超滤反冲洗加热控制系统的改造

张 华 孙鑫泉 王培成

(1.南京化工职业技术学院，南京 210048；2.大唐南京发电厂，南京 210000)

化学超滤在制水系统中是一个关键环节，对热电厂的安全经济运行起着极其重要的作用。超滤是在水压的作用下水分子及小分子通过超滤膜，由于超滤膜上的微孔很小，一方面可有效除去水中各种悬浮物颗粒、胶体、细菌和大分子有机物，另一方面被截留物则不断在膜的表面积累，造成膜通量急剧下降，导致标准化的产水量和系统脱盐量分别下降或同时恶化，需要定期反冲洗和化学清洗来恢复膜功能[1]。

1 超滤反冲洗流程介绍①

化学超滤反冲洗流程如图1所示。进超滤装置前进水温度为25℃左右，温度低时通过热交换器加热至25℃左右。该系统冬季水温控制一直是困扰同类机组的“季节病”，水温容易超调。当超滤装置在反冲洗状态时，热交换器出水不经过超滤装置，加热的热水必须通过旁路排向收集池，从而保证加热工业水的流通，如不及时排出加热水，就会造成加热器闷烧，水温超调，从而损坏加热器，严重时还会造成爆管，热水泄漏伤人，再次超滤时如水温超过70℃就会烫坏渗透膜。现有的超滤装置旁路排水阀是采用人工手动就地操作的方式，运行人员的控制室离化学水间较远，遇到突发情况时，就地操作的及时性得不到保证，需要对现有的化学超滤进水旁路系统进行优化改造。

图1 化学超滤反冲洗流程图

2 控制方案分析确定

超滤装置的进水温度恒定关键在于换热器的平稳运行，进而要求换热器的出水量即超滤装置的进水量持续恒定。但超滤装置每运行过滤30～45min必须进入一个反冲洗程序，时间约45s，必须停止进水。为确保超滤装置反冲洗结束后的进水温度稳定，防止水温超调烫坏滤膜，常用以下方法解决[2]：

a. 调节换热器的加热蒸汽流量。此法的缺点是频繁反冲洗则要求频繁的蒸汽阀调节，缩短了蒸汽阀寿命。

b. 在蒸汽管上设减温降压装置，在反冲阶段用冷水掺入蒸汽，以解决换热器断流带来的温度突变，此法的缺点是增加了热损失环节，且冷水箱易受污染。

本次改造主要利用原有的旁路系统，加装温度计，温度信号上传至DCS装置，原有的手动阀门改成气动阀。阀门有手(点)动和自动两种方式，当进水温度超50℃时，通过DCS中控温程序或人工强制发出信号自动打开旁路排放阀排向收集池，也可在就地柜上直接操作自动阀门。

2.1 执行机构选型

要实行自动化操作，首先从实现远方操作入手。在确立阀门执行机构选型时，考虑到化学水就地环境的特殊性，在防火防爆、耐腐蚀、动作速度、设备性价比及改造工作量等几方面进行综合考虑，确定选用气动执行机构。为避免信号失控，产生加热器闷烧损坏，伤人等事故，气动执行器采用气开的作用方式。考虑附近电压等级为220V的电源，配供气动执行机构电磁阀电源为直流220V。

2.2 气动执行机构的安装

改造工作不同于基建时的安装，化学水处理设备均在运行状态，大规模的铺设新电缆和安装新的气源管道既影响在运设备的安全，也会破环现场的整体协调性。本次改造合理利用了化学超滤装置电磁阀箱有气源管路，在电磁阀箱已无备气路可用时，充分利用化学水处理设备间歇性运行此特点，在短暂停运的间歇，在电磁阀箱入口仪用空气母管上加装三通，引用一路气源去新装气动门，在不影响现有系统的情况下，巧妙利用现有资源，大大节约了材料费和人工量。

按常规设计，气动执行机构的控制电缆至少需8根芯线，用于控制信号和反馈信号。但设备附近电缆只有6根备用芯。为减少对现场通道及设备的影响，本改造对控制及反馈回路进行了非常规的改进：在DCS侧对DO、DI回路分别采用公用线，用6芯线实现控制和信号反馈问题。DCS柜和就地柜信号连接如图2所示。

图2 DCS和就地控制柜的信号接线图

2.3 DCS组态编辑

现场设备与DCS机柜的信号连接工作完成后，热控专业根据系统情况在辅控DCS的CRT上增加电磁阀软操作面板如图3所示，并对该系统编缉组态了根据温度变化自动开、关阀门的顺序控制回路。

图3 旁路控制阀的软面板及阀位显示图

如图4所示，超滤进水管旁路阀的控制回路组态方法如下：打开设备表对照设备的模块类型，在“编辑向导”里选择“MMI”，选择与设备模块类型相对应的设备模块“MOTST”,双击后弹出设备模块,并将设备的DI、DO硬件点连接到模块上。设置完后对应的“数据类型”，“I/O地址”以及“描述”应该和实际测点相符合。

图4 超滤进水四管旁路气动门控制SFC图

3 结束语

改造后超滤装置进水旁路排水系统实行了远程自动控制，既减少了运行人员的工作量，系统也由原来10℃的控制温差降低到了2℃以内，大大提高了化学超滤系统再生加热器温度控制的自动化水平，也提高了超滤系统进水的稳定性和可靠性。此次技术改造，在设备选型、系统设计和施工方案上作了多重优化，并达到预期目标。