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(jī)組負(fù)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(jī)組損失，從而提高機(jī)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(fù)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。現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)機(jī)組負(fù)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(jī)組負(fù)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(jī)組負(fù)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(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)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(fù)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(jī)組負(fù)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(kuò)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(kuò)散作用，自水滴內(nèi)部擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散。因此過大的排汽量，并不一定會使氧含量進(jìn)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(jī)組負(fù)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(jī)組損失，從而提高機(jī)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(jìn)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(jìn)行調(diào)節(jié)，控制氧氣含量。

通過計算機(jī)對除氧器含氧量進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，針對不同負(fù)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3 應(yīng)用實例

某發(fā)電廠兩臺機(jī)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)的克服能力。除氧器凝結(jié)水進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)。

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(jìn)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(fù)荷排氣量為233kg/h，機(jī)組年利用小時數(shù)為5500h，該電廠6臺給煤機(jī)，按照該方法改造后相同工況邊界條件下每臺給煤機(jī)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(jìn)行實時調(diào)節(jié)，針對不同負(fù)荷和機(jī)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)性達(dá)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(jī)組負(fù)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(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(jī)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