海水淡化系统安装调试浅析

1、海水淡化系统安装调试浅析刘亮（山东电力建设第二工程公司，济南工业北路297号，250100）【摘 要】北疆发电厂规划装机4×1000MW超超临界燃煤发电机组，是集发电 海水淡化 浓海水制盐一体化运营模式建设的大型系统工程，是我国首批循环经济示范工程。一期工程安装两台1000MW超超临界燃煤汽轮发电机组，配有日产20万吨淡水的海水淡化工程。海水淡化工程将分期建设，本期建设规模为10万吨/小时，4套，每套2.5万吨/小时。海水淡化装置由以色列IDE公司设计制造。关键词：MED 蒸发器 NCG FCC FFC1、引言地球水总储量为138.6亿亿立方米，其中海洋水占96.522%，陆地水占3

2、.477%，大气占0.001%。淡水总储量为3.5亿亿立方米，而淡水储量大部分集中在南、北两极，占全球淡水储量的69%，为2.4亿亿立方米。所以，能够被我们直接利用的淡水量非常少，我们国家又是严重缺水的国家，水资源的短缺制约了工农业的发展，因此，国家要求对新建、改建、扩建的建设项目进行建设项目水资源论证。海水淡化是沿海建设项目取水的重要途径之一2、工程简介2.1海水淡化工程原理水在常规气压下，加热到100时才沸腾成蒸汽，如果使适当的加温海水，进入真空或接近真空蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这原理做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大，真空蒸发室可以造得比较多，连接起来

3、，成为多效蒸发的大型海水淡化装置。多效蒸发就是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。2.2天津北疆发电厂工程海水淡化工艺流程简介本工程装置分A、B两种类型，#1、#3为A型，#2、#4为B型。A型海水淡化装置除了能接受动力蒸汽0.12MPa及0.5MPa分别经低压和高压TVC（热压缩机）进入首效运行外，也能以背压蒸汽模式运行，即低于0.12MPa的动力蒸汽经减温减压后不经TVC直接进入首效；B型装置没有背压蒸汽运行方式。来自#1、#2机组的5抽蒸汽及来自辅汽联箱的NCG用蒸汽采用母管制

4、供所有MED装置，来自#1、#2机组6抽蒸汽分别单独供给#1、#3 A型装置。本海水淡化系统采用基于蒸汽压缩循环的多效蒸馏工艺（MED），每套装置本体由14效蒸发器和1台降膜式冷凝器(FFC)、1台强制循环冷凝器（FCC）组成。汽轮机5抽或6抽蒸汽作为动力蒸汽，经热压缩机后（A型装置低压蒸汽不经热压缩机）进入第一效蒸发器，释放潜热，动力蒸汽凝结水经凝结水泵输送到补给水处理系统，入料海水蒸发产生几乎等量的饱和蒸汽经除雾器后进入第二效，继续释放潜热，冷凝水作为产品水进入淡水闪蒸箱，进入第二效海水蒸发产生的再生蒸汽进入第三效蒸发器，冷凝蒸发过程不断重复直至最后一级。经14效蒸发器后产生的蒸汽，一路进

5、入降膜式冷凝器，在此冷凝，冷凝水进入产品水缓冲罐泵入产品水箱，同时入料海水在降膜式冷凝器被脱气并加热到控制的固定温度，未冷凝的多余蒸汽进入强制循环冷凝器，通过循环冷却水冷却成产品水。首效凝结水进入冷凝水缓冲罐后，经3台泵到不同去处：一路分经凝结水泵经两级串联的热交换器（浓盐水+循环冷却水）进入储罐，另外通过分支管道及阀门为为热压缩机提供减温水，另一路通过启动抽气器减温水增压泵为启动抽气器动力蒸汽供减温水，第三路通过NCG减温水增压泵供NCG蒸汽减温水。海水预处理系统合格来水，经离子阱和过滤器后，（部分通过产品水、盐水热交换器预热）首先进入冷凝器进行预热并脱气，然后由入料海水泵泵入10-14效组

6、，10-14效组蒸发浓缩后的海水经中间入料泵A泵入6-9效组，6-9效组蒸发浓缩后的海水经中间入料泵B泵入3-5效组，3-5效组蒸发浓缩后的海水经中间入料泵C泵入1-2效组.1效剩余浓盐水与2效水箱联通，并与12台浓盐水闪蒸罐串接，闪蒸蒸汽进入较冷效段凝结成产品水，剩余浓盐水受到冷却。到最后浓盐水闪蒸罐剩余浓盐水进入浓盐水缓冲罐，经浓盐水泵排到盐场或大海。从第2效开始，各效产生的产品水进入产品水闪蒸罐，12个产品水闪蒸箱串接，闪蒸蒸汽进入较冷效段释放潜热，产品水受到冷却。最后汇集到产品水缓冲罐，经产品水泵及入料海水换热器后进入储罐。系统是在负压下运行，配备不凝气体（NCG）抽气三级喷射器以及启

7、动抽气喷射器。抽气系统动力蒸汽来自主机辅汽联箱。不凝气体抽气点有以下几处，第一效蒸发器、降膜式冷凝器水侧及汽侧、产品水缓冲罐、浓盐水缓冲罐、强制循环冷凝器汽侧，第6效不凝气通过外部管道直接导入降膜式冷凝器，防止不凝气体随循环蒸汽进入第一效，第9效不凝汽通过外部管道直接导入第10效，防止9效不凝气体随循环蒸汽进入第一效。为防止海水蒸发浓缩后在管束表面结垢以及产生泡沫影响换热效率，系统设有阻垢剂加药及消泡剂加药。阻垢剂加药点在入料海水泵出口，消泡剂加药点在冷凝器前的海水管道上以及入料泵C出口母管上。本系统单独设置机械密封水系统，满足工艺水泵运行需要，还设有酸洗系统，用于管束表面结垢后酸洗处理。主要

8、设备列表设备名称数量（每套）设备参数制造厂家海水供水泵12（共）55KWWEG离子阱12（共）2400 m3/hIDE过滤器12（共）1200 m3/hIDE海水泵房密封水泵2（共）22KWWEG入料海水泵2110KWWEG中间泵A2110KWWEG中间泵B2110KWWEG中间泵C290KWWEG浓盐水泵排放泵2132KWWEG凝结水泵155KWWEG减温水增压泵（启动抽气器及0.5MPa）122KWWEGNCG减温水增压泵12KWWEG产品水泵2160KWWEG阻垢剂加药泵21.5 KWWEG消泡剂加药泵21.5 KWWEG消泡剂配药循环泵10.5 KWWEG机械密封水泵211KWWEGN

9、CG循环泵175KWWEG冷却水循环泵（FCC）2200KWWEG冷却水循环泵(NCG+凝结水冷却)130KWWEG酸洗泵13KWWEG2.3 海水淡化工艺流程图海水淡化工艺流程图3、海水淡化系统安装海水淡化装置主要有清水系统、机械密封水系统，抽真空系统、入料海水系统、冷却水系统，加药系统组成。电气系统由海水淡化6KV，海水淡化400V，海水淡化备用变组成。控制系统则由清水泵房PLC，海水淡化PLC组成，其中清水泵房PLC只有一套为公用，共1面由IDE供的电源柜和1面PLC控制柜组成；海水淡化PLC为4套，每套由1面电源柜和4面PLC控制柜组成，设一个总控制室，所有清水泵房PLC信号和4套海水

10、淡化PLC信号均靠光缆连接到总控制室的交换机中，通过交换机转到各个电脑集中控制。清水泵房PLC任务主要是控制12台海水供水泵以及泵出口电动门。海水淡化PLC则主要控制整套海水淡化所有测点及电机、电动门，以下我们将着重描述海水淡化电气、热控的安装、逻辑调试工作。3.1海水淡化电气安装 每套海水淡化电气设备主要由1台PC变压器，12台PC变压器盘柜，5面MCC盘柜，2面变频器柜（B型的1面），1套UPS，64块蓄电池组成。其中海水淡化PC变压器从海水淡化6KV送出电来；PC变压器盘柜主要为2台入料海水泵、6台中间泵、2台浓盐水排放泵、2台产品水泵、1台NCG循环泵、2台冷却水循环泵（FCC）（B型

11、1台）供给电源；MCC盘柜为1台凝结水泵、1台减温水增压泵（启动抽气器及0.5MPa）、2台机械密封水泵、1台冷却水循环泵(NCG+凝结水冷却)、1台酸洗泵供给电源；2面变频器柜为2台冷却水循环泵（FCC）进行调节出力；UPS及蓄电池主要是给PLC提供不停电电源。PC变压器、PC盘柜、MCC盘柜及变频器柜布置在海水淡化PC配电间，UPS和蓄电池布置在PLC控制室内。海水淡化MCC柜 海水淡化变频柜 海水淡化PC柜3.2海水淡化热控安装 海水淡化热控主要设备4面PLC，1面电源柜，59个就地接线盒，所有温度测点、压力测点、流量测点、以及电动门控制测点均通过控制电缆进入就地接线盒，然后在从就地接线

12、盒转接到PLC，接线盒分为P型接线盒、D型接线盒、A型接线盒。P型接线盒为所有电动门的电源及指令信号，D型接线盒为所有仪表及电动门的开关量反馈信号，A型接线盒为所有仪表及电动门的模拟量信号，现场总共33个温度元件，12个绝压传感器，10个雷达液位计，2个超声波液位计，28个磁流量指示传感器，6个电导率传感器，128个电动门。其中第一到十四效蒸发器浓盐水出口均装有一个温度元件，用于测量每一效蒸发器浓盐水的温度，其余的分别分布在浓盐水热交换器入口、汽轮机第5段抽汽减压器后、第1效蒸发器入口低压蒸汽、启动喷射器入口、至NCG系统蒸汽、主喷射器2入口、入料还水泵A出口、清水泵房至热交换器海水管道、热交

13、换器至降膜式冷凝器海水管道、强制循环冷凝器冷却水回水管道、强制循环冷凝器冷却水供水管道、第1效蒸发器出口冷凝水、NCG第1级冷却器冷凝水、NCG第2级冷却器冷凝水、NCG第3级冷却器冷凝水、至NCG冷凝器冷却水、产品水热交换器入口管道，由于海水淡化基本采用玻璃钢管道，所以几乎所有测点取样均采用法兰连接；绝压传感器主要监测启动喷射器入口蒸汽、第1效蒸发器入口低压蒸汽、至主喷射器中高压蒸汽、至NCG系统蒸汽、至主喷射器中压蒸汽、强制循环冷凝器冷却水回水、强制循环冷凝器冷却水供水、降膜式冷凝器壳测、降膜式冷凝器管测、蒸发器入口低压蒸汽、冷却水至降膜冷凝器的压力参数；第2效蒸发器、第5效蒸发器、第9效

14、蒸发器、第14效蒸发器、降膜式冷凝器、冷凝水缓冲罐、产品水缓冲水箱、NCG冷凝水缓冲罐、浓盐水缓冲水箱采用雷达式液位传感器，而阻垢剂计量箱和消泡剂计量箱液位采用的是超声波液位传感器；第一效至第十四效蒸发器入料海水以及至NCG冷凝器冷却水、NCG冷凝器冷却水、至产品水热交换器冷却水、至降膜式冷凝器海水、强制循环冷凝器冷却水供水、入料海水泵出口、淡化产品水、浓盐水排放、冷凝水、至中压蒸汽入口减温水、机械密封系统回水、至启动抽气器等蒸汽管线减温水、至主喷射器出口减温水流量测量则采用的是插入式磁流量指示传感器；冷凝水出口、淡化产品水出口、浓盐水出口处各安装2个电导率传感器，用来监测此三处水质情况。PL

15、C控制盘柜磁流量指示传感器均为插入式所有温度压力测点均为法兰连接仪表管连接为活结头，无一处焊接口液位雷达传感器插入测量筒安装3.3海水淡化逻辑调试说明3.3.1 机械密封水泵1：（启动允许条件）：1、机械密封水箱液位不低25%延时 5s （联锁启动条件）：1、机械密封水泵出口流量低延时300s并且另一台机械密封水泵停止（保护停止条件）：1、液位低25% 延时30s 2、流量低于8t/h延时300s 机械密封水泵2：（启动允许条件）：1、机械密封水箱液位不低25%延时5s （联锁启动条件）：1、机械密封水泵出口流量低延时300s并且另一台机械密封水泵停止（保护停止条件）：1、液位低延时30s 2

16、、流量低于8t/h延时300s 3.3.2入料海水泵1：（启动允许条件）：1、降膜式冷凝器液位不低2、出口门关或二号入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低于8t/h（保护停止条件）：1、泵运行且出口调门关延时600s时2、机械密封水泵停止3、机械密封水泵流量低延时300s 4、停机信号 5、降膜式冷凝器液位低延时600s3.3.3入料海水泵2：（启动允许条件）：1、降膜式冷凝器液位不低 2、出口门关或一号入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行且出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量

17、低延时300s 4、停机信号5、降膜式冷凝器液位低延时600s3.3.4中间入料海水泵A1：（启动允许条件）：1、10-14效液位不低 延时5s 2、出口门关或另一台入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、10-14效液位低延时600s3.3.5中间入料海水泵A2：（启动允许条件）：1、10-14效液位不低延时 5s 2、出口门关或另一台入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延

18、时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、10-14效液位低延时600s3.3.6中间入料海水泵B1：（启动允许条件）：1、6-9效液位不低延时 5s 2、出口门关或另一台入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、6-9效液位低延时600s3.3.7中间入料海水泵B2：（启动允许条件）：1、6-9效液位不低 延时5s 2、出口门关或另一台入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封

19、水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、6-9效液位低延时600s3.3.8中间入料海水泵C1：（启动允许条件）：1、3-5效液位不低延时5s 2、出口门关或另一台入料海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、3-5效液位低延时600s3.3.9中间入料海水泵C2：（启动允许条件）：1、3-5效液位不低 延时5s 2、出口门关或另一台入料

20、海水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、3-5效液位低延时600s3.3.10浓盐水泵1：（启动允许条件）：1、浓盐水缓冲罐液位不低延时5s 2、有机械密封水泵运行3、机械密封水泵流量不低 4、该浓盐水泵出口门关或者另一台浓盐水泵运行（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、浓盐水缓冲罐液位低延时600s 6、出口电动门均开延时120s3.3.11浓

21、盐水泵2：（启动允许条件）：1、浓盐水缓冲罐液位不低延时5s 2、有机械密封水泵运行3、机械密封水泵流量不低4、该浓盐水泵出口门关或者另一台浓盐水泵运行（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、浓盐水缓冲罐液位低延时600s 6、出口电动门均开延时120s3.3.12凝结水泵：（启动允许条件）：1、凝结水缓冲罐液位不低延时5s 2、有机械密封水泵运行3、机械密封水泵流量不低 4、凝结水泵出口门关（保护停止条件）：1、机械密封水泵停止2、出口调门关延时600s 3、凝结水缓冲罐液位低4、出口两路供水门开

22、延时120s 5、停机信号3.3.13产品水泵1：（启动允许条件）：1、产品水缓冲罐液位不低 延时5s 2、出口门关或另一台产品水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s2、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、产品水缓冲罐效液位低23% 延时600s 6、出口电动门均开延时120s3.3.14产品水泵2：（启动允许条件）：1、产品水缓冲罐液位不低延时5s 2、出口门关或另一台产品水泵运行3、有机械密封水泵的运行4、机械密封水泵流量不低（保护停止条件）：1、泵运行出口调门关延时600s 2

23、、机械密封水泵停止延时30s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号5、产品水缓冲罐效液位低23%延时600s 6、出口电动门均开延时120s3.3.15NCG循环水泵：（启动允许条件）：1、NCG凝结水缓冲罐液位不低延时5s 2、有机械密封水泵运行3、机械密封水泵流量不低 （保护停止条件）：1、机械密封水泵停止 2、凝结水缓冲罐液位低延时600s 3、机械密封水泵流量低延时600s 4、停机信号3.3.16启动抽气器减温水升压泵：（保护停止条件）：1、主蒸汽管道经过减温管前后温差小于10度 2、启动喷射器入口蒸汽调节阀、至主喷射器高压蒸汽调节阀与至主喷射器中压蒸汽调节阀关闭，启动抽

24、气器减温水升压泵运行延时600s3.3.17NCG减温水升压泵：（启动允许条件）：1、NCG入口蒸汽门打开与其减温水门打开的情况下 （保护停止条件）：1、NCG减温水出口门关闭 2、NCG蒸汽门关闭5s3.3.18阻垢剂加药泵：（保护停止条件）：1、停机信号2、液位低延时5h 3、没有入料海水泵运行延时240s（酸洗循环泵、消泡剂循环泵、消泡剂加药泵逻辑同阻垢剂加药泵）3.3.19冷却水循环泵：（启动允许条件）：1、任何一个机械密封水泵运行2、冷却水循环泵出口门关3、没有机械密封水泵流量低（保护停止条件）：1、无机械密封水泵运行2、机械密封水泵流量低延时300s 3、冷却水循环泵运行同时出口门

25、关延时600s调门联锁保护清单1、降膜式冷凝器水位控制调门：保护关条件：1、降膜式冷凝器液位103或者降膜式冷凝器液位108高高85%延时60s 2、浓盐水缓冲罐液位高高95% 延时1800s 3、入料海水泵1、2停止并且降膜式冷凝器入口冷却水调节阀门全开延时240s 4、降膜式冷凝器液位103和108都高于75%延时600s 2、自汽机5段抽汽调节阀：保护关条件：1、泵的故障信号 2、第一效入口压力高280mmhg延时30s 3、主蒸汽门开并且其入口压力高于6kg/cm2或低于1.5kg/cm2延时300s 4、主蒸汽门关并且入口压力大于7kg/cm2 5、第一效入口海水温度高于75度延时3

26、00s 6、自汽机5段抽汽调节阀开而至主喷射器高压蒸汽调节阀与至主喷射器中低压蒸汽调节阀关延时900s 7、正常模式下（主蒸汽门开且任一产品水泵运行延时30s）入料海水泵出口流量低延时300s 8、至主喷射器高压蒸汽调节阀与至主喷射器中低压蒸汽调节阀任一个门开并且阻垢剂流量低延时3000s 3、蒸汽门LBD57AA101：保护关条件：1、自动按钮不在自动位置2、主蒸汽门LBD57AA001在关位延时60s 3、高压热压缩机出口减温水流量低于4.8t/h延时300s 4、主蒸汽出口减温水流量低于20l/m延时600s 5、凝结水泵停止延时20s 6、蒸汽门LBD58AA101开且降膜式冷凝器注水

27、调门关延时60s（起机模式可屏蔽之） 7、阻垢剂泵均停止延时600s 8、第一效入口海水流量低 450t/h 延时300s 4、蒸汽门LBD58AA101：保护关条件：1、使能按钮不在使能位置2、主蒸汽门LBD57AA001在关位延时60s 3、低压热压缩机出口减温水流量低4.8t/h延时300s 4、主蒸汽出口减温水流量低20l/m延时600s 5、凝结水泵停止延时20s 6、蒸汽门LBD58AA101开且降膜式冷凝器注水调门关延时120s 7、阻垢剂泵均停止延时600s 8、第一效入口海水流量低 450t/h延时300s 5、启动抽气器入口调门TWS00AA204：保护关条件：NCG系统蒸

28、汽阀门关闭延时60s或者此门不在使能位置延时30s 6、NCG入口调门TWA00AA104：保护关条件：1、NCG系统蒸汽阀门关闭延时60s 2、冷却水循环泵停止5s 3、NCG冷却水循环泵停止延时5s 4、NCG冷却水循环泵出口水流量低110t/h 延时180s 5、NCG系统蒸汽阀前压力高于13kg/cm2或者低于4kg/cm2 延时300s 6、NCG冷却水循环泵出口水温度高于55度延时180s7、小冷却水循环泵出口门关30s 8、凝结水泵出口调门：保护关条件：1、凝结水泵停止 2、凝结水缓冲罐液位低25%延时300s 9、中间给水泵A出口调门：保护关条件：1、两中间给水泵A停止 （无延时）2、10-14效液位低25%延时300s 10、中间给水泵B出