直流锅炉给水加氧处理自动控制中氧含量浓度波动的影响因素分析.docxVIP

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直流锅炉给水加氧处理自动控制中氧含量浓度波动的影响因素分析

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摘要：结合机组在给水加氧处理方式下以自动控制形式进行的工作模式，介绍了造成水中氧含量波动的几个主要因素，分析导致波动的主要原因和影响范围大小，并以此为基础引入相应的改善措施，以达到稳定水中氧含量和减小波动幅度及范围的目的，从而提高自动控制加氧的精确性及稳定性，最终提高机组汽水品质，降低热力系统内腐蚀的发生。

关键词：给水；加氧；自动

0引言

随着我国电力工业与技术的长足发展，近年来高参数直流锅炉电厂的建成及投产出现高潮。给水加氧处理作为伴随高参数机组一同成长的汽水处理方式，在提高机组安全性、稳定性以及效益性等方面得到各方肯定，越来越多的电厂开始长期处于OT工况（给水加氧处理）。

由于受我国经济状况及电力输出端结构升级等各方面的影响，火电机组利用小时数逐年下降，外加日趋频繁的深度调峰动作和各电厂的生产压力，机组负荷变化既频繁又迅速。这给OT工况的稳定运行造成了一定影响，主要表现在给水加氧处理中氧含量自动控制的精确性及稳定性不足的方面。

在正常条件下，给水中的氧含量根据不同机组的具体调试情况被控制在一定的波动范围内，其数值不仅受到调节方式、加氧设备及热控技术等因素的影响，还与机组的给水流量、压力以及机组运行状态等方面有着密切联系。在自动加氧的方式下，分析各种因素变化对给水中氧含量的影响及关联程度，是本文研究的主要方向。

1给水加氧处理原理及其自动控制系统

1.1给水加氧处理原理

在碳钢表面有高纯水不断流动的情况下，向水中均匀注入氧气，可使碳钢的腐蚀电位得到提高，移入钝化区，不仅可以将其表面钝化，而且让水中平衡铁离子的浓度大幅降低。在这个过程中，碳钢表面首先形成Fe3O4的内伸层，而在上层Fe3O4的孔隙和表面，通过充分的氧化反应，转化为更加稳定的γ-FeOOH或α-Fe2O3进行填充和覆盖，形成外延层[1]，使碳钢得到更好的保护。

相较于AVT工况，OT工况不仅有效解决了水流加速腐蚀的问题，其“双层保护膜”还更加牢固，表面更加密实、平整。而且，加氧运行的累计时间越长，在保护膜中Fe2O3的占比就越高[2]。与此同时，精处理高混树脂再生周期及锅炉化学清洗周期得以延长，还减少了给水加氨用量，明显降低了生产成本，提升了机组的经济效益。

1.2给水加氧处理自动控制系统

在一般情况下，给水加氧处理以氧气钢瓶向系统内供氧，纯度大于99%的氧气通过处于凝结水精处理出口及除氧器出口的两个加氧点进入给水管道。而加入量的控制，则根据运行时系统取得的凝结水流量及给水流量数据，由上位机代入加氧自动控制逻辑公式，最终结果反馈到电动加氧调门而改变开度大小来实现水中氧含量的调节[1]。反馈取样点设置在除氧器入口及省煤器入口，除了水样中的pH值和氢电导率的实时监测以外，还包括氧含量、氧化还原电位（ORP）的监测及定期的铁含量检测[3]，并结合这些数据来判断系统中氧化的情况是否在期望范围之内。图1是某机组的加氧系统图。

图1加氧装置系统图

在电力行业标准中，OT工况的给水pH值的控制范围为8-9，氧含量的控制范围为30-150μg/L[4]。而在具体执行时，与欧美机组运行时的控制相反的是，我国多数电厂往往偏向于保持pH值在上限运行，使氧含量保持在下限运行。虽然这使得水质的缓冲性有所提高，但氧含量的波动极易跌破低限值，增加了设备受到腐蚀的概率。

2影响水中氧含量的因素

2.1给水流量及压力变化的影响

首先可以明确的是，在某些特殊情况下，当凝结水流量、给水流量保持微小变化时，即此时加氧调门开度跟随流量数据基本不变，无论机组负荷是高是低，给水中的氧含量都会出现一定的不可避免的较小波动，但都能保持在合理范围之内，而且线性整体平稳，是较为理想的控制状态。

当流量发生变化时，变化的速率越快，所产生的含氧量波动就越突出，特别是在机组进入和退出深度调峰的过程中。这是由于加氧点的水端压力随着流量变化同时同向的上升或者下降，而进气端压力在管道中的变化较慢，使进气端压力在流量下降的过程中高于理想的加氧压力，导致氧气过量溶入水中；反之，进气端压力在流量上升的过程中低于理想的加氧压力，水中含氧量随之下降[6]。与此同时，基于氧难溶于水的化学特性，由给水压力升降而带来的氧溶解度的变化加剧了水中氧含量的波动幅度。其对比数据如图2所示。

图2某机组凝结水、给水流量与水中氧含量曲线对比图

作为常见的影响因素之一，为应对给水流量及压力变化，主要措施有两方面：一是增设靠近氧气加入点的二级稳压装置，尽量减少管道保持下的氧气体量，而氧含量的波动与稳压装置的控制效果密切相关。二是增设溶氧装置，使氧气溶于水的过程由独立的设备完成，使加入的氧气从气态转