供水系統(tǒng)過濾器定時全自動反洗工藝實現(xiàn)

付昌偉，田霖，楊清云，唐偉凱，舒琴

（武鋼能源動力總廠，湖北 武漢430080）

摘要：能源總廠冷軋水處理車間過濾器組原反洗方式按直排水方式設計，與新增的反洗水就地回用系統(tǒng)不相適應，影響其連續(xù)運行和水質達標，降低了反洗水回用率。修改了冷軋水處理車間各個水站的過濾器組全自動反洗控制程序，增加了定時啟動功能，并可控制反洗臺數(shù)和反洗總時間長度，實現(xiàn)了單臺過濾器反洗間隔可調，使過濾和反洗時間與反洗就地回用處理能力相匹配，提高反洗水處理系統(tǒng)運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高了用水循環(huán)率，降低了新水消耗。

關鍵詞：過濾器反洗；定時啟動；工藝改進

過濾器是供水系統(tǒng)中降低原水濁度的重要生產設備，武鋼能源總廠冷軋水處理車間所轄各水站均設有多臺石英砂或多介質過濾器。過濾器運行時，原水中的懸浮物被濾料層截留吸附并不斷地在濾料層中積累，濾層孔隙逐漸被污物堵塞，在濾層表面形成濾餅，過濾水頭損失不斷增加，流量和過濾指標降低，因此過濾器每運行一段時間后須反洗。2015年，冷軋水處理車間各水站均新建了過濾器反洗水回用處理系統(tǒng)，以降低新水消耗。由于現(xiàn)有過濾器反洗控制方式按照反洗水直排設計，其自動反洗頻率與新增反洗水系統(tǒng)的處理能力不匹配，導致反洗水回用系統(tǒng)無法連續(xù)穩(wěn)定運行，出水濁度不達標，反洗水回收利用效果不佳。

1.供水系統(tǒng)過濾器現(xiàn)有自動反洗工藝

過濾器控制系統(tǒng)的自動反洗控制只能每24h通過監(jiān)控上位機手動啟動1次。由于不同的過濾器組需要的反洗頻率不同，濁循環(huán)中過濾器組反洗頻率較高，為一天洗2次，凈循環(huán)中過濾器組反洗頻率為一天1次。若過濾器較少，反洗頻率低，以4臺過濾器為例，每臺過濾器之間的間隔時間達到為6h，影響回用水系統(tǒng)連續(xù)運行；若過濾器較多，反洗較頻繁，則無法實現(xiàn)在24h內自動完成所有過濾器的反洗；若通過修改間隔時間控制1個反洗周期為24h，則反洗間隔時間較短，與回用水系統(tǒng)處理能力不相適應。

2.過濾器工藝存在的問題及改進方案

2.1 存在的問題

武鋼能源總廠冷軋水處理車間包括冷軋1號，2號，3號，4號水站和硅鋼2號，3號，4號和5號等多個水站。按原有過濾器自動反洗控制方式，只能每24h手動啟動1次自動反洗，若只有4臺過濾器，每臺過濾器之間的反洗間隔會達到6h，使得反洗水處理系統(tǒng)經(jīng)常處于閑置，無法連續(xù)運行，一體化凈水器等生產指標降低，回用水濁度升高和波動，并無法正常排出污泥；若過濾器組多于10臺，或反洗頻率過高，會造成反洗間隔過短，不僅造成反洗排水量超過水站就地回用處理能力的問題，還會損耗大量使用新水，甚至會造成收集池溢流。

以冷軋1號水站為例，其2016年5月的一體化凈水器出水濁度如表1所示，補水記錄如圖1。參照表1和圖1，一體化凈水器出水濁度波動較大，且經(jīng)常高于3NTU（設計指標應小于3NTU）；補水頻率較高，補水量較大。

表1 一冷軋水2016年5月一體化凈水器出水濁度

圖1 一冷軋水站5月補水記錄圖

2.2 改進方案

修改過濾器自動運行程序，以實現(xiàn)水站過濾器每天定時自動啟動反洗，并控制反洗總時間、自動反洗臺數(shù)和單臺反洗間隔時間，在確保１個反洗周期內完成所有上線過濾器反洗的前提下，使每臺反洗間隔時間與反洗水處理能力相適應，保證反洗水處理系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，并控制反洗用水和排水量在水站就地回水處理能力內，避免反洗水收集池溢流或大量補充新水。

1）可將各水站過濾器全自動運行設置為在每天不同的時間點自動啟動，若上次反洗周期未完成，則繼續(xù)完成上1次反洗，每次啟動后只反洗1個周期，并可設定反洗總時間和反洗臺數(shù)；

2）對過濾器采取上線/下線區(qū)分，上線過濾器可編入自動運行程序，下線過濾器手動運行或停運檢修；

3）手動將上線過濾器排序后可自動按順序反洗，反洗間隔時間可自動設置或手動設置，使過濾器反洗周期與水站回用水處理能力和運行周期相適應。

3 實現(xiàn)工藝流程改進及效果

冷軋水處理車間各個水站的控制系統(tǒng)并不相同，以冷軋1號水站（PLC為全套西門子產品，上位機監(jiān)控軟件為西門子WINCC7.0）為例，介紹如何優(yōu)化控制程序，以實現(xiàn)過濾器組定時全自動運行。

3.1工藝流程的改進

1）圖2為過濾器自動運行操作界面。在監(jiān)控畫面中，通過填空方式設定每臺過濾器是否加入自動反洗及反洗序列號，并可在監(jiān)控畫面中任意設定完成所有過濾器一１次反洗的總時間，實現(xiàn)對全自動反洗總時間長度的控制。

2）根據(jù)監(jiān)控畫面設定，完成所有過濾器1次反洗的總時間，由公式：單臺過濾器單次反洗時間＝排水時間＋氣洗時間＋混洗時間＋靜置時間＋正洗時間

（1）每臺過濾器反洗間隔時間＝（反洗總時間－單臺單次反洗時間）/上線過濾器反洗臺數(shù)

（2）計算出反洗間隔時間，其控制程序的邏輯如圖3所示。以一冷軋水站為例。一冷軋水站有4臺過濾器，其反洗水處理循環(huán)如圖4所示，單臺水洗1次產生300m3反洗水，全部排入收集池，而收集池提升泵正常運行時（一用一備）很大排水能力為150m3/h，因此，將單臺過濾器1次反洗水全部排出時間超過2h，排出收集池到進入一體化凈水器處理需要時間，同時一體化凈水器處理能力為150m3/h，處理單臺1次反洗全部排水也需要2h。單臺過濾器的反洗時間與反洗間隔時間之和應不少于2h。反洗水處理循環(huán)圖如圖4所示。

3）根據(jù)操作員設定時間，每天定時啟動過濾器全自動反洗。在上位機監(jiān)控畫面中增加設定啟動時間的窗口，由操作員設定每天過濾器自啟動反洗時間，再將設定好的時間傳送至PLC；在PLC程序中調用OB塊，根據(jù)設定好的時間，每天定時運行此OB塊，以啟動過濾器全自動反洗功能。過濾器定時全自動反洗邏輯如圖5所示。

3.2 實施效果

以一冷軋水站為例，2015年7月的一體化凈水器出水濁度如表2所示，7月的補充新水量如圖6所示。對比可見，新增過濾器組反洗定時自啟動功能后，新水補充量和補水頻率明顯降低，反洗排水處理后的濁度指標低于3NTU，優(yōu)于《循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB50050-2007）對補充水質的濁度要求。

4 結語

通過改進過濾器全自動反洗程序，新增了定時自動反洗功能，可任意設定反洗臺數(shù)和控制反洗總時間長度，實現(xiàn)了冷軋水處理車間過濾器組的定時自動反洗，可調控過濾器組反洗總時間和間隔時間，有效提高了站所回水處理效率和循環(huán)用水率，減少了新水使用量，降低噸鋼耗新水和生產成本。改進后的控制方式已推廣至武鋼能源總廠冷軋水處理車間多個水站，運行效果良好。