电厂运行过程中, 水汽系统运行水平和质量对汽轮设备、锅炉以及系统运行的经济性和安全性有直接的影响, 水汽系统运行不良会导致热力系统出现腐蚀、结垢、积盐等现象。现阶段, 我国大部分电厂水处理系统往往表现出工艺复杂但自动化水平低的情况, 所以为提升电厂生产效益, 确保控制系统的综合化, 提高水处理过程的控制系统水平非常重要。
在DCS设计理念的基础上, 电厂化学各系统程控系统形成, 其设计理念主要包括集中管理、分散控制相结合, 下放控制权限, 使控制风险降低。系统中, 较为重要的环节和设备均遵循冗余的设计理念, 可靠性较高。系统具备多种功能, 主要包括自动化制水、制水计量、自动再生、控制流量、监测水质、压力保护、液位调节、广域网监控以及上位机监控等, 可以保证电厂化学水处理的自动化。
化学制水、加药控制系统的控制方式主要分为四种:一是程序自动控制, 二是辅控网远程控制, 三是就地手动控制, 四是控制室上位机对系统进行集中控制。一般情况下, 程序自动控制就是在PAC系统中装设自动控制逻辑, 利用PAC系统保证化学水处理过程中控制其工艺流程;控制室上位机对系统进行集中控制的方式以及辅控网远程控制属于辅助控制手段, 不管运行人员在车间控制室, 还是在辅助网控制室, 均可以集中管理和监视整体工艺系统, 启动或停止全车设备, 并对其运行情况进行监控;就地手动控制通常属于调试和检修设备时所用控制方式, 操作人员可以利用就地操作箱手动控制所有设备。
电厂化学系统的组成包括:化学水预处理装置、锅炉化学补给水处理装置、工业废水处理装置、凝集水精处理装置、机炉汽水分析装置等。因化学水系统具有较为复杂的工艺流程和化学工况, 各个分系统之间存在相互制约和联系的关系, 但在控制调节过程中, 各个分系统又相互独立, 使得处理流程中, 在多种因素的影响下, 系统之间不能及时反应处理和协调, 所以被迫使用保守的控制方式, 使得物力和人力在很大程度上被浪费, 在具体运行过程中, 手工模式是化学运行参数的首要分析方式, 但此种分析方式容易受到设备和人员技术能力的限制, 使得机组在控制水汽品质方面的精确度要求难以得到满足。另外, 因一级除盐补给水装置为母管制运行, 使其控制难度加大, 同时增加了操作人员的工作强度。利用检测原水加药量确保自动加药, 此系统的主要控制方式为流动电流检测仪对投药量的控制, 利用对水中胶体脱稳程度的在线控制和监测, 在混凝剂浓度以及原水流量出现变化时快速产生响应, 在三至五分钟内对加药量进行及时调整, 准确投加混凝剂。为使原水流量出现变化时产生的响应速度提升, 加设了流量比例前馈控制装置, 缩短了响应时间, 通过间隙PID控制方式, 使化学加药装置滞后问题得到解决。通过DCS扩展接口的多样性和可扩展性, 为电厂整体水网系统DCS提供支持。化学水处理DCS系统图如图1所示。
第一, 给水加氨系统。给水加氨可使PH值提升 (8.8-9.4) , 消除水中CO2, 避免CO2腐蚀给水系统, 另外给水加氨可以为联氨除氧提供条件。第二, 给水加联氨系统。此系统的主要作用在于还原水中溶解氧, 达到除氧的下U够, 避免腐蚀给水系统。同时在t大于200摄氏度的状态下, 还原热力系统中的氧化铜与氧化铁, 避免系统中出现铜垢与铁垢。但此系统需在碱性环境下实现, 联氨过剩量介于10~50ug/L。第三, 自动协调加磷酸盐系统。此系统可以对钙镁垢的形成有预防作用, 还可以避免炉水中游离Na OH的产生给炉管带来碱性腐蚀。在PH-磷酸盐处理过程中, 重点在于将R值与炉水磷酸根控制在一定范围内, 因两者之间相互影响, 以往的PID算法难以控制, 该系统可通过模糊控制算法, 使协调处理问题得到有效解决。第四, 汽水品质自动监测诊断系统。此系统的主要任务就是录入并整理分析汽水品质检测结果, 形成多种监视形式, 尤其是理论内容与实践经验的结合, 形成故障诊断体系, 帮助工作人员对水汽品质不合格的原因进行判断, 同时可以提出相应的处理对策, 使机组稳定运行得到保证。第五, 除盐水处理程控系统。此系统可以自动控制化学除盐水的设备及过程, 自动启动或停止反洗水泵、清水泵、中间水泵、除碳风机、除盐水泵以及自用水泵, 并对这一系列设备进行监控, 取保在线参数的全过程记录和报警, 使工作人员的工作强度降低, 工作效率提升。第六, 废水中和处理系统。电厂化学除盐系统再生后产生的废酸废碱液需在处理且达到排放标准后才能排出, 先通过中和池收集并混合废液, 使其自行中和, 再加药处理, 保证废液PH值介于6-9, 最后排出。
电厂化学各系统的DCS是以运行控制需求和实际情况为依据, 其控制主体为化学水处理系统, 即预处理装置、锅炉化学水补给装置、工业水装置、凝集水精处理装置、机炉汽水分析装置, 使DCS系统处理数据的能力在很大程度上得到发挥, 提升了控制精度, 实现了复杂的逻辑控制, 适用于控制模拟量较为复杂的系统。DCS系统的运用, 在满足水处理常规程序控制需求之外, 还利用联网的方式与炉内化学水处理装置确保数据通讯, 使得操作人员对机组水汽品质状态进行及时掌握。DCS系统还具备自动诊断功能, 可以对水处理过程中潜在的问题及时发现, 并为操作人员提供处理参考意见, 在保证机组中水汽品质的及时诊断的同时, 还实现了在线诊断除盐水以及炉外原水等系统, 使机组的经济稳定运行得到保证。DCS系统的应用, 用间隙PID集中控制程序的手段, 按照顺控步序, 自动控制凝结水精处理过程中再生三塔的流量问题。用流动电流检测设备对原水加药系统的投药量进行控制, 即通过检测原水加药量控制原水自动加药, 对水中胶体的脱稳程度进行在线控制和监测。DCS系统的应用, 使化学水处理过程中测量化学量滞后问题和分散工艺设备问题得到解决, 同时实现了自动集中控制腐蚀性介质问题, 保证了原水、给水以及补给水等水处理的控制, 使覆盖过滤、水汽监督以及凝结水精除盐等得到集中监控。电厂DCS系统在应用过程中, 把水汽品质、补给水以及凝结水处理等归入控制系统, 通过科学的控制方案, 保证原水预处理过程中的自动加药。将电动调节阀加入工艺系统中, 使得补给水处理与凝结水精处理流量得到自动控制, 通过DCS控制方式对控制范围的拓展以及复杂控制策略的实现比较有利, 使系统通讯的标准化、可靠性以及先进性得到保证, 保证了电厂一体化管控。
现阶段, 我国DCS系统在电厂中的应用愈加广泛。对于DCS系统的开发还应从长计议, 提升操作人员的创新能力和专业化素质, 以适应市场经济需求, 促进电厂稳定发展。
摘要：电厂化学水处理作为电厂生产环节之一, 其设备的安全可靠以及良好的补给水质量可以保证电厂运行的经济性和安全性, DCS系统的应用, 使电厂水处理过程中的管理水平和自动控制程度得到提升, 促进了电厂的持续稳定发展。
关键词：电厂,化学水处理,DCS
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