一、前言
鍋爐是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備，電力、機(jī)械、冶 金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè) , 以及工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。隨著社會(huì)的發(fā)展，鍋爐逐漸普及，每年因氧腐蝕而對(duì)鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設(shè)備的腐蝕造成的嚴(yán)重?fù)p失，已引起國(guó)家電力部越來(lái)越多的注意，電力部因此頒步了GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《電站除氧器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，對(duì)除氧器含氧量提出了部頒標(biāo)準(zhǔn)，即低壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于 15цɡ/L，高壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于7цɡ/L。，因此在鍋爐給水處理工藝過(guò)程中，除氧是一個(gè)非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。除氧器通常有熱力除氧、化學(xué)除氧等。目前大多額定蒸發(fā)量在4t/h以上的蒸汽鍋爐采用熱力式除氧器。熱力除氧是采用水的溫度越高，水中氣體溶解度越低，氣體在水中分壓力越大，其溶解度越大的原理，大氣式熱力除氧器內(nèi)壓力一般要達(dá)到0.02MPa，水溫104℃，才能保證除氧效果。由于設(shè)計(jì)、技術(shù)和認(rèn)識(shí)問(wèn)題，大多數(shù)鍋爐房除氧器沒(méi)有很好的運(yùn)行，發(fā)揮應(yīng)有的作用。有的鍋爐房按設(shè)計(jì)要求裝了除氧器，卻因種種原因閑置不用；有的雖在使用，但只是運(yùn)行于人工調(diào)節(jié)狀態(tài)，且不穩(wěn)定。主要存在負(fù)荷變化大，除氧頭的供汽壓力、供汽量不穩(wěn)定；沒(méi)有自動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥而是手動(dòng)調(diào)節(jié)，造成供汽量調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確。本文主要介紹旋膜式除氧器和AI控制器在除氧器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
二、除氧器結(jié)構(gòu)及原理
旋膜式除氧器（也稱水膜式除氧器）的結(jié)構(gòu)是由除氧頭和水箱組成。
除氧頭的結(jié)構(gòu)由外殼，旋膜器組，水篦子，液汽網(wǎng)，蒸汽分配盤五大部分組成。
1、外殼：是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。
2、起膜器組：由水室、汽室、起膜管、凝結(jié)水接管、補(bǔ)充水接管和一次進(jìn)汽接管組成。
3、淋水篦子：經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進(jìn)的疏水在這里混合進(jìn)行二次分配，呈均勻淋雨?duì)盥涞窖b到其下的液汽網(wǎng)上。
4、液汽網(wǎng)：是由相互間隔的扁鋼帶及一個(gè)圓筒體，內(nèi)裝一定高度特制的不銹鋼扁絲網(wǎng)及不銹鋼板組成，給水在這里與二次蒸汽充分接觸，加熱到飽和溫度并進(jìn)行深度除氧，以保證除氧水中含量：低壓大氣式除氧器低于10μg/L，高壓除氧器低于5μg/L。
5、蒸汽分配盤：按一定比例成規(guī)則均分型制成，使主加熱蒸汽呈現(xiàn)均分狀態(tài)其在無(wú)節(jié)流工況下上升加熱軟化水，來(lái)保證加熱質(zhì)量，達(dá)到飽和溫度下工作除氧。
工作原理（射流、吸卷、紊流、傳熱、傳質(zhì)、水膜裙、淋雨?duì)?、飽和溫度）：凝結(jié)水及補(bǔ)充水首先進(jìn)入除氧頭內(nèi)旋膜器組水室，在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內(nèi)孔，形成射流，由于內(nèi)孔充滿了上升的加熱蒸汽，水在射流運(yùn)動(dòng)中便將大量的加熱蒸汽吸卷進(jìn)來(lái)（試驗(yàn)證明射流運(yùn)動(dòng)具有卷吸作用）；在極短時(shí)間很小的行程上產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用，水溫大幅度提高，而旋轉(zhuǎn)的水沿著膜管內(nèi)孔壁繼續(xù)下旋，形成一層翻滾的水膜裙，（水在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)的臨界雷諾數(shù)下降很多即產(chǎn)生紊流翻滾），此時(shí)紊流狀態(tài)的水傳熱傳質(zhì)效果最理想，水溫達(dá)到飽和溫度。氧氣即被分離出來(lái)，因氧氣在內(nèi)孔內(nèi)無(wú)法隨意擴(kuò)散，只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣（老式除氧器雖加熱了水，分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽，部分氧又被下流的水帶入水箱，也是造成除氧效果差的一種原因）。經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進(jìn)的疏水在這里混合進(jìn)行二次分配，呈均勻淋雨?duì)盥涞窖b到其下的液汽網(wǎng)上，再進(jìn)行深度除氧后才流入水箱。水箱內(nèi)的水含氧量為高壓0-5 цɡ/L, 低壓小于10цɡ/L。因旋膜式除氧器在工作中使水始終處于紊流狀態(tài)，并有足夠大的換熱表面積，所以傳熱傳質(zhì)效果越好，排汽量越?。茨茉磽p失小帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也可觀）除氧效果好產(chǎn)生的富裕量能使除氧器超負(fù)荷運(yùn)行（通?？沙~定出力的５０％）或低水溫全補(bǔ)水下運(yùn)行。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、除氧效率高，可達(dá)到：高壓除氧器給水含氧量≤5цɡ/L,低壓除氧器給水含氧量≤10цɡ/L。
2、運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)震動(dòng)。可適用于負(fù)壓?jiǎn)?dòng)、滑壓運(yùn)行，減免了啟動(dòng)和運(yùn)行中的人工繁雜調(diào)節(jié)操作。
3、適應(yīng)性能好，對(duì)水質(zhì)、水溫要求不苛刻等優(yōu)點(diǎn)外，而且可超出力50％左右運(yùn)行，從而可取消前置加熱器，節(jié)約設(shè)備投資規(guī)模。
4、排汽量小于入口水量的0.1%，不需另加排氣冷卻器，優(yōu)化了設(shè)備，降低了熱耗值，比同出力其它類型熱力除氧器少耗能1/3。
三、控制系統(tǒng)介紹
除氧器系統(tǒng)主要是控制水箱水位和水溫，監(jiān)視除氧器壓力。控制系統(tǒng)采用AI調(diào)節(jié)器、 變頻器、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥等先進(jìn)的控制設(shè)備,對(duì)除氧器施行有效的控制,系統(tǒng)具有自動(dòng)/手動(dòng)切換功能、聲光報(bào)警提示等確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，采用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行起?？刂?，實(shí)現(xiàn)給水的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
1、控制回路：
除氧器水位：采用單室平衡容器加差壓變送器的方法，可得到與水位成正比的4—20mA的電流信號(hào)，測(cè)量?jī)x表將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為水位信號(hào)，直接在儀表上顯示水位的高低。 該水位信號(hào)同時(shí)作為自動(dòng)調(diào)節(jié)的水位測(cè)量信號(hào)，參與系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的型號(hào)為AI-808AI4X3L2L2。
除氧器溫度：用PT100測(cè)量水的溫度，通過(guò)溫度變化調(diào)節(jié)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變蒸汽量的大小，使溫度保持在104度，調(diào)節(jié)器的型號(hào)為AI-808AX3L2L2。
2、系統(tǒng)調(diào)試
AI調(diào)節(jié)器是這個(gè)系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，它的控制效果直接影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)控制參數(shù)的時(shí)候，為了達(dá)到最佳的控制效果，儀表要進(jìn)行 PID自整定，但一般的調(diào)節(jié)儀表在自整定時(shí)的調(diào)節(jié)狀態(tài)是位式控制，輸出量要么最大要么最小，在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)輸出大幅變化是不允許的。AI-808調(diào)節(jié)器具有手動(dòng)自整定模式可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，具體操作是：把儀表切換到手動(dòng)輸出狀態(tài)，通過(guò)儀表的△ ▽鍵調(diào)整輸出量，使測(cè)量值盡量和設(shè)定值保持一致，然后在這個(gè)狀態(tài)下啟動(dòng)自整定，這樣儀表的輸出值將限制在當(dāng)前手動(dòng)輸出值的±10%范圍內(nèi)，從而避免出現(xiàn)輸出值的大幅變化。在多數(shù)情況下，自整定一次就可以使獲得滿意的控制效果。如果控制有偏差時(shí)，可以通過(guò)微調(diào)M5、P、T參數(shù)來(lái)修正。水位控制的PID參數(shù)取CTRL=4、M5=4、P=5、T=1。溫度控制的 PID參數(shù)最好是通過(guò)自整定來(lái)取得，除氧器壓力在0.012-0.02 MPa時(shí)，如果溫度還達(dá)不到104度，可以通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽旁路閥來(lái)加熱，使溫度達(dá)到 104度。
四、結(jié)語(yǔ)
本系統(tǒng)在石獅冠宏集團(tuán)鍋爐車間已運(yùn)行兩年，經(jīng)實(shí)踐證明能夠穩(wěn)定的控制除氧器，有效去除鍋爐給水中的氧氣及其它氣體,保證給水的品質(zhì)。