一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311646928.2 | 申请日 | 2023-11-30 | 公开(公告)号 | CN117663104A | 公开(公告)日 | 2024-03-08 |
| 申请人 | 阳新弘盛铜业有限公司; | 发明人 | 翟匡飚; 董翔; 张方旭; 邓文彬; 马巍; 柯聪; 胡浩; | ||||
| 摘要 | 涉及除 氧 器领域，本 发明 公开了一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置，包括第一除氧器和第二除氧器，还包括：第一冷凝 水 箱，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，用于向所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部补充水源；除盐水箱，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，用于向所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部补充除盐水；低压 蒸汽 管网，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，本发明可以加大 锅炉 事故时反应的时间，并列运行，相较于一对一单除氧器运行，需要控制调整的 阀 门 等操作量减少很多，并列运行，管道连接等材料 费用 投资可以减少。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置，包括第一除氧器(1)和第二除氧器(2)，其特征在于，还包括： |
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| 说明书全文 | 一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及除氧器技术领域，具体为一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置及方法。 背景技术[0002] 除氧器是用于锅炉给水的关键设备，除氧器其主要作用是对除盐水进行除氧然后供给锅炉进行使用，除氧过后可以有效避免除盐水在高温工况下对锅炉的腐蚀，在两台除氧器并列运行的时候，需要确保两台除氧器的压力、液位均处于均衡状态，因为压力失衡会导致严重的汽化现象对给水系统造成严重的危险，因此需要运用到稳压运行的装置，现阶段除氧器的并列运行一般是两套除氧器分别配一个补水电动阀、加热蒸汽电动阀、再沸腾阀门，在补水到一定液位后开启加热蒸汽给除氧器进行升温，升温到除氧温度102℃后，通过开启再沸腾阀门来维持除氧器的温度，此种控制方式在除氧器运行初期能够保证双除氧器运行时的压力稳定。 [0003] 现有设备存在以下缺点：两个除氧器各自引一根出水管，然后合并成一根母管，母管对应6台给水泵，其中3台熔吹锅炉给水泵，3台转化锅炉给水泵，均是2开1备。转化锅炉给水泵在出口配置再循环管道连接到一个除氧器，熔吹给水泵在泵出口配有再循环管道连接另一个除氧器，由于熔吹锅炉给水泵的流量与转化锅炉给水泵流量不一致，导致两个除氧器的液位很难处于一个平衡状态，随着运行时间变化，除氧器的液位、本体压力温度都会发生波动，这个时候需要操作人员频繁调整阀门来维持双除氧器的压力、液位稳定，这种模式过于麻烦且浪费人力，而且系统压力的控制也不是很理想，现提出一种基于基于多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置。 [0004] 所以，本申请现提出一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置及方法来解决上述出现的问题。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置及方法，以解决上述需要操作人员频繁调整阀门来维持双除氧器的压力、液位稳定，这种模式过于麻烦且浪费人力，而且系统压力的控制也不是很理想的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置，包括第一除氧器和第二除氧器，还包括： [0007] 第一冷凝水箱，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，用于向所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部补充水源； [0008] 除盐水箱，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，用于向所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部补充除盐水； [0009] 低压蒸汽管网，通过管路与所述第一除氧器和所述第二除氧器进行连通，用于对所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部水源进行加热； [0010] 平衡管，设置在所述第一除氧器和所述第二除氧器之间，用于平衡所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力； [0011] 检测装置，设置在所述第一除氧器和所述第二除氧器上，用于实时测量所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的液位、压力、温度，并将检测的数据传输到DCS系统。 [0012] 其中，所述第一冷凝水箱通过第一冷凝水泵将冷凝水输送到所述第一除氧器和所述第二除氧器中。 [0013] 其中，所述第一除氧器和所述第二除氧器的液位与所述除盐水箱上设置的第一调节阀进行连锁，当液位≤1700mm时，开启所述第一调节阀，液位的增补速度越慢，阀门开度越大。 [0014] 其中，所述第一除氧器和所述第二除氧器压力分别与对应的所述低压蒸汽管网上设置的第二调节阀开度进行连锁，当压力≤200kpa，自动开启所述第二调节阀，阀门开度随着压力的增长而减小。 [0015] 其中，所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力与温度的关系式为：T＝1668.21/(7.96681‑l og10P)‑228.0； [0016] T为蒸汽饱和温度； [0017] P为蒸汽压力； [0018] 因此控制所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力，便能控制所述第一除氧器和所述第二除氧器的运行温度。 [0019] 其中，所述第一除氧器和所述第二除氧器的容积为70m3，正常工况稳定供水流量为100m3/h，补水来源有两个； [0020] ①当所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的水源液位在1700‑2000mm之间，补水来源为所述第一冷凝水泵和第二冷凝水泵，所述第一冷凝水泵和所述第二冷凝水泵的流量为50m3/h，合计为100m3/h，与所述第一除氧器1和所述第二除氧器的稳定供水流量平衡； [0021] ②当所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的水源液位≤1700mm时，开启所述第一调节阀进行补水，所述第一调节阀的流量在60‑100m3/h，所述第一调节阀打开，降低所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的温度和压力，对应的第二调节阀的阀口开大。 [0022] 其中，所述第一冷凝水泵与所述第一除氧器和所述第二除氧器之间设置有手动阀。 [0023] 其中，所述第一除氧器和所述第二除氧器通过放水管与第二冷凝水箱相连。 [0024] 一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的方法，包括以下步骤； [0025] S1、初始状况为：所述第一除氧器和所述第二除氧器分别通过所述第一调节阀和所述第二调节阀来进行初始补水，补水到指标液位区间1700‑2000mm后，打开所述低压蒸汽管网上的所述第二调节阀对所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的水源进行加热，使得所述第一除氧器和所述第二除氧器达到工作温度102℃以上； [0026] S2、随着所述第一除氧器和所述第二除氧器投入使用，所述第一除氧器用于熔吹炼锅炉，所述第二除氧器用于转化锅炉，伴随着两者用水情况的不同，所述第一除氧器和所述第二除氧器的液位产生波动，处于不同的变化趋势，开启第一冷凝水泵和第二冷凝水泵将第一冷凝水箱和第二冷凝水箱内部的冷凝水供给所述第一除氧器和所述第二除氧器； [0027] S3、为确保所述第一除氧器和所述第二除氧器液位长期稳定在1700‑2000mm，用所述平衡管来平衡所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力，确保所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力波动处于同一趋势，将所述第一除氧器和所述第二除氧器压力分别与对应的所述低压蒸汽管网上连接的所述第二调节阀的开度进行连锁，当所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力≤200kpa，开启所述低压蒸汽管网上连接的所述第二调节阀，阀门开度随着压力的增长而减小； [0028] S4、正常工况下，通过开启所述第一冷凝水泵和所述第二冷凝水泵对所述第一除氧器和所述第二除氧器进行补水，保持所述第一除氧器和所述第二除氧器内部液位的稳定，冷凝水水温是处于100‑120℃，补进所述第一除氧器和所述第二除氧器后对所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的温度波动较小，此种情况下所述第一除氧器和所述第二除氧器内部得到压力波动较小，所述第一除氧器和所述第二除氧器连接的第二调节阀处于稳定的开度； [0029] S5、当用水端工况发生变化，用水量＞100m3/h时，所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的液位低于1700mm时，所述除盐水箱上的第一调节阀开启，流量在60‑100m3/h，根据液位下降的速率自动调节阀门的开度，确保所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的的液位处于上涨趋势，由于补入的除盐水温度在25℃左右，大量的进入所述第一除氧器和所述第二除氧器的内部，降低所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的温度，温度降低所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的压力下降，触发所述第二调节阀与压力的连锁，所述第二调节阀的开度同步增大，确保所述第一除氧器和所述第二除氧器内部的水温与压力增长到设定值后保持稳定开度。 [0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0031] 本发明除盐水箱向第一除氧器和第二除氧器的内部加入除盐水，然后通过低压蒸汽管网内部的蒸汽对第一除氧器和第二除氧器内部的水源进行加热，将水温加热到工作温度102℃以上，第一除氧器向熔吹炼锅炉提供水源，第二除氧器向转化锅炉提供水源，伴随着两者用水情况的不同，第一除氧器和第二除氧器内部的液位就会产生波动，也会处于不同的变化趋势，然后开启第一冷凝水箱向第一除氧器和第二除氧器的内部进行补水，第一冷凝水箱主要接收的水源为来自蒸汽管网的高、中、低压蒸汽冷凝形成的冷凝水，其水温长期处于100‑120℃，使用此水作为第一除氧器和第二除氧器的补水，可以有效避免补水时加热蒸汽量的波动以及第一除氧器和第二除氧器本体压力的波动，平衡管可以平衡第一除氧器和第二除氧器内部的压力，确保第一除氧器和第二除氧器内部压力波动处于同一趋势，第一除氧器和第二除氧器的除氧头上设置有排气装置，且配有检测装置，用于实时测量第一除氧器和第二除氧器内部的液位、压力、温度，并传输到DCS系统，检测装置检测到的数据传输到全厂DCS系统，主要利用全厂DCS平台，通过采集检测装置检测数据，加上针对此装置编写的多变量控制逻辑，形成一套完成的控制流程，双除氧器并列运行相当于有2个容器承接除氧水，可以加大锅炉事故时反应的时间，并列运行，相较于一对一单除氧器运行，需要控制调整的阀门等操作量减少很多，如果一台除氧器对应熔吹锅炉给水泵，一台除氧器对应转化锅炉给水泵，需要调整的元素变成了2台，同时操作人员监盘画面的工作量也成了2倍，并列运行，管道连接等材料费用投资可以减少。附图说明 [0032] 图1为本发明一实施例中主结构示意图； [0033] 图2为本发明一实施例中设备安装的结构示意图； [0034] 图3为本发明一实施例中设备运行的结构示意图。 [0035] 图中：1、第一除氧器；2、第二除氧器；3、第一调节阀；4、第二调节阀；5、除盐水箱；6、低压蒸汽管网；7、第一冷凝水泵；8、第二冷凝水泵；9、第一冷凝水箱；10、第二冷凝水箱； 11、手动阀；12、平衡管；13、熔吹锅炉给水泵；14、转化锅炉给水泵。 具体实施方式[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 请参阅图1‑3，本发明提供一种技术方案：一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的装置，包括第一除氧器1和第二除氧器2，还包括： [0038] 第一冷凝水箱9，通过管路与第一除氧器1和第二除氧器2进行连通，用于向第一除氧器1和第二除氧器2的内部补充水源； [0039] 除盐水箱5，通过管路与第一除氧器1和第二除氧器2进行连通，用于向第一除氧器1和第二除氧器2的内部补充除盐水； [0040] 低压蒸汽管网6，通过管路与第一除氧器1和第二除氧器2进行连通，用于对第一除氧器1和第二除氧器2的内部水源进行加热； [0041] 平衡管12，设置在第一除氧器1和第二除氧器2之间，用于平衡第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力； [0042] 检测装置，设置在第一除氧器1和第二除氧器2上，用于实时测量第一除氧器1和第二除氧器2内部的液位、压力、温度，并将检测的数据传输到DCS系统。 [0043] 需要说明的是，工作时，除盐水箱5向第一除氧器1和第二除氧器2的内部加入除盐水，然后通过低压蒸汽管网6内部的蒸汽对第一除氧器1和第二除氧器2内部的水源进行加热，将水温加热到工作温度102℃以上，第一除氧器1向熔吹炼锅炉提供水源，第二除氧器2向转化锅炉提供水源，伴随着两者用水情况的不同，第一除氧器1和第二除氧器2内部的液位就会产生波动，也会处于不同的变化趋势，然后开启第一冷凝水箱9向第一除氧器1和第二除氧器2的内部进行补水，第一冷凝水箱9主要接收的水源为来自蒸汽管网的高、中、低压蒸汽冷凝形成的冷凝水，其水温长期处于100‑120℃，使用此水作为第一除氧器1和第二除氧器2的补水，可以有效避免补水时加热蒸汽量的波动以及第一除氧器1和第二除氧器2本体压力的波动，平衡管12可以平衡第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力，确保第一除氧器1和第二除氧器2内部压力波动处于同一趋势，第一除氧器1和第二除氧器2的除氧头上设置有排气装置，且配有检测装置，用于实时测量第一除氧器1和第二除氧器2内部的液位、压力、温度，并传输到DCS系统，检测装置检测到的数据传输到全厂DCS系统，主要利用全厂DCS平台，通过采集检测装置检测数据，加上针对此装置编写的多变量控制逻辑，形成一套完成的控制流程。 [0044] 在一实施例中，第一冷凝水箱9通过第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8将冷凝水输送到第一除氧器1和第二除氧器2中。 [0045] 这样设计，第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8的单台流量为50m3/h，合计为100m3/h，刚好与除氧器的稳定供水流量平衡，可以使得第一除氧器1和第二除氧器2在正常情况下可以稳定的向熔吹炼锅炉和转化锅炉提供水源。 [0046] 在一实施例中，第一除氧器1和第二除氧器2的液位与除盐水箱5上设置的第一调节阀3进行连锁，当液位≤1700mm时，开启第一调节阀3，液位的增补速度越慢，阀门开度越大。 [0047] 这样设计，当用水端工况发生变化，用水量＞100m3/h时，一定时间后，第一除氧器1和第二除氧器2内部的＝的液位低于1700mm，除盐水箱5上连接的第一调节阀3自动开启，一般流量在60‑100m3/h，且可以根据第一除氧器1和第二除氧器2内部液位下降的速率自动调节阀门的开度，确保除氧器的液位处于逐步上涨趋势，第一调节阀3有两台，分别于第一除氧器1和第二除氧器2相连，在第一除氧器1和第二除氧器2液位不同、下游用水量不同和异常工况需要补水时，这两个第一调节阀3开度不是一样的。 [0048] 在一实施例中，第一除氧器1和第二除氧器2压力分别与对应的低压蒸汽管网6上设置的第二调节阀4开度进行连锁，当压力≤200kpa，自动开启第二调节阀4，阀门开度随着压力的增长而减小。 [0049] 这样设计，由于第一除氧器1和第二除氧器2内部补入的除盐水温度只有25℃左右，大量的进入第一除氧器1和第二除氧器2的内部，会逐步降低第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度，温度降低第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力随之下降，此时触发低压蒸汽管网6上连接的第二调节阀4与压力的连锁，第二调节阀4的开度同步增大，确保第一除氧器1和第二除氧器2内部的水温与压力逐步增长到设定值，当第一除氧器1和第二除氧器2内部的水温与压力增加到设定值后，第二调节阀4的开度保持稳定开度，第二调节阀4有两台，分别于第一除氧器1和第二除氧器2相连，在第一除氧器1和第二除氧器2液位不同、下游用水量不同和异常工况需要补水时，这两个第二调节阀4开度不是一样的。 [0050] 在一实施例中，第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力与温度的关系式为：T＝1668.21/(7.96681‑l og10P)‑228.0； [0051] T为蒸汽饱和温度； [0052] P为蒸汽压力； [0053] 因此控制第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力，便能控制第一除氧器1和第二除氧器2的运行温度。 [0054] 这样设计，只要第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力一定，那么对应水源的温度就是一定的，第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度随着压力的波动而波动。 [0055] 在一实施例中，第一除氧器1和第二除氧器2的容积为70m3，正常工况稳定供水流量为100m3/h，补水来源有两个： [0056] ①当第一除氧器1和第二除氧器2内部的水源液位在1700‑2000mm之间，补水来源为第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8，第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8的流量为50m3/h，合计为100m3/h，与第一除氧器1和第二除氧器2的稳定供水流量平衡； [0057] ②当第一除氧器1和第二除氧器2内部的水源液位≤1700mm时，开启第一调节阀3进行补水，第一调节阀3的流量在60‑100m3/h，第一调节阀3打开，会降低第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度和压力，对应的第二调节阀4的阀口开大。 [0058] 这样设计，采用的多变量控制逻辑充分利用了热力学原理，即温度与压力关联，通过与压力连锁，也间接等同于与第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度连锁，由于压力的控制范围明显大于除氧器的温度，因此将温度与压力双变量折换成单变量，单独对除氧器压力连锁也能确保温度与压力均在指标范围，同时通过配置的排气装置可以确保加热蒸汽的连锁不会发生超压运行的状况；同时，影响液位的多因素也通过冷凝水泵的稳定输出来减小用水量的波动对除氧器的稳压造成影响，确保除氧器的液位处于指标范围。 [0059] 在一实施例中，第一冷凝水泵7与第一除氧器1和第二除氧器2之间设置有手动阀11。 [0060] 这样设计，手动打开手动阀11，使得第一冷凝水箱9和第二冷凝水箱10通过第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8向第一除氧器1和第二除氧器2提供冷凝水。 [0061] 在一实施例中，第一除氧器1和第二除氧器2通过放水管与第二冷凝水箱10相连。 [0062] 这样设计，当除氧器出现汽化，或者液位出现波动，管道产生水锤，或者第一除氧器1和第二除氧器2内部的水质存在异常，打开阀门将第一除氧器1和第二除氧器2内部的污水放入到第二冷凝水箱10中进行排污。 [0063] 一种多变量逻辑控制的双除氧器并列稳压运行的方法：包括以下步骤； [0064] S1、第一除氧器1和第二除氧器2分别通过第一调节阀3和第二调节阀4来进行初始补水，补水到指标液位区间1700‑2000后，打开低压蒸汽管网6上的第二调节阀4对第一除氧器1和第二除氧器2内部的水源进行加热，使得第一除氧器1和第二除氧器2达到工作温度102℃以上；以上为初始状况； [0065] S2、随着第一除氧器1和第二除氧器2投入使用，第一除氧器1通过熔吹炼锅炉给水泵13向熔吹炼锅炉供水，第二除氧器2通过转化锅炉给水泵14向转化锅炉供水，伴随着两者用水情况的不同，第一除氧器1和第二除氧器2的液位就会产生波动，也会处于不同的变化趋势，开启第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8将第一冷凝水箱9和第二冷凝水箱10内部的冷凝水供给第一除氧器1和第二除氧器2； [0066] S3、为确保第一除氧器1和第二除氧器2液位长期稳定在1700‑2000mm，采取平衡管12来平衡第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力，确保第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力波动处于同一趋势，将第一除氧器1和第二除氧器2压力分别与对应的低压蒸汽管网6上连接的第二调节阀4的开度进行连锁，当第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力≤ 200kpa，自动开启低压蒸汽管网6上连接的第二调节阀4，阀门开度随着压力的增长而减小； [0067] S4、正常工况下通过开启第一冷凝水泵7和第二冷凝水泵8对第一除氧器1和第二除氧器2进行补水就能保持第一除氧器1和第二除氧器2内部液位的稳定，在加上冷凝水水温是处于100‑120℃，补进第一除氧器1和第二除氧器2后对第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度不会产生太大波动，此种情况下第一除氧器1和第二除氧器2内部得到压力也不会产生太大波动，第一除氧器1和第二除氧器2连接的第二调节阀4处于稳定的开度； [0068] S5、当用水端工况发生变化，用水量＞100m3/h时，第一除氧器1和第二除氧器2内部的液位低于1700mm时，除盐水箱5上的第一调节阀3开启，流量在60‑100m3/h，根据液位下降的速率自动调节阀门的开度，确保第一除氧器1和第二除氧器2内部的的液位处于逐步上涨趋势，由于补入的除盐水温度只有25℃左右，大量的进入第一除氧器1和第二除氧器2的内部，会逐步降低第一除氧器1和第二除氧器2内部的温度，温度降低第一除氧器1和第二除氧器2内部的压力随之下降，此时触发第二调节阀4与压力的连锁，第二调节阀4的开度同步增大，确保第一除氧器1和第二除氧器2内部的水温与压力逐步增长到设定值后保持稳定开度。 [0069] 另外，若实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对说明书。重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。 |
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