350MW 機組化學自動控制設計思路

孫貴財 田正彬 劉樹根

（山西京能呂臨發電有限公司，山西 呂梁 033200）

自動化控制是工業化高效生產的趨勢和目標，而且這一目標在不斷地被刷新，很多工業生產領域已經達到智能化的目標。近年來，電力生產企業將自動化、智能化不斷應用到生產現場，鍋爐、汽輪機、電氣專業已經達到高度集中控制、自動控制的水平，但是化學專業由于設備分布較為分散，系統結構零散，控制系統只實現了局部的自動化?？煽啃缘停倚枰加幂^多的人力資源。我公司結合生產現場實際需求和經驗，對火力發電廠化學專業自動化控制方案進行擴展和優化，最終實現專業內所有系統自動化運行的目的。目前化學自動控制系統運行穩定，鑒于它在設計和運行方面有很多技術特點，值得我們分析與研究。

一、設備介紹

本工程為2×350MW 超臨界發電機組。鍋爐采用東方鍋爐廠有限公司生產的2×1186t/h 超臨界循環流化床、一次中間再熱直流爐。汽輪機為上海汽輪機有限責任公司制造的2×350MW 超臨界、中間再熱、兩缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機，發電機采用雙水內冷冷卻方式。

化學系統包括：原水預處理系統（工業水預處理系統、生活水預處理系統）、鍋爐補給水處理系統、工業廢水處理系統（包括含油廢水處理系統）、含煤廢水處理系統、生活污水處理系統、凝結水精處理系統、汽水加藥監督系統、綜合泵房系統等八個子系統。

鍋爐補給水水源為煤礦疏干水和曹家嶺水庫水，陽坡水庫水作為備用水源。原水經過預處理系統絮凝、沉降后，除去水中大量的泥沙，再經過鍋爐補給水處理系統的過濾、除鹽后送往鍋爐。

鍋爐在啟動初期或者運行過程中會產生較多的廢水，此外，原水在絮凝、沉降、過濾、除鹽過程中也會產生大量的廢水，為了保護環境，節約水資源，實現公司廢水零排放，該部分廢水全部送往工業廢水處理系統進行凈化處理，處理達標后進行二次使用。輸煤系統、煤泥系統的沖洗水含煤泥量較大，工業廢水無法處理，經過含煤廢水處理系統后重新用于輸煤系統、煤泥系統沖洗使用，實現水資源的循環利用。生活污水水量較大且含有大量的有機物，公司設立了生活污水處理系統，并在生活污水處理系統中培養了大量的好氧細菌，徹底分解有機物，實現生活污水的凈化處理，凈化后的水源供公司廠區綠化使用或者進入化學系統進行消耗。

凝結水精處理系統用來除去凝結水從熱力系統中攜帶的大量的腐蝕產物和積鹽，保證凝結水的品質，實現機組的安全經濟運行，

二、設計思路

（一）組織機構的設立

組織機構的設立是自動化開展的前提和基礎，人員的選擇是此項工作能否順利完成的關鍵。公司組織的化學自動化系統的改造不同于委托第三方進行的技術改造，不具有深厚的技術支持和技術積累，在技術改造方面存在經驗不足，在運用資本方面缺乏靈活性。所以在人員選擇上要滿足幾點要求。首先，要有主管生產的高管進行牽頭組織，確保自動化改造過程中技術、資金、人員、時間能很好協調；第二，自動化改造需要三個專業的人員，分別是熱工、機務、運行三個專業；第三，在進行自動化改造過程中，要以運行專業為牽頭專業，以需求引導技術改造；第四，在選擇人員時要選擇對自動化、數字化、智能化有一定知識儲備的人員，便于后期在系統自動化方向上進行把控。

組織機構建議分成兩個小組即領導小組和實施小組，領導小組負責方案審核批準及指導工作，并對方案實施過程進行監督，對結果進行總結評價。實施小組負責方案的起草、編寫、討論及前期準備工作，負責方案實施過程中全程跟蹤，確保方案實施的正確性和可靠性。

（二）專業區域劃分

在進行化學自動控制系統區域劃分時，按照化學專業的系統劃分有利于自動化的實現。本方案共劃分12 個系統，分別是除鹽水制水系統、原水系統預處理系統、補給水再生輔助系統、1/2 號機精處理系統、精處理再生輔助系統、工業廢水系統、含油廢水系統、含煤廢水系統、生活污水系統、水汽取樣及加藥系統、尿素制備系統、廠前區換熱站（洗澡水）系統。各系統按照不同功能分為若干個子系統。

（三）系統現狀分析

1.除鹽水制水系統：所有單體設備實現了自動化步序，設備啟停無需手動點操，未實現整套自動化啟停功能。制水順序為：生水池→雙介質過濾器→超濾→清水箱→反滲透→除碳水池→一、二級除鹽→除鹽水箱。其中，在清水箱→反滲透存在斷點，→除碳水池→一、二級除鹽存在斷點。

2.原水預處理系統：未實現單套設備的自動化步序，設備啟停均需手動點操。

3.補給水再生輔助系統：陰陽床再生、混床再生均實現了單體設備自動化步序，未實現整套自動化功能。酸堿接卸平臺及道路面積小，酸堿罐車無法靠近接卸平臺，每次酸堿接卸不徹底。

4.精處理前置過濾器及陰陽床系統：實現了單套設備啟停的自動化步序。該系統主要分為前置過濾器定期反洗、切換，陰陽床失效后的切換、樹脂輸送等操作，未實現整套設備自動化功能。

5.精處理再生輔助系統：實現了單套設備的擦洗及再生步序，未實現整套自動化功能。

6.工業廢水系統：實現設備的單體自動化步序。斜板澄清器排泥未實現單體自動化步序，各水池高液位啟動未實現自動化步序。（只做了低液位聯停，未做高液位自動聯啟）

7.含油廢水系統：目前單體設備未實現自動化步序。（就地為PLC 控制，未實現高低液位聯鎖啟停功能）

8.含煤廢水系統：實現單套設備自動化步序，未實現自動反洗切換以及高低液位聯鎖啟停功能。（抓泥斗操作無法實現自動）

9.生活污水系統：實現了部分單套設備自動啟停步序，未實現整套設備自動啟停和切換功能。

10.水汽取樣及加藥系統：水汽取樣系統均為在線儀表，恒溫裝置為就地PLC 控制，實現了自動啟停功能。

11.尿素制備系統：尿素供料系統未實現自動調節供料壓力、稀釋水壓力。尿素供料泵、稀釋水泵均為工頻泵，稀釋水回流閥為手動閥，尿素供料泵回流閥為電動開關閥，無法自動調整母管壓力。尿素循環水泵出口為手動閥，未實現自動循環和輸送切換。尿素配置系統沖洗水閥均為手動閥，未實現自動沖洗。

12.廠前區換熱站（洗澡水）：該系統為就地PLC 控制，未實現DCS監視和自動化啟停功能，系統閥門除蒸汽調節閥外，其余均為手動閥。

三、整改技術方案

整改技術方案從系統存在的問題、整體自動化思路、需增加和更換的設備三個方面進行實施，具體以除鹽水制水系統為例：

（一）存在問題

1.超濾反洗管道無pH 表計，無法監視酸洗堿洗加藥情況；

2.除鹽水箱液位計高位時液位波動大；

3.生水加熱器蒸汽溫度、流量、壓力測量數據不準確；

4.生水加熱器出水流量與雙介質過濾器進水流量、超濾產水流量不匹配；

5.反滲透濃水流量無法正常檢測；

6.陰陽床進水流量、混床進水流量、除鹽水泵出口流量不匹配；

7.生水池補水流量測量數據不準確；

8.超濾產水濁度測量數據不準（酸洗堿洗后）；

9.一、二級除鹽產水硅表測量數據不準；

10.超濾空氣擦洗減壓閥減壓效果差；

11.超濾進水壓力低，自清洗過濾器無法自動反洗；

12.生水加熱器蒸汽管道電動閥前無自動疏水器。

（二）整體思路

1.流程：生水池——生水泵——生水加熱器——雙介質過濾器、超濾——清水箱——清水泵——高壓泵——反滲透——除碳水池——除碳水泵——陽床、陰床、混床——除鹽水箱——除鹽水泵

2.一鍵制水：除鹽水箱液位設置預選按鈕，根據除鹽水箱液位判斷系統啟停，所選擇除鹽水箱液位〈5.0 米，觸發一鍵制水。啟動順序為：一鍵制水——除鹽順控——反滲透順控——雙介質過濾器、超濾順控。設置預選菜單，可選擇加入一鍵制水系統的設備（1號-4號雙介質過濾器、1號-3號超濾、1 號-3 號反滲透、1 號-2 號除一級除鹽、1 號-2 號混床）。

一鍵制水允許投入條件為：除碳水池液位≮3.0 米，清水箱液位≮4.5 米，除鹽順控、反滲透順控、雙介質過濾器、超濾順控均具備啟動條件（目前已有順控步序）。1 號、2 號、3 號生水泵、雙介質過濾器一一對應關系，4 號生水泵、4 號雙濾料過濾器為公共備用。1 號、2 號、3 號清水泵、反滲透為一一對應關系，4 號清水泵為公共備用。1 號、2 號除碳水泵與一級除鹽一一對應，3 號除碳水泵為公共備用。

3.停運順序：所選擇除鹽水箱液位〉10.0 米，觸發停運除鹽系統。除碳水池液位＞3.2 米，觸發停運反滲透。清水箱液位〉5.0 米，觸發停運雙介質過濾器、超濾。生水池自動補水：液位＜2.5 米自動開啟生水池補水閥。

4.反洗操作：超濾酸洗/堿洗時，該設備退出運行，進入酸洗/堿洗順控，備用設備自動投入運行，酸洗/堿洗結束后進入備用狀態。反滲透累計運行時長達8h 時停機沖洗，沖洗結束后進入備用狀態，反洗前備用設備自動投入運行。雙介質過濾器累計運行時長達超濾累計酸+堿洗5 次后（運行人員可調），進行一次反洗，反洗結束進入備用狀態，反洗前備用設備自動投入運行。

（三）需增加和更換的設備清單

1.超濾空氣擦洗管道減壓閥需更換；

2.超濾反洗管道（酸堿加藥后）需增加pH 測點；

3.反滲透進水母管需增加SDI 檢測取樣口；

4.超濾出口增加在線余氯表；

5.生水加熱器蒸汽管道電動閥前增加自動疏水器。

四、結束語

從我公司機組自動化改造的運行情況來看，圍繞DCS 控制系統，通過邏輯編程、邏輯優化的方法，實現了化學專業自動控制的目的，增加了設備的可靠性，減少了運行人員的數量，降低了企業的經營成本，對于輔網的自動化推廣起到了示范和借鑒的作用。