350MW 机组化学自动控制设计思路

孙贵财 田正彬 刘树根

（山西京能吕临发电有限公司，山西 吕梁 033200）

自动化控制是工业化高效生产的趋势和目标，而且这一目标在不断地被刷新，很多工业生产领域已经达到智能化的目标。近年来，电力生产企业将自动化、智能化不断应用到生产现场，锅炉、汽轮机、电气专业已经达到高度集中控制、自动控制的水平，但是化学专业由于设备分布较为分散，系统结构零散，控制系统只实现了局部的自动化。可靠性低，且需要占用较多的人力资源。我公司结合生产现场实际需求和经验，对火力发电厂化学专业自动化控制方案进行扩展和优化，最终实现专业内所有系统自动化运行的目的。目前化学自动控制系统运行稳定，鉴于它在设计和运行方面有很多技术特点，值得我们分析与研究。

一、设备介绍

本工程为2×350MW 超临界发电机组。锅炉采用东方锅炉厂有限公司生产的2×1186t/h 超临界循环流化床、一次中间再热直流炉。汽轮机为上海汽轮机有限责任公司制造的2×350MW 超临界、中间再热、两缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，发电机采用双水内冷冷却方式。

化学系统包括：原水预处理系统（工业水预处理系统、生活水预处理系统）、锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统（包括含油废水处理系统）、含煤废水处理系统、生活污水处理系统、凝结水精处理系统、汽水加药监督系统、综合泵房系统等八个子系统。

锅炉补给水水源为煤矿疏干水和曹家岭水库水，阳坡水库水作为备用水源。原水经过预处理系统絮凝、沉降后，除去水中大量的泥沙，再经过锅炉补给水处理系统的过滤、除盐后送往锅炉。

锅炉在启动初期或者运行过程中会产生较多的废水，此外，原水在絮凝、沉降、过滤、除盐过程中也会产生大量的废水，为了保护环境，节约水资源，实现公司废水零排放，该部分废水全部送往工业废水处理系统进行净化处理，处理达标后进行二次使用。输煤系统、煤泥系统的冲洗水含煤泥量较大，工业废水无法处理，经过含煤废水处理系统后重新用于输煤系统、煤泥系统冲洗使用，实现水资源的循环利用。生活污水水量较大且含有大量的有机物，公司设立了生活污水处理系统，并在生活污水处理系统中培养了大量的好氧细菌，彻底分解有机物，实现生活污水的净化处理，净化后的水源供公司厂区绿化使用或者进入化学系统进行消耗。

凝结水精处理系统用来除去凝结水从热力系统中携带的大量的腐蚀产物和积盐，保证凝结水的品质，实现机组的安全经济运行，

二、设计思路

（一）组织机构的设立

组织机构的设立是自动化开展的前提和基础，人员的选择是此项工作能否顺利完成的关键。公司组织的化学自动化系统的改造不同于委托第三方进行的技术改造，不具有深厚的技术支持和技术积累，在技术改造方面存在经验不足，在运用资本方面缺乏灵活性。所以在人员选择上要满足几点要求。首先，要有主管生产的高管进行牵头组织，确保自动化改造过程中技术、资金、人员、时间能很好协调；第二，自动化改造需要三个专业的人员，分别是热工、机务、运行三个专业；第三，在进行自动化改造过程中，要以运行专业为牵头专业，以需求引导技术改造；第四，在选择人员时要选择对自动化、数字化、智能化有一定知识储备的人员，便于后期在系统自动化方向上进行把控。

组织机构建议分成两个小组即领导小组和实施小组，领导小组负责方案审核批准及指导工作，并对方案实施过程进行监督，对结果进行总结评价。实施小组负责方案的起草、编写、讨论及前期准备工作，负责方案实施过程中全程跟踪，确保方案实施的正确性和可靠性。

（二）专业区域划分

在进行化学自动控制系统区域划分时，按照化学专业的系统划分有利于自动化的实现。本方案共划分12 个系统，分别是除盐水制水系统、原水系统预处理系统、补给水再生辅助系统、1/2 号机精处理系统、精处理再生辅助系统、工业废水系统、含油废水系统、含煤废水系统、生活污水系统、水汽取样及加药系统、尿素制备系统、厂前区换热站（洗澡水）系统。各系统按照不同功能分为若干个子系统。

（三）系统现状分析

1.除盐水制水系统：所有单体设备实现了自动化步序，设备启停无需手动点操，未实现整套自动化启停功能。制水顺序为：生水池→双介质过滤器→超滤→清水箱→反渗透→除碳水池→一、二级除盐→除盐水箱。其中，在清水箱→反渗透存在断点，→除碳水池→一、二级除盐存在断点。

2.原水预处理系统：未实现单套设备的自动化步序，设备启停均需手动点操。

3.补给水再生辅助系统：阴阳床再生、混床再生均实现了单体设备自动化步序，未实现整套自动化功能。酸碱接卸平台及道路面积小，酸碱罐车无法靠近接卸平台，每次酸碱接卸不彻底。

4.精处理前置过滤器及阴阳床系统：实现了单套设备启停的自动化步序。该系统主要分为前置过滤器定期反洗、切换，阴阳床失效后的切换、树脂输送等操作，未实现整套设备自动化功能。

5.精处理再生辅助系统：实现了单套设备的擦洗及再生步序，未实现整套自动化功能。

6.工业废水系统：实现设备的单体自动化步序。斜板澄清器排泥未实现单体自动化步序，各水池高液位启动未实现自动化步序。（只做了低液位联停，未做高液位自动联启）

7.含油废水系统：目前单体设备未实现自动化步序。（就地为PLC 控制，未实现高低液位联锁启停功能）

8.含煤废水系统：实现单套设备自动化步序，未实现自动反洗切换以及高低液位联锁启停功能。（抓泥斗操作无法实现自动）

9.生活污水系统：实现了部分单套设备自动启停步序，未实现整套设备自动启停和切换功能。

10.水汽取样及加药系统：水汽取样系统均为在线仪表，恒温装置为就地PLC 控制，实现了自动启停功能。

11.尿素制备系统：尿素供料系统未实现自动调节供料压力、稀释水压力。尿素供料泵、稀释水泵均为工频泵，稀释水回流阀为手动阀，尿素供料泵回流阀为电动开关阀，无法自动调整母管压力。尿素循环水泵出口为手动阀，未实现自动循环和输送切换。尿素配置系统冲洗水阀均为手动阀，未实现自动冲洗。

12.厂前区换热站（洗澡水）：该系统为就地PLC 控制，未实现DCS监视和自动化启停功能，系统阀门除蒸汽调节阀外，其余均为手动阀。

三、整改技术方案

整改技术方案从系统存在的问题、整体自动化思路、需增加和更换的设备三个方面进行实施，具体以除盐水制水系统为例：

（一）存在问题

1.超滤反洗管道无pH 表计，无法监视酸洗碱洗加药情况；

2.除盐水箱液位计高位时液位波动大；

3.生水加热器蒸汽温度、流量、压力测量数据不准确；

4.生水加热器出水流量与双介质过滤器进水流量、超滤产水流量不匹配；

5.反渗透浓水流量无法正常检测；

6.阴阳床进水流量、混床进水流量、除盐水泵出口流量不匹配；

7.生水池补水流量测量数据不准确；

8.超滤产水浊度测量数据不准（酸洗碱洗后）；

9.一、二级除盐产水硅表测量数据不准；

10.超滤空气擦洗减压阀减压效果差；

11.超滤进水压力低，自清洗过滤器无法自动反洗；

12.生水加热器蒸汽管道电动阀前无自动疏水器。

（二）整体思路

1.流程：生水池——生水泵——生水加热器——双介质过滤器、超滤——清水箱——清水泵——高压泵——反渗透——除碳水池——除碳水泵——阳床、阴床、混床——除盐水箱——除盐水泵

2.一键制水：除盐水箱液位设置预选按钮，根据除盐水箱液位判断系统启停，所选择除盐水箱液位〈5.0 米，触发一键制水。启动顺序为：一键制水——除盐顺控——反渗透顺控——双介质过滤器、超滤顺控。设置预选菜单，可选择加入一键制水系统的设备（1号-4号双介质过滤器、1号-3号超滤、1 号-3 号反渗透、1 号-2 号除一级除盐、1 号-2 号混床）。

一键制水允许投入条件为：除碳水池液位≮3.0 米，清水箱液位≮4.5 米，除盐顺控、反渗透顺控、双介质过滤器、超滤顺控均具备启动条件（目前已有顺控步序）。1 号、2 号、3 号生水泵、双介质过滤器一一对应关系，4 号生水泵、4 号双滤料过滤器为公共备用。1 号、2 号、3 号清水泵、反渗透为一一对应关系，4 号清水泵为公共备用。1 号、2 号除碳水泵与一级除盐一一对应，3 号除碳水泵为公共备用。

3.停运顺序：所选择除盐水箱液位〉10.0 米，触发停运除盐系统。除碳水池液位＞3.2 米，触发停运反渗透。清水箱液位〉5.0 米，触发停运双介质过滤器、超滤。生水池自动补水：液位＜2.5 米自动开启生水池补水阀。

4.反洗操作：超滤酸洗/碱洗时，该设备退出运行，进入酸洗/碱洗顺控，备用设备自动投入运行，酸洗/碱洗结束后进入备用状态。反渗透累计运行时长达8h 时停机冲洗，冲洗结束后进入备用状态，反洗前备用设备自动投入运行。双介质过滤器累计运行时长达超滤累计酸+碱洗5 次后（运行人员可调），进行一次反洗，反洗结束进入备用状态，反洗前备用设备自动投入运行。

（三）需增加和更换的设备清单

1.超滤空气擦洗管道减压阀需更换；

2.超滤反洗管道（酸碱加药后）需增加pH 测点；

3.反渗透进水母管需增加SDI 检测取样口；

4.超滤出口增加在线余氯表；

5.生水加热器蒸汽管道电动阀前增加自动疏水器。

四、结束语

从我公司机组自动化改造的运行情况来看，围绕DCS 控制系统，通过逻辑编程、逻辑优化的方法，实现了化学专业自动控制的目的，增加了设备的可靠性，减少了运行人员的数量，降低了企业的经营成本，对于辅网的自动化推广起到了示范和借鉴的作用。