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于基plc能控制的水处理系统的设计-学位论文.doc
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辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文
- I -
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。
辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文
- II -
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
辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文
第 1 页
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
辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文
第 2 页
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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