火電廠低溫多效海水淡化裝置控制系統(tǒng)方案

　　一、概述
　　
　　人類在21世紀將面臨嚴重的淡水緊缺問題。對沿海城市和地區(qū)海水利用和海水淡化是解決淡水資源的有效措施之一。
　　
　　黃驊發(fā)電廠地處濱海地區(qū)，淡水資源極為匱乏。
　　
　　黃驊發(fā)電廠一期工程安裝2×600MW國產(chǎn)亞臨界燃煤發(fā)電機組，配套建設(shè)2×10000m3/d海水淡化設(shè)備（低溫多效加蒸汽壓縮噴射器MED-TVC，簡稱MED），由法國SIDEM公司供貨，滿足電廠自用水。目前一期工程已于2006年投產(chǎn)運行，運行良好。
　　
　　以下以黃驊一期海水淡化裝置為例，介紹其系統(tǒng)控制。
　　
　　二、海水淡化裝置工藝介紹
　　
　　黃驊一期海水淡化裝置工藝為帶熱壓縮的低溫多效蒸餾裝置，引入蒸發(fā)器的海水采用平流進料方式，均勻噴淋在換熱管束外，管內(nèi)流通蒸汽，換熱管內(nèi)蒸汽被凝結(jié)同時部分海水被蒸發(fā)。海水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽進入到下一效的換熱管內(nèi)成為下一效蒸發(fā)汽源。*效的冷凝水通過凝結(jié)水泵返回鍋爐，其它效的凝結(jié)水逐*過下一效收集起來，zui終產(chǎn)品水在第四效用淡水泵收集起來，根據(jù)產(chǎn)品水的質(zhì)量檢測結(jié)果，產(chǎn)品水或泵入儲水池，或排放。每一效產(chǎn)生的濃鹽水逐*過下一效收集起來，zui終濃鹽水在第四效經(jīng)濃鹽水泵排放。裝置主要由以下分系統(tǒng)組成：
　　
　　2.1蒸汽系統(tǒng)
　　
　　來自汽輪機的蒸汽進入蒸汽熱力壓縮機作為工作蒸汽引射四效蒸汽，進入一效蒸發(fā)器管程，與管外鹽水進行冷凝換熱，依次流經(jīng)*管程、第二管程，冷凝水經(jīng)由凝結(jié)水泵返回鍋爐。
　　
　　正常運行造水蒸汽壓力范圍[0.37–0.55]Mpa（a）。
　　
　　熱力壓縮噴射器，配有中心調(diào)節(jié)錐，以保證系統(tǒng)連續(xù)滿負荷運行或降負荷運行。
　　
　　2.2海水預(yù)熱系統(tǒng)
　　
　　為了使一效冷凝水能夠進入鍋爐補充水精制系統(tǒng)進一步降低其電導(dǎo)率，需要將其溫度降低至40℃以下，滿足離子交換裝置的要求，設(shè)置冷凝水換熱器。
　　
　　設(shè)置淡水換熱器和濃鹽水冷卻器，用以提高進料海水的溫度。
　　
　　2.3抽真空系統(tǒng)
　　
　　海水中溶解有氧氣、氮氣、二氧化碳等不凝氣體，在操作過程中，由于蒸發(fā)器等設(shè)備處于真空狀態(tài)，設(shè)備連接法蘭等處空氣向蒸發(fā)器中泄漏。這些氣體的存在，嚴重影響系統(tǒng)的換熱系數(shù)。為建立和維持蒸發(fā)器內(nèi)部的真空度，必須除去補給海水中的非凝結(jié)氣體、容器中泄露進入的空氣和二氧化碳等，確保蒸發(fā)器系統(tǒng)的正常運行。同時，為提高系統(tǒng)的熱利用效率，利用抽不凝氣所用蒸汽的潛熱加熱進入一效蒸發(fā)器的海水，提高其溫度，減少一效加熱蒸汽消耗量。系統(tǒng)設(shè)置啟動用抽汽器一臺，正常工作抽真空用抽汽器兩臺。
　　
　　2.4減溫水系統(tǒng)
　　
　　供蒸汽的減溫水，在啟動階段來自淡水系統(tǒng)，在穩(wěn)定運行階段來自第1效的冷凝水。冷凝水經(jīng)冷凝水泵后引出一路供至熱力壓縮器出口，另一路冷凝水經(jīng)減溫水泵后送至熱力壓縮器進口和啟動噴射器入口管道。
　　
　　2.5凝結(jié)水回收系統(tǒng)
　　
　　海水淡化加熱蒸汽在MED設(shè)備*效中被凝結(jié)并與淡化水混合，由于凝結(jié)水含有化學(xué)物質(zhì)，不宜作為淡化水利用，故部分凝結(jié)水除作為熱力壓縮器后蒸汽減溫水外，大部分由凝結(jié)水泵排出至電廠，用于凝結(jié)水補水和電廠工業(yè)用水。
　　
　　2.6加藥系統(tǒng)
　　
　　為防止海水在系統(tǒng)中結(jié)垢、產(chǎn)生泡沫和消除余氯，設(shè)置阻垢劑、消泡劑和亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)，添加阻垢劑用于防止蒸發(fā)器換熱管結(jié)垢，消泡劑用于降低蒸餾水含鹽量，提高產(chǎn)品淡水的的質(zhì)量。
　　
　　阻垢劑和消泡劑由便攜式卸料泵卸料至儲存箱，采用電磁閥自動配藥后由藥品輸送泵送至加藥計量箱（含攪拌器），通過加藥計量泵送入蒸發(fā)器海水入口管道。
　　
　　亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)：從加藥箱通過加藥泵送入海水預(yù)處理出口管道。
　　
　　2.7設(shè)備酸洗和清洗系統(tǒng)
　　
　　為了定期清除管路表面的結(jié)垢，MED運行每隔兩年進行酸洗，需用簡單溫和的酸清洗（30%HCL）。鹽酸溶液經(jīng)酸洗泵通過鹽水泵沖洗鹽水側(cè)，同樣用淡水沖洗淡化裝置。
　　
　　三、海水淡化裝置控制系統(tǒng)
　　
　　黃驊工程一期安裝兩臺10000噸/日海水淡化裝置，由法國SIDEM公司全套進口，控制系統(tǒng)全套由法方配套，其供貨、設(shè)計、組態(tài)、安裝、調(diào)試均由SIDEM公司完成。
　　
　　每套海水淡化設(shè)置PLC控制站一個。PLC采用施耐德*康Quatum系列zui的產(chǎn)品。其中控制器采用UNITYPRO140CPU67160，通訊模塊是140NOE77101，電源模塊是140CPS12400。控制器雙機熱備。I/O機架及卡件采用遠程IO，PLC編程軟件采用UNITYPROXLV2.0。
　　
　　系統(tǒng)設(shè)置兩臺上位機,其畫面監(jiān)控軟件是IFIX3.5英文版，IO驅(qū)動OFS3.5，報表開發(fā)水晶報表8.5，操作系統(tǒng)為WindowsXP專業(yè)英文版。兩臺其中上位機的一臺安裝有CONCEPT和IFIX3.5的開發(fā)版，可以作工程師站使用。當作為操作員站使用時，兩臺上位機一主，一從---只有主操作員站可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，從操作員站與主操作員站之間通過網(wǎng)卡及網(wǎng)線連接，通過主操作員站將數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC。
　　
　　單套裝置的I/O點數(shù)為221點,其中AI:44;AO:10;DI:41;DO:109;RTD:17
　　
　　工藝流程與測點圖如下：
　　
　　3.1、主要監(jiān)控測點:
　　
　　（1）淡化裝置鹽水液位、溫度
　　
　　（2）冷凝水液位、溫度、流量
　　
　　（3）蒸餾水水液位、溫度、流量
　　
　　（4）凝結(jié)水冷卻器出口凝結(jié)水導(dǎo)電度
　　
　　（5）蒸餾水導(dǎo)電度、PH值
　　
　　（6）蒸餾水導(dǎo)電度、PH值
　　
　　（7）蒸汽氣源壓力、溫度
　　
　　（8）海水入口溫度、流量
　　
　　（9）熱壓縮器入口壓力、溫度
　　
　　（10）各類泵出口壓力
　　
　　3.2、主要自動控制系統(tǒng)
　　
　　（1）過熱蒸汽溫度的控制
　　
　　根據(jù)減溫后蒸汽溫度值，來控制減溫水流量控制閥，來調(diào)節(jié)蒸汽溫度在合適的范圍內(nèi)；
　　
　　（2）產(chǎn)品淡水產(chǎn)量控制
　　
　　產(chǎn)品水流量與“第四效鹽水槽溫度和#1凝結(jié)水槽溫度”的溫差成正比。　　
　　根據(jù)運行人員要求的產(chǎn)水量，控制系統(tǒng)將計算“第四效鹽水溫度”以及“一效凝結(jié)水溫度和末效鹽水溫度之間的溫差，自動控制“第四效鹽水溫度”及“溫差”。
　　
　　“一效凝結(jié)水溫度和第四效鹽水溫度之間的溫差”的自動控制是：由熱壓機進汽調(diào)節(jié)裝置噴嘴位置控制的。
　　
　　（3）第四效鹽水溫度控制
　　
　　根據(jù)進料海水溫度，通過調(diào)節(jié)海水預(yù)熱的鹽水溫度旁路控制閥、蒸餾水冷卻器后海水排水控制閥、海水冷凝器后海水廢品溫度控制閥和海水預(yù)熱器出口開/關(guān)閥、蒸餾水冷卻器海水出口開/關(guān)閥來控制第四效鹽水溫度。
　　
　　（4）供料海水流量控制
　　
　　根據(jù)冷凝器出口海水流量測量值，控制海水入口閥門開度，來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器總海水進料量。
　　
　　（5）蒸餾水液位的控制
　　
　　根據(jù)第四效蒸餾水液位，來控制蒸餾水液位控制閥。
　　
　　（6）鹽水液位的控制
　　
　　根據(jù)第四效鹽水液位，來控制鹽水液位控制閥。
　　
　　（7）冷凝水液位的控制
　　
　　根據(jù)*效冷凝水液位來控制，來控制冷凝水液位控制閥。
　　
　　（8）抽真空噴射器進口蒸汽壓力控制
　　
　　根據(jù)抽真空噴射器的進口蒸汽壓力的設(shè)定值，通過聯(lián)絡(luò)閥，選擇汽源1或汽源2。
　　
　　（9）根據(jù)凝結(jié)水電導(dǎo)率控制凝水排放閥，或返回凝結(jié)水箱。
　　
　　（10）根據(jù)淡水電導(dǎo)率控制淡水排放閥，或返回淡水箱（池）。
　　
　　3.3、主要的聯(lián)鎖與保護（見下表）　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　隨著沿海城市的淡水資源日益短缺,發(fā)展海水淡化技術(shù)已成為我國解決沿海地區(qū)淡水短缺問題，保持地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇之路。低溫多效海水淡化技術(shù)作為海水淡化的主要技術(shù)之一，沿海電廠可以充分利用電廠的低品位熱能生產(chǎn)淡化水，解決鍋爐補給水或供應(yīng)地方淡水的應(yīng)用會越來越多。
　　
　　本文為法國SIDEM實際工程總結(jié)，可為其它低溫多效海水淡化國產(chǎn)化工程熱工控制設(shè)計時參考