反渗透技术在电厂水脱盐系统中的应用探讨

第一篇：反渗透技术在电厂水脱盐系统中的应用探讨

反渗透技术在电厂水脱盐系统中的应用探讨 1 反渗透在电力行业中的应用

由于电力行业中电厂锅炉需用电导率＜0.2 μS/cm(电阻率＞5 MΩ·cm)，SiO2＜0.0 2 mg/L的补给水，而二级反渗透出水电导率一般大于1 μS/cm，故反渗透在电力行业一般用于锅炉补给水的预脱盐(一级脱盐)处理(见图1)。

图1 反渗透在电力行业的应用工艺

1.1 反渗透+电去离子脱盐系统

反渗透+电去离子(RO+EDI)脱盐系统是20世纪末发展起来的一种用于水处理的新型脱盐系统。该脱盐系统出水电导率一般为0.057～0.067 μS/cm(电阻率为15～17.5 MΩ·cm)，系统出水水质完全满足电厂锅炉补给水的要求，是一种环保型的脱盐系统。与传统离子交换相比，具有出水水质稳定、连续生产、使用方便、无人值守、不用酸碱、不污染环境、占地面积小、运行经济等优点。

由于RO+EDI脱盐系统具有一系列的优点，自从1986年EDI技术工业化以来，全世界已安装近2000套RO+EDI脱盐系统，尤其在制药、半导体、电力和表面冲洗等工业中得到了很大发展，同时在废水处理、饮料及微生物等领域也得到了广泛的应用。目前，国内已有近百套RO+EDI脱盐系统装置在运行，个别电厂也已开始试用。在电力行业，RO+EDI脱盐系统极具发展前途，随着EDI设备的发展及投资费用的降低，该脱盐系统必将成为电厂锅炉补给水脱盐系统的主流。反渗透技术也将成为其他技术不可替代的一种预脱盐技术。

1.2 反渗透+混合离子交换脱盐系统

反渗透技术在反渗透+混合离子交换脱盐系统中的应用，起初是在电厂锅炉补给水离子交换脱盐系统改造中引入的。自从1934年发明离子交换树脂以来，离子交换技术就被应用到纯水制备方面，采用离子交换法可制得水质接近理论纯水的超纯水(电导率为0.055 μS/cm，电阻率为18.2 MΩ·cm)。但离子交换法却带来了树脂再生时产生的废酸碱造成的环境污染。反渗透技术的引入，使得废酸碱排放量与单用离子交换脱盐系统相比减少了90%，这是脱盐技术的一大进步。但近年来随着反渗透设备投资费用的降低，特别是1998年以后，国内大批电厂在原有离子交换脱盐系统改造中引入了反渗透技术，且有一种盲目跟上的趋势。笔者认为，反渗透技术的引入应结合本地区的水资源状况，原水水质特点并考虑制水成本，方可取得好的效果和收益。引入反渗透技术应考虑的因素

2.1 工程投资和制水成本的比较

本文结合中国铝业公司山东分公司自备电厂原离子交换脱盐系统引入反渗透技术的工程投资和制水成本的变化来说明这一问题。

2.1.1 工程投资(设备及安装工程费)的比较

同规模反渗透+混合离子交换脱盐系统与离子交换脱盐系统(复床)建筑工程费基本相当，仅设备费及安装工程费相差较大，根据本实例工程投资(静态投资)分析，反渗透+混合离子交换脱盐系统设备及安装工程费每m3水投资不低于4.33万元人民币，离子交换脱盐系统(复床)设备及安装工程费每m3水投资不高于2.56万元人民币。对于产水量为200 m3/h脱盐系统，反渗透+混合离子交换脱盐系统工程投资不小于986万元人民币，而离子交换脱盐系统(复床)工程投资一般在630万元人民币左右。2.1.2 制水成本的比较

对同一种原水，离子交换脱盐系统与反渗透+混合离子交换脱盐系统的制水成本是不同的。该公司自备电厂原离子交换脱盐系统为复床(强酸氢型阳离子交换器+强碱氢氧型阴离子交换器)+混合离子交换器，产水能力为200 m3/h，系统进水含盐量为630 mg/L。2001年10月引入反渗透技术，形成反渗透+混合离子交换脱盐系统。现将系统改造前后相关运行情况及制水成本分别列于表1，表2，表3(表中物料的价格以32%的HCl 530元/t，31%的烧碱530元/t，电费0.44元/(kW·h)，原水 3元/m3，阻垢剂8万元/t计)。

从表中可以看出，系统改造后对于离子交换部分可以大大提高树脂的再生周期，降低了酸、碱耗量。但经统计，系统改造后每年各项费用增加160.56万元，制水成本增加0.92元/m 3。比原系统的运行成本增加了约20%，分析原因主要有以下几个方面。

(1)反渗透系统能耗较高。原水需用高压泵升压后送入反渗透装置，能耗较高。目前，国内用于非高含盐量水的反渗透脱盐系统其电耗不低于1.6 kW·h/m3，而国内已有的海水反渗透淡化系统电耗为5～6 kW·h/m3。且国内用于非高含盐量水的反渗透脱盐系统一般没有采取浓水能量回收措施(能量透平装置或压力转换器)，造成能量极大浪费。

(2)阻垢剂费用较高。反渗透装置浓水含盐量一般为原水含盐量的4倍，为防止浓水端出现诸如CaCO3，CaSO4浓度积大于其平衡溶解度指数时结晶析出而损坏膜元件，一般均在反渗透装置之前设置了阻垢剂投加装置。现国内常用的King Lee, Flocon, Argo等公司的阻垢剂均为进口产品，价格为8万元/t左右。

(3)水利用率较低。反渗透装置的水利用率一般为75%，同时其对进水水质要求较高(SDI≤5)，致使原水预处理难度加大，这进一步降低了整套脱盐系统的水利用率，增加了原水耗量。

(4)清洗维修费用较大。保安过滤器滤芯在正常工作情况下，可维持3～4个月的使用寿命，需定期更换。反渗透膜组件受污染时，需进行化学清洗。2.2 结合原水水质的特点选择

在电厂锅炉补给水脱盐系统中，是否在离子交换脱盐系统前引入反渗透预脱盐，应结合本地区的水资源状况及原水水质特点来决定。

(1)当原水含盐量不大于1000 mg/L时，采用复床+混合离子交换脱盐是比较经济合理的。对于这种水，树脂再生周期一般不小于10 h，再生操作劳动强度及再生频率也是可以接受的。若采用自动控制，离子交换脱盐将是一种最佳的选择。如果引入反渗透预脱盐，必将使后续离子交换脱盐系统再生周期极长，使其接近零负荷运行，造成投资加大，制水成本偏高。

(2)如原水含盐量为1000～4000 mg/L，预脱盐是否采用反渗透法需与电渗析法进行经济比较确定。

(3)如原水含盐量大于4000 mg/L且水质满足反渗透进水水质要求时，引入反渗透预脱盐是一种经济合理的方案。结语

反渗透是一种先进的脱盐技术，它具有脱盐率高、自控程度强等优点，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水制备等方面得到了广泛的应用。其与EDI配合，组成反渗透+电去离子脱盐系统，在电力行业将有广阔的发展前景。但由于其运行费用较高，在电厂锅炉补给水中反渗透+混合离子交换脱盐系统的应用应结合原水水质的情况并考虑制水成本来选择，否则盲目选用势必造成经济损失。

第二篇：反渗透水处理技术在电厂中应用

反渗透水处理技术在电厂中应用研究探讨

关键词：反渗透，化学清洗，双层滤料过滤器

反渗透(RO)作为一种简易、实用的水处理方式在电厂应用中已由全套进口逐步发展到国产化，其设计和运行也从原来的照抄照搬到国内独立完成。可以说在国内的电站水处理行业，对RO的应用已积累了相当的经验。但是我国电力行业还没有一套完整的关于RO设计、施工和运行的规程。RO用户虽然众多，但管理上不统一，并且在设备及技术上受制于外国膜制造公司。为从根本上扭转这一局面，以国内RO应用情况为依据，完善出一套适合我国国情的RO设计、施工和运行方案是当务之急。

笔者调研了国内RO用户的应用状况，结合应用中出现的问题，通过对比分析，就系统中几个环节提出自己的看法与认识。RO水处理方式是通过给水加压使水分子通过膜元件，把溶解盐类的水化离子或大分子阻留在浓水侧。因水质浓缩，为防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等难溶物质结垢要有加酸系统和阻垢剂加药系统；为保证RO入水不损坏膜元件，前面有预处理；后面可加离子交换(IEX)以进一步提高水质标准。RO单元应包括:保安过滤器、高压泵、RO膜组件、化学清洗系统、加药系统、检测仪表及连接管线、辅助安全系统等设备。其典型系统见图1。

实际应用中，电站RO脱盐系统回收率大都为75%；常见的两段系统，前后段膜元件比例约为2：1，三段系统则前后段膜元件比例约为3：2，RO单元差别不大。其他方面因原水条件、出力、出水水质等要求不同会有较大差别，因此RO的设计、施工与运行不可千篇一律，其各个环节值得探讨研究。1 预处理部分的几点建议

尽管在RO入口前有保安过滤器(又称精密过滤器或5μ过滤器)以保证膜元件不被划伤或污堵，但前面的预处理系统合理设计与平稳运行对RO至关重要。国内电厂RO应用事故中70%以上与预处理有关。通过调研提出以下建议。

1)对于地表水源的RO脱盐系统，两层滤料过滤器(一般为无烟煤和石英砂)值得推广。华东地区五个RO用户均采用此设备，华北有RO水处理系统的电厂双层滤料过滤器的用户也不少。两层滤料过滤器截污能力大，运行周期长，运行中水头损失增长较慢，实践中应用效果良好，保证了RO入口水符合要求。

2)预处理中加药的选择:预处理中加入各种混凝剂，可以除去水中悬浮物，胶体等杂质。但如果不根据水源实情，一味地添加，不仅改善不了水质，相反会因药剂本身或药剂中所含杂质，而使水中带入对RO膜元件有害的物质。国内电厂RO事故中以此为因的不乏其例。轻则减短膜元件寿命，重则使部分膜元件报废。同时药剂之间的兼容性也不容忽视。如:使用六偏或聚丙烯酸为阻垢剂时，则混凝过程中不应使用阳离子型聚电解质作助凝剂。

3)活性炭过滤器的作用:活性炭可以除去水中有机物、余氯等有害于膜元件的杂质。对于CA膜，因其耐氯性强，抗有机污染性差，为防止微生物应在前处理中加入CL2或ＮａＯCL，一般不再加活性炭过滤，国内许多RO用户，如:杨树浦电厂、宝钢电厂、郑热五期等均如此。

上海石洞口电厂虽为CA膜，但预处理中加有活性炭过滤。结果为保证RO入口水含有一定余氯，不得不二次加氯；对于TFC膜，怕CL2，而耐有机污染能力稍强，常加活性炭过滤以使RO入口水余氯为零。因此维护活性炭过滤器的正常运行十分关键。如某电厂RO系统由于活性炭运行欠佳，活性炭出水COD反而增大，并且实测中没有活性炭过滤已能保证RO入口水质，使得活性炭过滤不仅形同虚设，反而成为事故的潜在隐患。另外，对于活性炭滤料的选择应注重实用效果，有些RO用户由于活性炭过滤器滤料的因素而出现运行事故应引以为诫。

4)保安过滤器运行良好的重要性:保安过滤器主要目的是为了保证RO进水不损坏膜组件，按运行方式可分为反洗型和不可反洗型。不可反洗型滤元为一次性，运行费用高，但效果好。国内电厂中后期投产的郑热六期、石洞口二厂、外高桥电厂、北京三热及衡水电厂的RO系统中均采用此种保安过滤器。尤其是石洞口二厂应用国内滤元，费用低而且运行良好，值得推广。而国内早期投产的电厂，保安过滤器多为可反洗型，操作上复杂些。例如宝钢电厂由于预处理欠佳，须每天反洗一次，而且还定期超声波清洗，石洞口电厂每周反洗一次，运行较好。但是，对于复合膜，不允许含余氯。保安过滤器则成为系统中细菌滋生及污物沉积的主要隐患。因此，滤元使用时间不宜过长，并且可以选择较高的滤速，建议采用15ｔ/(ｈ·ｍ2)滤元过滤面积，以便减少更换周期。这样，每次更换滤元的数量少，同时降低投资，防止了细菌滋生等隐患。2 RO附属系统的再讨论 2.1 RO系统加酸量

RO系统加酸调节入口水PH值，其剂量不仅要保证防止CaCO3垢，还要考虑膜元件的最佳运行PH值。对于CA膜其最佳运行PH值在5.5左右，对于TFC膜则在6～7左右(不同公司的膜的最佳运行PH值范围有所差别)。对于RO用户应根据实践经验进行调整，如上海石洞口二厂(采用聚酰氨复合膜)RO入口PH值为5.7，运行情况较好。但是PH值如果调得过低，不仅浪费酸，而且对膜性能的发挥不利。

为了保证RO系统的实际运行，根据用户水质特点及设备情况，甚至可以不加酸。如衡水电厂采用少加酸、不加阻垢剂的方式，不但降解了过去的污染，而且目前运行稳定，带来很大的经济效益和环境效益。2.2 阻垢剂的必要性

加阻垢剂如六偏磷酸钠，旨在防止CaCO3等物质结垢。如果水质良好，完全可以不加阻垢剂。RO水处理系统的大部分用户在实际运行中都没有加，但却都有此加药系统。这不能否认在一定程度上造成资金占用，因此在RO设计中对于确实水质良好，可以大胆地不上阻垢剂加药系统。2.3 关于冲洗系统

国外资料报导，500×10-6以下含盐量的水质可以用原水冲洗，即低压冲洗而不再另加冲洗设备，如果水质含盐量较高则必须用RO出水冲洗，需专门配置RO冲洗系统。实际上，许多电厂全套引进国外设备，有冲洗系统且为程序控制，即RO停运后自动由淡水箱送水入RO入口冲洗一段时间。这些电厂多数并没有投运此系统。如军粮城电厂原设计有，但投产以来没有用淡水冲洗，情况良好。笔者认为在RO设计时，如果水源水质良好(含盐量低)，应省去额外的冲洗系统。低压冲洗即可满足RO膜元件的要求。2.4 关于化学清洗

如果RO运行正常，每年只须化学清洗一两次。华东地区五个RO用户(除宝钢外)均选择临时接管的清洗办法。其它地区应用固定清洗系统的用户也很少。从实用性和经济性来看

第三篇：电厂水处理中的反渗透技术

电厂水处理中的反渗透技术

摘要：反渗透指的主要是利用膜分离技术对水加以处理，其具备脱盐率较高、适用性强以及环保等特点，已经在很多行业得到了广泛的应用，而反渗透技术应用的核心在于反渗透膜，它是由一种高分子材料所制作而成的，具备选择性的半透性薄膜。能够实现在外加压力的作用之下，让溶液当中的水分跟一些组分形成选择性透过的现象，继而实现纯化、分离以及浓缩的目的。反渗透技术在电厂的水处理方面的应用能够得到较好的效果，实现了对水资源的节约和对环境的保护。本文首先对反渗透膜技术的原理以及特征进行了陈述，继而分析了在电厂水处理当中对反渗透技术的实际应用，最后探讨了反渗透技术的应用注意事项。关键词：电厂 水处理 反渗透技术 应用

1、反渗透的原理

反渗透就是利用足够的压力让溶液当中的溶剂通过反渗透膜，继而分离出来，方向跟渗透的方向是相反的，应该利用比渗透压大的反渗透法实施分离、提纯以及浓缩溶液。因为反渗透膜上的孔径特别小，所以对其加以应用能够很好的将水里的溶解盐和胶体、细菌、病毒以及一些有机物等加以去除。反渗透膜最为主要的分离对象是溶液当中的离子，不需要应用任何的化学物质就能够实现对水中盐分有效的脱除，除盐率基本可以达到百分之九十八以上。

2、反渗透技术的特征

反渗透技术是应用反渗透的原理实现了对溶液的净化以及浓缩，它所具备的分离特性巨鼎了它所具备的特征有以下几个方面：①反渗透技术所呈现的自动化程度较高，它产生的能耗在各种出来方法中较低，主要的原因在于水处理过程所应用的推动力是水的压力。在常温且不出现相变的情况之下，就能够是喜爱呢对溶剂跟溶质之间的分离，有效成分的损失量极小，非常合适应用在对热敏物质加以分离和浓缩的工作当中。而且跟有相变化分离法比较所形成的能耗比较低。②无需采取再生措施，因为其处理过程属于物理反应，不会应用到化学物质，产品不会受到污染。③反渗透膜所具备的性质及其稳定，在应用过程当中不会出现相态达的变化，是在常温条件下进行的，而且杂质的去除率非常高。④反渗透设备能够实现对多种原水的适用，设备整体构造较为简单，而且操作起来也比较方便，适应性极强，处理规模具有一定弹性，并且不管是连续作业还是间歇作业都可以。⑤能够实现较好的经济效益。反渗透系统在运行过程中所产生的费用很低，并且能够实现在短时间之内回收投资。

3、电厂水处理当中对反渗透技术的实际应用 3.1循环冷却排污水的回收以及利用

火电厂中使用的循环冷却水占据电厂总体耗水量的百分之七十左右，所以对其加以回收和利用具有非常重要的现实意义，能够实现对有限水资源的节约。近些年来，国家对于环保方面的要求在逐渐升高，对于废水排放的相关指标设置也越来越严格，这就致使电厂在对废水加以处理的过程中所产生的成本大幅度提升。而反渗透技术的应用能够实现对废水的再利用，结合电厂各种设备实际的运行状况，利用反渗透技术进行处理，得到的水能够应用在循环冷却水的补充水当中，同时具备安全可靠的特性。在利用了反渗透技术之后，循环水所呈现的水质实现了明显的好转，浑浊度大幅下降，而且补水量也得到了明显的降低。不过现在对反渗透技术对水加以处理会产生较大的成本，资金投入明显大于从自然水体中取水而净化的方法，不过因为它能够同时对废水加以处理，是环境成本的投入得以下降，对水资源也形成了一定的节约，所以其综合成本的呈现是比较明显的，达成了经济效益、社会效益以及环境效益的高度统一。3.2锅炉酸洗的废液处理

笔者利用对电厂内过滤酸洗废液实施的处理加以模拟实验的研究，利用反渗透技术以及循环的模式对低压复合膜、醋酸纤维素膜以及海水膜三种反渗透膜所能达到了处理效果加以具体的比较和分析，继而得到了以下结论：这三种反渗透膜中表现效果最好的是海水膜，所以说最为适合对锅炉的酸洗废液加以反渗透处理的是海水膜，应用的处理方式是循环的方式。经过对反渗透技术应用在电厂的锅炉酸洗废液加以处理上，能够达到非常好的效果，实现了预期目标的实现。对锅炉中柠檬酸的酸洗废液加以处理的最好的方式为：就爱过你酸洗废液先加以反渗透浓缩的处理之后，能够达到排放或者是回收利用它的浓缩液，经过除铁之后喷雾干燥，继而实现柠檬酸钠盐的回收。该处理工艺的应用可以很好的将锅炉中酸洗废液对环境造成污染的情况加以解决，同时具备非常良好的社会效益以及经济效益。3.3废水的综合处理

对电厂的废水加以综合处理时一项系统性的工程，主要包含废水的回收以及处理两个重要的部分，而反渗透技术则是应用在了对废水加以处理的过程当中，对所回收的生活污水、凝结水、酸碱废水以及场地冲洗用水等，它们的混合水基本上是呈现酸性，继而通过弱酸处理之后就能够实现对其加以反渗透的处理，而经过此项处理之后的水源能够实现直接的应用。继而实现了电厂内部废水的零排放，这个方法的应用不仅降低了电场的用水需求，对电厂水资源的循环往复利用极为有利，继而使企业实现了可持续发展。

4、反渗透技术的应用注意事项 4.1装置选择

在对反渗透膜的原件加以选择的时候，应该考虑到进水水质所呈现的特点，在将其应用在废水的处理工作当中的时候，因该利用抗污染膜，亦或是利用一些其它的处理污染措施。设计的水温对于产水量所形成的影响是比较大的，所配置的膜元件水量要确保在所设计的最低水温环境中运行的时候，产水量能够达到所设计的数量。对常规的反渗透水加以处理的装置在设计使用的时候，反渗透本体的初始运行所具备的最大进水压应该比1.5兆帕小。而在对海水淡化的反渗透装置加以设计应用的时候，反渗透本体的初始运行所呈现的最大进水压要比6.9兆帕小。对过滤器滤芯所设计的过滤速度不应该太大，如果能够长期处在正常运行的情况之下，对滤芯加以更换的周期应该不高于三个月。4.2反渗透装置在运行过程中的性能参数

度常规的反渗透问题加以分析，反渗透装置处在运行状态时所呈现的运行参数（脱盐率以及回收率等）应该符合合同中的要求，通常情况之下在第一年所呈现的脱盐率应该大于百分之九十八，而回收率要大于百分之七十五。而产水量应该符合一定水温条件之下的国家标准，并且阀门开关要较为灵活。结束语：

总而言之，电力行业是为人们日常生活提供优质电能的基础性行业，对人们生活水平的提升以及国民经济的增长都具有非常重要的现实意义。而反渗透技术在电厂水处理工作当中的应用形成了很好的效果，即减少了环境污染的出现，还实现了对水资源的节约。相关从业人员应该积极探索，对国外的一些先进技术和理念加以借鉴，与我国电厂水处理的实际状况加以充分的结合，继而实现反渗透技术所应用材料成本的降低，继而实现反渗透技术在我们国家电厂当中的普遍应用，实现电厂经济效益和社会效益的双丰收，实现可持续发展的目标贡献出自己应有的力量。参考文献：

[1]牛如清，齐晓辉.电厂水处理中反渗透技术的研究、应用与维护[J].化学工程与装备，2017，(02)：235-236+248.[2]张耀江.反渗透技术在电厂水处理的应用探讨[J].中国高新技术企业，2015，(09)：51-52.[3]李栋.反渗透技术在电厂水处理中的试验研究[D].华北电力大学（河北），2010.

第四篇：PLC技术在电厂输煤程控系统中的应用

作者简介：葛建刚（1974-），男，初级职称，大学专科，主要研究方向：电厂燃料输煤系统。

摘 要：本文围绕PLC在电厂输煤程控系统中的应用展开阐述，首先介绍了输煤的基本流程，接下来针对PLC在输煤程控系统中的应用设计。关键词：PLC技术；输煤流程；电厂输煤程控系统

电厂的输煤系统可以看作是燃煤火力发电厂的后勤保障，只有基于自动化控制的输煤系统的可靠性和稳定性得到了保障，才能确保机组的正常运转，进而实现整个电厂的社会和经济效益。构成电厂输煤程控系统的设备比较多，而且安装的位置也比较分散，因此需要加强各个设备之间的联锁关系，以确保输煤系统运行的安全性和可靠性，本文探讨使用PLC（可编程控制器）为主的输煤程控系统来控制整个输煤的工艺过程。1电厂输煤流程 电厂输煤工艺流程一般按照卸煤流程、上煤流程和配煤流程三个步骤一次进行，电厂输煤系统的工艺流程如下图1所示。卸煤工艺流程是指对于来自电厂之外的煤而言，一般是通过汽车、火车或者轮船等运输工具运输到达，接着利用卸煤设备把煤卸到厂内的储煤站；上煤工艺流程是指利用专用的输煤皮带机把原煤从煤场输送到原煤仓，然后利用碎煤机、筛煤机和电子皮带秤等设备的辅助作用，以完成对筛分和计量等环节的处理，最终达到所期望的使用要求，它是整个电厂输煤系统工艺中非常重要的一个环节；配煤工艺流程是指把通过上煤系统输送过来的煤分配到机组受煤仓中，当然这里的分配要遵循一定的要求和规范。2输煤程控系统中的PLC设计 本文利用PLC实现电厂输煤设备的控制功能，利用上级工业控制计算机（即输煤程控中心）来实现皮带的跑偏监测和设备的状态监测等功能。整个输煤程控系统可以按照三层结构进行控制，即输煤程控中心、现场控制（即PLC控制站）和就地控制结构。因为电厂输煤系统的设备具有联锁性强和安装位置分散等特点，系统设计就按照一个主站和多个远程分站的模式来考虑，利用PLC控制系统对输煤现场的数据进行采集，把现场的输煤设备数据信号连接到相应的远程控制分站，再通过工业通讯以太网，把采集到的现场数据传送给输煤控制中心，即通过冗余的PROFIBUS-DP总线连接到输煤系统的中心控制主站，最后，利用这里的监控计算机对数据进行集中的处理，实现了输煤系统中心主站对所有输煤系统内部的设备和数据的监控和管理。在输煤程控系统中，工业控制计算机即输煤程控中心，是以上位机和下位机的关系，与输煤现场控制PLC进行数据通信的。输煤程控中心实现了对现场设备的皮带跑偏信号和设备状态的实时监测，并能够在输煤程控中心的显示屏上模拟输煤系统的仿真运行画面,从而能够直观地了解输煤设备的运行状态。而输煤现场控制PLC的动作则取决于来自控制开关的输入信号，进而执行相应的程序块任务，然后发送给上一级的工业控制计算机实时的设备工作信息，反过来可以接收到上一级工业控制计算机发送来的控制信号，操纵设备实现一些功能，比如事故停车和报警启动等。由上述的功能介绍可知，实现整个电厂输煤系统的监控功能是基于PLC和程控中心计算机之间的良好配合的。下面介绍PLC的连锁和就地手动补充功能。①基于PLC的联锁控制功能。输煤中的各个工作设备的启动和停止等必须要按照特定的设计步骤进行，即联锁控制。下面以输煤设备的启动和停止联锁过程为例进行介绍，首先对时间间延时进行合理的设置，比如，启动的延时设置为12s，停车的延时应该按照设备具体情况而定，可以是10s和20s等；然后，加入运行中的设备发生了故障，应发出报警并停车,供料方向的设备也会自动停车，后面设备按顺序联锁停车；另外，输煤皮带设置了双向的跑偏开关，加入跑偏15°，会发出敬告，跑偏30°则敬告并停车。②就地手动。就地手动是程控操作方式的一个重要补充，当控制开关设置在比较远的位置时，输煤控制室利用程控操作输煤设备，而当控制开关设置在就地位置时，就只能利用就地手动控制了，此时，没有基于程序的联锁保护。3结语   随着PLC市场价格的逐渐降低，大大刺激了广大用户的需求，许多的工厂采用PLC进行产品生产的控制，而PLC在电厂输煤程控中应用的增长也十分迅速。随着中国经济和控制技术水平的不断发展与提高，这种应用仍将会保持高速度的增长势头。参考文献： [1]张鹏.基于GE-PLC控制的电厂输煤程控系统[J].工程技术,2008,(16).[2]章旋.从苏州华能电厂输煤程控谈电站辅助系统的配置[J].电站辅机,2001,(1).[3]刘错,周海.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京:北京航空抗天大学出版社,2004.[4]张峰,梁燕.PLC程控系统的冗余通信和双机热备[J].电气传动自动化,2007,(29)

第五篇：PLC在电厂输煤程控系统中的应用

安徽理工大学2007级电气自动化

PLC在电厂输煤 程控系统中的应用

2007级电气自动化专业

张 健

安徽理工大学2007级电气自动化

PLC在电厂输煤程控系统中的应用

张健 邮编：232098

【摘 要】：本文介绍了输煤系统的工作原理和特点，对本系统使用的软、硬件进行了说明，讲述了远距离通讯的网络构成，以及多个三通挡板的使用令系统更具有灵活性和高效率。

【关键词】：电动三通挡板；自动；热备；通讯

一、PLC概述

为缓解我国电力供应严重不足的现状，许多大容量的火电厂在全国各地纷纷投入建设和使用，因此对煤炭的需求量也就越来越大，对输煤等公用系统的自动化控制要求也就越来越高。

安徽某发电厂2×600MW机组自动控制系统由两类控制设备组成：主控部分（包括锅炉、汽机和发电机等）使用的是西屋公司的DCS控制系统；公用部分（包括输煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生产的昆腾系列PLC程控器，上位软件使用的是iFix3.5。.可编程控制器从功能上可以分为三个部分：输入、处理及输出。另外，为了能方便的使用PLC，PLC还常配有编程器、图形编程器、磁带机、打印机等外部设备，它们可以通过总线或标准接口和PLC相连接。PLC的基本组成，也就是可以工作的系统组成，由中央处理单元（CPU）、编程器、I/O模块与电源构成。在小型或微型PLC中，除电源、编程器外，其余部分都集中于一个单元或模块中，因此使用起来十分方便。PLC与图形编程器、打印机、软盘驱动器、磁带机和

安徽理工大学2007级电气自动化

个人计算机等相连接，可构成PLC扩展系统。

1.PLC的工作原理：

PLC是采用循环扫描方式工作的。即PLC的一个循环工作过程大致可以分为：执行用户程序、I/O状态刷新、编程器服务、监控定时器复位及附加强制I/O服务等几个部分。

1.1执行用户程序

执行用户程序，即CPU从首地址0000开始按次序逐个扫描所有存储器地址，执行全部用户程序。

1.2 I/O刷新

执行完用户程序后，所有的运算结果都存放在I/O状态表中，要实现PLC控制，必须将传感器信号存入输入状态表，将要控制的信号从状态表上送到执行元件上，上述动作称为I/O刷新，PLC每执行一个循环，则执行一遍I/O刷新。

1.3编程器服务

如果PLC有编程器，就要进行编程器服务，即输入程序、调试、检查程序。

1.4故障检测

在编程器服务后，CPU进行对内部硬件检查，并使监控定时器服位。监控定时器是一个预置一定时间的专用定时器，它的作用是确保存储器或内部线路的故障不致引起CPU进行无限次循环。如果在一定时间之内没有扫描完，将封锁硬件，切断输出。

当内存检查结束后，CPU回到扫描的开始端，继续从0000地址开始按序扫描逻辑运算，这样的循环操作从CPU通上电开始，一直到CPU断电为止。

安徽理工大学2007级电气自动化

由于PLC对一个梯级的求解结果，可立即用于后面的逻辑运算，它消除了复杂逻辑的内部竞争问题，用户不必考虑继电器动作的时间延迟，也不必考虑继电器触点的使用数量。

二、MODICON PLC 软硬件介绍 1.控制器硬件

本系统使用了两台型号是67-160的CPU。两个CPU分别安装在两个机架上，互为热备用，先上电的CPU为主。为了避免同时失电，两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。

主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，其下面带的3个本地I/O机架通过ControlNet网与主站相连（ControlNet网为冗余配置），由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。

2.控制器软件

本系统的上位监控软件选用的是Intellution公司的iFix3.5作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能，把所有设备的报警和人员的操作都记录下来，通过声音通知操作人员，以便使操作人员能够立即进行处理，并给日后事故原因的分析创造有利条件.下位机控制软件使用UNITY-PRO3.3，同时具有硬件配置功能。逻辑控制使用梯形结构搭构，程序的可读性很强，方便用户在线或是

安徽理工大学2007级电气自动化

离线分析故障。

三、系统控制 1.生产流程图

输煤系统的主要功能是把通过火车和汽车等交通工具运送到火车卸煤沟和汽车卸煤沟的煤炭，通过一系列运送设备运达原煤仓的过程。由于该电厂发电机组容量大，并且是两台机组公用一套输煤系统，对煤炭的需求量非常大，为了避免一条上煤通路成为瓶颈，耽误正常生产，设计了两条上煤通路，一路运行，一路备用，也可以两条通路同时运行，分别向两个不同的目的地运煤。整个输煤程控系统的监控画面总体分为六大类:系统流程、系统配煤、趋势曲线、报警系统、流程控制、辅助画面、报表管理。

2.控制设备

安徽理工大学2007级电气自动化

本套输煤系统的控制对象有：皮带机16条。斗轮堆取料机2台，滚轴筛2台，环式碎煤机2台，清水泵2台，振动器30台，刮水器2台，电动三通挡板16台，入炉煤取样器2台，除尘器15台，叶轮给煤机4台，盘式电磁除铁器2台，带式电磁除铁器8台，皮带采样装置2台。程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。

3.流程控制

自动启动时，按照逆煤流方向顺序启动设备；自动停机时，按照顺煤流方向延时停止设备；当某一设备出现事故跳闸时，由故障设备开始进行逆煤流跳闸（除铁器、电子皮带秤、取样器不参与跳闸）。并且本系统允许有多个流程在运行中，但不允许同时操作两个及以上流程启动或停机。当有两条流程在运行时，如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时，不能影响另一条正在正常工作的流程。具体设备的位置和流程顺序参看生产流程图.在系统投入自动启动前，需要进行流程选择。如果两个流程同时选择了一个设备，则会发出报警。

3.1皮带机的控制

无论是手动还是自动启动皮带机前，都要先响警铃20秒，通知在皮带周围的人员尽快远离，以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备，因此对它的保护和要求也就相应的多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关，巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时，可直接拉事故拉线，使皮带停止。

安徽理工大学2007级电气自动化

皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC，一旦其中某一个事故出现时，都要使皮带机立即停止。但是为了避免由于这些事故的假信号影响正常上煤，还设置了一些屏蔽这些信号的键，当操作人员能够确认某个信号为误动作时，就可以使用屏蔽键令这个信号不起作用，等信号处理好后，要马上恢复此信号的功能，以免造成更大的损失。参看“一号A皮带控制状态”图，本设备的所有控制和状态都可以在这一幅图中显示出来。本系统对每个设备都设置了一个“检修”键，当现场设备需要检修时,在上位机中设定此设备为“检修”状态，则PLC控制程序禁止此设备运。

3.1皮带机跳闸逻辑

安徽理工大学2007级电气自动化

3.2电动三通挡板的控制

为了使上煤系统更加灵活，设置了16个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在自动工作状态下，当按下预启动键时，三通挡板根据选定的在其前后两条皮带的位置，自动完成通A路或通B路的动作（例如现在选中的是1#A皮带和2#B皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通B路的位置上），为下一步的程启做好准备。

但是由于种种原因，A、B路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了A路通到位和B路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。

3.2斗轮机的控制

两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#A、7#A皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#A、7#A皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。

3.3滚轴筛的控制

滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。

安徽理工大学2007级电气自动化

在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带（8号A、B）即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从第一仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配至高煤位。此时如果某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过去，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，配煤就完成了。手动配煤是由操作人员根据现场的煤位，在上位机上手动操作小车的运行/停止，卸料/直通，定点/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。

四、结束语

这套系统目前已经运行了两年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用

安徽理工大学2007级电气自动化

参考文献：

1.《可编程序控制器的应用技术与实例》

编写：袁任光 华南理工大学出版社 2001 2.《电器与PLC控制技术》 编写：张万忠 刘明芹 2003 3.施耐德电气公司.Modicon Ladder Logic Block Library User Guide.1996.4 4.田集电厂一期输煤系统自动流程操作规程 编写：上海工业自动化仪表研究所 2007