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                      公司新聞

                      高濃含鹽廢水蒸發結晶控制系統的設計

                      發表時間:2019-07-25瀏覽次數:0次
                      高濃含鹽廢水一直是廢水處理的難點。很多工藝不能滿足處理較高鹽濃度廢水的條件, 蒸發結晶除鹽是處理化工含鹽廢水處理的關鍵, 而結晶系統中晶漿濃度難于控制與測量, 且晶漿濃度控制不當會使設備結晶堵塞, 頻繁造成生產停機事故, 穩定的控制系統設計是成套工藝否能實現的關鍵。

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                      生產工藝簡介
                      本項目采用三效蒸發帶蒸發結晶的處理工藝, 其中蒸發工藝段包括一效、二效蒸發器, 由蒸發器、循環泵和分離器三部分組成, 目的是將含鹽量較高的廢水濃縮到飽和溶液;蒸發結晶工藝段包括三效的加熱室、軸流泵、結晶器, 增稠器、出料泵組成, 目的是將飽和溶液進一步蒸發, 達到過飽和濃度后析出晶體, 在結晶器內成核長大后有增稠器初步進行固液分離, 提高晶漿固液比, 然后送到離心機。

                      整個生產工藝分為兩段流程, 即濃鹽廢水蒸發濃縮段, 和濃鹽廢水蒸發結晶段, 整體物料成順流Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ效, 最后從結晶器以晶漿10%固含由晶漿泵排出到增稠器, 增稠器增稠到40%后排出, 晶漿通過臥式離心機進行固液分離。Ⅰ效排出的冷凝水為新鮮蒸汽冷凝水, 可直接回用鍋爐, 二、三效及冷凝器冷凝水在系統進行熱回收降溫后, 檢測其COD依據情況, 達到排放標準的可直接外排, 達到回用標準的回用, 達不到標準的進入生化處理系統。

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                      成套工藝設備的控制系統方案
                      2.1 蒸發工段的控制目標

                      第一段流程的控制目標是將濃鹽廢水蒸發到穩定飽和濃度, 穩定該工段濃鹽水的濃度在進入結晶器時的濃度達到飽和濃度, 在各效間輸入的熱量和通過的濃鹽水蒸發能量之間保持熱負荷的平衡。同時提供結晶工段熱源二次蒸汽的穩定供給, 也使蒸發二次蒸汽的供給與結晶工段的二次蒸汽的消耗保持平衡。

                      2.2 結晶工段的控制目標

                      本工段的控制目標是將達到飽和濃度的濃鹽水繼續蒸發, 產生晶體通過育晶長晶, 再將晶漿輸出到增稠器, 同時利用第一段二次蒸汽作為蒸發結晶的熱源, 既保證二次蒸汽產生與消耗的熱平衡。同時也保證濃鹽水飽和溶液的輸入與濃晶漿的抽出保持物料平衡。

                      2.3 系統效間溫度梯度控制目標

                      成套系統在負壓下蒸發, 控制效間溫差與調配成套系統蒸發總量;以及各效蒸發量匹配及速率。

                      通過調節整體溫差, 來調節成套裝置的總蒸發負荷, 通過調節效間溫差來控制前后各效蒸發負荷的匹配, 使之與工藝要求相匹配。

                      溫度梯度調節通過系統真空度梯度調節, 通過冷凝器處真空泵提供真空來源, 通過各效間真空調節閥來調配各效間真空梯度。

                      2.4 成套工藝整體控制解決方案

                      晶漿濃度的穩定性是成套裝置控制的核心。晶漿濃度低則影響晶體生長, 降低處理能力;晶漿濃度高則容易造成管道、設備堵塞。影響晶漿濃度穩定性的因素有;進入系統原水的濃度與流量, 系統整體蒸發量的大小各效蒸發能力的匹配。蒸發能力同蒸發器各效溫度差為蒸發提供了原動力, 而效間壓差則是各效蒸發溫度溫差的決定因素。因此對濃鹽廢水的結晶濃度和進一效新蒸汽的壓力進行調節控制, 依據進料量和進料濃度進行進料量調節控制。

                      進料量設定值依據進料濃度的高低進行調節控制, 調節進料量的設定值, 由變頻器調節進料泵轉速來控制進料流量。

                      由于該工藝二次蒸汽多次利用, 傳熱傳質分級進行, 且兩側均發生相變, 熱交換負荷大, 工藝流程長, 系統魯棒性強, 偏差控制反應慢, 時滯性強, 常規的單回路PID控制, 不能達到濃度穩定控制的目的。因此本次控制采用雙閉環PID串級控制方案如圖1所示。

                      濃鹽水處理工藝流程

                      即把高濃含鹽水結晶濃度調節回路由開環控制變成與一效蒸汽壓力連鎖控制的閉環控制。其中, 晶漿濃度為主控參數, 一效蒸汽壓力為副控參數, 形成雙閉環串級調節回路, 一級回路為蒸汽熱源控制回路, 在控制系統中起著控制熱源穩定的作用, 二級為晶漿濃度控制回路, 蒸汽壓力的設定值按結晶濃度的變化進行控制, 通過串級控制, 使兩個關鍵控制回路形成串級, 設定晶漿濃度后, 通過調節壓力回路設定值, 再通過壓力回路穩定設定值。最終保證被調量滿足工藝要求。

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                      蒸發結晶工藝控制系統的詳細設計
                      3.1 控制系統硬件組成

                      (1) 人機界面系統設計

                      本系統選用西門子工業控制計算機 (6AV7240-6DC40-0KA4其性價比高, 運行安全可靠) , 主要實現對成套系統各個工藝參數可視化控制人機接口。具有參數曲線顯示輔助功能, 方便控制參數的調整,經過二次開發可對運行數據進行存儲和調用查看。

                      (2) PLC系統

                      采用西門子主流S7-300系列PLC作為控制站。CPU選取CPU 315-PN/DP該CPU集成了以太網通訊和DP通訊, 不用額外增加通訊模塊, 目前在國內外中小型自動控制系統中應用十分廣泛。依據系統所需采集的信號類型和數量, 配備相應的模塊卡件其中AI:64點 (4~20mA) ;AO:12點 (4~20mA) ;DI:34點;DO:50點。各I/O點數有15%的冗余, 方便系統的擴展性。

                      (3) 隔離系統

                      所有PLC模塊的輸入輸出信號均進行信號隔離, 模擬量信號采用魏德米勒信號隔離器, 數字量信號采用歐姆龍小型中間繼電器, 防止由于外部短路等電路故障對模塊造成損壞。PLC供電與系統儀表供電分開, 獨立供電。

                      (4) 通訊組態。系統硬件通訊組態采用西門子專有S7通訊, 方便系統組態與通訊:模塊內通訊采用背板總線方式通訊, 主從站之間采用Profibus-DP通訊;系統與人機界面和集控系統通訊采用TCP/IP通訊。

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                      結束語
                      該系統在濃鹽廢水蒸發結晶控制工藝調試成功。主控參數控制穩定, 極大程度上減少了控制不穩造成的結晶堵塞問題, 提高了平均無故障運行時間, 為用戶帶來了經濟效益和社會效益, 實現了蒸發和蒸發結晶的一體化控制, 濃度串級控制方案可行, 參數調節方便, 具有可推廣性。
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