一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法与流程

本发明涉及一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法，属于汽轮机制造技术领域。

背景技术：

电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。电能在我们的生活中起到重大的作用。目前，电能主要来源于化石燃料煤炭，其能量转移的主要介质是水。

为保障发电设备的安全稳定运行，水处理是一道重要工序，其中给水含氧量是一个重要指标。以300mw机组为例，当凝汽器含氧量小于30μg/l时才达到正常控制指标，凝结水溶氧超标(超过70μg/l)将会腐蚀机组凝结水系统管道等加热设备，同时影响机组真空增加发电煤耗，腐蚀产物进入锅炉将影响机组的安全。所以针对凝汽器给水含氧量的控制尤为重要，而现有纯凝机组凝汽器在正常运行时补水量不大，一般不到主汽流量的2％，通过正常补水管路即可满足要求，再通过凝汽器内的闪蒸即可达到除氧效果。

但是，随着工业生产的蓬勃发展以及城市化进程持续推进，供热需求急剧增加，尤其实行热电联产改造后的机组，其小时抽汽量由原来的的几十吨增加至数百吨。其凝结水补水除氧是依赖低压缸乏汽进行补水加热、通过加热蒸汽实现除氧。

由此带来的问题有以下几点：

1、补水温度的波动大的问题：由于供热对象的增加，机组抽汽量将会出现大的波动，随之带来的是补水量的波动，以现有除氧方式很难保障补水除氧的品质；

2、凝汽器补水加热热源供给不足的问题：由于现有补水除氧热源是利用低压缸排汽余热，限制了机组进一步提升供热能力的改造，如进行切缸改造。例如某电厂低压缸切除改造后，低压缸蒸汽流量不足50t/h，如此小的蒸汽量不能将大量的凝汽器补水加热到接近饱和温度。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决现有凝汽器的加热补水和除氧方法存在补水温度波动大、加热热源供给不足的问题，提供了一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法。

本发明所述一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法，该控制方法包括：

采用脱硫回收烟气余热、太阳能和厂用备用电源对凝汽器进行加热实现补水，三种能源的投切通过嵌入分散式控制系统进行控制；

所述嵌入分散式控制系统的控制方法包括：

根据凝汽器背压获取最优温度参考值；将实时补水温度与最优温度参考值的差作为反馈信号；

采用机组实时抽汽量和机组实时补水量的差值作为前馈信号；

采用机组实时抽汽量和机组实时补水量的差值作为闪蒸汽源的控制信号，控制凝汽器除氧的闪蒸蒸汽流量实现除氧。

优选的，该控制方法还包括：

在除盐水补水箱前加设除盐水储水箱；

采用太阳能对除盐水储水箱进行加热。

优选的，所述除盐水储水箱体积为除盐水补水箱体积的3～5倍。

优选的，所述将实时补水温度与最优温度参考值的差作为反馈信号的具体方法包括：

s2-1、采用脱硫回收烟气余热对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-2、将s2-1获取的实时补水温度和最优温度参考值作差：

当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1；

当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，执行s2-3；

s2-3、采用脱硫回收烟气余热和太阳能同时对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-4、将s2-3获取的实时补水温度和最优温度参考值作差：

当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1；

当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，执行s2-5；

s2-5、采用脱硫回收烟气余热、太阳能和厂用电同时对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-6、将s2-5获取的实时补水温度和最优温度参考值作差：

当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1；

当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，重复执行s2-6。

优选的，当执行s2-3中采用脱硫回收烟气余热和太阳能同时对凝汽器进行加热的过程中，还包括滑动变阻电流调节器逻辑：

在稳定工况下，采集太阳能工作电流i(t)、凝汽器实时补水电流i1(t)和除盐水储水箱加热电流i2(t)；

当i(t)＝i1(t) i2(t)时重复执行s2-3。

本发明的优点：本发明针对火电机组在不同工况、不同运行方式以及不同补水量下凝汽器补水温度的差异进行分析，提出一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法。将脱硫回收烟气余热与太阳能相结合，用于即热凝汽器实现补水，为确保热源的稳定性还引入一路厂用电，三种加热能源的控制通过嵌入分散式控制系统(dcs)的加热电源控制逻辑实现，能够控制凝汽器补水的稳定，将抽汽量与补水量的偏差作为控制信号用于控制加热凝汽器闪蒸装置的蒸汽流量，该实时调节机制可动态调整蒸汽量，当太阳能与烟气量充足时不仅可以极大限度的减少热蒸汽的使用，还能够保障除氧质量。

其优点包括：

1、通过改造烟气流程，将烟气脱硫回收后，采用烟气余热对凝汽器进行加热实现补水，不仅提高能源利用率，而且能够使烟气达到消白的效果；

2、引用太阳能提高了新能源的利用率；

3、引入一路厂用电能够稳定加热效果，提高了后期的除氧效果；

4、建立凝汽器补水加热温度控制逻辑，实现三种能源的投切，提高能源利用率；

5、建立凝汽器闪蒸蒸汽流量控制逻辑，实现凝汽器除氧的动态调节。

附图说明

图1是一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法的控制原理图；

图2是现有技术中纯凝式机组的运行原理图；

图3是采用本发明所述基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法的机组运行原理图。

具体实施方式

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体实施方式一：下面结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于多源能量的凝汽器补水除氧控制方法，该控制方法包括：

采用脱硫回收烟气余热、太阳能和厂用备用电源对凝汽器进行加热实现补水，三种能源的投切通过嵌入分散式控制系统进行控制；

所述嵌入分散式控制系统的控制方法包括：

根据凝汽器背压获取最优温度参考值；将实时补水温度与最优温度参考值的差作为反馈信号；

采用机组实时抽汽量和机组实时补水量的差值作为前馈信号；

采用机组实时抽汽量和机组实时补水量的差值作为闪蒸汽源的控制信号，控制凝汽器除氧的闪蒸蒸汽流量实现除氧。

进一步的，该控制方法还包括：在除盐水补水箱前加设除盐水储水箱，除盐水储水箱体积为除盐水补水箱体积的3～5倍；采用太阳能对除盐水储水箱进行加热。

本实施方式中，在除盐水补水箱前设置除盐水储水箱，除盐水储水箱体积为除盐水补水箱体积的3～5倍，采用太阳能对其进行加热。利于吸收多余太阳能热量。

本实施方式中，当抽汽量非常小时，烟气余热即可完成补水最优温度的设置，此时即没有必要继续投入太阳能加热，所以将除盐水补水箱前另外设置一个除盐水储水箱，设置除盐水储水箱的体积是除盐水补水箱的3～5倍时，给出大的能量缓冲，这样切过去的太阳能加热前一级水源，相当于变相储能。

再进一步的，所述将实时补水温度与最优温度参考值的差作为反馈信号的具体方法包括：

s2-1、采用脱硫回收烟气余热对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-2、将s2-1获取的实时补水温度和最优温度参考值作差，当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1，当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，执行s2-3；

s2-3、采用脱硫回收烟气余热和太阳能同时对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-4、将s2-3获取的实时补水温度和最优温度参考值作差，当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1，当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，执行s2-5；

s2-5、采用脱硫回收烟气余热、太阳能和厂用电同时对凝汽器进行加热，并实时采集凝汽器入口处的实时补水温度；

s2-6、将s2-5获取的实时补水温度和最优温度参考值作差，当实时补水温度—最优温度参考值≥10℃时，返回执行s2-1，当实时补水温度—最优温度参考值＜10℃时，重复执行s2-6。

本实施方式中，加热电源控制逻辑主要通过凝汽器的实时补水温度和最优温度参考值(根据凝汽器背压获取)的比较来实现。三种能源的选择方式能够最大程度地减少厂用电。

再进一步的，当执行s2-3中采用脱硫回收烟气余热和太阳能同时对凝汽器进行加热的过程中，还包括滑动变阻电流调节器逻辑：

在稳定工况下，采集太阳能工作电流i(t)、凝汽器实时补水电流i1(t)和除盐水储水箱加热电流i2(t)，当i(t)＝i1(t) i2(t)时重复执行s2-3。

本实施方式中，在太阳能正常工作时，采用本实施方式提出的滑动变阻电流调节器逻辑，能够防止太阳能的频繁切换。

本发明中，根据现有技术中存在问题可知，如果想保障高质量的氧含量指标，无论机组运行方式如何改变，抽汽量与补水量如何波动，只要保证凝汽器进口补水温度稳定的维持在当前背压下饱和温度10℃以上即可，而凝汽器进口补水温度稳定性直接影响热力除氧的效果。鉴于此，本发明提出一种综合能量利用的凝汽器补水除氧控制方法，即先利用新能源预热补水，之后通过优化烟气流程将烟气余热补水加热，在此基础上，对进入凝汽器的补给水温度施加反馈控制，此方法即可提高能源利用效率，具有较高的经济价值，同时保障了凝结水补水除氧的质量。

随着脱硫脱硝等环保设施的投入，燃煤机组整个烟气流程发生了巨大改变，为了达到烟气余热利用及环保系统高效稳定运行的目的，电厂对烟气流程进行相应改造，为更好说明本专利的发明背景，现简单介绍一种常见的烟气余热利用方式如下图2所示。

图2即为常规纯凝式机组烟气余热利用运行流程。其主要特点是将烟气出口的烟气量经过脱销系统后加入一路换热水，将烟气热量置换出来以加热脱硫之后的烟气，此运行方式的主要目的是降低进入电除尘的烟气温度，有利于电除尘工作，其置换出的热量用以加热排出烟气达到56度以上，满足烟气消白效果。

本发明基于图2的热力流程，以此为基础进行了相应的改进，在提高热电联产机组能源利用率的同时，达到给水稳定除氧的目的。

将烟气余热利用与新能源相结合，这种联合热源加热方式下的凝汽器补水除氧示意图如上图3所示。其主要改造是基于烟气余热利用起来，其利用对象是将烟气加热凝汽器补水，现结合太阳能等新的加热方式，可用于所有热电联产机组的凝汽器补水加热，因为随着热电联产的持续推进，机组抽汽量将会持续增加，从而使得凝汽器补水水量急剧增加，同时当低压缸排气量降低或完全切除后，其加热补水的热源不足或消失，所以此联合加热方式提供了加热热源，同时增加了新能源的利用效率，此方式的改进可适用于所有燃煤机组的抽汽运行工况。

凝汽器的补水量与抽汽量处于动态变化中，抽汽量稳定时其差值应保持定值，一旦抽汽量改变，补水量也随之改变，此处控制逻辑在现有机组中已经嵌入，但补水量的改变必然引起闪蒸用汽量的改变，所以为提高机组经济性与给水氧含量的稳定，将二者差值信号作为闪蒸蒸汽量的控制信号。同时，由于凝汽器补水温度控制是闭环控制，其控制存在一定延迟，所以将上述差值信号(抽汽量与补水量之差)作为前馈信号引入加热控制逻辑，如图1所示。

本发明加入两路电源去加热补水的原因主要基于太阳能所具间歇性考虑，当进入夜间时，太阳能不存在的，所以接入厂用电源，此处虽然一定程度上增加厂用电量，但其能量转换进入了整个能量循环中，再加上反馈机制的设计，其厂用电电量处于合理区间。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。