燃机电厂化学水处理技术探讨

姜海明+刘翔

摘要：以某燃机发电企业的化学水处理控制系统项目为背景，分析了燃气发电机组中化学水生产的主要工艺流程和系统结构，概述了化學水处理系统步序控制功能的实现方法，着重对一种新的改进信号联锁逻辑的方法进行了探讨，并对其投入运行后的控制效果进行了分析。

关键词：燃机电厂；化学水处理；联锁逻辑；步序控制

中图分类号：TK223

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）22003003

1 引言

燃气发电机组是为适应新的环保要求而开发的新型发电机组。在联合循环机组的工艺流程中，化学水处理工艺占据举足轻重的地位，燃气发电机组的安全稳定生产离不开化学水处理系统的良好工作状态。随着燃机电厂自动化水平的不断提高，对化学水系统的连续监视和分析以及越来越多采用的化学水处理新工艺和新技术，有效地预防了化学水设备的结垢和腐蚀，保证了机组的安全、经济运行。本研究以某燃机发电企业的化学水处理监控系统为背景，介绍了燃机电厂的化学水处理的步序控制系统。

2 燃机电厂化学水处理技术

燃机发电厂电力生产过程中的化学水的处理技术一般指在水处理的各个系统过程中所包含的各种关键技术，而化学水处理一般涉及以下几个系统：预处理系统、锅炉炉水处理系统、脱盐系统、循环水和废水处理系统、凝结水处理系统等[1]。如今发展越来越离不开更高的环保要求，燃气发电机组所要求的化学水处理技术也在日益提高，适应燃气轮机的化学水处理技术也慢慢发展起来。

3 燃机电厂化学水处理技术的新应用

3.1 膜分离技术燃机电厂水处理系统中的应用

膜分离技术是定义在分子水平上的技术，当不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，这种技术是以高分子薄膜为介质对混合物进行分离。膜分离技术在水处理过程中具有十分重要的作用，对于实现对废水中有用成分的回收及废水的再利用有重要作用。燃机电厂中若将传统的制水的工艺改换为膜分离技术不仅可以节约传统工艺所花费的大量人力物力，留出更大的空间，还能为联合循环机组提供更优质的用水。膜分离技术涉及到反渗透膜、超滤膜和微滤膜等不同的类型的膜，依据在化学水处理过程中杂质径寸不同选取不同的膜来快速的去除水中的污染物和杂质，使得经过处理的水质得到保障。在膜分离技术中若使用的是反渗透膜则可以大大减轻其后面除盐设备的工作压力，因为其有很强的选择性，能阻挡98%的杂质离子，可大大降低化学水处理过程中酸、碱使用量[2]。使用膜分离技术还可以大大降低燃气机组经循环利用后的废水中的盐类和重金属含量，满足国家对环保对燃机电厂的环保要求，膜分离技术的优势还在于易于实现自动化操作。

3.2 FCS技术在燃机电厂水处理系统中的应用

燃机电厂对现场化学水处理系统的要求是控制易变过程、应对难于对付的非常环境、保证危险区域的人员设备安全，而FCS技术以其开放性、可相互操作的特性能更好地解决燃机电厂化学水处理系统存在的设备分散、实时监测困难的等问题，而FCS技术恰好能解决火电厂化学水处理系统中存在的问题。FCS技术将火电厂化学水处理过程中原有的操控系统分解后进行重组构建，降低了人为干扰因素，这样大大地提高了每一个控制终点的精确度[3]。目前电厂水处理系统使用FCS技术已经实现了机组凝结水系统的自动化运行，既保证了安全生产的可靠性，又提高了设备运行的速度。FCS技术的应用，不仅减少了人力资源的投入，大大地降低了电厂化学水处理系统的成本，而且还使得化学水处理系统实现了远程遥控、实时监测，对于生产过程中出现的问题能得到及时的反馈，便于有效地解决处理。

4 燃机电厂化学水处理系统的工艺流程

燃机电厂化学水处理方法是基于膜分离技术的离子交换的方法，进行水处理的时候通过反渗透膜、超滤膜和微滤膜等快速的去除水中的污染物和杂质。采用单元式二级除盐的工作方式，预处理水经由化学水处理车间的一级反渗透装置、除碳器、中间水箱、二级反渗透装置等设备进行复床除盐，经过这一流程后产出的水称为一级除盐水，此时一级除盐水再经由超滤除盐、EDI除盐后，生产出的水被称为二级除盐水。整套设备由多台反渗透装置、多台超滤装置、多台DEI装置、风机、水箱等辅助设备组成。

燃机电厂化学水处理系统的工艺流程是围绕除盐系统的水处理展开的。酸碱系统供应整个除盐系统再生工艺所需要的的酸和碱，加氨系统可以平衡二级除盐水的pH值，整个化学水处理系统中启动阀门所需的空气顶压环节及辅助再生工艺中所需的空气顶压均由辅助系统中的压缩空气系统提供[4]。整个流程中，除盐、酸碱、加氨、空压系统装置协调工作。工艺流程如图1所示。

5 燃机电厂化学水处理系统步序控制功能

预处理水经过一级反渗透装置、除碳、二级反渗透装置、超滤装置、EDI装置，最终产出二级除盐水。一级反渗透装置、二级反渗透装置、超滤装置在长时间运行之后，进行离子交换的渗透膜会失效，这时候就需要进行反洗工作。同一控制器控制下的的同一类过滤装置不能在同一时间进行反洗工作，这需要把装置运行与反洗时间进行协调，交替进行反洗[5]。

燃机电厂化学水处理系统的工艺流程通过DCS系统来控制各种装置的运行和反洗的步序。各种装置的控制任务通过组态逻辑步序完成。

6 化学水处理系统联锁逻辑

燃机电厂化学水处理系统中液位、水质、温度、泵等信号包含大量的联锁保护逻辑。为避免发生装置联锁保护停之后对其他工艺参数产生影响，进而导致其他一个或多个装置也产生联锁保护停或报警的情况，对排除故障造成极大困扰[6]。要改进这种普通的联锁逻辑，减少故障排除的难题，需及时进行锁定和切断，普通的联锁逻辑中需做以下添加。

（1） 报警输出信号需有自锁功能的逻辑，使信号能保持其输出直至进行复位。endprint

（2） 在報警信号间添加切断点，使得某一报警信号出现之后，其他联锁报警不再出现，避免停机原因受到干扰[7]。

（3） 报警信号产生原因排除后需能复位信号状态。在普通的联锁逻辑中做以上逻辑添加，可以使报警信号得以锁定。经过层层逻辑嵌套后，可在众多的联锁逻辑条件中锁定首出信号。

7 结语

燃机电厂化学水处理系统实现了对化学水处理各装置和整体工艺流程的控制，针对化学水处理系统现场工况，可制定不同的逻辑步序并实现联锁保护。改进后的逻辑步序及联锁保护在燃机发电厂投入使用后，能够有效地提高化学水处理系统的工作效率，并且降低能耗，节约生产成本。

参考文献：

[1]曲忠勇.电厂化学水处理技术应用分析[J].科技创新与应用，2014（2）：96.

[2]王 春，王萍.高硬度反渗透浓水处理技术[J].华电技术，2015，37（2）：24～26.

[3]胡佳怡.化学水处理程序控制故障分析及改进[J].电力与能源，2016，34（3）：300～302.

[4]吴雅琴，杨 波，申屠勋玉，等.膜集成技术在高含盐废水资源化中的应用[J].水处理技术，2016，42（7）：118～120.

[5]万红云.化学水处理和设备[M].北京：中国电力出版社，2008.

[6]陈宗明，范红照，胡秋云.电厂化学水处理系统的改造[J].广东电力，2005（10）：42～45.

[7]孙秦娄，李 佳.大气压交流放电自动频率跟踪电路的设计[J].中南民族大学学报（自然科学版），2016，35（4）：92～94.

Abstract： Taking a certain gas turbine power generation enterprises of chemical water treatment control system project as the background， this paper analyzed the chemical water production in gas turbine power plant's main technological process and system structure.It also introduced the chemical water treatment system step sequence method to realize the control function. In addition， this paper introduced a kind of new method of improved signal interlock logic and its operation control effect was analyzed.

Key words： gas turbine power plant； chemical water treatment； interlocking logic； step sequence controlendprint