电厂化水处理及PLC在混床中的应用

再生。再生是一项重要的操作过程。再生开始前，打 开空气门和排水门，放掉交换器内一部分水，使水位 降到树脂层上10~20厘米处，关闭排水门。然后将一 定浓度的再生液送进交换器内，由再生装置将再生液 均匀分布大整个树脂层上，并将交换器内的空气经空 气管排出。当交换器内的空气排完再生液充满筒体后， 并闭空气门，打开排水门，此时再生液流过树脂层， 并与失效的阳离子(或阴离子)树脂发生离子交换反应， 使失效树脂得到再生。再生过程中的废液从排水门排 走。
电厂化水处理及PLC在混 床中的应用
一、电厂化学水处理工艺简介

发电厂热力系统中水、汽质量的好与坏，是影 响火力发电厂热力设备（锅炉、汽轮机等）安 全、经济运行的重要的因素之一，没有经过净 化处理的天然水含有许多杂质，这种水是不允 许进入汽循环系统的。为了保证热力系统中有 良好的水质，必须对天然水进行适当的净化处 理和严格的监督水、汽循环系统中的水、汽质 量，否则，就会引起下列危害：热力设备结垢、 热力设备腐蚀、过热器和汽轮机积盐等。
PLC的外围接线图
PLC的软件编程方法




与个人计算机相比，PLC的硬件、软件的体系 结构都是封闭的而不是开放的。PLC的编程语 言的表达方式有： （1）顺序功能图 （2）梯形图 （3）功能块图 （4）指令表 （5）结构文本
电厂化学水混床作用及工艺构成


化学水混床系统的自动化是对离子交换树脂工 艺过程及设备进行自动化控制，完成化学补给 水的二次除盐功能，使之安全、可靠、高效地 运行，达到系统设计的要求。 电厂的化学水混床系统工艺包括混床除盐装置 的投运、停止和再生程序、自动加酸/加碱程 序、自动/半自动启动另一串处理装置程序等。 其中再生程序包括排水底位树脂擦洗反洗 静置进酸/进碱酸/碱置换正洗排水 低位混脂混床充水最后清洗备用等。


设备运行。过滤器在工作时，浑水经进水口 流到进水漏斗，然后流经过滤层除掉浑水中的 细小悬浮物而成为清水。此清水上排水系统送 出。滤速为8~10米/时，或更大些。 过滤器的运行过程中，由于滤料不断吸附浑 水中的悬浮杂质，使运行阻力逐渐增大。当阻 力增大到一定时，应停止运行，对滤料进行反 洗。



正洗。待树脂中再生后的废液基本排完，树脂中仍有 残留的再生剂和再生产物，必须把它们洗掉，交换器 方能重新投入运行。正洗时，清水沿运行路线进入交 换器，由排水门排入地沟。正洗开始时，排出的废液 中仍有再生剂和再生产物，随着正洗的进行，出水中 的再生剂和再生产物逐渐减少，同时除盐wk.baidu.com交换反应 也开始发生，当排出的水基本符合水质标准时，即可 关闭排水门，结束正洗，投入运行或备用。 交换器从除盐→反洗→再生→正洗的全过程叫做一 个运行周期。

经过混凝预处理的水，虽然看起来浊度不大， 但常会残留一些有机物，这对下一步离子交换 水处理时的交换树脂很不利，应尽量除去。活 性炭过滤器是以活性炭为滤料，由于活性炭是 一种吸附力较强的吸附剂，其过滤作用主要以 物理吸附为主，因此该过滤器可以吸附水中的 有机物，用活性炭吸附过滤可以降低水中有机 物的含量。

1—放空 气管； 2—进水 漏斗； 3—再生 装置； 4—缝式 滤头； 5—混凝 土

运行步骤。交换器的运行分为四个阶段：交换除盐、 反洗、再生和正洗。 交换除盐。在除盐运行阶段，被处理的水洗经过阳离 子交换器，再进入阴离子交换器，除盐后的水送入除 盐水箱。阳离子交换器内装入一定量的RH树脂，在 阳离子交换器内水中的金属离子与RH树脂中的H+交 换，金属被交换在树脂上；阴离子交换器内装入一定 量的ROH树脂，在阴离子交换器内，水中的酸根离子 与ROH树脂中的OH交换，酸根离子被交换在树脂上。 经过两种交换处理后的水，送入除盐水箱。交换器运 行若干小时后，出水含盐量增加，水的导电度增大。 当运行到出水导电度明显增大并达到一定值时，说明 交换剂已经失效，不能生产出合格的水。

一、概述 混合离子交换器是用于初级纯水的进一步精制。 一般设置于阴、阳离子交换器之后，也可设置 在电渗析或反渗透后串联使用。出水水质可达 到SiO2≤0.02 mg/L，导电度≤0.02µS/cm，处 理后的高纯水可供高压钢炉、电子、医药、造 纸、化工和石油等工业部门。


二、工作原理 混合离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放在同 一个交换器中，将它们混合，所以可看成是由无数阴、 阳交换树脂交错排列的多级式复床。水中所含盐类的 阴、阳离子通过该交换器，则被树脂交换，而得到高 纯度的水。 在混床中，由于阴、阳树脂是相互均匀的，所以其阴、 阳离子交换反应几乎同时进行。或者说，水的阳离子 交换和阴离子交换是多次交错进行的。经H型交换所 产生的H+和OH-都不能积累起来，基本上消除了反离 子的影响，交换进行得比较彻底。


混床。经过复床除盐的水，仅适用一般高压 锅炉的补给水，仍不能满足高参数锅炉的给水 水质要求。为此，可以将复床除盐水再通过混 床处理，以提高水质的纯度。 混床就是把阳、阴离子交换树脂放在同一个 交换器内，并在运行前两种树脂充分混合均匀。
混合床离子交换器结构

1—放空气管；2—观 察孔；3—进水装置； 4—多孔板；5—档水 板；6—滤布层； 7—中间排水装置 这种离子交换器是一 个圆柱形密闭容器， 交换器上部设有进水 装置，下部有配水装 置，中间装有阳、阴 树脂再生用的排液装 置，中间排液装置的 上方设有进碱装置。
高效过滤器
活性炭过滤器
混床
阴床
中间水泵
除碳器
阳床
除盐水箱
除盐水泵
主厂房
除盐 系统
中和系统
酸/碱贮存系统
再生装置
酸碱系统
1 预处理

水的预处理工艺流程一般包括：混凝、沉淀（软化）、 澄清和过滤。由于水源直接取自较混浊的天然水，因 此应首先进行混凝处理。水的混凝处理就是通过加入 混凝剂，使水中细小的悬浮物和胶体颗粒转变为大颗 粒状沉淀物而下沉，如在民间生活中常用明矾来澄清 混浊的水，实际上就是一种混凝处理。沉淀软化主要 是指将高硬度的水用适当的沉淀剂，使钙、镁离子转 变为难溶化物而沉淀析出。从而降低水中的硬度。这 种将杂质经沉淀后澄清的方法统称为沉淀处理。
二、化学水控制系统的应用现状

自动化设备的更新换代，计算机网络技术的普及使用， 给工业控制领域的监视控制手段带来了革命性的变化。 由分散控制系统或通用工业PC机和可编程序控制器 组成的工业自动化网络以其成熟的网络技术和功能多 样化地控制性能被工业各行业所采用。可编程控制器 由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格 比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用，目前国 内化学水系统都在不同程度的采用。由于PLC对现场 进行实时监控具有很高的可靠性，且编程简单，灵活， 因此越来越受到人们的重视。


发电厂的水处理工作，就是为了保证热力系统 各部分有良好的水、汽品质，以防止热力设备 的结垢、积盐、和腐蚀。因此，在火力发电厂 中，水处理工作对保证发电厂的安全、经济运 行具有十分重要的意义。 火电厂化学水处理工艺主要分为预处理、化学 除盐系统、酸碱系统和中和系统四个部分。
预处理
原水
清水箱
清水泵
3、酸碱系统



酸碱系统 酸碱系统是指化学除盐系统中各离子交换器再生时所 使用的酸碱的贮存和计量设备。 酸溶液由自卸式酸槽车或卸酸泵打入高位酸液贮存槽， 根据需要通过酸计量箱、喷射器送入阳床和混床，对 失效的阳离子交换树脂进行再生。 碱溶液由自卸式碱槽车或卸碱泵打入高位碱液贮存槽， 根据需要通过碱计量箱、喷射器送入阴床和混床，对 失效的阳离子交换树脂进行再生。
PLC有以下几个特点：


1、编程方法简单易学 2、功能强、性能价格比高 3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性 强 4、可靠性高，抗干扰能力强 5、系统的设计、安装、调试工作量少 6、维修工作量少，维修方便 7、体积小，能耗低
PLC的硬件组成




根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。 1、整体式PLC 整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小、价格低，小型PLC 一般采用整体式结构。整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装 在一个箱形机壳内，整体式PLC还配备有许多专用的特殊功能模 块，例如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块和通信模块， 使PLC的功能等到扩展。 2、模块式PLC 大、中型PLC一般采用模块式结构，它由机架和模块组成。模 块插在模块插座上，后者焊在机架中的总线连接板上，有不同槽 数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下选用的模块，可以 增设一个或数个扩展机架，各机架之间用接口模块和电缆相连。
机械过滤器


1—放空气管；2— 进水漏斗；3—缝式 滤头；4—配水支管； 5—配水干管；6— 混凝土 它的本体是一个圆 柱形容器，内部装 有：进入装置、滤 层和排水装置。外 部设有必要的管道、 阀门等。在进、出 口的两根水管上装 有压力表，两表的 压力差就是过滤时 的水头损失(运行时 的阻力)。
3、中和系统


中和系统 由于在本系统采用的是化学除盐工艺，再生已经失效的阳、阴离 子交换树脂时，所用的酸、碱液耗量不可能低于或等于理论量。 所以除盐工艺的水处理系统再生过程中就必定产生大量的酸、碱 废水。不经处置的废液就直接排放，会污染水域、影响农作物鱼 类正常生长和危及人民群众的健康。这就必须要进行废酸、碱的 处理，以使排放水PH值达到允许排放的标准。 酸碱中和系统，也称为加药系统，其工作原理就是设置一个中和 池，让阴阳离子交换器再生所产生的废酸碱排放到中和池中，首 先让废酸碱液自行中和，并根据需要，加入适量的酸碱进行中和， 然后排放掉废液。为了加快中和速度，这里设置压缩空气管进行 搅拌，使得加入作调节的酸（或碱）与废液能够混合均匀、互相 中和。
PLC概述

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可 编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操 作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输 出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程 序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控 制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则 设计。
反洗滤料时，先将过滤器内的水排放到滤层以上约 10厘米处，用压缩空气吹洗3分钟左右，然后将反洗 清水和压缩空气从过滤器底部排水系统进入，经过滤 层上升并冲动滤料使滤料浮动起来。此时滤料颗粒在 水中游动并相互摩擦，这样将滤粒表面所吸附的杂质 洗掉。在用清水和压缩空气混合反洗3~5分钟后，停 止压缩空气，仅用清水继续反洗约2分钟后停止反洗。 洗掉的吸附杂质随水上升，经上部进水漏斗上底部排 水门排入地沟。最后，用水正洗至合格投入运行或备 用
2、水的除盐处理


水中能电离的杂质可用离子交换法除掉，这种 方法是用离子交换剂进行的。离子交换剂包括 天然沸石、人造铝硅酸钠、磺化酶和离子交换 树脂等四类，其中离子交换树脂在水处理中应 用得比较广泛。 离子交换树脂的分类，一般按交换基团能解离 的离子种类分为阳离子交换树脂和阴离子交换 树脂。
离子交换器结构

反洗。树脂再生前需要反洗。这是因为变换是在较大 压力下进行的，树脂颗粒间压得很紧，这样在树脂层 内会产生一些破碎的树脂；此外，在阳离子交换树脂 层表面几厘米的厚度内还会积累一些水中悬浮物，这 些破碎的树脂是悬浮物都不利于交换剂的再生。所以， 反洗的目的就是用清水松动交换剂层，清除树脂层内 的悬浮物、破碎树脂和气泡等。反洗水经底部反洗进 水门进客店交换器内，自下而上的流过树脂层，再进 入上部漏斗由排水门排入地沟。反洗时，要求树脂层 膨胀30~40%，使树脂得到充分清洗。反洗一直进行 到出水澄清为止。为了防止树脂被冲走，应先慢慢开 大反洗进水门，然后慢慢开大排水门。使用的反洗水 不应污染树脂。


混合床采用体内再生法。再生时利用两种树脂的比重 不同，用反洗使阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树 脂沉积在下，阴树脂浮在上面，然后阳树脂用盐酸 （或硫酸）再生，阴树脂用烧碱再生。 再生。混床是把阳、阴树脂混合装在同一个交换器内 运行的，所以运行操作与一般固定床不同，特别是混 床的再生操作差别很大。当混床树脂失效再生时，首 先应把混合的阳、阴树脂分层，然后才能分别通过酸、 碱再生液进行再生，这是混床操作的特点。