火電廠低溫多效海水淡化裝置控制系統方案

　　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。
　　
　　黃驊發電廠地處濱海地區，淡水資源極為匱乏。
　　
　　黃驊發電廠一期工程安裝2×600MW國產亞臨界燃煤發電機組，配套建設2×10000m3/d海水淡化設備（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，引入蒸發器的海水采用平流進料方式，均勻噴淋在換熱管束外，管內流通蒸汽，換熱管內蒸汽被凝結同時部分海水被蒸發。海水蒸發產生的蒸汽進入到下一效的換熱管內成為下一效蒸發汽源。*效的冷凝水通過凝結水泵返回鍋爐，其它效的凝結水逐*過下一效收集起來，zui終產品水在第四效用淡水泵收集起來，根據產品水的質量檢測結果，產品水或泵入儲水池，或排放。每一效產生的濃鹽水逐*過下一效收集起來，zui終濃鹽水在第四效經濃鹽水泵排放。裝置主要由以下分系統組成：
　　
　　2.1蒸汽系統
　　
　　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，進入一效蒸發器管程，與管外鹽水進行冷凝換熱，依次流經*管程、第二管程，冷凝水經由凝結水泵返回鍋爐。
　　
　　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，配有中心調節錐，以保證系統連續滿負荷運行或降負荷運行。
　　
　　2.2海水預熱系統
　　
　　為了使一效冷凝水能夠進入鍋爐補充水精制系統進一步降低其電導率，需要將其溫度降低至40℃以下，滿足離子交換裝置的要求，設置冷凝水換熱器。
　　
　　設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
　　
　　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，由于蒸發器等設備處于真空狀態，設備連接法蘭等處空氣向蒸發器中泄漏。這些氣體的存在，嚴重影響系統的換熱系數。為建立和維持蒸發器內部的真空度，必須除去補給海水中的非凝結氣體、容器中泄露進入的空氣和二氧化碳等，確保蒸發器系統的正常運行。同時，為提高系統的熱利用效率，利用抽不凝氣所用蒸汽的潛熱加熱進入一效蒸發器的海水，提高其溫度，減少一效加熱蒸汽消耗量。系統設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
　　
　　供蒸汽的減溫水，在啟動階段來自淡水系統，在穩定運行階段來自第1效的冷凝水。冷凝水經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凝結水回收系統
　　
　　海水淡化加熱蒸汽在MED設備*效中被凝結并與淡化水混合，由于凝結水含有化學物質，不宜作為淡化水利用，故部分凝結水除作為熱力壓縮器后蒸汽減溫水外，大部分由凝結水泵排出至電廠，用于凝結水補水和電廠工業用水。
　　
　　2.6加藥系統
　　
　　為防止海水在系統中結垢、產生泡沫和消除余氯，設置阻垢劑、消泡劑和亞硫酸鈉加藥系統，添加阻垢劑用于防止蒸發器換熱管結垢，消泡劑用于降低蒸餾水含鹽量，提高產品淡水的的質量。
　　
　　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器海水入口管道。
　　
　　亞硫酸鈉加藥系統：從加藥箱通過加藥泵送入海水預處理出口管道。
　　
　　2.7設備酸洗和清洗系統
　　
　　為了定期清除管路表面的結垢，MED運行每隔兩年進行酸洗，需用簡單溫和的酸清洗（30%HCL）。鹽酸溶液經酸洗泵通過鹽水泵沖洗鹽水側，同樣用淡水沖洗淡化裝置。
　　
　　三、海水淡化裝置控制系統
　　
　　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，控制系統全套由法方配套，其供貨、設計、組態、安裝、調試均由SIDEM公司完成。
　　
　　每套海水淡化設置PLC控制站一個。PLC采用施耐德*康Quatum系列zui的產品。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。
　　
　　系統設置兩臺上位機,其畫面監控軟件是IFIX3.5英文版，IO驅動OFS3.5，報表開發水晶報表8.5，操作系統為WindowsXP專業英文版。兩臺其中上位機的一臺安裝有CONCEPT和IFIX3.5的開發版，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據發送給PLC，從操作員站與主操作員站之間通過網卡及網線連接，通過主操作員站將數據發送給PLC。
　　
　　單套裝置的I/O點數為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）凝結水冷卻器出口凝結水導電度
　　
　　（5）蒸餾水導電度、PH值
　　
　　（6）蒸餾水導電度、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
　　
　　（1）過熱蒸汽溫度的控制
　　
　　根據減溫后蒸汽溫度值，來控制減溫水流量控制閥，來調節蒸汽溫度在合適的范圍內；
　　
　　（2）產品淡水產量控制
　　
　　產品水流量與“第四效鹽水槽溫度和#1凝結水槽溫度”的溫差成正比。　　
　　根據運行人員要求的產水量，控制系統將計算“第四效鹽水溫度”以及“一效凝結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：由熱壓機進汽調節裝置噴嘴位置控制的。
　　
　　（3）第四效鹽水溫度控制
　　
　　根據進料海水溫度，通過調節海水預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熱器出口開/關閥、蒸餾水冷卻器海水出口開/關閥來控制第四效鹽水溫度。
　　
　　（4）供料海水流量控制
　　
　　根據冷凝器出口海水流量測量值，控制海水入口閥門開度，來調節蒸發器總海水進料量。
　　
　　（5）蒸餾水液位的控制
　　
　　根據第四效蒸餾水液位，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*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
　　
　　根據抽真空噴射器的進口蒸汽壓力的設定值，通過聯絡閥，選擇汽源1或汽源2。
　　
　　（9）根據凝結水電導率控制凝水排放閥，或返回凝結水箱。
　　
　　（10）根據淡水電導率控制淡水排放閥，或返回淡水箱（池）。
　　
　　3.3、主要的聯鎖與保護（見下表）　　
　　四、結束語
　　
　　隨著沿海城市的淡水資源日益短缺,發展海水淡化技術已成為我國解決沿海地區淡水短缺問題，保持地區經濟可持續發展的必然選擇之路。低溫多效海水淡化技術作為海水淡化的主要技術之一，沿海電廠可以充分利用電廠的低品位熱能生產淡化水，解決鍋爐補給水或供應地方淡水的應用會越來越多。
　　
　　本文為法國SIDEM實際工程總結，可為其它低溫多效海水淡化國產化工程熱工控制設計時參考