一種除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度裝置及其方法研究

張士龍，劉慶超，張駿，魏超，馮一銘，楊雨，唐梓彭，張銀龍，張勇銘

一種除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度裝置及其方法研究

張士龍，劉慶超，張駿，魏超，馮一銘，楊雨，唐梓彭，張銀龍，張勇銘

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

提出一種除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度裝置和方法，開展了除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度方法的研究。通過對除氧器排氧濃度等參數(shù)的檢測，提出合理的除氧器排氧門控制方法，調(diào)節(jié)除氧器內(nèi)氧氣含量，使排氧含量隨機組負荷相應(yīng)變化，并且克服其余擾動給排氧含量帶來的影響，以減少機組損失，從而提高機組效率。

除氧器；排氧門；自動調(diào)節(jié)；控制方法

0 引言

除氧器是將鍋爐給水加熱到對應(yīng)工作壓力下飽和溫度，并利用熱力學(xué)或化學(xué)原理除去溶解于給水中的氧及其它氣體的混合式加熱器[1]。對除氧器來說，不同負荷工況下的除氧器氧氣含量相差較大，其與凝結(jié)水流量、給水流量、排氧門開度、除氧器壓力、除氧器溫度等參數(shù)存在較大關(guān)系?，F(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)機組負荷較高時，給水流量、凝結(jié)水流量一般也會較高，此時隨著機組負荷的增加而除氧器排氧門始終是保持不變的，這樣的結(jié)果就是在機組負荷變化時及變化后除氧器的除氧能力大幅下降，影響除氧效果，機組的安全性、經(jīng)濟性降低。目前國內(nèi)大部分電廠除氧器排汽及鍋爐定排乏汽直接排至大氣，造成大量熱能及工質(zhì)損失，同時在視覺上對電廠環(huán)境造成污染[2]。所排汽量越大則熱能損失越大。

理論上講無論在何種負荷工況下，除氧器的排氧門均應(yīng)保持為一合適值才有利于提高除氧器除氧效果，然而目前在絕大多數(shù)電廠中，除氧器排氧門并不與機組負荷的運行調(diào)節(jié)一致。

1 技術(shù)背景

現(xiàn)在隨著能源需求的增長，一些發(fā)電廠對除氧器的除氧能力需求量越來越大，要求越來越高。如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中除氧器的結(jié)構(gòu)圖，其中B點為排氣口、D點為壓力測點接口、G點為給水再循環(huán)接口，設(shè)計的自動排氧門安裝于B。除氧頭的排汽量是影響除氧器除氧能力的一個非常重要的因素，應(yīng)保證解析出來的氣體能通暢的排走，如果除氧器中解析出來的氧和其他氣體不能通暢的排走，則由于除氧器內(nèi)蒸汽中殘留的氧量較多，會影響水中氧擴散出去的速度，從而使出水的殘留含氧量增大。但是，排汽量也不能控制的過大，這是由于噴霧式除氧頭本身的特點決定的；該種方式的除氧頭，水在除氧過程中，大約有90%的溶解氣體變成小氣泡逸出，其余10%要靠擴散作用，自水滴內(nèi)部擴散到水滴表面后，才能被蒸汽帶走，當(dāng)水呈霧狀時，對于氣泡的逸出是很有利的，氣泡通過的水層很薄，但對于溶解氣體的擴散過程卻很不利，因為微小的水滴具有很大的表面張力，溶解氣體不容易通過小水滴的表面擴散。因此過大的排汽量，并不一定會使氧含量進一步降低，反而會造成大量的熱損失。

圖1 除氧器部分布置示意圖

2 理論模型

提出一種除氧器自動調(diào)節(jié)排氧含量的方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，即通過自動調(diào)節(jié)排氧門開度使排氧含量隨機組負荷相應(yīng)變化，并且克服其余擾動給排氧含量帶來的影響，以減少機組損失，從而提高機組效率。

除氧器自動調(diào)節(jié)排氧含量的方法包括：從除氧器中獲取除氧器中氧氣含量的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)排氧門開度，控制除氧器中氧氣的含量，根據(jù)如下進行調(diào)節(jié):當(dāng)除氧器中氧氣含量大于7μg/L時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的“+”號信號電流增大，自動排氧門的開度自動開大，執(zhí)行器動作次數(shù)應(yīng)每分鐘不超過5次，除氧器中氧氣含量等于7μg/L時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的“+”“-”號信號電流為“0”，所述自動排氧門的開度停止動作。當(dāng)除氧器中氧氣含量小于7μg/L時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的“-”號信號電流增大，自動排氧門的開度自動關(guān)閉，執(zhí)行器動作次數(shù)應(yīng)每分鐘不超過5次。當(dāng)除氧器中氧氣含量大于24μg/L時，自動排氧門的開啟速度為每次5倍除氧器中氧氣含量大于7μg/L小于24μg/L時開啟速度，執(zhí)行器動作次數(shù)應(yīng)每分鐘不超過5次。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)有“手動”和“自動”切換功能，由“手動”狀態(tài)切至“自動”狀態(tài)時，閥門開度應(yīng)保持不變，實現(xiàn)無擾動切換，擾動量應(yīng)小于±1%閥位量程。同時，調(diào)節(jié)器輸出信號應(yīng)跟蹤閥門開度信號，跟蹤精度應(yīng)小于±1%閥位量程。

除氧器自動調(diào)節(jié)排氧含量裝置，包括：參數(shù)獲取單元、處理單元、驅(qū)動單元；參數(shù)獲取單元與處理單元相連接，驅(qū)動單元與處理單元相連接，驅(qū)動單元與自動排氧門相連接；參數(shù)獲取單元用于從除氧器中獲取除氧器氧氣含量的參數(shù)；處理單元用于根據(jù)氧氣含量的參數(shù)得到調(diào)節(jié)自動排氧門的參數(shù)；驅(qū)動單元用于根據(jù)調(diào)節(jié)自動排氧門的參數(shù)對排氧門進行調(diào)節(jié)，控制氧氣含量。

通過計算機對除氧器含氧量進行實時調(diào)節(jié)，針對不同負荷調(diào)節(jié)排氧門，從而實現(xiàn)對排氧含量的調(diào)節(jié)，提高除氧效果，減少排汽工質(zhì)損失和熱損失，提高機組的經(jīng)濟性。

3 應(yīng)用實例

某發(fā)電廠兩臺機組共設(shè)兩臺除氧器，除氧器結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，凈重151t，其外形尺寸34494m m× 4000m m×4364m m，熱力除氧。

圖2 除氧器自動調(diào)節(jié)排氧含量裝置示意圖

參數(shù)獲取單元301，用于從除氧器的運行參數(shù)中獲取排氧含量的參數(shù)。其中，該參數(shù)獲取單元為電廠運行參數(shù)采集系統(tǒng)，由系統(tǒng)可以自動獲得實時參數(shù)。獲取單元獲取除氧器中氧氣含量的參數(shù)采集除氧器內(nèi)部液面上部的氣體中的氧氣含量、除氧器凝結(jié)水進口凝結(jié)水中氧氣含量（凝結(jié)水流量）、低壓給水管道入口給水中氧氣含量（給水流量），除氧器內(nèi)部液面上部的氣體中的氧氣含量是主變量，除氧器凝結(jié)水進口凝結(jié)水中氧氣含量、低壓給水管道入口給水中氧氣含量是副變量。副變量的信號作為前饋信號引入使系統(tǒng)對凝結(jié)水和給水中氧氣含量的波動有較強的克服能力。除氧器凝結(jié)水進口凝結(jié)水中氧氣含量（凝結(jié)水流量）、低壓給水管道入口給水中氧氣含量（給水流量）的波動是引起除氧器氧氣含量變化的一個因素，是干擾作用，通過測量引入FC，除氧器凝結(jié)水進口凝結(jié)水中氧氣含量（凝結(jié)水流量）、低壓給水管道入口給水中氧氣含量（給水流量）的變化量的差值和除氧器內(nèi)部液面上部的氣體中的氧氣含量變量的正作用調(diào)節(jié)進入加法器，加法器輸出結(jié)果作用于自動排氧門調(diào)節(jié)除氧器氧氣含量（濃度）。

處理單元302，用于根據(jù)所述排氧含量的參數(shù)計算得到調(diào)節(jié)自動排氧門的參數(shù)，該處理器為計算機。

驅(qū)動單元303，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)自動排氧門的參數(shù)對排氧門進行調(diào)節(jié)，控制排氧含量。其中，驅(qū)動單元303直接與自動排氧門304相連接。

該除氧器額定負荷排氣量為233kg/h，機組年利用小時數(shù)為5500h，該電廠6臺給煤機，按照該方法改造后相同工況邊界條件下每臺給煤機減少標(biāo)煤量0.106t/h，計算得年節(jié)約標(biāo)煤量3498t。。

該應(yīng)用實例，通過除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度方法對除氧器排氧含量進行實時調(diào)節(jié)，針對不同負荷和機組擾動調(diào)節(jié)排氧門，從而實現(xiàn)對排氧含量的調(diào)節(jié)，從而使除氧器耗汽、機組的經(jīng)濟性達到較好的效果。

4 結(jié)語

（1）基于除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度裝置可以有效地解決在機組負荷變化時及變化后除氧器的除氧能力大幅下降，影響除氧效果，機組的安全性、經(jīng)濟性降低的問題。

（2）基于除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度裝置的除氧器自動調(diào)節(jié)排氧濃度方法的研究切合火力發(fā)電生產(chǎn)的實際，為解決生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需要提供幫助。

[1]郭江龍.除氧器排汽回收利用節(jié)能技術(shù)[J].河北電力技術(shù)，2011，30（6）：44.

[2]楊志偉，白玉忠.除氧器排汽及定排乏汽回收系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用[J].科技展望，2015，（13）：90-91.

修回日期：2017-01-24

3項冷鏈行標(biāo)發(fā)布2 0 1 7年起正式實施

日前，由中物聯(lián)冷鏈委等單位共同組織起草的《肉與肉制品冷鏈物流作業(yè)規(guī)范》、《道路運輸食品冷藏車功能選用技術(shù)規(guī)范》、《冷鏈物流從業(yè)人員職業(yè)資質(zhì)》正式被國家發(fā)改委發(fā)布，三項行業(yè)標(biāo)準將于2017年1月1日正式實施。

《肉與肉制品冷鏈物流作業(yè)規(guī)范》WB/T1059-2016，規(guī)定了肉與肉制品冷鏈物流的基本原則、基本要求、冷鏈作業(yè)、包裝與標(biāo)識等，適用于肉與肉制品冷鏈物流過程中的溫控與作業(yè)管理。

《道路運輸食品冷藏車功能選用技術(shù)規(guī)范》WB/T1060-2016，規(guī)定了食品冷藏車的一般要求、其他要求、產(chǎn)品標(biāo)識、功能選用，適用于道路運輸食品冷藏車。

《冷鏈物流從業(yè)人員職業(yè)資質(zhì)》WB/T1063-2016，規(guī)定了冷鏈物流從業(yè)人員的職業(yè)資質(zhì)等級劃分、主要職責(zé)及職業(yè)能力要求，適用于冷鏈物流從業(yè)人員的考核與評估，冷鏈物流從業(yè)人員的聘用、教育和職業(yè)培訓(xùn)可參照使用。（摘自“慧聰空調(diào)制冷網(wǎng)”）

A Deaerator Automatic Regulating Oxygen Concentration Device and Method Research

ZHANG Shi-long，LIU Qing-chao，ZHANG Jun，WEI Chao，F(xiàn)ENG Yi-ming，YANG Yu，TANG Zi-peng，ZHANG Yin-long，ZHANG Yong-ming
（Huadian Electric Power Research Institute,Hangzhou 310030，China）

Thispaperproposes a deaeratorautom atic adjustm entdevice and deaeratorexhaustoxygen concentration autom atically adjust oxygen concentration m ethod，carried out the deaerator autom atic regulating oxygen concentration m ethod of research.Through to the deaerator exhaust param eters such as oxygen concentration detection，put forw ard reasonable deaeratorexhaustoxygen doorcontrolm ethod,adjustthe deaerator，oxygen contentin the exhaustoxygen content is corresponding w ith the load change，and to overcom e the disturbance to the restofthe row ofthe effects ofoxygen content, in orderto reduce the unitloss，so asto im prove the efficiency ofunit.

deaerator；exhaust oxygen door；autom atic adjustm ent；the control m ethod

TM 621

B

2095-3429（2017）01-0066-03

2016-12-16

張士龍（1980-），男，黑龍江人，本科，工程師，主要從事火力發(fā)電機組性能試驗、光伏發(fā)電檢測試驗等工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.016