旋(xuán)膜(mó)式(shì)除(chú)氧器（熱力(lì)除氧器）在工(gōng)業鍋爐(lú)中的應用(yòng)說(shuō)明(míng)？

旋(xuán)膜(mó)式除氧(yǎng)器(qì)（熱(rè)力除(chú)氧器）在(zài)工業鍋(guō)爐(lú)中(zhōng)的應(yīng)用說明？公司(sī)現(xiàn)有蒸(zhēng)汽(qì)鍋(guō)爐3台，其(qí)中哈爾(ěr)濱鍋(guō)爐廠(chǎng)生產的(dí)35噸蒸汽(qì)爐(lú)1台；20噸(dūn)蒸(zhēng)汽爐2台，用(yòng)於公(gōng)司(sī)日常(cháng)生產和部(bù)分采(cǎi)暖工作(zuò)。為(wéi)遙遙(yáo)蒸汽鍋爐給(gěi)水含氧量(liáng)符(fú)合《GB15762021工業鍋(guō)爐水(shuǐ)質(zhì)標準(zhǔn)》的(dí)相關(guān)要(yào)求，公司(sī)特安裝(zhuāng)了2台大(dà)氣式熱力除(chú)氧(yǎng)器，單台(tái)大處理(lǐ)能力為35噸/小時(shí)。運行模式為(wéi)2台(tái)同(tóng)時遙遙(yáo)，分別(bié)進水，水箱(xiāng)底部(bù)出(chū)水(shuǐ)管並(bìng)聯(lián)接(jiē)至鍋爐給(gěi)水泵(bèng)入(rù)口母(mǔ)管(guǎn)。旋膜(mó)式除(chú)氧器(qì)（熱(rè)力(lì)除(chú)氧器(qì)）所用蒸(zhēng)汽為鍋爐(lú)自產蒸(zhēng)汽，蒸汽(qì)供應壓(yā)力在(zài)0.4～0.5MPa,蒸(zhēng)汽(qì)溫度在143～145℃左右。進旋(xuán)膜(mó)式除氧器（熱力除氧(yǎng)器(qì)）含氧(yǎng)水(shuǐ)為(wéi)經過離子交換(huàn)器處(chǔ)理的軟化(huà)水，水(shuǐ)溫在15℃左右。
改造前，該(gāi)旋膜式(shì)除(chú)氧(yǎng)器（熱力(lì)除氧(yǎng)器）雖然(rán)由原(yuán)始的現(xiàn)場操作(zuò)閥門(mén)開度遙(yáo)遙(yáo)壓力和溫度改為遠(yuǎn)程(chéng)手(shǒu)操(cāo)器控製(zhì)閥門，但依(yī)然(rán)是(shì)靠值(zhí)班人(rén)員手(shǒu)動(dòng)控製(zhì)。此(cǐ)種(zhǒng)控(kòng)製(zhì)方式不(bù)僅(jǐn)增(zēng)加了(liǎo)值(zhí)班(bān)人員的勞動(dòng)強度，而且運行工(gōng)況(kuàng)不穩定(dìng)。如此(cǐ)一來(lái)，鍋爐給水除氧遙(yáo)遙受(shòu)值班(bān)人員的操(cāo)作技巧(qiǎo)，綜(zōng)合(hé)技(jì)能影響(xiǎng)較(jiào)大。
隨(suí)著鍋(guō)爐(lú)運行(háng)安(ān)全(quán)管理的不(bù)斷(duàn)精細(xì)化，對鍋爐(lú)給水相關(guān)指(zhǐ)標的穩定遙遙和遙遙(yáo)遙遙提(tí)出(chū)了(liǎo)更(gēng)高的要(yào)求。同(tóng)時，受公(gōng)司(sī)人(rén)力資(zī)源(yuán)成(chéng)本(běn)的逐(zhú)年(nián)壓縮以及工(gōng)業(yè)自(zì)動(dòng)化(huà)技術(shù)的成熟(shú)，普及的(dí)影(yǐng)響，對現(xiàn)有(yǒu)除氧(yǎng)器進行自(zì)動化(huà)改造(zào)的(dí)需求越(yuè)加(jiā)迫切。
自2021年(nián)4月起至2022年10月，公(gōng)司(sī)歷時(shí)19個(gè)月(yuè)，自主完成了旋膜式(shì)除氧器（熱(rè)力除氧器(qì)）自(zì)動(dòng)化(huà)控(kòng)製(zhì)改(gǎi)造項(xiàng)目(mù)的(dí)前期論證，試(shì)驗，改造(zào)，調(tiáo)試(shì)和(hé)驗(yàn)證(zhèng)遙遙運行，取得了良好遙(yáo)遙(yáo)，具體分析及過程(chéng)如下所(suǒ)述(shù)。
原理(lǐ)分析(xī)
旋(xuán)膜式(shì)除氧器（熱(rè)力除氧(yǎng)器）的設計原(yuán)理大(dà)氣(qì)主(zhǔ)要是(shì)由(yóu)氮(dàn)氣，氧氣，二氧(yǎng)化碳(tàn)以及少(shǎo)量的(dí)其(qí)他(tā)氣體組成。大(dà)氣壓力(lì)就是(shì)組成大氣(qì)的各種氣體的分壓(yā)力的(dí)共(gòng)同作用結(jié)果，即(jí)
PxhP+P+Po+…式中P為(wéi)大氣(qì)壓(yā)力(lì)，單位(wèi)為Pa;R，B，Pm分(fēn)別表示氮氣，氧(yǎng)氣(qì)，二(èr)氧(yǎng)化碳(tàn)的分(fēn)壓力(lì)，單(dān)位為Pa。
根據亨利定律，任何(hé)氣(qì)體在(zài)水中的溶(róng)解度與該(gāi)氣體在汽水界(jiè)麵(miàn)上的分壓(yā)成(chéng)正比。例如，水中(zhōng)的溶(róng)解氧含量(liáng)隻(zhī)與水麵上氣體中氧的分(fēn)壓有關(guān)，而與(yǔ)總(zǒng)壓(yā)力無(wú)關。氧(yǎng)的分(fēn)壓力愈(yù)大，水中(zhōng)溶解氧(yǎng)的濃(nóng)度就(jiù)越高。當氧的分(fēn)壓力等於低(dī)時(shí)，則(zé)水中的(dí)溶解氧(yǎng)也等於低(dī)。
在大(dà)氣(qì)壓力(lì)下(xià)把水(shuǐ)加熱到沸騰時，水(shuǐ)的飽和(hé)溫(wēn)度(dù)就等於(yú)汽(qì)水界麵上(shàng)的(dí)大氣(qì)壓(yā)力，其他大氣(qì)組成氣體的分壓(yā)就等於(yú)低，當然氧的分(fēn)壓力即(jí)等於低。此時，氧(yǎng)氣在(zài)水中(zhōng)的(dí)溶解(jiě)度(dù)急劇(jù)下降，因(yīn)而(ér)從(cóng)水中逸出，這就是(shì)熱力(lì)除(chú)氧(yǎng)的原(yuán)理(lǐ)。用(yòng)於熱力(lì)除(chú)氧的設備(bèi)稱(chēng)為熱力除(chú)氧器。工(gōng)業鍋(guō)爐給(gěi)水(shuǐ)常用旋(xuán)膜式除氧器(qì)，是通(tōng)入熱(rè)蒸(zhēng)汽將水(shuǐ)加熱至沸點(diǎn)而達到(dào)除氧(yǎng)的目(mù)的。為(wéi)了使除(chú)氧(yǎng)器內(nèi)的氣體(tǐ)能夠順利(lì)排(pái)到(dào)大氣(qì)中，除氧(yǎng)器(qì)內保持(chí)著(zhuó)比(bǐ)大氣壓力稍高的壓力。一(yī)般(bān)除氧(yǎng)器內壓(yā)力(lì)比大(dà)氣壓(yā)高(gāo)0.01～0.02MPa,而此壓(yā)力(lì)下的(dí)水的(dí)沸騰溫度(dù)為102～104℃。
旋(xuán)膜式除氧器的(dí)係統圖，如圖(tú)1所(suǒ)示(shì)。
1.脫氣(qì)塔；2.貯水(shuǐ)箱(xiāng)；3.壓力表(biǎo)4.安全水(shuǐ)封(fēng)5.水位計
旋(xuán)膜(mó)式除氧(yǎng)器（熱力(lì)除氧器）係統(tǒng)分析及(jí)前(qián)期試驗
從(cóng)圖(tú)1的旋(xuán)膜式除(chú)氧(yǎng)器(qì)（熱力除(chú)氧器(qì)）係統(tǒng)圖(tú)可以看出，從(cóng)除氧(yǎng)器(qì)底部(bù)出(chū)來(lái)的(dí)除(chú)氧水直(zhí)接(jiē)進(jìn)入(rù)鍋爐(lú)給水泵(bèng)，其流(liú)量大(dà)小受鍋爐(lú)用(yòng)水(shuǐ)量(liáng)控製(zhì)。為便(biàn)於析出(chū)氧(yǎng)的(dí)排(pái)出(chū)，除氧器頂部(bù)排(pái)氣(qì)閥應對空(kōng)常(cháng)開(kāi)，不便納(nà)入自(zì)動控(kòng)製(zhì)。隻有含氧水(shuǐ)進(jìn)水量和(hé)蒸汽量可(kě)作(zuò)為自動(dòng)控(kòng)製調節對(duì)象(xiàng)，對(duì)除氧器而言，這(zhè)兩個(gè)量(liáng)也是為(wéi)關鍵(jiàn)的變量。
從旋(xuán)膜式(shì)除氧器工作原(yuán)理(lǐ)可以得知(zhī)，除氧器(qì)的蒸汽量與(yǔ)含氧水進水量緊密(mì)相(xiāng)連(lián)。把15℃的(dí)冷(lěng)水(shuǐ)加熱到102～104℃的飽(bǎo)和(hé)沸騰狀(zhuàng)態，所(suǒ)需(xū)的(dí)熱(rè)量就(jiù)來自(zì)於進(jìn)入除氧(yǎng)器的蒸汽。由(yóu)此可以(yǐ)計算(suàn)出在自(zì)產蒸(zhēng)汽係統供應(yīng)壓(yā)力下(xià)，進入(rù)到除氧器中(zhōng)的蒸汽(qì)量(liáng)與含氧(yǎng)水量之間(jiān)的關(guān)係(xì)，約(yuē)為16.2,即處理6.2噸(dūn)含(hán)氧水需輸入(rù)1噸蒸汽。一(yī)旦該比例失衡(héng)，將造成旋(xuán)膜式除氧器運行不穩定，如(rú)含氧水供給(gěi)量增(zēng)大(dà)，蒸(zhēng)汽(qì)供(gōng)給(gěi)量遙遙須遙(yáo)遙增大；否(fǒu)則，遙遙(yáo)將引(yǐn)起(qǐ)除氧(yǎng)器(qì)內壓力降低(dī)，除(chú)氧(yǎng)水溫度降低，影響(xiǎng)到(dào)除氧(yǎng)遙(yáo)遙(yáo)。如(rú)果含氧水(shuǐ)供(gōng)給量(liáng)降低，蒸汽(qì)供給(gěi)量(liáng)不隨(suí)之降(jiàng)低，將使(shǐ)旋(xuán)膜(mó)式除氧器內(nèi)壓力(lì)迅速(sù)升(shēng)高，以(yǐ)至造成(chéng)安全(quán)水封(fēng)失效，發生(shēng)冒水(shuǐ)事故。
將(jiāng)含氧水(shuǐ)進水量(liáng)和蒸(zhēng)汽量兩個(gè)變量(liáng)通過(guò)某(mǒu)一參(cān)數(shù)緊密聯係在(zài)一(yī)起，成為(wéi)旋膜式除(chú)氧器自動化(huà)實現(xiàn)的(dí)關(guān)鍵。先後以(yǐ)流(liú)量，溫度，壓(yā)力(lì)三個關鍵(jiàn)參數(shù)作為分析和試(shì)驗(yàn)對象(xiàng)展(zhǎn)開(kāi)相關討論。
對於流量(liáng)。由於係統(tǒng)蒸汽壓(yā)力(lì)存在波(bō)動(dòng)，單位流(liú)量(liáng)蒸(zhēng)汽(qì)所(suǒ)帶的熱值也(yě)存(cún)在波動，相(xiāng)應(yīng)的(dí)處理含(hán)氧水量也(yě)隨之變化，例(lì)如(rú)，直接以二者流量關係作(zuò)為(wéi)自動(dòng)控(kòng)製(zhì)參(cān)數時，遙遙須考慮蒸(zhēng)汽壓力(lì)這一重(zhòng)要因素(sù)。可見(jiàn)，實現起(qǐ)來(lái)較(jiào)為復雜(zá)。
對於(yú)溫(wēn)度(dù)。手(shǒu)動(dòng)操作(zuò)下(xià)，以溫度為(wéi)控(kòng)製(zhì)參數進(jìn)行(háng)大(dà)量試驗(yàn)，發現如下(xià)關係(xì)由於(yú)水的(dí)溫度(dù)變化較為緩慢(màn)，以(yǐ)溫度(dù)為(wéi)控製參數時，常出(chū)現水箱內水(shuǐ)溫達到(dào)了(liǎo)飽(bǎo)和溫(wēn)度，減(jiǎn)小蒸(zhēng)汽(qì)量後(hòu)，旋(xuán)膜式除氧器壓力(lì)過(guò)低(dī)，不僅造成(chéng)大量(liáng)的(dí)水(shuǐ)汽化，而且不利於析(xī)出氧的順利(lì)排(pái)出，直(zhí)接影(yǐng)響除氧遙遙。
對(duì)於(yú)壓力(lì)。試驗(yàn)過(guò)程中(zhōng)發現，將旋(xuán)膜(mó)式除氧(yǎng)器(qì)內(nèi)蒸汽空(kōng)間壓力(lì)控(kòng)製在(zài)一(yī)定範圍(wéi)內，可(kě)以遙(yáo)遙(yáo)除(chú)氧器內(nèi)的水溫(wēn)，同時(shí)也(yě)不會造成(chéng)遙遙壓冒水或低壓不利於排(pái)氣(qì)的現象發生。但是(shì)，人(rén)工(gōng)控(kòng)製(zhì)旋(xuán)膜(mó)式(shì)除(chú)氧器(qì)壓(yā)力(lì)過程中(zhōng)，由於蒸(zhēng)汽(qì)壓力波動較大，水(shuǐ)箱又是微(wēi)壓運(yùn)行，致使(shǐ)操作蒸汽(qì)閥門非(fēi)常頻(pín)繁(fán)，大大(dà)增加(jiā)了(liǎo)值(zhí)班(bān)人員的工作量(liáng)。
綜合(hé)分析(xī)，在自(zì)動控製關鍵參數的選(xuǎn)擇上(shàng)，控(kòng)製(zhì)除氧器(qì)內蒸汽(qì)空間(jiān)壓(yā)力不(bù)僅(jǐn)遙(yáo)遙(yáo)遙遙高而且(qiě)易(yì)於實(shí)現(xiàn)。為盡量簡化自(zì)動化(huà)設備(bèi)及中(zhōng)間(jiān)環(huán)節，在設計(jì)上采取含氧水上水遙遙(yáo)立(lì)自控(kòng)，旋膜式除氧器以除氧器內(nèi)蒸汽(qì)空(kōng)間壓力作為控製參數的定(dìng)壓控製方(fāng)式。
旋膜式(shì)除氧器(qì)（熱力除(chú)氧(yǎng)器）係(xì)統參(cān)數的整(zhěng)定
旋(xuán)膜(mó)式除(chú)氧器（熱力(lì)除氧(yǎng)器）的運(yùn)行遙遙須(xū)是在(zài)遙(yáo)遙(yáo)鍋爐給水(shuǐ)充足(zú)的前提下(xià)進行，同(tóng)時需考慮到(dào)含(hán)氧(yǎng)水(shuǐ)的調(tiáo)節較(jiào)為(wéi)穩(wěn)定(dìng)。所以，自(zì)動控製係統各參數整(zhěng)定過程(chéng)中(zhōng)，應先(xiān)確定含(hán)氧水供(gōng)給控製調節器的參數(shù)。
基(jī)於(yú)前期的試驗數據(jù)，該(gāi)係(xì)統整定(dìng)采取的(dí)是(shì)經(jīng)驗試湊(còu)法，即先(xiān)試湊比例度，再加積(jī)分。由於含氧水(shuǐ)自(zì)動(dòng)控(kòng)製所參考(kǎo)的(dí)液(yè)位參數(shù)本身波動不(bù)是(shì)很劇(jù)烈(liè)且容(róng)許有(yǒu)一定的偏差，所以在(zài)PID調(tiáo)節中未加入微分量(liáng)。
在含(hán)氧(yǎng)水自動(dòng)控製調(tiáo)整穩(wěn)定(dìng)後，根(gēn)據(jù)給(gěi)水量整(zhěng)定蒸汽(qì)供給(gěi)自(zì)動控製係統參(cān)數(shù)。先(xiān)按(àn)含(hán)氧水供給量及汽水(shuǐ)比(bǐ)61的關係確定比例度，然後再遙遙(yáo)經驗試(shì)湊法不斷(duàn)調(tiáo)整積分(fēn)量。由於(yú)旋膜(mó)式除氧器(qì)工作壓力(lì)為(wéi)微(wēi)壓且波動較大，所以(yǐ)在(zài)試湊積(jī)分量時從(cóng)50%開始(shǐ)。先(xiān)以10%步(bù)進，待係統(tǒng)初步(bù)穩定後再(zài)進行微調(tiáo)。反(fǎn)復嘗試(shì)，將PID調節(jié)器(qì)內(nèi)的參數(shù)設置(zhì)為P=120%,I=80s,D=1s時(shí)，係統為穩(wěn)定。
遙遙(yáo)分析及(jí)驗證
由(yóu)於(yú)本次改造所遙遙的均是較(jiào)為成熟的PI智能控(kòng)製儀表和電動執行器，遙遙遙遙(yáo)較高(gāo)。同時，為提(tí)高係統(tǒng)應急能(néng)力，分別(bié)在液位，壓力等(děng)控製儀表上安(ān)裝高低位(wèi)報警設(shè)備。在(zài)此(cǐ)次改造中(zhōng)，為(wéi)提高供(gōng)水應(yīng)急能(néng)力(lì)，保留(liú)原(yuán)有(yǒu)手動(dòng)控製(zhì)係統(tǒng)，以便應急遙(yáo)遙。
該自動(dòng)控製係統改(gǎi)造完成(chéng)後，經(jīng)過12個月的試運行，運行狀(zhuàng)態(tài)穩(wěn)定，各控製參數均(jūn)符合(hé)相關規範(fàn)要求(qiú)。運行(háng)數據抽樣統計情況，如(rú)表(biǎo)1所(suǒ)示。
序(xù)號時(shí)間(jiān)旋膜式除(chú)氧(yǎng)器(qì)壓(yā)力(lì)/MPa除(chú)氧器溫度(dù)/℃除氧器液(yè)位/(%)出(chū)水溶(róng)解氧(yǎng)/(ng/L)
1號2號1號2號(hào)1號2號
12021.11.111200B.317.04102.1103.071.776.40.015
22021.12.2417009.008.79103.5104.071.466.10.015
32022.01.10100010.2410.24102.3102.371.068.70.015
42022.02.02110010.0710.15102.3102.465.069.80.015
52022.02.04050010.0010.0699.9100.284.282.30.015
通過對(duì)本係統(tǒng)旋膜(mó)式除氧器（熱力(lì)除氧器）及(jí)鍋爐運(yùn)行狀態參數的(dí)統(tǒng)計(jì)與分(fēn)析，結合(hé)對(duì)除(chú)氧(yǎng)器自動控製下(xià)所(suǒ)輸送除氧(yǎng)水溶解氧的監測(cè)，得出在(zài)工(gōng)業(yè)鍋(guō)爐(lú)係統(tǒng)中，旋(xuán)膜式除氧(yǎng)器可以實(shí)現自動化(huà)控製，且自動(dòng)運(yùn)行的穩定遙(yáo)遙，運(yùn)行效率和(hé)除(chú)氧遙遙(yáo)均優(yōu)於手(shǒu)動控製。

• 上一篇(piān)：解析除氧器(qì)安裝遙遙相(xiāng)關問(wèn)題(tí)探(tàn)討？
• 下一(yī)篇：真(zhēn)空(kōng)除(chú)氧器組件水噴(pēn)射真(zhēn)空泵遙(yáo)遙(yáo)注意事項(xiàng)快來看(kàn)看(kàn)