引言

為了保證我國的國家資源安全、應(yīng)對原油及基礎(chǔ)化工原料對外依存度逐漸提高的不利局面，我國大力開發(fā)新工藝、新技術(shù)，已經(jīng)建立了一批世界領(lǐng)先水平的煤制油、煤化工示范工程[。實(shí)現(xiàn)廢水零排放對現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。廢水零排放在國外稱之為零液體排放。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布GB/T 21534- 2008《工業(yè)用水節(jié)水術(shù)語》中對于零排放的解釋：企業(yè)或主體單元的生產(chǎn)用水系統(tǒng)達(dá)到無工業(yè)廢水外排。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)水平的進(jìn)步，國際社會對于海水淡化后濃鹽水的排放進(jìn)行了環(huán)境影響分析，對水的要求實(shí)現(xiàn)濃鹽水的零排放。隨著社會的需求，各技術(shù)專家、學(xué)者對于水的技術(shù)研究亦上升了一個高度，我國的水處理技術(shù)亦得到了空前的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。煤化工廢水“零排放”是以解決我國煤化工水資源及廢水處理難題為目標(biāo)，形成的煤化工廢水處理及資源化利用重大技術(shù)研究領(lǐng)域。

針對“零排放”工藝路線中末端高鹽水處理技術(shù)，提出了采用蒸發(fā)再濃縮與結(jié)晶器制鹽達(dá)到零排放的制鹽工藝。高鹽廢水濃液的妥善處理是真正實(shí)現(xiàn)廢水零排放的最重要環(huán)節(jié)，對于零排放的最終濃鹽水國內(nèi)外主要通過蒸發(fā)結(jié)晶、焚燒、沖灰、自然蒸發(fā)塘、深井灌注等方式。陜西延長中煤榆林能源化工有限公司對于高濃鹽水采用六效蒸發(fā)結(jié)晶裝置進(jìn)行深度處理，最終實(shí)現(xiàn)煤化工廢水零排放。在煤化工廢水零排放的末端蒸發(fā)系統(tǒng)，因來水水質(zhì)中存在部分難降解、難生化有機(jī)物，該類物質(zhì)的存在會使蒸發(fā)末端結(jié)晶鹽顆粒大小受限，無法采用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，故需要采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行分離。板框壓濾機(jī)的運(yùn)行需要進(jìn)行定時定點(diǎn)維護(hù)，對于現(xiàn)代化工企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行。本文章對煤化工末端蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)晶鹽板框分離進(jìn)行自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控說明，從而確保煤化工廢水零排放的整體運(yùn)行處于一種現(xiàn)代自動化程度高的工程。

1監(jiān)控方式選擇本單元運(yùn)行監(jiān)控分為就地電控柜上監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制室操作站上監(jiān)控，在就地電控柜上設(shè)有就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)，本單元設(shè)有二個電控柜，即二樓壓濾機(jī)電控柜和一樓變頻供料泵電控柜。當(dāng)決定采用控制室操作站監(jiān)控時，要把二個控制柜上的就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)程，自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)為自動。本單元設(shè)有一用一備二套壓濾裝置，在運(yùn)行之前要選擇A裝置或B裝置，人機(jī)接口畫面自動顯示所選裝置的監(jiān)控畫面。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控準(zhǔn)備

（1）監(jiān)控畫面（人機(jī)接口上）設(shè)有系統(tǒng)就緒指示燈，只有該指示燈轉(zhuǎn)為紅色，才表明可以進(jìn)入壓濾運(yùn)行程序，該燈為綠色時，指示系統(tǒng)尚未就緒；黃色時，指示運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)存有故障點(diǎn)。系統(tǒng)就緒條件為：

①外圍支持系統(tǒng)具備支持壓濾運(yùn)行條件；

②所選壓濾系統(tǒng)所有要投入運(yùn)行的受控設(shè)備沒有故障；

③壓濾機(jī)就地電控柜和供料變頻柜的就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)程，

④電控柜上的自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換為自動。監(jiān)控軟件將這四個條件串聯(lián)，滿足后給出就緒信號，即系統(tǒng)就緒指示燈為紅色。

（2）外圍支持系統(tǒng)具備條件壓濾系統(tǒng)運(yùn)行需要在外圍支持滿足的條件下才能啟動，盡量避免中途停車待料的狀態(tài)出現(xiàn)。具體條件如下：

①出料罐具備出料條件；

②出料罐攪拌槳在正常運(yùn)行，防止固含量不均勻；

③出料罐溫度應(yīng)>50°C；防止Na2SO4·10H2O成坨結(jié)塊現(xiàn)象出現(xiàn)。

④工藝氣要>1MPa，確保氣吹和角吹工藝正常運(yùn)行。它是保證出料固含量達(dá)到93%以上的關(guān)鍵，固含量太低（即水含量高），Na2SO4·10H2O會在鹽渣中形成，使鹽渣結(jié)坨而難以處理。

⑤儀表氣要>0.7MPa確保各氣動截止閥能正常、可靠、穩(wěn)定地執(zhí)行指令；

⑥稠厚罐攪拌機(jī)運(yùn)行，防止在稠厚罐中少量固體晶粒沉淀；由于上述信號均在六效DCS控制器里，在六效DCS監(jiān)控軟件中，組織一組串聯(lián)信號得軟電路，當(dāng)這些條件時，由DCS滿足要給壓濾機(jī)PLC S7- 200提供一個合成的外圍系統(tǒng)正常信號，并在監(jiān)控畫面上顯示出來，即外圍支持系統(tǒng)具備條件指示燈變紅，該信號在運(yùn)行期間由自保持電路信號。

（3）壓濾機(jī)系統(tǒng)具備條件 壓濾機(jī)系統(tǒng)具備條件有工藝和儀表氣壓力正常、壓濾機(jī)遠(yuǎn)控、壓濾機(jī)自動、進(jìn)料泵遠(yuǎn)控和電磁閥遠(yuǎn)控五個信號。壓濾機(jī)系統(tǒng)正常是由壓濾機(jī)PLC控制系統(tǒng)給出信號，具體表現(xiàn)為所有受控設(shè)備都沒有故障信號，它是由所有故障信號并聯(lián)合成的信號；壓濾機(jī)遠(yuǎn)程、壓濾機(jī)自動這兩個信號由壓濾機(jī)控制柜遠(yuǎn)程/就地手動轉(zhuǎn)換開關(guān)提供，電磁閥遠(yuǎn)程由二樓壓濾機(jī)電磁閥箱和一樓4個電磁閥的遠(yuǎn)程/就地開關(guān)提供給PLC，由軟電路串聯(lián)組合后提供的信號。

3壓濾系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動、停操作本壓濾系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作不設(shè)單設(shè)備操作，只設(shè)全自動和步進(jìn)組操二種運(yùn)行方式，這是因為壓濾機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行有嚴(yán)格程序，誤操作會有一定的危險性。在監(jiān)控畫面上設(shè)有啟動、暫停和停止3個按鈕，還設(shè)有翻板關(guān)閉/板框壓緊、進(jìn)料、原水反洗、壓縮氣反吹、角吹（左右吹）、角洗、卸壓回程七個步進(jìn)組操。在系統(tǒng)就緒燈變紅后，可以進(jìn)入遠(yuǎn)程操作。本壓濾系統(tǒng)設(shè)有二種運(yùn)行方式：（1）全自動運(yùn)行，（2）單步組操運(yùn)行。點(diǎn)擊啟動按鈕，在確認(rèn)后，系統(tǒng)進(jìn)入全自動運(yùn)行，即嚴(yán)格按上述7個步進(jìn)順序依次運(yùn)行，直到壓束。單步組操除壓緊步和卸壓回程步外都必須在壓濾機(jī)有保壓指示的壓緊狀態(tài)下進(jìn)行，否則點(diǎn)動無效。單步組操運(yùn)行時先點(diǎn)擊某個組操步（例如角吹），再點(diǎn)擊“啟動”按鈕，在確認(rèn)后，系統(tǒng)進(jìn)入某個組操步運(yùn)行（例如自動進(jìn)入角吹程序運(yùn)行）。在全自動或組操運(yùn)行期間，如果需要暫停，則點(diǎn)擊“暫停”按鈕，確認(rèn)后，壓濾系統(tǒng)自動停止運(yùn)行，如果再點(diǎn)擊“啟動”按鈕，在確認(rèn)后，系統(tǒng)又自動在原程序運(yùn)行基礎(chǔ)上繼續(xù)全自動運(yùn)行或組操運(yùn)行。如果需要停止，則點(diǎn)擊“停止”按鈕，在確認(rèn)后，系統(tǒng)停止運(yùn)行，它和暫停的區(qū)別是再次啟動后不再按原程序繼續(xù)運(yùn)行，而是重新進(jìn)入全自動運(yùn)行或某個組操步程序運(yùn)行。

4壓濾系統(tǒng)的組操(1)自動翻板關(guān)閉和板框壓緊組操

（1）包括二個連續(xù)的工藝步序，即翻板關(guān)閉和板框壓緊，具體程序如下：①啟動翻板油泵電機(jī)；②啟動翻板關(guān)閉電磁閥，翻板伸縮油缸伸展，翻板進(jìn)入關(guān)閉動作；③在一定的時間間隔內(nèi)（10s）給出關(guān)到位信號，關(guān)信號由綠變紅，表示翻板關(guān)閉完成；④如果超時15s翻板關(guān)到位信號還不能給出，則自動發(fā)出報警信號，告知翻板關(guān)閉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要求相關(guān)人員去現(xiàn)場檢查和修復(fù)；⑤翻板關(guān)到位信號給出后控制系統(tǒng)自動進(jìn)入板框壓緊程序；⑥低壓油泵、高壓油泵和壓緊電磁閥同時啟動和開啟，指示燈均由綠變紅，油壓迅速上升，液壓油經(jīng)壓緊電磁閥進(jìn)入壓緊板框伸縮缸的伸展端，令缸體自動伸展，板框開始進(jìn)入壓緊狀態(tài)；⑦油壓上升至20MPa，低壓限位指示燈由綠變紅，低壓油泵電機(jī)自動停止工作；⑧油壓繼續(xù)上升至25MPa，高壓限位指示燈由綠變紅，高壓油泵電機(jī)自動停止工作，油壓系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，保壓指示燈由綠變紅。⑨自高壓油泵啟動到伸縮油缸油壓達(dá)到25MPa上限，保壓指示燈亮，高壓油泵自動停機(jī)，如果30s后，油壓還達(dá)不到25MPa上限，則壓緊報警燈自動閃爍，同時應(yīng)該有報警聲指示壓緊油路燈系統(tǒng)故障，需有人檢查修復(fù)，整個壓濾系統(tǒng)轉(zhuǎn)入暫停狀態(tài)。如果不能很快修復(fù)，則該壓濾機(jī)組要停止運(yùn)行，進(jìn)入檢修狀態(tài)，啟動另一組壓濾機(jī)。⑩在保壓階段，由于油路系統(tǒng)不可避免地會有少量的漏油，壓力會由25MPa開始逐漸，低于25MPa時高壓指示燈由紅變綠，當(dāng)下降到20MPa以下，低壓指示燈由紅變綠表示保壓結(jié)束，該段保壓時間有時間信號指示，新設(shè)備密封系統(tǒng)完好。保壓時間一般為4h以上，使用時間長了，密封墊圈的陳舊和老化，高壓油的漏油量增加，保壓時間也會由4h逐漸降到低于30min，會發(fā)出保壓報警信號，提醒維護(hù)人員對該壓濾機(jī)高壓油路系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)?shù)蛪海?0MPa）指示燈由紅變綠時，系統(tǒng)自動啟動高壓油泵，低壓指示燈很快由綠變紅，30s內(nèi)，高壓（25MPa）指示燈由綠變紅，液壓系統(tǒng)再次進(jìn)入保壓狀態(tài)，如果超時，則自動提供補(bǔ)壓壓緊超時報警，處理方式如⑨所示，系統(tǒng)進(jìn)入暫停狀態(tài)，檢查故障性質(zhì)并進(jìn)行排除，如果能及時排除，則繼續(xù)運(yùn)行，不能排除則啟動備用壓濾系統(tǒng)。

5壓濾系統(tǒng)組操(2)-自動進(jìn)料

（1）進(jìn)料條件確認(rèn)本壓濾系統(tǒng)在某種運(yùn)行條件因某種原因變化而不具備連續(xù)運(yùn)行的情況下，壓濾機(jī)具備有在一個壓濾周期內(nèi)中途暫停，待條件具備后再繼續(xù)運(yùn)行的間隙運(yùn)行能力。但從系統(tǒng)自動運(yùn)行、運(yùn)行成本和系統(tǒng)設(shè)備使用壽命角度，最好在一個壓濾周期內(nèi)盡量不要中途暫停。要做到這一點(diǎn)，必須有一個進(jìn)料條件確認(rèn)的環(huán)節(jié)。進(jìn)料條件確認(rèn)包含外圍支持系統(tǒng)的條件確認(rèn)和壓濾系統(tǒng)內(nèi)部的條件確認(rèn)。外圍支持系統(tǒng)條件確認(rèn)在本文2.2節(jié)中有詳細(xì)說明，其最終以發(fā)出外圍支持系統(tǒng)具備條件信號（DCS提供）來確認(rèn)，壓濾系統(tǒng)內(nèi)部的條件確認(rèn)，包括兩方面，一是系統(tǒng)就緒中包含的內(nèi)容；二是進(jìn)料閥自動控制到處于開到位狀態(tài)，自動控制到處于關(guān)狀態(tài)。只有上述條件都得滿足，系統(tǒng)才能進(jìn)入自動進(jìn)料程序。當(dāng)然還存在這種情況，當(dāng)上述條件中的個別條件不具備，例如出料罐中物料不夠、稠厚罐接納濾液的空間不夠等，這時從系統(tǒng)運(yùn)行角度還要求壓濾進(jìn)料運(yùn)行，這時需要具備更改條件參數(shù)資格的人員更改條件參數(shù)設(shè)定使系統(tǒng)進(jìn)入就緒狀態(tài)，同時運(yùn)行操控人員也會特別注意個別條件不具備的環(huán)節(jié)，或者盡量在壓濾期間去創(chuàng)造和改善條件使壓濾機(jī)能夠持續(xù)進(jìn)行下去，或者在處于臨界狀態(tài)時及時暫停壓濾系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)外圍條件或其他條件不滿足要求時，統(tǒng)就緒指示自動變綠，壓濾系統(tǒng)處于暫停但保壓狀態(tài)繼續(xù)不變。

（2）進(jìn)料操控 壓濾機(jī)進(jìn)入進(jìn)料組操步，在確認(rèn)了進(jìn)料條件，開啟了進(jìn)料閥，確認(rèn)排料閥處于關(guān)閉狀態(tài)后，進(jìn)料泵自動進(jìn)入啟動運(yùn)行程序。本項目的進(jìn)料泵是壓濾機(jī)專用進(jìn)料泵，采用變頻自動控制，可以根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況調(diào)整變頻設(shè)置，能使壓濾運(yùn)行處于最佳狀態(tài)。變頻控制采用三段控制方案，第一、二段采用頻率控制，第三段采用穩(wěn)壓控制。具體控制方案由控制工程師根據(jù)工藝要求編制變頻調(diào)節(jié)軟件。其基本原則如下述：①變頻啟動階段 該階段變頻電機(jī)的工作頻率由0Hz上升到35Hz。其啟動時間間隔不到20S（由變頻器內(nèi)部設(shè)定）。由于此階段濾布上沒有濾渣，阻力較小，流量很大，全頻（50Hz）工作時最大流量可能 達(dá) 到130m3·h- 1，為把最大流量控制到不超過100m3·h- 1，防止進(jìn)料壓力上升太快，令工作頻率啟動不超過額定值得70%，即35Hz。②升頻保流量階段 該階段變頻電機(jī)的工作頻率由35Hz逐漸增大到50Hz，該階段隨濾渣的增加，阻力增大，為使流量盡量大些，使壓濾時間（也即壓濾周期）可以縮短一些，采用升頻的辦法來保住原來的流量和減少流量降低速度。由于本泵輸送是固液混合物，流量很難測，儀表很貴又不一定準(zhǔn)確，此處的升頻時間采用根據(jù)進(jìn)料泵特性曲線和工程經(jīng)驗相結(jié)合的方法，由工藝確定一個時間段，以均速升頻方法實(shí)現(xiàn)，顯然它不是最佳的，但它是相對合理的。③保壓運(yùn)行階段隨鹽渣在濾布上的堆積，阻力不斷增大，為盡可能減少流量的下降，通過增加進(jìn)料泵運(yùn)行頻率，使進(jìn)料壓力不斷增高。當(dāng)進(jìn)料壓力達(dá)到1MPa時，變頻泵自動進(jìn)入保壓調(diào)節(jié)運(yùn)行階段。該階段采用進(jìn)料管上的壓力變送表反饋調(diào)節(jié)變頻泵頻率。即隨鹽渣層進(jìn)一步增厚，阻力進(jìn)一步加大，為防止進(jìn)料壓力繼續(xù)增大，只能用降低頻率減少流量的方法來維持1MPa的保壓工作狀態(tài)，當(dāng)頻率下降到15Hz時，認(rèn)為壓濾機(jī)壓濾壓濾腔體內(nèi)已被鹽渣塞滿，停止進(jìn)料泵運(yùn)行。

（3）停泵排料 當(dāng)在保壓運(yùn)行階段，變頻泵的運(yùn)行頻率降到15Hz時，給料泵自動轉(zhuǎn)入停泵排料程序，進(jìn)料泵自動停止運(yùn)行，泵指示由紅變綠，進(jìn)料閥自動關(guān)閉、指示燈由紅變綠、自動打開指示燈由綠變紅，把進(jìn)料管道中含15%固鹽飽和液的料液全部排入地溝，進(jìn)入落地水池，進(jìn)而回流入調(diào)節(jié)池，防止在進(jìn)料管道中由于溫度降低引起Na2SO4·10H2O的結(jié)坨堵塞。

6壓濾系統(tǒng)組操（3）-壓縮氣反吹該組操工序是用工藝壓縮氣（0.7MPa）吹掃濾腔母管內(nèi)表面和進(jìn)料管道里殘剩的漿料和原水，并將其沖到落地水池。

7壓濾系統(tǒng)組操（4）-角吹角吹組操程序的功能是進(jìn)一步將濾腔內(nèi)的鹽渣含固率由60%左右提高到93%，達(dá)到NaCl、Na2SO4混鹽晶渣可以順利排出堆放的目的。如果鹽渣中含水率>7%，會使部分Na2SO4帶足夠結(jié)晶水冷卻后出現(xiàn)結(jié)坨或板結(jié)在地面、容器里，使鹽渣處理難度加大。角吹分左角吹和右角吹二步，相關(guān)閥門成組開啟。左角吹和右角吹的時間各20min，具體時間由工藝調(diào)試時確定，左角吹時間到后，自動轉(zhuǎn)入右角吹，右角吹時間到后，自動停止角吹工序，所有角吹氣動閥門均關(guān)閉，指示燈由紅變綠。在自動運(yùn)行條件下，壓濾系統(tǒng)自動進(jìn)入角洗組操工序。

8壓濾系統(tǒng)組操（5）-卸壓回程和卸料壓濾系統(tǒng)組操5是一連串連續(xù)的程序動作，由于與外圍系統(tǒng)無關(guān)，又與壓濾系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)相關(guān)，過程相對復(fù)雜，為防止程序錯亂，要求盡量減少操作員干預(yù)。具體程序如下：在自動程序情況下角吹或角洗完成后，自動轉(zhuǎn)入卸壓回程和卸料程序，具體程序如下：（1）卸壓電磁閥開啟 壓力很快下落，12s后回程電磁閥開啟；回程電磁閥指示燈由綠變紅；低壓油泵開放，指示燈由綠變紅，在規(guī)定的230s左右回程時間內(nèi)，回程到位指示燈由綠變紅，表明回程完成，油泵電機(jī)自動停止運(yùn)行，回程電磁閥關(guān)閉。如果超過300s回程到位指示燈還不亮，則自動報警，表明液壓油路出現(xiàn)故障；（2）回程電磁閥發(fā)出到位信號，翻板油泵電機(jī)自動開啟，指示燈由綠變紅，翻板開電磁閥開啟，在規(guī)定時間10S左右開到位信號發(fā)出，表明翻板開啟完成，如果超出15s還未發(fā)出開到位信號，表明翻板油路系統(tǒng)有問題，發(fā)出報警信號，派相關(guān)人員去處理；（3）翻板開到位信號發(fā)出后，系統(tǒng)自動進(jìn)入拉板程序，拉板變頻電機(jī)自動運(yùn)行，指示燈由綠變紅，拉板卸料是一個全自動過程，拉板前進(jìn)后退指示燈交替由綠變紅和由紅變綠，表明整個拉板卸料過程在進(jìn)行，在進(jìn)入最后一塊板框拉板時，位置傳感器發(fā)出拉板返回信號，當(dāng)把最后一塊板拉回后，拉板機(jī)構(gòu)自動進(jìn)入拉板機(jī)構(gòu)停止位，并發(fā)出拉板停到位信號，該信號指示由綠變紅，拉板電機(jī)自動停止，指示燈由紅變綠，拉板返回指示燈也由紅變綠，表明拉板卸料過程結(jié)束，也是一個壓濾周期結(jié)束。壓濾系統(tǒng)自動運(yùn)行結(jié)束，如果再要啟動壓濾機(jī)，在得到系統(tǒng)就緒信號后，需要重新點(diǎn)擊 壓濾啟動按鈕。

9總結(jié)現(xiàn)代煤化工企業(yè)是全自動化工程，煤化工廢水零排放是保證現(xiàn)代煤化工企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行的前提。在實(shí)現(xiàn)煤化工廢水中水中溶解鹽的結(jié)晶分離過程中，壓濾機(jī)起著至關(guān)重要的作用和扮演著不可替代的位置。通過監(jiān)控方式選擇、遠(yuǎn)程監(jiān)控準(zhǔn)備、遠(yuǎn)程系統(tǒng)自動啟動、壓濾機(jī)喂料泵的變頻給料、壓濾機(jī)的恒速過濾和恒壓過濾、自動反吹系統(tǒng)等步驟，將煤化工廢水中的溶解鹽水含量降低至5%，從而確保結(jié)晶鹽的封裝。通過該自動化的步驟確保了易板結(jié)Na2SO4·10H2O的熱結(jié)晶與分離，保證煤化工零排放系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)可以連續(xù)不斷實(shí)現(xiàn)熱結(jié)晶鹽的分離，從而更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代煤化工企業(yè)廢水零排放工程的全自動運(yùn)行。

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