间, 应保持一定的距离, 以保证连接管、渠的要求, 一般间距可取5-10m;

4) 各处理构筑物在平面布置上, 应考虑尽量紧凑;

5) 污泥处理系统在下风向, 生活区在上风向。

2.2.2 高程设计

为了使污水能在处理构筑物之间通畅流动, 以保证处理厂正常运行, 必须进行高程设计, 以确定各处理构筑物和泵房的标高, 以及构筑物之间的连接管渠的标高, 并绘制处理高程设计图。依照节能高效的原则, 矿井水依靠自身重力流经混合反应池, 辐流式沉淀池, 普通过滤池。为避免不必要的跌水, 减少提升次数, 上述构筑物高程应依次降低。构筑物也多采用半地下式钢混结构, 尽量减少泵的扬程, 降低能耗。

3 结束语

总之, 世界上不少国家在矿井水的处理和利用方面, 进行了广泛的研究和实践, 己取得了许多成果, 积累了不少经验。但由于煤炭矿井水成份的复杂性和地域特点等因素, 现有的处理与回用工艺技术还不够完善和成熟。在具体设计中, 应针对不同的水质情况和回用的具体要求, 选择与之适应的经济、安全及高效的处理工艺。S

摘要：我国煤炭生产中, 每年排出矿井废水达42亿吨, 利用率仅20%左右, 绝大部分矿井水直接或经简单絮凝沉淀处理后排入地表水体。当前, 一方面很多矿区严重缺水, 而另一方面大量矿井水浪费严重, 且矿井废水排放到地表水体后对地表水环境造成严重污染。这种现状与煤矿洁净生产以及资源循环利用相违背。因此, 矿井水的资源化利用备受关注。特别是现在我国矿业城市以及矿区周边农村, 对饮用水的需求量日益增大, 着眼于矿井水的饮用开发, 具有广阔的前景, 也是矿区循环经济的重要组成部分。此外, 解决深部开采所面临的热害, 以及热水的回收利用能源化等问题, 也是未来矿区着力解决的问题。

关键词：矿井废水,深度处理,最优化工艺,循环经济,可持续发展,和谐矿区

参考文献

[1]杨雪宏, 董会新.煤矿矿井水的净化处理技术研究[J].煤矿安全, 2006, 381:13-15.

篇4：电厂水处理工艺选择方法研究

【关键词】电厂;水处理工艺;方法

据有关部门统计，2010年全国新增发电生产能力9127万千瓦，火电新增装机所占比重从2005年的81.00%下降到2010年的64.34%。但尽管如此，由于我国的能源资源特点所决定，火电在今后相当长的一段时期还将占主导地位。火电设备的主要发展趋势为：以高效率、低污染、低能耗、低造价的发电设备和新型的清洁煤燃烧发电技术为开发重点，机组容量大多为600～800MW，不再向更大单机容量发展。众所周知,单机容量的扩大、蒸汽参数的提高，对锅炉补给水、给水、炉水、凝结水、循环水等水质也随之提出了更高要求。

有鉴于此，笔者对于电厂水处理方面工艺选择进行了总结。

1.锅炉补给水处理

1.1 锅炉补给水预处理

锅炉补给水预处理通常采用混凝和过滤处理。国内大型火电机组澄清处理设备多为机械加速搅拌瞪清池。其优点是:反应速度快、操作控制方便、出力大。近年来，变频技术、聚合铁等新技术、新材料不断地应用到混凝处理中去，进一步提高了预处理出水水质，减少了人工操作。在滤池的发展方面。以粒状材料为滤料的过滤技术经历了慢滤池、快滤池、多层滤料滤池等发展阶段，在改善预处理水质方面发挥了一定的作用，但由于粒状材料的局限性，使过滤设备的出水水质、截污能力和过滤速度均受到较大的限制。近年来，以纤维材料代替粒状材料作为滤元的新型过滤设备不断地出现。纤维过滤材料因尺寸小、表面积大、材质柔软的特性，具有很强的界面吸附、截污及水流调节能力。代表性的有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器、自压式纤维过滤器等。

1.2 锅炉补给水预脱盐处理

在锅炉补给水预脱盐处理技术方面，反渗透技术(简称RO)的发展已成为一个亮点。RO反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术。RO反渗透膜孔径小至纳米级(1nm=10-9m),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水区分开来。RO膜过滤后的纯水电导率5s/cm。再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到0.2us/cm。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。截止目前，浙能集团下属各电厂已有近十家电厂在锅炉补给水预脱盐中采用反渗透技术，包括浙能长兴电厂、乐清电厂、温州电厂、萧山电厂、兰溪电厂、嘉兴电厂、绍兴滨海电厂等。反渗透产水尚未满足中高压锅炉的用水要求,还需进一步除盐。另外，反渗透具有很强的除有机物和除硅能力，COD的脱硅率可达83 %,满足了大机组对有机物和硅含量要求严格的需要。

1.3 锅炉补给水除盐处理

在锅炉补给水除盐处理方而，采用离子交换技术的混床在今后相当长的时间内仍发挥重要作用。混床本身的发展主要体现在两个方面:环保与节能。离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物,如树脂,纤维素,葡聚糖,醇脂糖等,它的分子中含有可解离的基团,这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。虽然交换反应都是平衡反应,但在层析柱上进行时,由于连续添加新的交换溶液,平衡不断按正方向进行,直至完全。这样就把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来。同理,当一定量的溶液通过交换柱时,由于溶液中的离子不断被交换而浓度逐减少,因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。通过膜处理的清水,采用反渗透工艺处理后水质电导率一般在5s/cm,达不到锅炉补给水的要求。一般需要经过反渗透设备处理后,采用离子交换设备,使电导率≤0.2us/cm。

另外，近年来在电厂锅炉补给水除盐领域出现了一项新的纯水制备技术——电除盐EDI技术。电除盐EDI技术是依靠电场作用,去除水中的无机离子。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来,既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。其出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。

高效过滤器、反渗透、电除盐与离子交换技术的组合应用将是今后锅炉补给水处理发展的新趋势。

2.锅炉给水处理

锅炉给水目前用氨和联氨的挥发性处理较成熟，但它比较适于新建的机组，待水质稳定后可转为中性处理和联合处理。加氧处理改变了传统的除氧器、除氧剂处理，创造氧化还原气氛，在低温状态下即可生成保护膜，抑制腐蚀。此法还可以降低给水系统的腐蚀产物，减少药品用量、延长化学清洗间隔、降低运行成本。必须强调的是，氧化性水化学运行方式仅适用于高纯度的给水，应注意系统材质与之的相容性。

3.锅炉炉水处理

炉内磷酸盐处理技术已有70余年的历史，现在全世界范围内有65%的汽包锅炉使用锅炉水磷酸盐处理。由于过去锅炉参数较低，水处理工艺落后，炉水中常出现大量的钙镁离子。为防止锅炉结垢，加入大量的磷酸盐以去除炉水中的硬度，这使得炉水的pH值非常高，碱性腐蚀问题突出。由此协调磷酸盐处理应运而生，并取得了一定的防腐效果。但随着锅炉参数不断的提高，磷酸盐的“隐蔽”现象日趋严重，由此引起的腐蚀也越来越多。而另一方面，高参数机组的锅炉补给水系统已全部采用二级除盐，凝结水系统设有精处理装置。这样，炉水中基本没有硬度成份，磷酸盐处理的主要作用也从除硬度转为调整pH值防腐。因此，低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理也逐步进行了应用，低磷酸盐处理的下限控制在0.3~0.5mg/L，上限一般不超过2~3mg/L。

4.凝结水处理

目前绝大部分300M W及以上的高参数机组均设有凝结水精处理装置，并以进口为主，其再生系统的主流产品是高塔分离装置与锥底分离装置。从环保与经济的角度出发，实现氨化运行将是今后精处理系统的发展方向。

5.定冷水处理

国外的双水内冷机组由于水箱采用充氮密闭，并设有把树催化器进行除氧，所以多采用中性除氧法。而国产双水内冷机组大多采用敞口式水箱。水处理技术工艺主要有:采用除盐水与凝结水混合补水的方式或添加少量的碱液来改善pH值加装混合离子交换器对定冷水进行处理，还有投加MBT或BTA缓蚀剂来减缓铜腐蚀。从实践的效果看，碱性化学水工况运行较为成功，但存在着碱度不易控制与调整的问题等。但不管是预膜工艺还是直接投加MBT或BTA缓蚀剂及其复合配方，应充分考虑到系统的洁净程度。

6.循环水处埋

采用闭式循环冷却的火电厂，冷却水的循环回用和水质稳定技术的开发是水处理工作的重点。发达国家循环水浓缩倍率已达6~8倍，国内大多数电厂的循环水浓缩倍率在2~3倍左右，国内火电厂应在提高循环水重复利用效率上下功夫。为避免磷系水处理药剂对环境水体的二次污染，低磷和非磷系配方的高效阻垢分散劑、多元共聚物水处理药剂逐渐得到应用。采用开方式排放冷却的火电厂，特别是以海水作为冷却水的滨海电厂冷却水一般采用加氯处理，其常见的装置是美国CaptialControl公司的产品。

7.原水预处理

低温、低浊、高有机物含量的河水或者水库水是我国电厂普遍采用的水源。为了除去悬浮物和有机物,普遍采用澄清池加过滤装置的预处理系统。

对于高浊度(≥100NTU)的原水,通过澄清池加过滤装置的处理系统,出水水质一般可以达到0.5NTU～3NTU。

对于高含盐,高有机物的原水,习惯和传统的石灰处理已被弱酸大孔树脂处理系统所代替。弱酸处理比石灰处理的优点是出水水质稳定,有机物去除率更高,出水浊度和出水含盐量明显降低。

8．废水处理

电厂中的废水处理一般包括两类，即生活废水和工业废水。生活废水由厂区生活区、办公区卫生间等产生后，由于实际场地条件限制，通常采用分块就近集中处理。生活废水采用生化法（一般多使用AO工艺或者A2O工艺）处理+杀菌消毒后基本达到排放标准。电厂工业废水较为复杂，有脱硫废水、除灰冲渣水、机组排水、油污水等。目前电厂脱硫废水处理工艺主要还是沿用三联箱技术进行处理，在实际的应用中，脱硫废水处理中由于投加的是石灰，造成其产生的污泥粘稠度较大，在三联箱底部沉淀后，清除难度较大。除灰冲渣水、机组排水采用混凝澄清即可，油污水中根据含油量的可以选择气浮方式处理，台州电厂的油污水即通过气浮池处理。

9.结语

火力发电厂热力系统中，水、汽质量的好坏，是影响火力发电厂热力设备安全，经济运行的重要因素之一。因此对锅炉补给水处理系统简要小结了以下几点：

(1)用含盐量在400～600mg/L的清水作为锅炉补给水水源,采用逆流再生强阳床＋逆流再生强阴床＋二级混床是一种传统的离子交换工艺,其中一级除盐的导电度一般在2.5us/cm左右,硅含量在10ug/L。采用这种处理工艺运行维护成本较高,出水水质并不是很好。

(2)目前国内比较流行的清水处理工艺为反渗透系统＋混床系统，但同时，为反渗透系统并联一级除盐系统。这样通过反渗透(或者一级除盐)后,去除了大部分离子,节约了运行成本。然后再通过混床，使出水水质达到0.2us/cm以下，满足锅炉补给水水质的要求。

(3)现在国内还流行双室床和满室床工艺,即将树脂填充两层或者填满设备,运行成本更低,运行维护更为方便,如果采用大孔均凝树脂,效果更好。

【参考文献】

［１］冯敏.工业水处理技术[M].北京:海洋出版社,1992.

［２］张淑云.国内外水处理技术信息[J].科技资讯,2009,(9).

［３］唐受印.废水处理工程[M].北京: 化学工业出版社,1998.

篇5：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

关键词：电厂化学水,双模工艺,保护环境,膜蒸馏

近几年, 我国在化学领域水平有一定程度的提高, 在处理化学水的问题上, 在膜制备技术快速发展的先决条件下, 利用膜过滤技术的性价比更是日益增高, 特别是反渗透膜滤技术, 这种方法被广泛应用在许多领域上。然而以现今的反渗透膜滤技术在理论上的产水率只有75%左右, 在实际操作过程中的产水率比理论上还要低, 大概有30%的浓盐水被直接排放, 这样做不但对生态环境造成了更严重的污染, 而且也大量的浪费了本来就不充裕的水资源。所以, 合理的对浓盐水进行回收处理减少排放量、提高工艺过程中的产水量等等, 做到这些具有很好的社会效益。

1 双模工艺实验的提出

世界各国都在研究膜滤技术, 以便减少浓盐水的排放量并且提高产水率。最近几年, 膜蒸馏技术倍受关注。双膜工艺也逐渐的受到重视, 膜蒸馏法能够对浓盐水进行处理, 使双膜工艺系统中理论上的产水率能够高达100%, 这样高的产水率在现有的一些技术方法中是无法做到的。

本文所做的实验第一次利用新型的疏水中空纤维膜来对浓盐水进行蒸馏浓缩, 并且分析不同浓缩倍数下的难溶于水的盐的饱和度, 确定在不同浓缩倍数下可以保持膜蒸馏能够稳定进行的最佳p H值, 重点是研究在不同的的p H值与浓缩倍数不变的情况下对浓盐水进行回收利用的过程中, 膜蒸馏浓缩时膜通量的变化所遵循的规律以及影响因素。其结果对组建双膜工艺、验证膜蒸馏技术处理并且回收利用反渗透膜率技术中浓盐水的经济技术方面的可行性提供参考依据。

1.1 实验过程以及方法

1.1.1 实验时用水水质要求

实验用水是利用最大产水率为75%的反渗透膜滤技术方法, 最初的水经过初步沉淀与澄清的黄河水, 这种水术语悬浮物含量高, 盐含量高, 氯离子含量高的一种水质。其p H值为8.47, 碱度为5.4mmol/l, 氢氧根的浓度为0, 碳酸盐的浓度为0.2mmol/l, 重碳酸盐的浓度为5.2mmol/l, 硫酸根的浓度为594.5mg/l, 氯化物的浓度为350mg/l, 硝酸盐的浓度为18mg/l, 硅酸盐的浓度为3mg/l, 硬度为13.2 mmol/l, 钙离子的浓度为110.2mg/l, 镁离子的浓度为250.68mg/l, 总导电率为2860u S/cm, 浊度为1.2NTU。

1.1.2 膜丝的制备

做此项实验使用到的膜丝是PVDF中空纤维膜丝, 通过拉伸的方法制备而成就是指晶体状的聚烯烃材料在很高应力的作用下被熔融后挤成的中空膜纤维, 在温度低于熔点的环境下通过拉伸产生的能贯穿膜的裂纹, 裂纹孔在拉力作用下在通过一定的方法处理后形成微孔膜, 这种PVDF材料制成的膜丝平均孔径为0.1um, 壁厚度为0.2mm, 孔隙率为78%, 内径是0.5nm膜丝数量为50根, 膜面积是94.2cm2, 热侧流速是0.8m/s, 冷侧流速0.2m/s, 热侧温度为55℃, 冷侧温度为25℃。

1.2 实验方法

1.2.1 实验的装置以及流程

实验时用到的是直接接触式的膜蒸馏装置, 浓度高的盐水在一定温度下水浴加热后, 注入中空纤维膜构建的膜丝内侧, 渗透出来的部分在膜的外侧输出同时用自来水对其进行冷却, 然后利用磁力泵进行膜蒸馏的热侧与冷侧的循环, 同时记录膜组件的热侧与冷侧进出口温度的变化程度做此实验时应该先将热侧恒温水浴与循环冷却水浴的开关开启, 当温度接近预定温度时再将循环泵开启工作, 等到冷热侧的进出口的温度都保持不变后, 间隔相同的时间就对膜通量以及导电率做一次记录并且利用测流量低温时环水槽的溢出量来计算膜蒸馏方法的产水率。

1.2.2 预酸化以及脱气处理

在膜蒸馏热侧的循环过程中, 钙离子与镁离子等难溶于水的离子的饱和度随着浓缩倍数的升高而升高, 进而产生结垢现象。在此项实验中利用1∶1的氯化氢溶液来调节溶液的p H值, 以便控制溶液中难溶于水离子的饱和度, 减少沉淀的产生。溶液进行酸化之后, 循环水中的二氧化碳气体含量会上升, 在膜蒸馏过程中能够通过PVDF疏水膜, 以至冷侧恒温槽中纯水的导电率上升、p H值降低, 这样就无法达到锅炉要求的高纯水的指标, 因此在溶液进行酸化处理之后再用负压膜进行脱气处理, 以保证冷侧恒温槽中纯水的纯度质量。

2 结果与分析

2.1 膜蒸馏浓缩反渗透膜率技术的实验结果

p H值对双膜工艺的影响:将浓盐水调节成不同的PH值后再进行脱气处理, 然后在进行膜蒸馏循环浓缩, 观察在不同的p H值的情况下, 膜通量降低时浓缩倍数与p H值的变化关系。结果发现当p H值降低或者浓缩倍数的升高, 膜通量会随着降低。p H值越低时膜通量会有明显的下降, 膜通量越高。不同p H值的浓盐水在浓缩的过程中, 当浓缩倍数升高时, 溶液中难溶于水的盐的饱和度也随着升高, 当浓缩倍数大于1的时候, 浓缩水中会形成结晶物质, 并且会慢慢阻碍流道, 这是使膜蒸馏时膜通量降低的最重要的原因。在对双膜系统进行定期的观察后发现, 当膜通量降低时, 装置中的热侧进口处有白色的粉状物堆积, 并且膜通量越高时, 白色粉状物就会越多, 对流道的阻碍也就越明显。通过分析证明了这种白色的粉状物的主要成分是碳酸钙以及硫酸钙等难溶于水的物质。

2.2 双膜工艺单元产水率

以反渗透膜率技术单元最大的产水率为75%计算, 那么双膜工艺的总产水率为1-0.25。通过大量分析表明, 当膜蒸馏的单元产水率为80%时, 双膜工艺系统的产水率可以达到95%之多。随着膜蒸馏浓缩倍数的增高, 双膜工艺的产水量也会随着提高, 而且上升的趋势会渐渐变的缓慢。因此, 我们能知道, 浓缩倍数低的膜蒸馏系统可以很大程度上是双模工艺的产水率提高。

3 结语

要想使双膜技术被广泛的应用, 重要的原因能够找到适当的热源, 利用温度的变化来控制谁的质量使其能够达到纯水的标准。然而在实际在电厂进行操作时, 因为蒸汽的成本比较高, 所以膜蒸馏的操作会有一定的困难, 因此双膜工艺的应用也有些许的困难。但是如果能够很好的利用工业生产中的剩余热源, 就可以有效的解决这一问题, 双膜工艺也会得到很好的发展。

参考文献

[1]庄秀梅.电厂水处理技术[M].北京:中国电力出版社, 2008, 1.

[2]吕建国.双膜法深度处理石油化工排放水[J].石化技术与应用, 2008 (6) :67～6 9.

[3]曹晋利.水处理系统反渗透膜的污染及防治[J].山西能源与节能, 2008 (4) :122～124.

篇6：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

我国火电厂广泛采用湿式石灰石洗涤烟气脱硫工艺, 以降低SO2的排放。在烟气脱硫过程中, 脱硫装置浆液在不断循环的过程中, 由于一部分水被烟气加热蒸发而需要不断地补水, 装置内的浆液必然会富集重金属元素、悬浮物和Cl-等, 脱硫装置要排放一定量的脱硫废水。脱硫废水特征为呈弱酸性, p H值4~6, 悬浮物高, 含盐量高, 主要含石膏颗粒、Si O2、可溶氯化物、氟化物及各种重金属元素, 同时脱硫废水钙镁离子含量极高, 废水中CODcr含量主要以还原性物质为主, 主要超标项目有p H值、悬浮物、重金属离子, F- 超标。这些污染物必须经处理后才能达标排放。

2 工程概况

某发电厂位于瓯江入海口处, 目前总装机容量4X300MW, 在建2X1000MW。机组设置脱硫脱硝设施, 并设置脱硫废水处理系统。由于该系统运行时间较长, 运行不稳定, 同时部分设备已严重腐蚀及老化, 急需对其进行改造。

脱硫废水经处理后达到《火电厂石灰石- 石膏湿法脱硫废水水质控制指标》 (DL/T 997- 2006) 及 《污水综合排放标准》 (GB8978- 1996) 中第一类污染物最高允许排放浓度及第二类污染物最高允许排放浓度的一级标准的要求。脱硫废水进水水质及排放水质见表1。

从表中可以看出, 该项目脱硫废水悬浮物含量极高, 水质不稳定, COD含量一般, p H值较低, 同时氟化物含量较高。若直接排放, 将严重污染生态环境, 因此必须单独处理。

3 工艺流程

3.1 工艺选择

脱硫废水含有的污染物种类多, 是电厂各种排水中处理最多的废水, 水质与脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。不同组分的去除原理分别是:重金属离子——化学沉淀;悬浮物———絮凝沉淀;还原性无机物———曝气氧化、絮凝体吸附和沉淀;氟化物———生成氟化钙沉淀。

脱硫废水传统处理工艺一般经絮凝、澄清、沉淀、中和处理后, 最终排放。传统的处理工艺由于废水中悬浮物物含量高, 导致整个系统运行污泥沉积在三联箱、澄清器等位置, 长此以往, 系统不能正常稳定运行, 系统无法使出水水质完全达标。

通过设置预沉池, 将脱硫废水中的悬浮物及石膏残渣粘泥通过物理沉降去除, 降低后续混凝澄清系统的污泥负荷。在澄清池出水后设置过滤系统, 去除部分进一步去除出水中的悬浮物, 保证出水水质达标。在预沉池及清水池中设置曝气系统, 并投加次氯酸钠, 以氧化还原性物质, 可满足排放要求。工艺流程如图1。

3.2 工艺流程简介

3.2.1 预沉调节:为使脱硫废水处理系统均衡运行以及水质的相对稳定, 并去除大部分的悬浮物, 在废水系统前设置废水预沉池, 降低后续设施污泥负荷, 也可用作临时储存池, 以应对系统设备检修等状况。

3.2.2 混合氧化:在脱硫废水进入混合反应器, 同时加入次氯酸钠溶液进行充分混合, 并在中间水池进行曝气氧化, 去除脱硫废水中部分还原性物质。

3.2.3 中和:在脱硫废水进入中和池的同时加入一定量的石灰乳溶液, 将废水的p H值提高至10.0 以上, 使大多数重金属离子在碱性环境中生成难溶的氢氧化物沉淀。

3.2.4 沉降:脱硫废水中加入石灰乳后, 当p H值为9.0~9.5 时, 大多数重金属离子均形成了难溶的氢氧化物;石灰乳中的Ca2+与废水中的部分F- 反应, 生成难溶的Ca F2, 达到除氟的作用;经中和处理后的废水中如镉Cd2+、Hg2+含量仍超标, 可在沉降池中加入有机硫化物 (TMT- 15) , 形成难溶的硫化物沉积。

3.2.5 絮凝:同时脱硫废水中的悬浮物含量较大, 其中主要含有石膏颗粒、Si O2、Al和Fe的氢氧化物。在沉降池中加入絮凝剂FeCl SO4, 并在絮凝池中使废水中的细小颗粒凝聚成大颗粒。在机械加速澄清池入口中心管处加入阴离子助凝剂PAM来进一步强化颗粒的长大过程, 使细小的絮凝物慢慢变成粗大结实、更易沉积的絮凝体。

3.2.6 浓缩澄清:絮凝后的废水从絮凝池溢流到的澄清池中, 絮凝物在此进行泥水分离。沉积在底部浓缩成污泥, 排至污泥池。上部出水溢流到流通池, 并设置p H计, 检测出水p H值, 通过加酸调节p H值, 直到合格为止。

3.2.7 过滤:主要去除水中的悬浮或胶态杂质, 特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和胶体等, 对控制CODcr等也有一定的效果。保证出水的浊度, 为后续深度处理提供条件。过滤出水流入清水池, 最后通过清水泵外排或回用, 并在清水泵出口设置在线浊度及电磁流量计。过滤器反洗用水采用清水池, 排水自留到预沉池。

3.2.8 污泥处理系统流程如下:当污泥池中污泥通过污泥输送泵 (高压和低压) 输送至厢式压滤机进行脱水。滤液自流入废水预沉池。压滤后泥饼 (泥饼含水率70%以下) 由汽车运出。

4 结语

通过对本工程的设计优化, 实现了对脱硫废水的达标处理, 并能实现自动化运行。长期保持出水水质达标, 压滤系统正常投运。通过实践, 本工程的优化是可行的, 主要结论如下:

4.1 由于脱硫废水悬浮物含量很高, 脱硫废水处理系统前必须设置足够容积的预沉池或预澄清器, 让脱硫废水中悬浮物通过自然沉淀, 去除大部分悬浮物, 以有利于后续系统的正常运行。

4.2 在系统设计中必须考虑脱硫废水高含盐量的环境, 必须选择耐氯离子腐蚀的材料, 才能保证设备能长期运行, 而不被腐蚀。盐酸、次氯酸钠储罐区域, 由于盐酸腐蚀性强, 管道必须耐腐蚀, 坑泵必须选择耐盐酸腐蚀的泵。

4.3 澄清器底部污泥必须定期清理, 同时刮泥机设置扭矩保护装置, 以防止扭矩过载, 而损坏刮泥机减速机或轴。由于泥位计泥位的界面不准确, 澄清器污泥的液位不能按泥位计所显示的高度, 而应该根据调试后经验判断。以减少澄清器底部污泥量, 保证正常运行。

4.4 由于脱硫废水中含有较高的悬浮物, 无需设置澄清器底部的污泥循环泵回流至三联箱加速反应, 取消污泥循环泵。

4.5 石灰加药管、脱硫废水输送管、污泥进料管等管道需设置自动冲洗装置, 冲洗水可采用经处理后的脱硫废水, 以减少工业水的消耗。

4.6 由于脱硫废水污泥属于无机污泥, 故厢式压滤机进泥管内无需投加脱水剂, 可达到污泥含固率70%的泥饼。

4.7 为运行方便, 必须设置必要的检测仪表, 如p H计、电磁流量计、浊度仪、液位计等。

参考文献

[1]周卫青, 李进.火电厂石灰石湿法烟气脱硫废水处理方法[J].电力环境保护, 2006, 22 (1) :29-31.

[2]王正江, 杨宝红, 王璟, 等.国产湿法脱硫水处理系统的研究和应用[J].热力发电, 2005, 34 (5) :7-10.

篇7：电厂水处理工艺流程及优化设计解析

(1) 传统化学水处理系统的主要问题。传统的化学水处理系统包括净水预处理、反渗透预脱盐、锅炉补给水处理、凝结水精处理、汽水取样监测分析、化学加药系统、综合水泵房、循环水加氯、废水及污水处理等几个子系统。在控制管理方面存在着一定的问题, 包括需要被控制的设备繁多、设备零件的供货厂商各异造成的修理困难、控制区域分散造成的巡检和维护量大等等, 而且, 在人员操作中还存在着人为的问题, 例如化学专业的操作人员希望控制系统向更加齐全的方向发展和改进, 而热工专业的操作人员则希望控制系统向更为简单易操作的方向发展和改进。双方在造作理念上的矛盾导致了相关管理失调现象的发生。

(2) 电厂化学水处理系统的主要沿袭。一是70年代的继电器控制式化学水处理系统:投产70、80年代的电厂普遍采取了继电器控制式化学水处理系统, 此类系统的主要问题是功能上的单一性, 在系统设计时由于技术的限制, 导致实际监测过程中得到的数据信息量非常的有限;另外, 此类系统的设备损坏率还是比较高的, 导致了整体系统的比较大的维护工作量。此类系统的监视设备主要包括小型的模拟屏指示灯和报警光字排, 操作设备采用的是操作台上开关按钮, 监测参数的设备则使用一次仪表、二次仪表和模拟组装式仪表, 顺控设备使用的是时间发讯器和中间继电器。二是90年代初期的小型PLC与盘操共同使用的化学水处理系统。PLC在90年代开始逐渐登上了电厂顺控领域的舞台, 大多数的电厂都对大型机组进行了技术改良, 安装了新式的PLC设备, 但是技术改良的并不彻底, 因为他们仍然保留了盘台操作和模拟屏显示等盘操设备, 实行的是PLC与盘操共同使用的系统方案。此类系统的主要问题是他的上位机指标非常低、速度也比较慢, 依然存在着监控画面单一和数据信息量非常有限的问题;此外, 下位机PLC的选择型号较实际需要来说还是偏小, PLC受硬件条件限制, 存在着扩展性差、数据处理能力低的问题, 产品备件的供给也不是十分充裕, 化学仪表的扩展联网性能也比较差, 还存在着很多的维护困难。三是90年代中期的化学水子系统2级控制模式。该系统是采用的C R T与P L C 2级控制站结构, 全CRT监控、PLC备用的双层结构系统, 控制了净水、补给水、反渗透、循环水、凝水精处理、炉内水质分析、废水等化学水子系统。此类系统的缺点是各个化学水子系统分散、复杂却又互相牵制, 自动功能组也不完善, 而且子系统较多、控制设备的复杂性也更高, 导致了维护量大和自动化水平低的问题, 值班岗位和巡检点都需要设置很多, 浪费了电厂的人力和财力。

2 PLC控制系统的主要优势

(1) PLC系统的概述。PLC是可编程序控制器的简称, 这类系统以传统的继电器控制技术为基础, 融入了微电脑技术、通信技术和电子技术于一身。它的设计思路是将逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等指令经过微电脑处理器处理, 然后使用开关量输入模块和输出模块、模拟量输入模块和输出模块对设备进行控制。此类设备的优点有很多, 比如说, 可以实现生产线的自动化, 可以实现多机联网、实现与强电工作, 可以加装扩展设备, 抗干扰性、经济性和可靠性都比较强, 积聚了功能完备、可靠性高、使用方便等诸多优点, 是代替传统继电器控制系统的优质设备, 也是工业领域中发展快、应用广的控制类装置。

(2) PLC技术的特点。PLC是专门工业环境下操作而设计的数字化操作系统, 与传统的继电器控制系统相比较, 有着诸多的优势。例如:一是在设备的组成器件方面, 传统的继电器控制电路是由继电器、接触器等硬件组成的, 连接硬件的各类电路比较复杂, 所以发生故障的频率也高。PLC则不同, 它的继电器是软件组成的, 没有硬件设备连接复杂造成的故障问题, 而且软件的载体——微电脑的可靠性较高, 一般不发生软件故障, 因为没有实际硬件, 自然也不占用空间。二是在触点情况方面, 传统的继电器控制电路中的常开、常闭触头往往需要极多的数量, 这就要求系统要相应的增加继电器的数量, 继电器数量增多了, 相应的管线和接线就更多了, 导致发生故障的概率就更加大了。P L C虚拟继电器则因为它的虚拟性特质, 使得电子触点数量可以重复使用, 还有有无限期的使用寿命。三是在工作电流方面, 传统的继电器控制系统测量电流的方式是用电流表, 如果发生短路、断路等安全生产事故不易处理。PLC中测量电流这件事是不需要的, 因为它的工作电流是信息流, 没有发生安全事故的可能性。四是在接线方式方面, 传统的继电器控制电路如果想要更改控制电路, 就一定要更改相应的实际接线。P L C系统如果想要更改线路, 只需要修改电子程序就行了, 这是因为它的内部软接线是通过软件连接的, 修改线路并不耗费人力和物力。

(3) PLC系统的设计。电厂的PLC系统设计主要理念是采用计算机监控系统对化学水处理过程中的所有设备进行自动控制和及时管理, 以保证整个化学水处理系统能够安全、稳定、高效的运行, 以保证在化学水处理系统发生安全生产事故时能够自动的进行数据采集和分析、传输, 能够对各个子系统的设备进行启动、停止等操作, 能够完成水质监测、运行报告采集、工程观测数据接收等操作, 最终实现控制中心对整个化学水处理系统的远程监视和运行管理。

3 PLC控制系统的水泵电机变频技术

水泵电机变频技术是可以在PLC控制系统中实现的, 这项技术可以节省大量的电能。总的来说, 就是因为电厂需要强力的电网调峰能力, 去实时调节风机和水泵流量, 而传统调节方式只是改变了流通阻力, 没改变驱动源输出电功率, 造成了电能的浪费。所以, 水泵电机变频技术就是在变频器控制风机和水泵转速方面做文章, 让风机和水泵的轴功率与转速的立方成正比, 从而节省大量的电能。

(1) 控制水泵的基本方案。一种方案是控制泵的出口阀门开度。它的基本原理是通过控制泵出口阀门开启度来控制流量, 即流量偏离给定值时, 控制器发出信号使流量回到给定值。不同流量下泵提供的压头不同, 压头又必须与管路上的阻力平衡, 所以克服管路阻力的压头随流量增减而变化;由于转速恒定, 控制阀开启度变化没有带动泵的变化, 但管路阻力发生了变化, 导致出口流量发生改变。这种方案机械效率较低、经济性较差 (对大功率的泵损耗大) , 但是简单易行。另一种方案是控制泵的转速。它的原理是泵的流量特性曲线会随着转速改变而改变, 在同样流量下, 泵的转速提高会使压头增加;在同样管路特性曲线情况下, 减小泵的转速, 会使工作点移动而导致流量减少。这种方案机械效率较高、经济性较好。

(2) 变频调速的基本原理。它的基本原理就是通过变频器使输出电压适应负载, 将电机的励磁维持在最佳值, 从而保证控制范围内的正常运行。固定型中间电路的变频器改变电压的主要原理是调节电机绕组所加的中间电路电压的时间的长短 (即脉冲宽度) 。脉宽调制是改变脉冲宽度的技术, 主要原理是将半导体器件的通、断时间点, 定位在三角波电压和迭加的正弦波参考电压的交点上。因为脉冲的宽度是可变的, 所以输出的电压也发生了相应变化。PWM控制逆变器采用正弦型开关模式, 即对逆变器的每一个输出使用一个正弦参考电压, 正弦参考电压的周期相应于所需输出电压的基频, 而这三个参考电压被迭加在一个三角波电压上。此时, 逆变器的电力半导体器件在三角波电压和正弦参考电压相交的时刻就被触发了, 导致了通电或关断的操作结果。在变频调速的节能性能方面, 因为离心式水泵之类负载具有平方转矩特性, 所以当流量发生变化时, 采用调速的方法可以获得明显的节能效果。

(3) 变频调速的安全设计。在单台变频线路水泵运行工作模式时, 如果变频器发生故障跳开, 就需要将备用的线路水泵自动投入运行;在出水阀门要采用联锁自动控制设备, 以保障安全生产, 即启动水泵升速过程中, 如果处于水泵出口水压逐渐增高、直到水压大于“最小开阀出口水压”值时, 阀门进行打开到开全的操作;如果处于停泵状态时, 阀门进行同步关闭的操作;如果处于开泵状态阀门未能开全的状态时, 将进行“阀门没有开全”的提示操作;如果处于停泵状态阀门未能关严的状态时, 将进行“阀门没有关严”的提示操作。所以, 值班人员在开泵和停泵过程中无需再对阀门执行任何操作, 减少了操作失误、减少了对管网的冲击。

参考文献