[发明专利]一种蒸汽锅炉表面排污的最优化节能控制方法

说明书

技术领域：

本发明属于锅炉节能减排领域，用于蒸汽锅炉的表面排污控制。目标是以最少的排污量，控制锅水含盐浓度接近而不超出允许限值，保证产出的蒸汽品质达标，锅炉安全、经济运行。

背景技术：

蒸汽锅炉在运行中，随着蒸汽的产出，锅水被浓缩。当盐浓度升高到一定程度时，锅水会产生泡沫，发生汽水共腾，蒸汽大量带水，并造成严重的虚假水位，使炉况控制不稳。因此必须控制锅水的含盐浓度，确保蒸汽质量及锅炉运行安全。

我国对工业锅炉水质有国家标准，例如在GB1576-2001中，对压力为1.6～2.5Mpa、带过热器的蒸汽锅炉，规定锅水的溶解固形物浓度(TDS)不得超过2500mg/L。其中，溶解固形物可近似认为是锅水含盐量。

控制锅水含盐量的主要方法是，在运行中随着蒸汽的产出，采用表面排污的办法，在锅筒蒸发面的下侧排出一部分盐浓度高的锅水，并相应补充盐浓度低的补给水，实现对锅水盐浓度的稀释。如果排污量不足，锅水的盐浓度会越来越高；反之，若排污量过大，则因排出的是含有大量热能的锅水，会造成能量损失和软水资源的浪费。节能减排的最优方案是以最小的排污量，控制锅炉水质达标，确保安全运行，提高热效率。

国内大多数工业锅炉采用人工定时(每班一次或几次)以化学分析法测定锅水盐浓度，然后人工打开或关闭排污阀。这种传统的排污方法不能连续检测水质变化，无法实现排污量的按需控制。面对蒸汽流量的变化，为确保两次化验间隔内水质不超标，只能按最大的可能蒸发量超量排放，造成能源浪费。即使如此，在负荷变化大时仍难保证锅水一定合格。

为实现按需连续排污，国内外都在研究自动控制方法。其中，含盐浓度的测量，多用电导率计在线测量替代化学分析。实验表明，像锅水这类低浓度的溶液，其电导率与电解质含量(溶解固形物TDS)大致呈比例关系。在25℃时，锅水电导率与TDS浓度之比约为1∶0.6，即1μs/cm对应0.6mg/L。电导率受温度影响很大，要采取温度补偿，并用化学分析结果进行标定。

关于排污的自动控制方法，迄今未见真正的连续控制。近年虽有外商推销名为连续排污的设备，但研究表明，无一例外都是两位式的断续控制：都用电导率计监测锅水盐浓度，当电导率达到高限时，自动打开排污阀，当电导率降到某一低限时，关闭排污阀。这种间歇自动排污方法虽比人工定时排污有所改进，但含盐量始终在高、低限区间内上下波动，仍有一定的过量排放，不是最优的排污控制方案。

发明内容：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种更节能的排污方法，采用连续控制方式，实现按需、适时、适量、真正的连续排污，使锅水含盐量连续稳定在允许的上限值，可以最大限度地减少排污量，确保锅炉的安全运行，取得最佳的节能减排效果。

从机理上来说，锅水含盐浓度的上升是由蒸汽蒸发造成的，因此可以通过蒸汽流量D，按下式推算出维持锅水盐浓度平衡所需要的排污流量计算值(初始值)W

W＝D×Sg/(Sp-Sg)

式中，Sp为锅炉运行所允许的锅水盐浓度、Sg为补给水的含盐浓度。

从原理上说，可按上式根据蒸汽流量D连续改变排污阀的开度，使排污流量W跟随蒸汽流量D自动变化，组成蒸汽流量与排污流量的比例控制系统，便可完美地维持锅水的盐浓度，实现最经济的排污。组成这样的排污自动控制系统需要配置蒸汽流量计、排污流量计、比例设定器和连续执行器(含执行机构与调节阀)。这里的连续执行器指的是调节阀开度可按控制命令从0-100％连续可调的执行器，而不是目前断续排污控制系统中使用的只有“全开”和“全关”两个稳定状态的开关阀。