基于PLC能控制的水处理系统的设计讲解

辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文

摘 要

锅炉是工业生产和人们生活中使用广泛的设备之一，锅炉水的处理工作，对确保锅炉安全、经济运行、节约原料有着重要的意义，它是锅炉运行中的一项重要的技术基础工作。本文针对传统锅炉水处理过程的继电器控制方式，介绍了一种基于PLC能控制的水处理系统的设计。通过介绍锅炉水处理上各个辅助设备如离子交换器、离心泵、计量泵、加药泵等的工作原理和工作方式、水处理各个流程及PLC控制系统的程序编写，从而完成水处理设备的控制流程设计。该系统能够有效的实现对锅炉水处理过程的自动监控，安全、可靠、自动化程度高，是一种简单、经济、使用的控制系统，能够满足普通锅炉对用水的要求。

关键词： PLC控制系统的程序；离子交换器；离心泵；计量泵；加药泵；水处理各个流程。

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目 录

1 绪 论 .......................................................... 1 1.1 水质处理的主要任务 ......................................... 1 1.2 锅炉给水水的基本知识 ....................................... 1

1.2.1 天然水中的杂质 ....................................... 1 1.2.2 天然水的分类 ......................................... 2 1.2.3锅炉用水的名称 ....................................... 3 1.2.4油田注汽锅炉的水质标准 ............................... 3 1.3 不合格的水质对锅炉的危害 ................................... 3 2锅炉水质处理 ................................................... 5 2.1 离子交换器的相关计算 ....................................... 6 2.2 离子交换树脂 ............................................... 7 2.3 离子交换器的工作过程 ....................................... 8 3 水处理的辅助设备 .............................................. 10 3.1离心泵 .................................................... 10 3.2 计量泵（JIM加药泵） ...................................... 12 3.3 磁力泵（盐泵） ........................................... 13 4 注汽锅炉的水处理工艺流程 ...................................... 15 4.1 SG型锅炉运行流程 .......................................... 15 4.2 SG型锅炉反洗流程 .......................................... 16 4.3 SG型锅炉再生流程（进盐和置换） ............................ 17 4.4 SG型锅炉正洗流程 .......................................... 18 5 结 论 ......................................................... 19 致 谢 ........................................................... 20 参考文献 ........................................................ 21

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1 绪 论

随着工业、农业、国防等科技的快速发展和人民生活水平的不断提高，靠开发煤炭及浅层低粘度石油，已经远远满足不了人类对石油这一主要能源日益增长的需求。为此，开发稠油资源已被世界各国列入议事日程。

辽河滩海地区是辽河盆地在海域的自然延伸。该区具有十分优越的石油地质条件，油气源充足，经过20余年的勘探开发，取得了丰硕的成果，探明石油地质储量l亿多吨，油气生产能力达到了50万吨/年。但是辽河油田油层类型多、埋藏深而且大部分是稠油，油藏研究和技术攻关及提高原油采收率难度大，给原油的开采带来诸多困难，因此可以采用注入蒸汽降低原油粘度的方法来开采。但是注汽锅炉对水质的要求比较高，不合格的水质会造成锅炉结垢、积盐、腐蚀等危害，为了能给锅炉稳定的供应数量充足、质量合格的水，必须降低水中钙镁盐类及水中的溶解氧的含量，以减少对锅炉受热的腐蚀。保证了注汽的数量和质量，提高了稠油的产量，加快了采油的速度，获得较好的经济效益和社会效益。

1.1 水质处理的主要任务

降低水中的钙镁类含量(俗称软化)，防止锅炉内壁结垢现象，减少水中的溶解气体（俗称除氧），以减轻对锅炉受热的腐蚀。

1.2 锅炉给水水的基本知识 1.2.1 天然水中的杂质

人们通常把天然水中的杂质分成三类：一类是悬浮性物质；一类是胶体类物质；另一类是溶解性物质。

(一) 悬浮性物质

使水体外观呈现浑浊的物质称为悬浮性物质。它们在水中常以悬浮或缓慢下沉的状况纯在。由于一部分是比较大的泥沙和土等物质其密度较大，在水流中或在静水中依靠自身的重力下沉；另一部分密度小的物质，由于它们具有一种能保持相对稳定的特性而长期悬浮在水中。悬浮性物质一般对水处理系统会造成污染和堵塞；进入锅炉后，容易在受热面堆积，影响传热。

(二) 胶体类物质

胶体物的颗粒比悬浮物要小，主要是一些铁、硅、铝的化合物形成的无机胶体和由水生动植物腐烂和分解形成的有机胶体两部分组成。胶体危害处了能够污染交换剂、使锅炉受热面堆积杂质影响传热外，还容易引起汽水共腾，水位模糊。

(三) 溶解性物质

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溶解性物质主要是指一些离子、低分子和气体。它们在水中成为均匀的分散体系。

(四) 溶解气体

天然水中溶解气体主要为氧气和二氧化碳气体，有时还含有少量的氨、硫化氢和二氧化硫气体。

1．氧气：地表水中的氧气主要来源是与大气接触，溶解了空气中氧气的成分，也有少量来源于水生植物光合作用产生的氧气。大气中的氧溶解到水中，称为溶解氧。水中溶解养的含量随着大气压和温度的不同而不同，一般在水中无有机物时，水中溶解氧的含量随着气压的降低、气温升高而逐渐减小。

当水中受污染或存有大量的有机物时，溶解养要被耗掉，而是水中养的含量降低甚至为零。地下水由于与空气接触少，氧含量就很低。

2．二氧化碳：它的来源是由于水中或泥土中有机物的分解和地壳所进行的复杂的化学变化而得到的产物。

地下水中二氧化碳的含量很大。地表水的含量一般在20~30mg/L水中主要的气体就是溶解氧和二氧化碳气体。他们对锅炉主要产生本体和官道上的金属腐蚀危害。

1.2.2 天然水的分类

(一)按水质指标分类 1．根据含盐量来分

① 低含盐量水：含盐量在200mg/L之下； ② 中等含盐量水：含盐量在200~500mg/L； ③ 高含盐量水：含盐量在500~1000mg/L； ④ 超高含盐量水：含盐量在1000mg/L以上。 2．根据总硬度来分

① 极低硬度水：硬度在1.00mmol/L以下； ② 低硬度水：硬度在1.00~3.50mmol/L； ③ 高硬度水：硬度在3.50~10.00mmol/L以下； ④ 极高硬度水：硬度在10.00mmol/L以上； (二) 按水处理工艺分类

水中的溶解性盐类都是以离子状态存在的。在水质处理过程中，有时为了方便，而将阴阳离子结合起来，写成化合物的形式。根据以上假想水中的离子化合物生成情况，又将天然水分成碱性水和非碱性水两类。

① 碱性水：碱性水是指水中的重碳酸根离子含量大于钙、镁离子的含量。

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