電廠化學水處理系統(tǒng)作為電廠輔機程控系統(tǒng)的重要組成部分，其運行關系到整個鍋爐的安全性與生產(chǎn)的連續(xù)性，并影響著整個電廠的工作安全性和機組的使用壽命。隨著化學水處理工藝的不斷更新變化，復雜程度越來越高，對系統(tǒng)自動控制的要求也越來越嚴格。一般電廠化學水處理自動控制系統(tǒng)都采用以PLC（可編程邏輯控制器）為主，結(jié)合現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，功能包括對化學水處理過程的自動化控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、實時報警及統(tǒng)計打印等。

基于和利時公司HOLLiAS LK PLC的化學水處理系統(tǒng)應用解決方案充分發(fā)揮了HOLLiAS LK PLC在可靠性、易用性與靈活性等方面技術的優(yōu)勢。與常規(guī)控制方案相比，具有控制功能更強大、控制水平更高，且開放性更優(yōu)秀等方面特點。

電廠化學水處理子系統(tǒng)

電廠的水處理系統(tǒng)一般包含三個子系統(tǒng)：鍋爐補給水系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)及綜合水（廢水）系統(tǒng)。

鍋爐補給水系統(tǒng)由預處理系統(tǒng)、反滲透預脫鹽系統(tǒng)、化學除鹽系統(tǒng)及酸堿系統(tǒng)四部分組成，控制范圍還包括水工凈水站；凝結(jié)水系統(tǒng)主要工藝流程包括凝結(jié)水精處理及樹脂再生系統(tǒng)、水汽取樣分析系統(tǒng)及化學加藥系統(tǒng)等幾個部分；廢水系統(tǒng)用來處理電廠的全部廢水，包括灰渣廢水、化學廢水、生活廢水和脫硫廢水等。

圖1 鍋爐補給水系統(tǒng)（化學除鹽）工藝示意圖
1.鍋爐補給水處理（圖1）

其主要目的是將天然水在進入系統(tǒng)之前除去水中的雜質(zhì),一般流程為：天然水→混凝沉淀→過濾→離子交換→補給水。主要的控制過程如下：

混凝沉淀：除去水中的小顆粒懸浮物和膠質(zhì)體物質(zhì)，有化學混凝和電混凝兩種方式。

過濾處理：除去混凝處理后的水中殘留的少量懸浮物，常采用石英砂或無煙煤或直接過濾。

化學除鹽：脫除清水含鹽(金屬離子和酸根)，使之成為可供鍋爐使用的無鹽水。包括陽離子交換、去CO2、陰離子交換、混合離子交換等。

主要控制：濾池、澄清池、加藥設備、過濾器、陽床、陰床、混床、水箱、泵、風機、酸堿儲存和計量設備等。

2.凝結(jié)水處理

凝結(jié)水處理系統(tǒng)包括凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和體外再生系統(tǒng)。一般由高速混床、陽樹脂再生罐、陰樹脂再生罐、再循環(huán)泵、樹脂存儲罐、混脂罐、酸堿設備、沖洗水泵及風機等組成。

凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的設備大都是周期性工作的，要求定時進行還原和再生。

3.綜合水（廢水）處理

廢水系統(tǒng)用來處理電廠的全部廢水，包括灰渣廢水、化學廢水、生活廢水和脫硫廢水等。一般情況下，廢水不作為回收利用的對象，只進行達標水處理排放。

化學水處理典型工藝介紹

目前發(fā)電廠水處理的典型工藝有以下幾種：

1.離子交換法（圖2）

離子交換法，即利用離子交換樹脂將水中溶鹽的離子吸收。經(jīng)過一定時間的運行以后，離子交換樹脂會失效，這時就需要停止運行以對樹脂進行再生（還原），以便使樹脂可重新使用（陽離子交換樹脂失效時，使用酸進行再生，陰離子交換樹脂失效時，使用堿進行再生) 。

圖2 離子交換法水處理工藝流程圖
2.RO（Reverse Osmosis）反滲透技術

反滲透技術是先進和節(jié)能的脫鹽技術，其原理是利用高分子材料經(jīng)過特殊工藝制成的半透膜，它只容許水分子通過，而不容許溶質(zhì)通過。在高壓泵的壓力作用下，原水中的水壓超過滲透壓，水分子則透過半透膜進入另一側(cè)，從而獲得除鹽水、純凈水。而原水中的溶解和非溶解的無機鹽、重金屬離子、有機物、菌體、膠體等物質(zhì)均無法通過半透膜，被截留在濃水中。

3.EDI (ElectroDeIonization)填充床電滲析

EDI (ElectroDeIonization)填充床電滲析，又稱電去離子法（圖3），是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結(jié)合的水處理技術。利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而導致的脫鹽不徹底，利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生H＋和OH－離子實現(xiàn)樹脂自再生來克服樹脂失效后通過化學藥劑再生的缺陷，是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，EDI技術已經(jīng)在北美及歐洲占據(jù)了相當部分的市場。

圖3 電去離子法工藝流程圖
4.幾種典型工藝的比較

離子交換、反滲透及電去離子三種典型化學水處理工藝的比較后，從處理技術的先進性、處理效果及對環(huán)境的污染等方面，電去離子法相對于另外兩種方法具有明顯的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊，但由于其項目的前期資金投入比較多，對原水水質(zhì)要求較高和其他方面的因素，在國內(nèi)電廠化學水處理工藝上應用范圍還很有限。離子交換法和反滲透法需要的項目前期資金投入相對較少，而且在國內(nèi)應用比較普遍、工藝比較成熟。

基于LK PLC自動化

控制系統(tǒng)設計

目前，離子交換法化學水處理工藝在電廠中應用最為普遍，其控制系統(tǒng)主要是通過對水處理設備，以及相關的閥門、水泵等設備的控制，實現(xiàn)整個化學水處理流程的整體投運、設備切換、清洗再生和整體停運等工序的自動控制。

化學水處理自動化控制系統(tǒng)由兩臺操作員站、一臺工程師站和三個冗余PLC控制站構成。上位計算機系統(tǒng)采用工業(yè)級計算機構成功能強大的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，計算機上安裝和利時公司的FacView工業(yè)監(jiān)測與控制系統(tǒng)軟件，通過合理的系統(tǒng)設計和系統(tǒng)組態(tài)，實現(xiàn)對整個化學水處理工藝流程的動態(tài)監(jiān)視和控制。通過上位計算機系統(tǒng)和強大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)工藝工程的自動化管理和控制。

PLC選用和利時公司HOLLiAS LK系列PLC冗余控制器（圖4），控制系統(tǒng)采用雙機熱備冗余方式，通過遠程I/O的方式連接現(xiàn)場需要監(jiān)測與控制的點。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機維護時間為零，最大限度的減少人對系統(tǒng)的干預。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠程I/O控制站之間采用高性能的冗余PROFIBUS-DP工業(yè)總線傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)信息的可靠、安全、穩(wěn)定的傳輸。PROFIBUS-DP是一種高速和便宜的現(xiàn)場總線，它專門設計為自動控制系統(tǒng)和設備級分散的I/O間進行通信使用。

上位計算機系統(tǒng)與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡。以太網(wǎng)屬國際標準，工業(yè)以太網(wǎng)已達到高傳輸安全性和可靠性要求，現(xiàn)已廣泛用于程序維護、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)、監(jiān)控、連接人機界面、記錄事件和告警。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率(目前達到100Mbps)、交換機技術的確定性、不需考慮網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構、傳輸物理介質(zhì)多樣(雙絞線、光纖)、網(wǎng)絡的擴展等優(yōu)點。