一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法与流程

本发明属于核电厂除盐水生产技术领域，具体涉及一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法。

背景技术：

除盐水生产系统(即sda系统)是核电厂重要的供水系统，用户包括核岛、常规岛以及各种辅助系统，管线遍布全厂。生产出合格的除盐水对下游用户的设备寿命、工艺控制起着不可忽视的作用，尤其是核级除盐水，对水质要求更加严格。sda系统设计出力为2×120m³/h，共设计有3个水处理阶段，满足电厂在各个工况下，如启动、停机、长期停运保养和正常运行所需除盐水量。除盐水处理系统经过细砂及无烟煤过滤、吸附作用，反渗透预脱盐处理，离子交换深度除盐后制出合格除盐水。而一级离子除盐流程是指反渗透出水通过淡水箱缓冲后，先经过阳离子交换器(简称阳床)，再进入阴离子交换器(简称阴床)，串联方式除盐的过程。

根据对核电厂已运行的sda系统运行状况调研，各sda系统普遍存在一级离子除盐设备自动化程度不高问题，存在调试、运行物资浪费现象。主要表现在，当sda系统中正在运行的阳床或阴床失效，需停运整个工艺制水流程，待备用列在线完毕后，再重新启动sda工艺制水流程，无法根据运行工况实现内部自动调节功能；无法实现人工干预与自动运行的灵活切换功能。而每一列的阳床和阴床相互对应，无法单独运行，阳、阴床运行周期基本一致，每次单独对失效的阳床(阴床)进行再生操作后重新投入运行不久，所对应的阴床(阳床)就会失效，此时又要对失效的离子床进行再生。由于再生操作步骤繁琐，占用值班人员数较多，容易出现人因失误。同时一级离子除盐设备频繁再生造成系统无法长时间稳定运行，生产效率低，其系统正常运行更依赖于所运行人员的技术水平。

以上问题的根本原因在于sda系统的一级离子除盐设备(如图1所示)没有贴合实际工艺设备流程的逻辑设定，致使其自动化运行设计理论与现场工艺流程设备实际安装脱节，无法实现一级离子除盐设备的自动运行控制。

1、现有技术中，一级离子除盐设备的阀门开启、关闭切换无先后顺序，投运步骤如下：

待一级除盐设备收到投运指令后，第一进水阀5、第一排气阀12同时开启，延时60秒后，第一排气阀12关闭，同时第一底部排水阀10开启；待阳床出水电导率合格后，关闭第一底部排水阀10，同时开启第一出水阀8、第二进水阀16、第二排气阀23；延时60秒后，关闭第二排气阀23，同时开启第二底部排水阀21；待阴床出水电导率合格后，关闭第二底部排水阀21，同时开启第一出水阀8。至此，阳床2、阴床13投运完毕。

2、现有技术中，一级离子除盐设备的阀门开启、关闭切换无先后顺序，停运步骤如下：

待一级除盐设备收到停运指令后，同时关闭第一进水阀5、第一出水阀8、第二进水阀16、第二出水阀19。至此，阳床2、阴床13停运。

3、现有技术中，一级离子除盐设备的阳床、阴床各自单独再生，再生步骤如下：

待收到阳床再生指令后，开启第一中部进水阀3、第一反洗排水阀6，延时900秒；开启第一大反洗进水阀7，关闭第一中部进水阀3，延时900秒(该步骤在阳床运行15天左右时执行一次)；开启第一中部排水阀4、第一排气阀12，关闭第一大反洗进水阀7，延时300秒；开启进酸阀9，关闭第一排气阀12，延时2400秒；开启第一进水阀5、第一排气阀12、第一中部排水阀4，关闭进酸阀9，延时600秒；开启第一底部排水阀10，关闭第一中部排水阀4，延时900秒。至此，阳床再生操作结束。

待收到阴床再生指令后，开启第二中部进水阀14、第二反洗排水阀17，延时900秒；开启第二大反洗进水阀18，关闭第二中部进水阀15，延时900秒该步骤在阳床运行15天左右时执行一次；开启第二中部排水阀15、第二排气阀23，关闭第二大反洗进水阀18，延时300秒；开启进碱阀20，关闭第二排气阀23，延时2400秒；开启第二进水阀16、第二排气阀23、第二中部排水阀15，关闭进碱阀20，延时600秒；开启第二底部排水阀21，关闭第二中部排水阀15，延时900秒。至此，阴床再生操作结束。

技术实现要素：

针对目前普遍存在的一级离子除盐设备自动化程度不高问题，以及调试、运行物资浪费现象，本发明的目的是提供一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法，该方法能够模块化运行一级离子除盐设备，主要体现于阳离子交换器(阳床)、阴离子交换器(阴床)、各转机、阀门、仪表等可根据主体设备运行工况需求，依次投运或退出。阳床和阴床同时运行、同时再生，实现一级离子除盐设备运行模式创新型应用。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法，用于核电厂的除盐水生产系统中的一级离子除盐设备的控制，所述一级离子除盐设备包括设有第一进水阀、第一出水阀、第一底部排水阀、第一排气阀、第一大反洗进水阀、第一反洗排水阀、第一中部排水阀、第一中部进水阀、进酸阀的阳床，设有第二进水阀、第二出水阀、第二底部排水阀、第二排气阀、第二大反洗进水阀、第二反洗排水阀、第二中部排水阀、第二中部进水阀、进碱阀的阴床，所述第一出水阀通过管线与所述第二进水阀连通，所述方法包括如下的投运步骤：

步骤s1.1，当收到执行除盐水的生产运行的指令时，开启所述第一排气阀；

步骤s1.2，待收到所述第一排气阀的开启反馈后再开启所述第一进水阀；

步骤s1.3，在所述步骤s1.2完成后，延时等待，随后开启所述第一底部排水阀；

步骤s1.4，待所述第一底部排水阀的开启信号触发后，关闭所述第一排气阀；

步骤s1.5，检测所述阳床的出水，待所述阳床的出水电导率合格后，开启所述第二排气阀；

步骤s1.6，开启所述第二进水阀；

步骤s1.7，开启所述第一出水阀；

步骤s1.8，关闭所述第一底部排水阀；

步骤s1.9，在所述步骤s1.8完成后，延时等待，随后开启所述第二底部排水阀；

步骤s1.10，关闭所述第二排气阀；

步骤s1.11，检测所述阴床的出水，待所述阴床的出水电导率合格后，开启所述第二出水阀；

步骤s1.12，关闭所述第二底部排水阀。

进一步，在所述步骤s1.3和所述步骤s1.9中，所述延时等待的时长为60秒。

进一步，所述方法还包括如下的停运步骤：

步骤s2.1，当收到执行一级除盐设备停运的指令时，关闭所述第二进水阀；

步骤s2.2，关闭所述第二出水阀；

步骤s2.3，开启所述第二排气阀；

步骤s2.4，待所述步骤s2.3结束后，关闭所述第一进水阀；

步骤s2.5，关闭所述第一出水阀；

步骤s2.6，开启所述第一排气阀；

步骤s2.7，待所述步骤s2.6结束后，延时等待，关闭所述第二排气阀、第一排气阀，至此，停运步骤结束。

进一步，所述方法还包括如下的再生步骤：

步骤s3.1，当收到执行一级离子除盐设备再生的指令时，依次开启所述第二反洗排水阀、第二大反洗进水阀、第一出水阀、第一大反洗进水阀，延时等待，随后进入步骤s3.2；

步骤s3.2，开启所述第一反洗排水阀、第一大反洗进水阀，依次关闭所述第一出水阀、第二大反洗进水阀、第二反洗排水阀，延时等待，随后进入步骤s3.3；

步骤s3.3，关闭所述第一大反洗进水阀，依次开启所述第一排气阀、第二排气阀、第一中部排水阀，关闭所述第一反洗排水阀，待收到第二排气阀开反馈信号后，开启所述第二中部排水阀，延时等待，随后进入步骤s3.4；

步骤s3.4，依次开启所述进酸阀、进碱阀，待收到进酸阀开反馈信号后，关闭所述第一排气阀，待收到进碱阀开反馈信号后，关闭所述第二排气阀，延时等待，随后进入步骤s3.5；

步骤s3.5，依次关闭所述进酸阀、进碱阀，开启所述第一进水阀、第一底部排水阀，待收到第一底部排水阀开反馈信号后，关闭所述第一中部排水阀，待收到进碱阀关反馈信号后，关闭所述第二中部排水阀，延时等待，随后进入步骤s3.6；

步骤s3.6，关闭所述第一进水阀、第一底部排水阀，依次开启所述第二底部排水阀、第二进水阀，第一出水阀，开启第一大反洗进水阀，延时等待，随后整体再生步骤结束。

进一步，在所述步骤s3.1、s3.2、s3.5和所述步骤s3.6中，所述延时等待的时长为900秒；所述步骤s3.3延时等待时长为340秒；所述步骤s3.4延时等待时长为2400秒。

进一步，在所述一级离子除盐设备中，所述阳床和所述阴床为若干个，每个所述阳床连接一个所述阴床并作为一个模块，通过plc控制程序对若干个所述模块进行操作。

进一步，所述plc控制程序用于控制所述第一进水阀、第一出水阀、第一底部排水阀、第一排气阀、第二进水阀、第二出水阀、第二底部排水阀、第二排气阀的开启和关闭。

更进一步，所述plc控制程序具有自动模式和人工模式，并随时能够在两种模式间进行切换，所述自动模式是指所述plc控制程序根据程序设定自动控制所述模块进行操作，所述人工模式是指所述plc控制程序根据人工指令控制所述模块进行操作。

进一步，在执行除盐水的生产运行过程中，每次只有一个所述模块投入运行，当投入运行的所述模块失效时，通过人工控制启动另一个所述模块投入运行，随后通过人工控制使失效的所述模块停止运行，这一切换过程不影响除盐水的生产运行。

进一步，在执行所述再生步骤时，构成同一个模块的所述阳床、阴床同时再生，在所述阳床进酸的同时，所述阴床进碱；在所述阳床停止进酸的同时，所述阴床停止进碱；所述阳床的出水电导率或所述阴床的出水电导率任一参数超标，所述模块将整体再生。

本发明的有益效果在于：

1.模块化运行阳离子交换器(阳床)和阴离子交换器(阴床)，各转机、阀门、仪表等可根据主体设备运行工况依次投运或退出。在不打断整体制水流程的情况下，可以实现随时人工介入，投运备用模块，退出原运行模块。

2.当在运行中的一列阳床与阴床中任一设备失效时，判断为该模块失效。此时，仅需人工干预启动备用模块，待备用模块启动后，人工停运已失效模块。不影响整体制水。

3.该程序运行灵活方便，可实现人工干预与自动模式的随时切换。

4.优化离子除盐床运行流程，单独将一级离子除盐设备的阳床、阴床作为一个整体模块运行。单台阳床树脂(强酸型凝胶阳树脂001×8)装填量8.33m，单台阴床树脂(强碱型凝胶阴树脂201×4)装填量13.23m，结合阳、阴床运行周期基本一致，制水及再生设备基本一致，再生耗时基本一致等特点，将一级离子除盐床阳床、阴床的一个系列作为一个整体模块运行，同时投运、同时退出、同时再生。可简化大量操作流程，提高再生效率。

5.再生后的废酸废碱溶液均排入同一中和池内，废液可自行进行中和反应，节省中和时间；亦可显著降低酸碱耗量，节约制水成本。

6.经sda系统验证运行，采用阳、阴床模块化同时再生，则一列阳、阴床再生耗时约5h，考虑一次废水中和时间6h，共需11h，则占整个运行周期的12.2％，sda系统离子床利用率提高近1倍。再生后的废酸废碱溶液均排入同一中和池内，废液可自行进行中和反应，可显著降低酸碱耗量，酸碱成本降低约32.3％。

7.在保证制水过程不中断的情况下，可随时人工干预，实现向sed(核岛除盐水分配系统)、ser(常规岛除盐水分配系统)制水功能切换。

8.无需对现有的一级离子除盐设备做改动，只是通过plc控制程序对一级离子除盐设备进行模块化的控制，实施成本低。

附图说明

图1是本发明技术背景及具体实施方式中所述的除盐水生产系统的一级离子除盐设备的示意图；

图中：1-进水管，2-阳床，3-第一中部进水阀，4-第一中部排水阀，5-第一进水阀，6-第一反洗排水阀，7-第一大反洗进水阀，8-第一出水阀，9-进酸阀，10-第一底部排水阀，11-进酸管，12-第一排气阀，13-阴床，14-第二中部进水阀，15-第二中部排水阀，16-第二进水阀，17-第二反洗排水阀，18-第二大反洗进水阀，19-第二出水阀，20-进碱阀，21-第二底部排水阀，22-进碱管，23-第二排气阀，24-产水管，25-排水系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明提供的一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法，用于核电厂的除盐水生产系统中的一级离子除盐设备的控制，一级离子除盐设备(如图1所示)包括设有第一进水阀5、第一出水阀8、第一底部排水阀10、第一排气阀12、第一大反洗进水阀7、第一反洗排水阀6、第一中部排水阀4、第一中部进水阀3、进酸阀9的阳床2，设有第二进水阀16、第二出水阀19、第二底部排水阀21、第二排气阀23、第二大反洗进水阀18、第二反洗排水阀17、第二中部排水阀15、第二中部进水阀14、进碱阀20的阴床13，且第一出水阀8通过管线与第二进水阀16连通。在一级离子除盐设备中，阳床2和阴床13为若干个，每个阳床2连接一个阴床13并作为一个模块(一个阳床2和一个阴床13为一列)，通过plc控制程序对若干个模块进行操作，这样的模块至少有两个。每次运行中只有一个模块投入运行，其他模块做为备用模块。模块是以阳床2和阴床13等设备为核心，其相关联的储液罐、阀门、仪表(流量表、压力表、化学仪表等)为附属，创立为整体运行的模块(也就是打破现有技术中各个单元的物理界限划分，模块化运行一级离子除盐设备)。plc控制程序用于控制第一进水阀5、第一出水阀8、第一底部排水阀10、第一排气阀12、第二进水阀16、第二出水阀19、第二底部排水阀21、第二排气阀23的开启和关闭(plc控制程序的控制范围还包括图1中其他与阳床2、阴床13连接的附属阀门、仪表)，模块在plc控制程序下按照固定的逻辑结构，启动或停运。plc控制程序的阀门设备状态切换设定有固定次序，通过次序的合理设定，以实现各步骤间的平缓过渡及系统设备的稳定运行。

具体的，本发明提供的一种一级离子除盐设备的运行及再生控制方法包括投运步骤、停运步骤、再生步骤三大部分。

投运步骤：

在该步骤中，同一个模块中的阳床2、阴床13同时投运。通过合理的逻辑，设定设备投运步骤，设定步骤间延时。通过上下步骤间的衔接，设定各阀门设备开启关闭的先后次序。

涉及到的阀门主要有：第一进水阀5、第一出水阀8、第一底部排水阀10、第一排气阀12、第二进水阀16、第二出水阀19、第二底部排水阀21、第二排气阀23。

投运步骤包括如下具体步骤：

步骤s1.1，当收到执行除盐水的生产运行的指令时，开启第一排气阀12；

步骤s1.2，待收到第一排气阀12的开启反馈后再开启第一进水阀5；

步骤s1.3，在步骤s1.2完成后，延时等待60秒，随后开启第一底部排水阀10；

步骤s1.4，待第一底部排水阀10的开启信号触发后，关闭第一排气阀12；

步骤s1.5，检测阳床2的出水，待阳床2的出水电导率合格后，开启第二排气阀23；

步骤s1.6，开启第二进水阀16；

步骤s1.7，开启第一出水阀8；

步骤s1.8，关闭第一底部排水阀10；

步骤s1.9，在步骤s1.8完成后，延时等待60秒，随后开启第二底部排水阀21；

步骤s1.10，关闭第二排气阀23；

步骤s1.11，检测阴床13的出水，待阴床13的出水电导率合格后，开启第二出水阀19；

步骤s1.12，关闭第二底部排水阀21。

停运步骤：

在该步骤中，同一个模块中的阳床2、阴床13同时停运。通过合理的逻辑，设定设备投运步骤，设定步骤间延时。通过上下步骤间的衔接，设定各阀门设备开启关闭的先后次序。

涉及到的阀门主要有：第一进水阀5、第一出水阀8、第一底部排水阀10、第一排气阀12、第一中部排水阀4、第一中部进水阀3、、第一反洗进水阀7、第一反洗排水阀6进酸阀9、第二进水阀16、第二出水阀19、第二底部排水阀21、第二排气阀23、第二反洗进水阀18、第二反洗排水阀17、第二中部排水阀15、第二中部进水阀14、进碱阀20。

停运步骤包括如下具体步骤：

步骤s2.1，当收到执行一级除盐设备停运的指令时，关闭第二进水阀16；

步骤s2.2，关闭第二出水阀19；

步骤s2.3，开启第二排气阀23；

步骤s2.4，待步骤s2.3结束后，关闭第一进水阀5；

步骤s2.5，关闭第一出水阀8；

步骤s2.6，开启第一排气阀12；

步骤s2.7，待步骤s2.6结束后，延时等待，关闭第二排气阀23、第一排气阀12，至此，停运步骤结束。

再生步骤：

在该步骤中，同一个模块的阳床2、阴床13同时再生，在阳床2进酸的同时，阴床13进碱；在阳床2停止进酸的同时，阴床13停止进碱。通过合理的逻辑，设定设备投运步骤，设定步骤间延时。通过上下步骤间的衔接，设定各阀门设备开启关闭的先后次序。

涉及到的阀门主要有：第一进水阀5、第一出水阀8、第一底部排水阀10、第一排气阀12、第一中部排水阀4、第一中部进水阀3、、第一反洗进水阀7、第一反洗排水阀6进酸阀9、第二进水阀16、第二出水阀19、第二底部排水阀21、第二排气阀23、第二反洗进水阀18、第二反洗排水阀17、第二中部排水阀15、第二中部进水阀14、进碱阀20。

再生步骤包括如下具体步骤：

步骤s3.1，当收到执行一级离子除盐设备再生的指令时，依次开启第二反洗排水阀17、第二大反洗进水阀18、第一出水阀8、第一大反洗进水阀7，延时等待900秒，随后进入步骤s3.2；

步骤s3.2，开启第一反洗排水阀6、第一大反洗进水阀7，依次关闭第一出水阀8、第二大反洗进水阀18、第二反洗排水阀17，延时等待900秒，随后进入步骤s3.3；

步骤s3.3，关闭第一大反洗进水阀7，依次开启第一排气阀12、第二排气阀23、第一中部排水阀4，关闭第一反洗排水阀6，待收到第二排气阀23开反馈信号后，开启第二中部排水阀15，延时等待340秒，随后进入步骤s3.4；

步骤s3.4，依次开启进酸阀9、进碱阀20，待收到进酸阀9开反馈信号后，关闭第一排气阀12，待收到进碱阀20开反馈信号后，关闭第二排气阀23，延时等待2400秒，随后进入步骤s3.5；

步骤s3.5，依次关闭进酸阀9、进碱阀20，开启第一进水阀5、第一底部排水阀10，待收到第一底部排水阀10开反馈信号后，关闭第一中部排水阀4，待收到进碱阀20关反馈信号后，关闭第二中部排水阀15，延时等待900秒，随后进入步骤s3.6；

步骤s3.6，关闭第一进水阀5、第一底部排水阀10，依次开启第二底部排水阀21、第二进水阀16，第一出水阀8，开启第一大反洗进水阀7，延时等待900秒，随后整体再生步骤结束。

在执行再生步骤时，构成同一个模块的阳床2、阴床13同时再生，在阳床2进酸的同时，阴床13进碱；在阳床2停止进酸的同时，阴床13停止进碱；当阳床2的出水电导率或阴床13的出水电导率任一参数超标，模块将整体再生。

plc控制程序具有自动模式和人工模式，并随时能够在两种模式间进行切换(如在自动模式下能够进行人工干预)，自动模式是指plc控制程序根据程序设定自动控制模块进行操作，人工模式是指plc控制程序根据人工指令控制模块进行操作。

在执行除盐水的生产运行过程中，每次只有一个模块投入运行，当投入运行的模块失效时，通过人工控制启动另一个模块(备用模块)投入运行，随后通过人工控制使失效的模块停止运行，这一切换过程不影响除盐水的生产运行。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。