專利名稱：一種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電カ及動(dòng)カエ程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及ー種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置及加氧方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鍋爐給水和疏水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，從汽輪機(jī)出來的蒸汽一部分分流至末級再熱器中經(jīng)加熱后回用，從汽輪機(jī)出來的其余氣液混合物經(jīng)凝汽器冷凝，然后凝結(jié)水、疏水以及外界補(bǔ)給水經(jīng)凝泵送往凝混床，經(jīng)凝混床軟化后的循環(huán)水進(jìn)入低壓給水系統(tǒng)進(jìn)行初歩低溫加熱，然后經(jīng)除氧器處理，一部分氧氣和蒸汽排出，除氧器出來的循環(huán)水再經(jīng)高壓加熱器、省煤器以及水冷壁系統(tǒng)加熱后進(jìn)入汽水分離器，由汽水分離器排出的蒸汽經(jīng) 低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器過熱處理后進(jìn)入汽輪機(jī)，由汽輪機(jī)把蒸汽中攜帯的熱能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功，最后輸出電能。為減小給水對循環(huán)管道的腐蝕，目前多采用對給水進(jìn)行加氧處理，加氧處理意在實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)氧化膜的全部轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到降低鍋爐管的腐蝕和結(jié)垢速率、減緩直流爐運(yùn)行壓差的上升、延長鍋爐化學(xué)清洗周期和凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行周期等目的。目前鍋爐給水處理方式主要有三種還原性全揮發(fā)處理方式(AVT (R))、氧化性全揮發(fā)處理(AVT(O))方式以及給水加氧復(fù)合處理(OT)方式?；痣姀S大容量超(超)臨界機(jī)組給水一般采用全揮發(fā)處理(AVT(R)和AVT(O))エ況運(yùn)行，長期運(yùn)行引起受熱面材質(zhì)表面氧化膜形態(tài)疏松，導(dǎo)致給水系統(tǒng)水流加速腐蝕(FAC)嚴(yán)重，水汽系統(tǒng)的整體Fe含量高，最終產(chǎn)生以下問題水汽清潔度較差、孔閥堵塞、結(jié)垢部位提前、爐管結(jié)垢速率高、高壓加熱器和鍋爐壓差大且上升速度快、鍋爐化學(xué)清洗周期短、氧化鐵垢在汽輪機(jī)高壓缸的沉積量大。隨著超臨界和超超臨界機(jī)組普遍運(yùn)行，鍋爐給水加氧技術(shù)在爐內(nèi)水處理的應(yīng)用將越來越廣泛，因此對給水加氧處理也提出了新的要求，需要對現(xiàn)有的鍋爐給水循環(huán)加氧處理方法進(jìn)行改進(jìn)。近幾年來，在傳統(tǒng)的鍋爐給水加氧基礎(chǔ)上，ー些新的本質(zhì)安全的鍋爐給水加氧處理方法被不斷開發(fā)公開號為CN101880092A(
公開日期2010. 11. 10)的專利文獻(xiàn)公開了ー種本質(zhì)安全的直流鍋爐給水加氧處理方法，包括以下步驟(I)火電機(jī)組無銅系統(tǒng)加氧前給水處理方式為只加氨處理，加氨將爐前給水PH25o值調(diào)節(jié)在9. 3-9. 6 ； (2)在滿足一定條件后，將除氧器排氣門關(guān)閉；(3)在機(jī)組凝結(jié)水精處理出口加氧點(diǎn)加氧；(4)控制省煤器入口溶解氧含量在5-50 μ g/L范圍內(nèi)且主蒸汽含氧量較加氧前無顯著増加；(5)待爐前給水陽離子電導(dǎo)率(CC)降至O. 15 μ S/cm以下，將爐前給水ロ1125。?？刂品秶档椭?. 8-9. 3 ； (6)機(jī)組停運(yùn)前將爐前給水ρΗ25。。值提高到9. 3-9. 6，直至停機(jī)；(7)停爐保養(yǎng)。上述處理方法增強(qiáng)給水加氧處理緩沖能力，給水溶解氧含量等參數(shù)波動(dòng)減小。但是，該方法采用手動(dòng)加氧，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化劇烈時(shí)，往往手動(dòng)調(diào)節(jié)加氧流量滿足不了需求，無法保證加氧流量的穩(wěn)定。為解決手動(dòng)調(diào)節(jié)加氧帶來的技術(shù)問題，授權(quán)公告號為CN201376921Y(授權(quán)公告日2010.1.6)的專利文獻(xiàn)公開了ー種多通道并列組合電廠給水自動(dòng)加氧裝置，包括PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)，PLC輸入端接給水流量信號端和省煤器進(jìn)ロ溶解氧濃度信號端，所述加氧裝置還包括若干個(gè)單元通道，每個(gè)單元通道由電磁閥和節(jié)流部件組成，電磁閥接PLC ;若干個(gè)單元通道為并聯(lián)連接。上述加氧裝置與現(xiàn)有的加氧裝置相比，由于采用了自動(dòng)化控制，提高了裝置的抗干擾能力，且調(diào)節(jié)方便，氧氣輸出目標(biāo)值控制穩(wěn)定準(zhǔn)確。但是，由于上述裝置僅根據(jù)給水流量信號和省煤器進(jìn)ロ溶解氧濃度信號兩個(gè)信號對加氧流量進(jìn)行控制，信息采樣點(diǎn)少，無 法對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，且存在控制不及時(shí)，加氧流量不穩(wěn)定。因此，為了保證給水系統(tǒng)有足夠加氧流量，既提升給水氧化還原電位，又不至于有過多氧進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，探索發(fā)明ー種新型的全自動(dòng)安全經(jīng)濟(jì)的鍋爐給水加氧方法及裝置，將具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了ー種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)加氧的全自動(dòng)控制，采樣點(diǎn)布置全面合理，加氧流量調(diào)節(jié)靈敏、控制方便，溶解氧及氧化還原電位目標(biāo)值控制穩(wěn)定，并設(shè)有報(bào)警和保護(hù)程序，無需人工干預(yù)，安全經(jīng)濟(jì)。ー種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，包括PLC ；流量檢測裝置，采集給水流量并將給水流量信號傳輸給PLC ；溶氧量檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC ；氧化還原電位檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給 PLC ；氫電導(dǎo)檢測裝置，米集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ；流量控制器，與氧氣源相連并根據(jù)PLC指令控制給水的加氧流量。PLC接收流量檢測裝置的水流量信號、溶氧量檢測裝置的溶氧量信號、氧化還原電位檢測裝置的氧化還原電位信號以及氫電導(dǎo)檢測裝置的氫電導(dǎo)信號并進(jìn)行分析，同時(shí)向流量控制器發(fā)出控制指令，由流量控制器實(shí)現(xiàn)對給水加氧流量的控制。通過對溶氧量的檢測可以了解給水中氧氣的含量，進(jìn)而可以確定需要加入的氧氣的流量；通過對氧化還原電位的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以了解水中Fe離子濃度以及氧化膜的形成狀態(tài)，可以對Fe離子濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；通過對氫電導(dǎo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測可以了解管路內(nèi)腐蝕的嚴(yán)重程度，對加氧量進(jìn)行控制。一種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的流量控制器為質(zhì)量流量控制器，質(zhì)量流量控制器的流量信號輸出端與PLC輸入端相連。采用質(zhì)量流量控制器可對檢測點(diǎn)的流量值進(jìn)行檢測并可將檢測信息傳輸給PLC，同時(shí)可根據(jù)PLC的反饋指令對加氧流量進(jìn)行控制，提高了加氧流量控制的穩(wěn)定性。另ー種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的氧氣源與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓カ表，電接點(diǎn)壓カ表的信號輸出端與PLC輸入端相連。在電接點(diǎn)壓カ表內(nèi)設(shè)定壓力范圍(具體根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備而定)，當(dāng)給水加氧裝置管路壓カ過大或過小時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，及時(shí)調(diào)整壓カ符合加氧控制要求當(dāng)壓カ過大時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)整壓カ至控制要求內(nèi)，保證加氧順利進(jìn)行；當(dāng)壓カ過小時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)整壓カ至控制要求，經(jīng)調(diào)整后壓カ扔過小時(shí)可考慮人工更換氧氣鋼瓶，保證加氧順利進(jìn)行。分別以上述兩種技術(shù)為基礎(chǔ)，形成兩種進(jìn)一步優(yōu)選的方案，其中所述的質(zhì)量流量控制器與給水的加氧點(diǎn)之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)和控制第一流量計(jì)的第一調(diào)節(jié)閥，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)以及控制第二流量計(jì)的第二調(diào)節(jié)閥。所述的第一流量計(jì)為大氧氣流量計(jì)，第一調(diào)節(jié)閥為大流量調(diào)節(jié)閥；所述的第二流量計(jì)為小氧氣流量計(jì)，第二調(diào)節(jié)閥為小流量調(diào)節(jié)閥。設(shè)置大小氧氣流量計(jì)，方便了現(xiàn)場工人的讀數(shù)和控制，彌補(bǔ)了質(zhì)量流量控制器遠(yuǎn)程控制的不足。為便于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置可根據(jù)不同采集點(diǎn)對水質(zhì)以及溶氧量進(jìn)行綜合控制，可設(shè)置多個(gè)檢測頭，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的溶氧量檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于省煤器入口、省煤器出口、汽水分離器出ロ以及末級過熱器出口的管路上；所述的氫電導(dǎo)檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于除氧器入ロ、除氧器出口和省煤器入口的管路上；所述的氧化還原電位檢測裝置的檢測頭設(shè)于省煤器出口的管路上。例如，當(dāng)需要確定給水加氧流量時(shí)，需要檢測給水流量和省煤器入口給水的溶氧量；為避免過多溶氧進(jìn)入末級過熱器中，防止對設(shè)備系統(tǒng)造成負(fù)面影響時(shí)，則需要進(jìn)行加氧自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)控制，此時(shí)，需要檢測省煤器出口給水的溶氧量、汽水分離器出口給水的溶氧量以及末級過熱器出口蒸汽的溶氧量；在給水水質(zhì)惡化情況下(氫電導(dǎo)達(dá)到上限)，為防止加氧對系統(tǒng)造成損害，則需要進(jìn)行加氧自動(dòng)調(diào)節(jié)報(bào)警控制，此時(shí)，需要檢測除氧器入口給水的氫電導(dǎo)、除氧器出ロ給水的氫電導(dǎo)和省煤器入ロ給水的氫電導(dǎo)。所述的PLC帶有報(bào)警裝置。報(bào)警裝置的設(shè)置，使得當(dāng)給水中水質(zhì)惡化、過多溶氧進(jìn)入末級過熱器或者管路壓カ過大或者過小吋，PLC能夠在自動(dòng)調(diào)整的同時(shí)，提醒現(xiàn)場工作人員查看，大大提高了管路循環(huán)的安全性和穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供了ー種全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，該方法調(diào)節(jié)控制精確，能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化及時(shí)有效調(diào)整加氧量，平穩(wěn)控制給水溶氧量和氧化還原電位；同時(shí)輔以報(bào)警和保護(hù)命令，保證OTエ況下機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。ー種全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，其特征在于，包括(I)預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值；設(shè)定省煤器出ロ給水的氧化還原電位的上限值ORP1 ；設(shè)定省煤器出ロ給水的氧化還原電位的下限值ORP2 ；然后檢測省煤器出ロ給水的氧化還原電位0RP，并對預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)行如下調(diào)整⑴當(dāng)ORP2 < ORP < ORP1吋，按照預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)入步驟⑵；(ii)當(dāng)ORP彡ORP1吋，減小省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，直至ORP2 < ORP
<ORP1，回到步驟⑴；(iii)當(dāng)ORP ^ ORP2吋，增大省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，直至ORP2 < ORP
<ORP1，回到步驟⑴；(2)檢測給水流量，根據(jù)給水流量以及步驟(I)最終得到的預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值計(jì)算得到給水的加氧流量；所述的給水的加氧流量與給水流量之間的關(guān)系為FLOff02 = O. 151 XkXFlowfeed water+0. 625L/h其中，F(xiàn)LOff02為給水的加氧流量，L/h ；Flowfeed water為給水流量，m3/h ；k為相關(guān)系、數(shù)，由預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值確定；(3)按照計(jì)算得到的加氧流量對給水進(jìn)行加氧操作。加氧操作過程中，由于給水流量在不斷變化，導(dǎo)致溶氧量實(shí)際值與給水的溶氧量目標(biāo)值存在偏差，此時(shí)，需要實(shí)時(shí)檢測實(shí)際省煤器入口給水的溶氧量，當(dāng)省煤器入口給水的溶氧量實(shí)測值與預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值有偏差吋，利用比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對加氧操作進(jìn)行微調(diào)，直至省煤器入口給水的溶氧量的實(shí)測值與預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值一致。由于給水的循環(huán)使用，給水中由于腐蝕溶解的金屬陽離子越來越多，造成水質(zhì)惡化，為防止繼續(xù)加氧造成給水水質(zhì)進(jìn)ー步惡化，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為在步驟(I)中同時(shí)設(shè)定除氧器入口給水的氫電導(dǎo)上限、除氧器出口給水的氫電導(dǎo)上限和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)上限為H上限；然后實(shí)時(shí)檢測除氧器入口給水的氫電導(dǎo)Ha、除氧器出口給水的氫電導(dǎo)Hb 和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)H。，并根據(jù)檢測值做如下處理(i)Ha、Hb和H。中任意兩個(gè)值均大于時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)停止加氧操作，直至Ha、Hb和H。中至少兩個(gè)均小于H±r，恢復(fù)步驟⑵中給水的加氧流量。對給水的加氧處理，一方面是為了使省煤器、高壓加熱器以及除氧器內(nèi)壁能形成氧化膜，保護(hù)其不受腐蝕；另ー方面，應(yīng)該防止由于高溫環(huán)境，氧氣的過多加入會(huì)對低溫過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器的管壁造成嚴(yán)重的腐蝕，所以一種優(yōu)選的技術(shù)方案為在步驟(I)中同時(shí)設(shè)定省煤器出口給水的溶氧量上限值、汽水分離器出口給水的溶氧量上限值和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量上限值；然后實(shí)時(shí)檢測省煤器出ロ給水的溶氧量、汽水分離器出ロ給水的溶氧量和末級過熱器出ロ蒸汽的溶氧量，如果省煤器出ロ給水的溶氧量、汽水分離器出口給水的溶氧量和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量三個(gè)檢測值中有一個(gè)達(dá)到其相應(yīng)的上限值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)調(diào)小給水的加氧流量，直至省煤器出ロ給水的溶氧量、汽水分離器出ロ給水的溶氧量和末級過熱器出ロ蒸汽的溶氧量的檢測值均小于其相應(yīng)的上限值，恢復(fù)步驟(2)中的給水的加氧流量。本發(fā)明的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)加氧的全自動(dòng)控制，采樣點(diǎn)布置全面合理，采用智能自動(dòng)加氧控制技木，加氧流量調(diào)節(jié)靈敏、控制方便，溶解氧及氧化還原電位目標(biāo)值控制穩(wěn)定，并設(shè)有報(bào)警和保護(hù)程序，無需人工干預(yù)，安全經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明采用給水復(fù)合加氧處理(OT)方式，通過全智能控制加氧技木，以給水流量為前饋輔助比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))對給水進(jìn)行微量加氧，進(jìn)而改變水汽接觸界面氧化膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，使氧化膜更加堅(jiān)固致密，減輕甚至杜絕給水系統(tǒng)FAC的發(fā)生，從而解決給水系統(tǒng)水流加速腐蝕的難題，延長設(shè)備使用壽命、節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本發(fā)明采用全智能控制火電廠大容量超臨界機(jī)組給水復(fù)合加氧試驗(yàn)后，在避免了全揮發(fā)處理容易引起的問題，同時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)I、基建新機(jī)組給水系統(tǒng)原有Fe3O4氧化膜比較薄，利用本發(fā)明的方法和裝置加氧后，致密的Fe2O3氧化膜轉(zhuǎn)化速度較快，所需時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于運(yùn)行機(jī)組，對基建新機(jī)組在水汽質(zhì)量合格后盡早實(shí)施給水加氧具有明顯優(yōu)越性。2、傳統(tǒng)AVTエ況下，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，鍋爐壓差上升明顯；采用本發(fā)明的OTエ況運(yùn)行后，鍋爐壓差下降顯著。
3、傳統(tǒng)AVTエ況下，給水Fe濃度較大；在本發(fā)明的OTエ況下，隨著氧化還原電位(ORP)的上升，F(xiàn)e濃度明顯下降。4、采用智能自動(dòng)加氧控制技木，以給水流量為前饋輔助比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對給水進(jìn)行微量加氧，調(diào)節(jié)品質(zhì)精確，能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化及時(shí)有效調(diào)整加氧量，平穩(wěn)控制給水溶氧量和ORP ;同時(shí)輔以報(bào)警和保護(hù)命令，保持OTエ況下機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中鍋爐給水運(yùn)行系統(tǒng)圖；圖2為本發(fā)明的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例中利用PID偏差調(diào)節(jié)對預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)節(jié)的實(shí)際檢測圖。
具體實(shí)施例方式下面以現(xiàn)有的鍋爐給水循環(huán)系統(tǒng)為例，對本發(fā)明的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置以及方法作進(jìn)ー步說明如圖I所示，圖I待檢測的鍋爐給水循環(huán)系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的汽輪機(jī)、凝汽器、凝泵、混凝床、低壓給水系統(tǒng)、除氧器、高壓加熱器、省煤器、水冷壁系統(tǒng)、汽水分離器低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器，另外還包括對汽輪機(jī)內(nèi)一部分蒸汽進(jìn)行熱回收利用的末級再熱器。上述循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行過程為從汽輪機(jī)出來的蒸汽一部分分流至末級再熱器中經(jīng)加熱后回用，從汽輪機(jī)出來的其余氣液混合物經(jīng)凝汽器冷凝，然后凝結(jié)水、疏水以及外界補(bǔ)給水經(jīng)凝泵送往凝混床，經(jīng)凝混床軟化后的循環(huán)水進(jìn)入低壓給水系統(tǒng)進(jìn)行初歩低溫加熱，然后經(jīng)除氧器處理，一部分氧氣和蒸汽排出，除氧器出來的循環(huán)水再經(jīng)高壓加熱器、省煤器以及水冷壁系統(tǒng)加熱后進(jìn)入汽水分離器，由汽水分離器排出的蒸汽經(jīng)低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器過熱處理后進(jìn)入汽輪機(jī)，由汽輪機(jī)把蒸汽中攜帶的熱能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功，最后輸出電能。如圖2為本發(fā)明的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，包括流量檢測裝置I、溶氧量檢測裝置2、氧化還原電位檢測裝置3、氫電導(dǎo)檢測裝置4、電接點(diǎn)壓カ表5、流量控制器6、第一流量計(jì)7、第一調(diào)節(jié)閥8、第二流量計(jì)9、第二調(diào)節(jié)閥10以及PLC。流量檢測裝置I可選擇常見的多種液體流量計(jì)，例如差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、容積式流量計(jì)等，用于采集給水流量并將給水流量信號傳輸給PLC ;溶氧量檢測裝置2可選用常規(guī)的溶氧表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC;氧化還原電位檢測裝置3為常規(guī)的氧化還原電位表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給PLC;氫電導(dǎo)檢測裝置4為常規(guī)的氫導(dǎo)表，用于連續(xù)在線采集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ;電接點(diǎn)壓カ表5設(shè)于氧氣源12的輸出管路上，其信號輸出端與PLC輸入端相連，用于連續(xù)在線檢測氧氣管路的壓力，并將壓カ壓カ信號輸入給PLC ;流量控制器6為質(zhì)量流量控制器，其流量信號輸出端與PLC輸入端相連，用于連續(xù)在線采集氧氣管路的加氧流量，同時(shí)將檢測的加氧流量信號輸出給PLC，然后根據(jù)PLC反饋指令對加氧流量進(jìn)行控制；質(zhì)量流量控制器6與給水的加氧點(diǎn)11之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)7和控制第一流量計(jì)7的第一調(diào)節(jié)閥8，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)9以及控制第二流量計(jì)9的第二調(diào)節(jié)閥10。第一流量計(jì)7、第二流量計(jì)9均可選擇常見的多種液體流量計(jì)，且第一流量計(jì)7為大氧氣流量計(jì)，第二流量計(jì)9為小氧氣流量計(jì)，用于現(xiàn)場檢測加氧流量，當(dāng)加氧流量較大時(shí)，啟用大氧氣流量計(jì)，加氧流量較小時(shí)，啟動(dòng)小氧氣流量計(jì)，便于現(xiàn)場人員觀察和讀數(shù)；第一調(diào)節(jié)閥8和第二調(diào)節(jié)閥10分別用于控制第一流量計(jì)7和第二流量計(jì)9。
溶氧量檢測裝置設(shè)有4個(gè)檢測頭，4個(gè)檢測頭分別設(shè)于省煤器入口、省煤器出口、汽水分離器出ロ以及末級過熱器出ロ的管路上，用于檢測省煤器入ロ、省煤器出ロ、汽水分離器出ロ以及末級過熱器出ロ的給水中的溶氧量。氫電導(dǎo)檢測裝置包括3個(gè)檢測頭，3個(gè)檢測頭分別設(shè)于除氧器入ロ、除氧器出口和省煤器入ロ的管路上，用于檢測除氧器入ロ、除氧器出口和省煤器入口的給水中的氫電導(dǎo)。氧化還原電位檢測裝置的檢測頭設(shè)于省煤器出ロ的管路上，用于檢測省煤器出ロ的給水中的氧化還原電位。PLC上設(shè)有音頻報(bào)警器，當(dāng)PLC檢測到控制參數(shù)出現(xiàn)異常吋，PLC自動(dòng)報(bào)警，并采取相應(yīng)控制措施。利用上述裝置對圖I所示循環(huán)系統(tǒng)的給水進(jìn)行加氧控制，方法步驟如下(I)預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值D0，例如DO為40ug/L ；(2)檢測給水流量，例如給水流量為2000L/h，根據(jù)給水流量以及預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值計(jì)算得到質(zhì)量流量控制器開度不同給水的溶氧量目標(biāo)值下，給水流量與質(zhì)量流量控制器開度的相關(guān)性為當(dāng)目標(biāo)值DO = 60ug/L 時(shí)，KD = O. 0124Flowfeed water當(dāng)目標(biāo)值DO = 50ug/L 時(shí)，KD = O. OlO3Flowfeed water當(dāng)目標(biāo)值DO = 40ug/L 時(shí)，KD = O. 0083Flowfeed water當(dāng)目標(biāo)值DO = 30ug/L 時(shí)，KD = O. 0062Flowfeed water當(dāng)目標(biāo)值DO = 20ug/L 時(shí)，KD = O. 0041Flowfeed water然后根據(jù)質(zhì)量流量控制器開度可以得到加氧流量，質(zhì)量流量控制器開度與加氧流量的相關(guān)性為FLOff02 = O. 151KD+0. 625L/h(0 ^ KD ^ 100, % )其中D0為省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，μ g/L ;KD為質(zhì)量流量控制器開度，；Flowfeed water 為給水流星，L/h ；FLOff02 為加氧流星，L/h)。步驟(I)中，為了自動(dòng)控制ORP在合理范圍內(nèi)，控制Fe濃度在較低范圍內(nèi)，設(shè)置ORP自動(dòng)調(diào)節(jié)省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值當(dāng)實(shí)際檢測的省煤器出ロ給水的ORP達(dá)到上限值ORP1 (上限值可選擇180-200 μ g/L中的一個(gè)數(shù)值，具體可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)確定)吋，自動(dòng)控制程序根據(jù)實(shí)際檢測的省煤器出ロ給水的ORP的大小自動(dòng)調(diào)整省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值(溶氧目標(biāo)值下調(diào)5 μ g/L)，程序繼而及時(shí)自動(dòng)調(diào)整質(zhì)量流量控制器開度，調(diào)整加氧量，使省煤器入口給水的溶氧濃度與省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值一致。當(dāng)實(shí)際檢測的省煤器出ロ給水的ORP達(dá)到下限值ORP2 (下限值可選擇80-100 μ g/L中的ー個(gè)數(shù)值，具體可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)確定)吋，自動(dòng)控制程序根據(jù)實(shí)際檢測的省煤器出ロ給水的ORP的大小自動(dòng)調(diào)整省煤器入ロ給水的溶氧量目標(biāo)值(溶氧目標(biāo)值上調(diào)5 μ g/L)，程序繼而及時(shí)自動(dòng)調(diào)整質(zhì)量流量控制器開度，調(diào)整加氧量，使省煤器入口溶氧濃度與目標(biāo)值一致。當(dāng)ORP2<ORP < ORP1吋，按照預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)入步驟(2)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，給水流量會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，此時(shí)自動(dòng)加氧控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)給水流量的大小調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器的開度，保證給水中溶解氧的精確性和穩(wěn)定性；若此時(shí)實(shí)時(shí)檢測實(shí)際省煤器入口給水的溶氧量與預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值有偏差吋，利用比例-積分-微分控制(PID偏差調(diào)節(jié))，對加氧操作進(jìn)行微調(diào)，直至省煤器入ロ給水的溶氧量的實(shí)測值與預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值一致；PID偏差調(diào)節(jié)過程中參數(shù)的設(shè)定可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行確定。我們選取24小時(shí)內(nèi)實(shí)際控制過程見圖3，圖3中，F(xiàn)lowfeed water為給水流量，DO為省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，ORP為氧化還原電位，Time為時(shí)間24小時(shí)內(nèi)，機(jī)組負(fù)荷連續(xù)變化，此時(shí)省煤器進(jìn)ロ給水的溶氧目標(biāo)值控制在40μ g/L，由于自動(dòng)加氧程序的控制，機(jī)組負(fù)荷在0-10小時(shí)內(nèi)上升，此時(shí)給水流量從1300m3/h上升至2400m3/h左右，加氧量隨著流量的變換自動(dòng)調(diào)節(jié)，但省煤器入口給水的溶氧濃度出現(xiàn)ー個(gè)小波動(dòng)后就維持穩(wěn)定，省煤器出ロ給水的ORP從150mV下降至130mV左右；10_12小吋，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，給水流量減小， 此時(shí)給水中溶氧濃度略微上升，省煤器出ロ給水的ORP也略微上升；從12小時(shí)到22小吋，給水流量先増大后減小，此時(shí)省煤器出ロ ORP先減小后増大，而省煤器入口溶氧相當(dāng)平穩(wěn)，始終在目標(biāo)值附近。在給水水質(zhì)惡化情況下，為防止加氧對系統(tǒng)造成損害，設(shè)置氫電導(dǎo)上限報(bào)警方法如下(I)設(shè)置除氧器入口給水的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個(gè)數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)、設(shè)置除氧器出口給水的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個(gè)數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)上限值(上限值可選取O. 15-0. 20 μ s/cm的一個(gè)數(shù)值，根據(jù)實(shí)際情況確定)，當(dāng)除氧器入口、除氧器出口和省煤器入口三者氫電導(dǎo)表中任意兩個(gè)表的測得的氫電導(dǎo)值達(dá)到其相應(yīng)上限值時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，自動(dòng)加氧系統(tǒng)及時(shí)根據(jù)水質(zhì)調(diào)整加氧策略當(dāng)任意兩個(gè)氫電導(dǎo)達(dá)到上限值時(shí)，控制系統(tǒng)停止加氧，待水質(zhì)恢復(fù)正常，即除氧器入ロ、除氧器出口和省煤器入ロ三者氫電導(dǎo)表中任意兩個(gè)表的測得的氫電導(dǎo)值低于上限值時(shí)，調(diào)整回原來加氧流量。該控制方法中，選擇當(dāng)任意兩個(gè)氫電導(dǎo)達(dá)到上限時(shí)才進(jìn)行控制，主要是為防止當(dāng)其中某一個(gè)氫導(dǎo)表本身發(fā)生故障吋，導(dǎo)致氫電導(dǎo)數(shù)值高于上限值，系統(tǒng)PLC采取錯(cuò)誤的控制措施對加氧流量進(jìn)行控制對系統(tǒng)帶來的不良影響。實(shí)際操作中，氧氣源管道一般先依次接氧氣匯流排、減壓穩(wěn)壓閥、電動(dòng)球閥、緩沖罐、安全閥和減壓閥后再接電接點(diǎn)壓カ表，同時(shí)對電接點(diǎn)壓カ表設(shè)定壓カ范圍(具體根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備而定)，當(dāng)給水加氧裝置管路壓カ過大或過小吋，PLC系統(tǒng)發(fā)出音頻報(bào)警，及時(shí)調(diào)整壓カ符合加氧控制要求當(dāng)壓カ過大時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)整壓カ至控制要求內(nèi)，保證加氧順利進(jìn)行；當(dāng)壓カ過小時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)整壓カ至控制要求，如果經(jīng)調(diào)整后壓カ仍過小，則需要人エ更換氧氣鋼瓶，保證加氧順利進(jìn)行。為了避免過多溶氧進(jìn)入末級過熱器中，設(shè)置溶氧上限保護(hù)，具體方法為設(shè)定省煤器入口給水中的溶氧量上限值(具體上限值可選擇50-80 μ g/L中的一個(gè)，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)、汽水分離器出ロ溶氧量上限值(具體上限值可選擇3-10 μ g/L中的ー個(gè)，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)和末級過熱器給水中的溶氧量上限值(具體上限值可選擇5-10 μ g/L中的ー個(gè)，可根據(jù)具體系統(tǒng)確定)，當(dāng)省煤器入口、汽水分離器出口和末級過熱器三者溶氧表中任意一個(gè)表計(jì)測得的溶氧量值達(dá)到上限吋，PLC發(fā)出音頻報(bào)警；同時(shí)根據(jù)溶氧濃度程序及時(shí)自動(dòng)調(diào)整質(zhì)量流量控制器至最低開度(0% _10%，具體根據(jù)儀器設(shè)備而設(shè))，當(dāng)溶氧指標(biāo)達(dá)到要求后自動(dòng)運(yùn)行原來的加氧流量。由于給水、凝結(jié)水或疏水溶解氧量的多少，一方面影響氧化膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，控制氧化膜的生產(chǎn)速度；另一方面影響設(shè)備使用壽命、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，因此在機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，穩(wěn)定地控制加氧量至關(guān)重要。質(zhì)量流量控制器具備穩(wěn)壓、加氧流量自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制反饋功能，一方面能保證質(zhì)量流量控制器進(jìn)、出口壓カ的穩(wěn)定，減少波動(dòng)；另一方面能自動(dòng)調(diào)節(jié)加氧流量并進(jìn)行流量反饋，根據(jù)實(shí)際要求保證給水所需穩(wěn)定加氧量。權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，包括PLC，其特征在于，還包括 流量檢測裝置，采集給水流量并將給水流量信號傳輸給PLC ； 溶氧量檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的溶氧量并將溶氧量信號傳輸給PLC ； 氧化還原電位檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氧化還原電位并將氧化還原電位信號傳輸給PLC ； 氫電導(dǎo)檢測裝置，采集檢測點(diǎn)的氫電導(dǎo)并將氫電導(dǎo)信號傳輸給PLC ; 流量控制器，與氧氣源相連并根據(jù)PLC指令控制給水的加氧流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，其特征在于，所述的流量控制器為質(zhì)量流量控制器，質(zhì)量流量控制器的流量信號輸出端與PLC輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，其特征在于，所述的氧氣源與質(zhì)量流量控制器之間的管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，電接點(diǎn)壓力表的信號輸出端與PLC輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量流量控制器與給水的加氧點(diǎn)之間的管路上設(shè)有兩條并聯(lián)的管路，其中一條管路上串聯(lián)有第一流量計(jì)和控制第一流量計(jì)的第一調(diào)節(jié)閥，另一條管路上串聯(lián)有第二流量計(jì)以及控制第二流量計(jì)的第二調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，其特征在于，所述的溶氧量檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于省煤器入口、省煤器出口、汽水分離器出口以及末級過熱器出口的管路上；所述的氫電導(dǎo)檢測裝置包括若干檢測頭，若干檢測頭分別設(shè)于除氧器入口、除氧器出口和省煤器入口的管路上；所述的氧化還原電位檢測裝置的檢測頭設(shè)于省煤器出口的管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，其特征在于，所述的PLC帶有報(bào)警裝置。
7.一種全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，其特征在于，包括 (I)預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值； 設(shè)定省煤器出口給水的氧化還原電位的上限值ORP1 ； 設(shè)定省煤器出口給水的氧化還原電位的下限值ORP2 ； 然后檢測省煤器出口給水的氧化還原電位0RP，并對預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)行如下調(diào)整 (1)當(dāng)ORP2< ORP < ORP1時(shí)，按照預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值進(jìn)入步驟(2)； (ii)當(dāng)ORP彡ORP1時(shí)，減小省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，直至ORP2 < ORP < ORP1,回到步驟⑴； (i i i)當(dāng)ORP < ORP2時(shí)，增大省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值，直至ORP2 < ORP < ORP1，回到步驟⑴； (2)檢測給水流量，根據(jù)給水流量以及步驟(I)最終得到的預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值計(jì)算得到給水的加氧流量； 所述的給水的加氧流量與給水流量之間的關(guān)系為 FLOff02 = 0. 151 XkXFlowfeed water+0. 625L/h其中，F(xiàn)LOff02為給水的加氧流量，L/h ；Flowfeed water為給水流量，m3/h ；k為相關(guān)系數(shù)，由預(yù)先設(shè)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值確定； (3)按照計(jì)算得到的加氧流量對給水進(jìn)行加氧操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，其特征在于，還包括 實(shí)時(shí)檢測實(shí)際省煤器入口給水的溶氧量，當(dāng)省煤器入口給水的溶氧量實(shí)測值與步驟(I)最終得到的預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值有偏差時(shí)，利用PID偏差調(diào)節(jié)，對加氧操作進(jìn)行微調(diào)，直至省煤器入口給水的溶氧量的實(shí)測值與預(yù)定省煤器入口給水的溶氧量目標(biāo)值一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，其特征在于，還包括 在步驟(I)中同時(shí)設(shè)定除氧器入口給水的氫電導(dǎo)上限、除氧器出口給水的氫電導(dǎo)上限和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)上限為； 然后實(shí)時(shí)檢測除氧器入口給水的氫電導(dǎo)Ha、除氧器出口給水的氫電導(dǎo)Hb和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)H。，并根據(jù)檢測值做如下處理 (i)Ha、Hb和H。中任意兩個(gè)值均大于H±R時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)停止加氧操作，直至Ha、Hb和H。中至少兩個(gè)均小于H±R，恢復(fù)步驟⑵中給水的加氧流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全自動(dòng)鍋爐給水加氧方法，其特征在于，還包括 在步驟(I)中同時(shí)設(shè)定省煤器出口給水的溶氧量上限值、汽水分離器出口給水的溶氧量上限值和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量上限值； 然后實(shí)時(shí)檢測省煤器出口給水的溶氧量、汽水分離器出口給水的溶氧量和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量，如果省煤器出口給水的溶氧量、汽水分離器出口給水的溶氧量和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量三個(gè)檢測值中有一個(gè)達(dá)到其相應(yīng)的上限值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)調(diào)小給水的加氧流量，直至省煤器出口給水的溶氧量、汽水分離器出口給水的溶氧量和末級過熱器出口蒸汽的溶氧量的檢測值均小于其相應(yīng)的上限值，恢復(fù)步驟(2)中的給水的加氧流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)鍋爐給水加氧裝置，包括PLC；流量檢測裝置、溶氧量檢測裝置、氧化還原電位檢測裝置、氫電導(dǎo)檢測裝置和流量控制器。本發(fā)明同時(shí)還公開了一種利用上述裝置對給水進(jìn)行加氧的方法。本發(fā)明采用給水復(fù)合加氧處理方式，通過全智能控制加氧技術(shù)，以給水流量為前饋輔助比例-積分-微分控制對給水進(jìn)行微量加氧，進(jìn)而改變水汽接觸界面氧化膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，使氧化膜更加堅(jiān)固致密，減輕甚至杜絕給水系統(tǒng)FAC的發(fā)生，從而解決給水系統(tǒng)水流加速腐蝕的難題，延長設(shè)備使用壽命、節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號G05B19/418GK102633371SQ20121009933
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者劉春紅, 施國忠, 朱云水, 鄭渭建 申請人:浙江浙能能源技術(shù)有限公司