基于MACS的电厂给水除氧系统设计
给水除氧系统的优化与改良
给水除氧系统的优化与改良摘要：锅炉给水除氧系统存在溶解氧超标问题，缘故是进除氧器的水温不能知足除氧的温度要求，除氧器的塔内损坏。
通过脱盐水复热改造以提高除样器进水温度、采纳加固除氧器塔内喷嘴的方式完善除氧设备性能和改造取样器减小分析误差、标准操作以稳固除氧器压力和水位，将锅炉给水溶解氧稳固在5μg/L左右，除氧合格率提高至100%，排除锅炉长周期稳固运行的隐患。
关键词：锅炉水处置除氧器脱盐水中国神马集团公司动力厂热电装置是生产尼龙66盐的配套装置，为全公司各生产装置的系统提供合格的高、中、低压蒸汽和部份生产装置余热炉的锅炉水，其给水除氧系统的作用是除去给水中所含的氧，保证给水品质，幸免热力设备受到氧侵蚀，延长利用寿命，给水除氧系统工艺流程如图1。
除氧设备选用大气压力式除氧器，其大体结构如图2所示。
其工作原理为：除氧水第一进入中心进水管，继而流入环形配水管，在环形配水管上装有假设干可调式不锈钢弹簧喷嘴，水由喷嘴喷成雾状。
加热蒸汽从除氧塔下部向上流动，由于汽水间传热面积增大，水被专门快地加热到除氧塔内压力下的饱和温度，于是水中溶解的气体大部份以小气泡的形式逸出。
在喷雾层的下边还装设一些固定填料（如Ω形不锈钢片），使水在填料层上形成水膜，水的表面张力减小，于是残留在水里10％～20％的气体就较容易地扩散到水的表面。
分离出来的气体与少量蒸汽（约是加热蒸汽的3％～5%）由塔顶排气管排出。
1 存在的问题给水除氧系统运行近4年来，发此刻工艺、设备等方面存在一些缺点，造成溶解氧严峻超标，最大达352μg/L，最小为6μg/L，合格率仅为12%，通过度析，发觉系统存在问题要紧有以下几点。
软水加热器故障咱们明白，气体从水中分离出来的一个必要条件确实是必需将水加热到除氧器内蒸汽压力的饱和温度，当除氧器进水温度太低时，除氧水水温达不到除氧器内压力的饱和温度，给水中的溶解氧就会增加。
我公司除氧器进水湿度要求不低于40℃，而按原设计的工艺流程，当软水加热器故障时，给水通过旁路未经加热进入除氧器，温度较低，不能保证进水温度。
基于DCS下的动力锅炉自动控制系统的应用---以和利时MACS系统为例
基于DCS下的动力锅炉自动控制系统的应用---以和利时MACS系统为例摘要：北京和利时系统工程股份有限公司MACS自动控制系统的功能和技术都是世界领先的，通过分析该自动控制系统在某热电厂锅炉应用情况，表明该控制系统性能先进、自动化控制水平高，能最大程度的减轻操作人员和检修人员的工作量，提高机械设备的运行经济性。
关键词：DCS；电热厂；锅炉；自动控制系统；和利时MACS系统DCS在热电厂控制系统中的应用极为深入，其自动化程度也非常高。
DCS在在火电机组中使用能够有效的监督锅炉炉膛，保证其运行安全，实现信息集中管理。
DCS控制系统能够有效提升机组的运行效率，确保系统各个功能的实现。
采用专业的方法进行全面的保护，最大程度的保护热电厂控制系统的运行安全。
和利时MACS自动控制系统融合国际信息技术、电子计算机数和自动控制技术，具有大型综合控制系统的优势。
1 DCS系统概述DCS是典型的控制系统，其最大的特点是具有集散性，与其他的控制系统有较大差异，作为新的控制系统，其系统融合了计算机控制系统和显示系统，结合微型计算机局域网，最大程度的确保控制系统的时效性和安全性，能够实现实时监控。
DCS的主要功能包括显示、制表记录、历史数据存储和检索、性能计算及打印。
2 和利时MACS控制系统简介和利时MACS系统是杭州和利时公司多年研发出来的大型综合控制系统，有统一的中央实时数据库，该系统的现场总线技术是全世界领先的。
和利时MACS 控制系统通过以太网和现场总线技术实现控制网络，把各工程师站、操作员站、现场控制站和数据服务器连接在一起组合成综合自动化系统。
系统硬件包括检测控制层和现场控制层，检测控制层的数据是检测的依据，操作指令下穿到下层就能实现工程设计的功能；现场控制层是主控单元I/O单元组成的，该层可以把现场采集到的所有数据通过后台做运算处理，然后输出控制指令，执行器在接受到指令以后把数据传递给检测控制层，主控系统完成自动控制指令。
电厂给水除氧系统
目 录
• 引言 • 电厂给水除氧系统的原理 • 电厂给水除氧系统的组成 • 电厂给水除氧系统的运行和维护 • 电厂给水除氧系统的优化和改进建议 • 电厂给水除氧系统的应用和发展趋势
01 引言
目的和背景
电厂给水除氧系统是为了去除电厂给 水中的氧气，防止设备腐蚀和氧化， 提高电厂运行效率和安全性。
这些辅助设备主要用于水流的输送、 控制和监测，保证系统的正常运行和 安全。
04 电厂给水除氧系统的运行 和维护
运行管理
01
02
03
定期检查
对给水除氧系统进行定期 检查，确保系统正 监控，并做好相关记录， 以便后续分析。
调整操作
根据实际情况，对给水除 氧系统的操作进行调整， 以保证最佳运行效果。
适用于大型高参数的 火电厂和核电厂。
热力除氧器需消耗大 量热能，通常在高压 高温下操作，投资较 大。
化学除氧
通过加入化学药剂与水中的溶 解氧反应，生成不溶于水的化 合物，从而将氧气去除。
常用的化学除氧剂包括亚硫酸 钠、联氨等。
化学除氧方法简单，投资较少， 但运行费用较高，且可能引入 新的杂质。
电化学除氧
利用电化学反应原理，通过外加 电流使水中的溶解氧发生还原或
氧化反应，从而去除氧气。
电化学除氧装置通常较小巧，操 作简便，投资较少，但运行费用
较高。
适用于小型电厂和工业锅炉的给 水除氧。
03 电厂给水除氧系统的组成
热力除氧器
热力除氧器是电厂给水除氧系统中的核心设备，主要通过物理方法除去水中的氧气。
化学加药装置通常由计量泵、混 合器、药箱等组成，通过自动控 制系统实现药剂的精确添加和控
制。
化学加药装置能够提高除氧效率， 降低能耗，但同时也需要注意药
HOLLiAS MACS系统在广东台山发电厂二期工程2×1000MW超超临界机组中的应用
等 ；控 制层 的 设备 主 要 包括 实 现各 种控 制功 能 的控 制 站 （ 括远 包
程 控 制站 和远 程Ｉ ／ ）。 Ｏ站
３ Ｄ Ｓ ． Ｃ 硬件 配 置 ２ ＨＯ ＬＡＳＭＡ 分散 控 制 系 统 的硬 件 设 备主 要 包 括 控 制机 Ｌ ｉ ＣＳ
工 程 师站 、操作 员 站和 通 讯站 等 与 系统 服 务器 的互 连 ，通 过 监 控 网 （ ＮＥ ）使 用 以太 网协议 通讯 ，通 讯速 率 １０ ｐ。 Ｍ— Ｔ ０Ｍｂｓ
汽机 本体疏 水 、轴封 系统 、抽 汽系统 、真空 破坏 阀、主机 润滑 油、 顶 轴油 、盘车 电磁 阀等分 别 由Ｄ Ｓ Ｃ 中的ＭＣ ￣Ｓ Ｓ 制 。重要 测点 Ｓ Ｃ控 通 过Ｄ Ｓ Ｅ ｈ的硬 接线连接 ，辅 助测点 通过通 讯方式 进行 数据 Ｃ 与Ｄ ＨＩ ｑ
数 为１０４ 。各 类型Ｉ 点的 详细 统计 见下 表 。 ５５ 点 ／ ０
或远 程Ｉ 站 的方 式接 人 系统 。例如 本 项 目中 ，在锅 炉现 场 设置 远 ／ Ｏ
程Ｉ ／ Ｏ站对锅 炉 吹灰 器进 行控 制 ；在 循泵 房就 地 设置 远程 控制 站 对
循泵进 行 控制 等 。远程 控 制站 和远 程Ｉ ／ Ｏ站采 用 光缆 通讯 ，保 证 了 通 讯 的速度 和质 量 。
据 记录 和再 现 以 及报 表 等功 能 。本 工 程 中 ，ＤＣ 的工 程师 站 和操 Ｓ 作 员站 采 用Ｄ Ｌ Ｉ 作站 ，型号 为Ｐｅｉ ｏ ３ ０ｎ ＥＬ ｒｃｓ ｎＴ ４ ０ ，运行 在 基于 ｉ
Ｗｉ ｏ Ｔ ２ ０ 构 架的Ｗｉｄ ｗ Ｐ ｎ ｗｓ ／０ ０ ｄ Ｎ ｎ ｏ ｓ 中文 版Ｓ ２ Ｘ Ｐ 平台之 上 。
Ｈ Ｌ ｉ — Ｃ 系统 中 ，较 复杂 的计 算和 管理任 务 交给 网络 Ｏ ＬＡＳＭＡ Ｓ
给水除氧系统
三、热力除氧的原理
1.除氧理论-亨利定律
亨利定律：在一定温度条件下，当溶于水中的气体与自水中逸
出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上
该气体的分压力成正比。
b
Kd
Pb P
(16 1)
Pb
bP Kd
(16 2)
b-在平衡状态下气体在单位体积中的溶解度，mg/L。 Pb-在平衡状态下水面上该气体的分压力, Mpa。 P-除氧器内水面上气体的全压力，Mpa。 Kd-该气体的质量溶解度系数,它的大小随气体的种类、水面上 该气体分压力和温度而定，mg/L。
• 广泛用于高压及以上锅炉，也用于直流锅炉。
2.化学除氧-加氧处理(中性水处理NWT)
优点： • 钢材在有氧的中性（或微碱性）高纯给水中，表面上形成的
为平整的Fe2O3和Fe3O4双层保护膜。一方面，外层的红棕 色Fe2O3在水中的溶解度低于Fe3O4，因此减少了铁在给水 中的腐蚀溶出；另一方面，所形成的平整双层氧化膜减小了 水流的阻力，可以抑止流动所加剧的腐蚀，使进入省煤器中 的给水含铁量减少90％以上，同时降低了锅炉运行时的压 差上升速度。所以，锅炉给水采用加氧处理有利于锅炉的安 全经济运行。 缺点： • 对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性低（PH为6.5～ 7.5）。 适用范围： • 已在国外各类直流锅炉、空冷机组和核电机组上应用。
2.化学除氧-加氧加氨处理(加氧加氨联合水处理CWT)
优点： • 由于加入了少量的氨，使得加氧的给水处于微碱性范围
内，提高了给水的缓冲性，可有效防止CO2漏入所引起 的酸腐蚀。 • 更为有利的是在加氧的高纯水中，铜合金的腐蚀速度在 给水PH值8.5～9.0的范围内为最低。 缺点： 适用范围： • 七十年代中期，原联邦德国在NWT基础上，开发应用 了CWT。 • 我国华能北京热电厂即采用CWT技术。
给水除氧调试方案
中国平煤神马集团已二酸已内酰胺项目热电站新建工程给水、除氧系统调试方案黑龙江省火电一公司调试分公司二○一五年六月批准：_________________ 审核：_________________ 编写：_________________目录1 编制目的 (1)2调试依据及标准 (1)3 调试对象和范围 (1)4 调试说明 (3)5 试运前应具备的条件 (3)6 给水泵再循环试运行 (4)7 给水系统管道冲洗 (4)8 除氧器的投运 (6)9 试运所需的仪器仪表 (6)10 参与各方的分工和职责 (6)11 环境、职业健康安全风险因素控制措施 (6)1 编制目的为保障平煤神马集团已二酸已内酰胺发电站1、2＃机组电动给水泵除氧系统调试工作的顺利进行，特编写本技术方案。
本方案适用于指导完成设备单体调试和分部试运行后给水泵分系统调试试运工作，以确认给水泵组及给水系统所有设备、管道安装正确无误，设备运行性能良好。
DCS控制系统工作正常，系统能满足机组整套启动需要。
2调试依据及标准给水分系统调试应严格遵循以下有关规程：2.1《火力发电建设工程启动试运及验收规程》（2009年版）。
2.2《电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇（现行版本）》。
2.3《火电工程启动调试工作规定》。
2.4《火电工程调整试运质量检验及评定标准（1996年版）》。
2.5《电力建设工程调试定额（2002年版）》。
2.6《电力基本建设工程质量监督规定》。
2.7《火力发电建设工程机组调试技术规范》（2013年版）2.8《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》（2013年版）2.9 黑龙江省电力科学研究院《质量手册》和《程序文件》。
3.0中冶北方工程技术有限公司提供的有关图纸。
3.1厂家等制造商提供有关系统图及设备资料说明书。
3 调试对象和范围3．1 系统功能概述平煤神马集团已二酸已内酰胺发电站建设规模一期为两炉两机，其中锅炉为四川川锅锅炉有限责任公司制造的G－260t/h CFB型高温高压流化床锅炉，蒸发量为260t/h.工程共建设安装两台高温高压、单缸、抽汽、背压式汽轮机，额定功率25MW汽轮发电机组，汽轮机为中国东方汽轮机有限公司生产的CB25－8.83/1.6/0.7型抽汽背压式汽轮机，配套发电机为山东济南发电设备厂有限公司,生产的QFW－30－2 型发电机.3台给水泵通过给水母管对2台锅炉进行供水，根据运行方式，正常时2台泵运行，1台为备用泵。
《电厂给水除氧系统》课件
1
提高发电效率
除氧器去除给水中的氧气，降低冷凝器
防止腐蚀
2
去除给水中的氧气，并添加脱氧
剂，可以有效防止锅炉、汽轮发电机等
设备的腐蚀。
3
保护设备
除氧系统可以防止设备受到氧化腐蚀而
导致的故障或损坏。
节约能源
4
除氧器可以提高热效率，从而降低电厂 的能源消耗。
除氧系统的运行
工作原理
除氧器通过加热、减压或化学反应等方式，将给水中的氧气去除。
运行流程
除氧系统的运行流程包括给水预热、脱氧、脱盐、加药、监测等多个环节。
维护保养
除氧器等设备应定期检修、保养和更换，以确保设备的正常运行。
典型案例分析
A电站 B电站 C电站
该电站使用高效的除氧系统，可以将溶解氧含量 降至3ug/L以下。
该电站的除氧器采用膜法，效果良好，垢层少， 运行稳定。
该电站的除氧器采用真空脱气技术，无需添加脱 氧剂，能有效降低系统的运行成本。
小结
1 除氧系统的重要性
除氧系统是电厂水处理系统中的关键环节， 可以提高发电效率，防止设备腐蚀和故障。
2 未来发展趋势
除氧系统的未来发展趋势是实现自动化和智 能化，以便更好地控制除氧的效果和流量。
除氧系统的组成
除氧器
除氧器通过加热或减压等方式，将给水中的氧气去 除。
溶解氧监测
溶解氧监测用于监测除氧效果，以确保除氧器的正 常运行。
脱盐水流量调节
脱盐水流量调节用于控制脱盐水的流量，确保除氧 器的正常运行。
溶解氧去除装置
溶解氧去除装置通过化学反应的方式，将脱除除氧 器中未去除的氧气。
除氧系统的作用
电厂给水除氧系统
随着工业化进程的推进，越来越多的电厂需要使用给水除氧系统来提高发电 效率、防止腐蚀，保护设备，并节约能源。
除氧给水系统
4.2 高加组水侧管道 (guǎndào)布置
高加按单列、卧式、U形管、双流程设计，采用大旁路给水系统。高压 加热器主要由水室、壳体、管系、自动控制和安全保护装置等组成。
给水泵的出口母管通过高加组的进口三通阀进入高加组，高加组出口 设有出口电动门，出口电动门与进口三通阀一起控制高加组的投切。 高加组进口三通阀上设有注水门 。
过凝结水串水将温度降低(jiàngdī)到80℃以下，上满水并关闭所 有进水、进汽门，进行湿贮存保养；或者将水放干，用充氮法保 养。
第二十四页，共53页。
（3）除氧器运行(yùnxíng)维护
1、监视除氧器水位2100±200 mm，压力～1.0MPa,VWO工况出水温度177.7℃。 2、确认除氧器水温不低于对应压力下的饱和温度。 3、定期检查系统无泄漏。 4、除氧器在正常运行情况下（定压-滑压），出力为25%-100%除氧器最大出力
喷嘴的作用在于使凝结水形成(xíngchéng)适当的水膜 ，以获得最佳的水滴，既增大水与蒸汽的接触表面积 ，又缩短了气体离析的路径。
第十六页，共53页。
除氧器布置有喷头,由于喷头 弧形圆盘的调节作用，当机 组负荷大时，喷头内外压差 增大，弧形圆盘开度亦增大 ，流量随之增大。当机组负 荷小时，喷头压差降低，弧 形圆盘开度亦减少，流量随 之减少。使喷出的水膜始终 保持稳定的形态(xíngtài)，以 适应机组滑压运行。
一些厂采用在前置泵入口添加联胺的方法，作为辅助除氧的 手段，以达到彻底除氧和提高给水PH值的目的。 我厂没有采用 。
第十一页，共53页。
给水(jǐshuǐ)加氨加氧的作 用
充氨的作用：调整给水的PH值，维持给水为弱碱性 。
充氧的作用：在纯水中加入少量的氧能在金属表面 形成(xíngchéng)保护层，起到钝化和抑制铁腐蚀的 作用。我厂没有实施。
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基于MACS的电厂给水除氧系统设计
摘要：本设计使用和利时公司的MACS系统进行组态，并对相应的硬件设备进行配置，设计实现给水除氧过程中的除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门的自动控制。
关键词：集散控制系统MACS系统组态除氧器
引言
随着工业过程规模的不断扩大，需要测量处理的参数和控制回路成倍的增加，使得仪表数量大增，运行人员监控难度加大，系统的自动控制难度也同步加大。
为了降低运行监控人员的劳动强度和减少故障率，降低工业过程运行成本，提高效率，电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业都使用了DCS（集散控制系统）。
在电力行业中，其应用尤为突出。
本设计参照电厂中给水除氧系统的实际运行情况，进行测点统计，设定控制方案，应用和利时公司的第四代DCS系统MACS系统的组态软件进行组态，并配置相应的FM系列模块，建立工程，实现电厂中给水除氧系统中除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门的自动控制。
将该工程应用在实际的电厂给水除氧设备的控制上，可以降低现场运行人员的劳动强度，提高系统的安全性，提高除氧效果，以及准确的控制锅炉给水的流量。
1MACS系统介绍
MACS系统是和利时公司的第四代DCS系统，是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、打印服务站、数据服务器组成的综合自动化系统，能完成大、中型分布式控制系统、大型数据采集监控系统功能。
其系统结构由三层网络结构组成，分别是监控网、系统网和控制网，设备主要有工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、打印服务站、数据服务器。
2给水除氧原理、流程介绍
火力发电厂运行过程中，给水会不断地溶解入气体。
溶解于给水系统中的气体，有的是由补充水带进，有的是由于系统中处于真空下工作的设备（凝汽器及部分低压加热器等）及管道附件中漏进了空气。
当水和气体接触时，总有一部分溶于水中。
溶于给水中的氧会引起汽水管道腐蚀，若有二氧化碳会加速氧对金属的腐蚀，从而使其工作可靠性和使用寿命降低。
如果水中溶有0. 03mg/L的氧，高温下工作的给水管道和省煤器在短期内就会出现导致穿孔的点状腐蚀，引起泄漏或者爆管。
所有的不凝结气体都使热阻增加，引起传热设备传热恶化，凝汽器真空下降。
因此给水中溶解任何气体都是有害的。
2.1除氧原理和方法
为了保证发电厂生产的安全和经济，必须除去锅炉给水中溶解的气体。
给水除氧有两种方法，一种是化学除氧，一种是物理除氧。
(1)化学除氧。
化学除氧是利用易和氧发生化学反应的化学药剂，使这些化学药剂和水中溶解的氧化合生成另一种物质，从而除去水中氧。
化学除氧能达到彻底除氧的目的，但不能除去其他气体，且生成的氧化物还增加了给水中可溶性盐类的含量，而且价格昂贵，中小电厂很少采用。
(2)物理除氧。
物理除氧用的最广泛的是热除氧法。
它价格便宜，既能除氧又能除去其他气体，还没有任何残留物质，所以，目前所有电厂都毫无例外的采用它。
即使在亚临界以及超临界参数电厂中，热除氧也是其主要的除氧手段。
热除氧原理是建立在亨利定律和道尔顿分压力定律基础上的。
2.2除氧器水位控制
除氧器水箱的作用是为了保证锅炉有一定的给水储备量，一般就不小于锅炉额定负荷下连续运行1 5 -20min的给水需要量，它还担负着向给水泵不断的供水的任务，为了保证给水泵的安全运行，要求避免给水泵入口发生汽化或缺水事故。
除氧器给水箱水位过高，汽轮机汽封将进水，抽汽管将发生水击威胁汽轮机的安全运行；除氧器给水箱水位过低，除了影响给水泵的安全运行之外，甚至会威胁锅炉上水，造成停炉事故。
除氧器水位控制系统的控制任务是保证除氧器给水箱保持规定的水位。
3给水除氧系统设计
为了实现对除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门进行控制以及对给水流量进行累计，要用MACS各组态工具进行组态后编译、下装，调试后在线测试，最终用于现场设备的实际控制。
组态也就是把通用系统提供的模块化的功能单元按一定的逻辑结合起来，形成一个能完成特定要求的应用系统。
组态后将产生应用系统的数据库、控制运算程序、历史数据库、监控流程图以及各类生产管理报表。
4测试
为了确保系统能够正确、稳定的运行，在使用前必须进行详尽的测试。
首先是测试环境的搭建：工程师站一台（配备四块网卡，分别连到监控网和系统网），操作员站一台（配备两块网卡），服务器两台，路由器两个，现场控制站一台，其中配备：风机单元，为现场控制站柜内设备通风散热；主控单元，包括冗余主控器和电源模块；设备组态时用到的I/O模块；接着下装：打开数据库总控组态软件，进行基本编译、联编和生成下装文件；按顺序进行测试：由于测试时I/O模块中并没有实际的输入信号（端口并没有连接到实际设备上），所以靠外部输入的AI、AO都只能强制修改值，并且也只能修改进入的初始值，而不是已经转换过的，也就是在“POUs／lO/P_H_E (PRG)”中修改左端输入值，而对于一些自己定义的变量则需要手动输入值。
5结语
本设计应用和利时公司的MACS系统，按照组态流程，经过测点定义、模块配置、使用组态软件进行组态后对各个程序块和操作界面都进行了详尽的测试，实现了设计目标。
经过进一步的优化和完善后可以用于实际设备的控制。
在整个设计过程中，测点清单的定义和控制方案的确定是整个工程的基础，所有的数据流都是以测点数据库为基础，而控制器算法组态是整个控制的核心，主要是参照控制方案来进行编写程序的。
根据市场分析机构ARC的研究，中国DCS市场预计在未来五年内的复合增长率将达到近14%。
中国传统的重工业行业，如电力、炼油、油气和石化行业，本土工厂建设的稳固增长大大促进了DCS市场的快速发展。
爆炸式的增长预计也会出现在其他工业行业，如制药、食品和饮料以及水和污水处理，虽然这些行业中没有大规模的采用先进的自动化技术。
在所有行业中，电力行业对DCS的需求仍然是主要的推动因素，在未来的五年内，这个市场的增长仍然十分可观。