CN112591955B - 一种给水加氧处理工艺自动氧源系统及制氧方法 - Google Patents

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Abstract

一种给水加氧处理工艺自动氧源系统及制氧方法，气源经净化变压吸附后获得产品气氧气；启动氧气纯度分析系统，产品气进入氧气纯度分析装置，分析结束后排空，分析结果与氧气纯度分析装置设定值对比，若纯度达到设定值，则输送至第三支路氧气增压系统，否则输送至第二支路，排放不合格的产品气；产品气进入第三支路氧气增压系统后，自动氧源控制系统打开氧气增压系统入口电动阀，启用第一氧气增压支路，采集加氧系统的压力值、流量值以及供气出口管道上的压力值、流量值，自适应调整第一气动增压装置的增压设定值后，进行系统增压，增压后通过第一稳压装置将产品氧气输送至供气点。本发明从源头实现真正无人值守的自动化加氧，降低人工维护成本。

Description

一种给水加氧处理工艺自动氧源系统及制氧方法
技术领域
本发明涉及电力行业锅炉给水处理技术领域，具体涉及一种给水加氧处理工艺自动氧源系统及制氧方法。
背景技术
锅炉加氧工艺不但能够钝化给水管道内壁，有效保护锅炉，还可以大幅降低水汽循环系统pH值，节能减排效益非常明显，因此加氧工艺的投运率逐年上升；同时，每个电厂对于成本控制越来越严格，降本增效的要求日渐提高，力求加氧的完全自动化，降低人工和维护成本。因此，加氧投加工艺需要从氧源到加氧实现全过程自动化。
其中，氧源根据现有加氧工艺的不同主要分为纯氧和空气两种氧源，气态加氧工艺中传统气态加氧采用瓶装纯氧作为氧源，全保护气态加氧采用空气作为氧源；液态加氧工艺采用瓶装纯氧作为氧源。采用瓶装的纯氧作为氧源，定期需要运行人员进行氧瓶更换，整个加氧系统并非真正意义上的全自动化。采用空气作为氧源进行投加，降低了材料成本但利用效率较低，且只能作为全保护气态加氧的氧源，不能覆盖所有加氧工艺，不具有普适性。为了既能降低瓶装氧气维护的人工和材料成本，又能消除空气氧源的局限性，纯氧氧源的自动化成为了电厂投运加氧工艺过程中亟待解决的问题。
因此，如何真正实现锅炉在给水加氧处理工艺从氧源到加氧过程的完全自动化，同时有效降低人工和材料成本，成为加氧机组新的要求。
发明内容
结合当前电厂对于锅炉加氧工艺新的要求，本发明的目的在于提供一种给水加氧处理工艺自动氧源系统及制氧方法，从源头实现真正无人值守的自动化加氧，降低人工维护成本。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种给水加氧处理工艺自动氧源系统，包括依次连接的空气净化装置1、变压吸附制氧装置2和氧气缓冲罐3，氧气缓冲罐3出口分为三路，第一支路为氧气纯度分析系统，氧气纯度分析系统中氧气纯度分析装置5的入口管道上设置有氧气纯度分析装置入口关断电动阀4，氧气纯度分析装置5的出口管道上设置有氧气纯度分析装置出口关断电动阀6；第二支路为废弃排放出口，废弃排放管道上设置有废弃排放电动阀7；第三支路为氧气增压系统，氧气增压系统入口管道上设置有氧气增压系统入口电动阀8、氧气增压系统入口电动阀8之后分为一用一备两个氧气增压支路，第一氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置一路切换阀9、第一气动增压装置10和第一稳压装置11，第二氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置二路切换阀12、第二气动增压装置13和第二稳压装置14，第一稳压装置11和第二稳压装置14之后汇入供气出口管道，供气出口管道上设置有压力传感器15和流量计16，供气出口管道连接自动氧源系统外的加氧系统17，加氧系统17上设置有加氧系统压力传感器18和加氧系统流量计19，还包括与给水加氧处理工艺自动氧源系统的所有部件连接的自动氧源控制系统20。
将空气或电厂仪用压缩空气作为气源进入压缩空气净化装置1，气源充足且可选。
所述的给水加氧处理工艺自动氧源系统的制氧方法，空气或电厂仪用压缩空气作为气源进入压缩空气净化装置1，除油、除水和干燥除尘后进入变压吸附制氧装置2，经变压吸附后获得产品气氧气并存储于氧气缓冲罐3；自动氧源控制系统20启动氧气纯度分析系统时，氧气纯度分析装置入口关断电动阀4打开，产品气进入氧气纯度分析装置5，分析结束后打开氧气纯度分析装置出口关断电动阀6排空，分析结果与氧气纯度分析装置5设定值对比，若纯度达到纯度分析装置5的设定值，则输送至第三支路氧气增压系统，否则输送至第二支路，打开废气排放电动阀7，排放不合格的产品气；产品气进入第三支路氧气增压系统后，自动氧源控制系统20打开氧气增压系统入口电动阀8，先启用第一氧气增压支路，打开气动增压装置一路切换阀9，采集加氧系统17的压力传感器18和加氧系统流量计19的压力值、流量值以及供气出口管道上的压力传感器15和流量计16测量的压力值、流量值，自适应调整第一气动增压装置10的增压设定值后，进行系统增压，增压后通过第一稳压装置11将产品氧气输送至供气点；第二氧气增压支路为备用增压支路，一用一备支路，随用随制，连续不间断供氧。
氧气增压系统中第一氧气增压支路上第一气动增压装置10自适应调整供气点压力和流量的方法如下：
步骤一：自动氧源控制系统20采集加氧系统压力传感器18的压力值和加氧系统流量计19的流量值；
步骤二：自动氧源控制系统20采集供气出口管道上的压力传感器15的压力值和流量计16的流量值；
步骤三：自动氧源控制系统20计算供气出口管道和加氧系统17的压力差值，供气出口管道和加氧系统17流量差值；
步骤四：自动氧源控制系统20计算气动增压装置10的输出功率，计算公式为：气动增压装置10的输出功率＝(x*流量差值+y*压力差值)/u，u为气动增压装置10的功耗影响因子，x、y分别为流量和压力的权重系数；
步骤五：自动氧源控制系统20改变气动增压装置10的输出功率为实时计算值；
步骤六：循环执行步骤一至步骤五。
所述压缩空气净化装置1、变压吸附制氧装置2、氧气缓冲罐3、氧气纯度分析系统和气动增压系统等集成为一种实体设备，具有空气净化、制氧和纯氧增压三种功能。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、本发明可将空气或电厂仪用压缩空气作为气源，气源充足且可选。
2、本发明可产生高纯度氧气，与氧瓶纯度相当，且产品氧气通过氧气纯度分析装置5检测纯度，若纯度达到合格，则将产品氧气输送给氧气增压系统，否则排放不合格产品气，可保证加入锅炉系统的氧气纯度。且随用随制，不用预存大量瓶装氧气，减少了电厂一个重要的危险源，提高了锅炉运行的安全性。
3、本发明将氧瓶式供氧方式改变为自动制氧的供氧方式，运行人员不需要再进行更换氧瓶的工作，真正实现了电厂给水加氧工艺从氧源到加氧过程的无人值守自动化加氧，且大大节省了氧源的人工成本。
4、本发明中氧气增压系统输出的压力和流量自适应加入系统的压力和流量变化工况，可自动控制压力和流量，增压范围完全覆盖氧瓶压力甚至可达25MPa以上，可应用于其他系统，应用广泛。
5、本发明首次应用于电厂给水加氧处理工艺，属于国内首创工艺。
6、本发明适用于电厂所有加氧工艺，氧气增压系统采用一用一备支路增压方式，随用随制，连续不间断供氧，大大提高了设备应用过程的可靠性。
附图说明
图1为本发明给水加氧处理工艺自动氧源系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理作更详细说明。
如图1所示，本发明一种给水加氧处理工艺自动氧源系统，包括依次连接的空气净化装置1、变压吸附制氧装置2和氧气缓冲罐3，氧气缓冲罐3出口分为三路，第一支路为氧气纯度分析系统，氧气纯度分析系统中氧气纯度分析装置5的入口管道上设置有氧气纯度分析装置入口关断电动阀4，氧气纯度分析装置5的出口管道上设置有氧气纯度分析装置出口关断电动阀6；第二支路为废弃排放出口，废弃排放管道上设置有废弃排放电动阀7；第三支路为氧气增压系统，氧气增压系统入口管道上设置有氧气增压系统入口电动阀8、氧气增压系统入口电动阀8之后分为一用一备两个氧气增压支路，第一氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置一路切换阀9、第一气动增压装置10和第一稳压装置11，第二氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置二路切换阀12、第二气动增压装置13和第二稳压装置14，第一稳压装置11和第二稳压装置14之后汇入供气出口管道，供气出口管道上设置有压力传感器15和流量计16，供气出口管道连接自动氧源系统外的加氧系统17，加氧系统17上设置有加氧系统压力传感器18和加氧系统流量计19，还包括与给水加氧处理工艺自动氧源系统的所有部件连接的自动氧源控制系统20。
作为本发明的优选实施方式，将空气或电厂仪用压缩空气作为气源进入压缩空气净化装置1，气源充足且可选。
本发明所述的给水加氧处理工艺自动氧源系统的制氧方法，空气或电厂仪用压缩空气作为气源进入压缩空气净化装置1，除油、除水和干燥除尘后进入变压吸附制氧装置2，经变压吸附后获得产品气氧气并存储于氧气缓冲罐3；自动氧源控制系统20启动氧气纯度分析系统时，氧气纯度分析装置入口关断电动阀4打开，产品气进入氧气纯度分析装置5，分析结束后打开氧气纯度分析装置出口关断电动阀6排空，分析结果与氧气纯度分析装置5设定值对比，若纯度达到纯度分析装置5的设定值，则输送至第三支路氧气增压系统，否则输送至第二支路，打开废气排放电动阀7，排放不合格的产品气；产品气进入第三支路氧气增压系统后，自动氧源控制系统20打开氧气增压系统入口电动阀8，先启用第一氧气增压支路，打开气动增压装置一路切换阀9，采集加氧系统压力传感器18和加氧系统流量计19的压力值、流量值以及供气出口管道上的压力传感器15和流量计16测量的压力值、流量值，自适应调整第一气动增压装置10的增压设定值后，进行系统增压，增压后通过第一稳压装置11将产品氧气输送至供气点；第二氧气增压支路为备用增压支路，一用一备支路，随用随制，连续不间断供氧。
氧气增压系统中第一氧气增压支路上第一气动增压装置10自适应调整供气点压力和流量的方法如下：
步骤一：自动氧源控制系统20采集加氧系统压力传感器18的压力值和加氧系统流量计19的流量值；
步骤二：自动氧源控制系统20采集供气出口管道上的压力传感器15的压力值和流量计16的流量值；
步骤三：自动氧源控制系统20计算供气出口管道和加氧系统17的压力差值，供气出口管道和加氧系统17流量差值；
步骤四：自动氧源控制系统20计算气动增压装置10的输出功率，计算公式为：气动增压装置10的输出功率＝(x*流量差值+y*压力差值)/u，u为气动增压装置10的功耗影响因子，x、y分别为流量和压力的权重系数；
步骤五：自动氧源控制系统20改变气动增压装置10的输出功率为实时计算值；步骤六：循环执行步骤一至步骤五。

Claims (1)

1.一种给水加氧处理工艺自动氧源系统的制氧方法，其特征在于：所述系统包括依次连接的压缩空气净化装置(1)、变压吸附制氧装置(2)和氧气缓冲罐(3)，氧气缓冲罐(3)出口分为三路，第一支路为氧气纯度分析系统，氧气纯度分析系统中氧气纯度分析装置(5)的入口管道上设置有氧气纯度分析装置入口关断电动阀(4)，氧气纯度分析装置(5)的出口管道上设置有氧气纯度分析装置出口关断电动阀(6)；第二支路为废气排放出口，废气排放管道上设置有废气排放电动阀(7)；第三支路为氧气增压系统，氧气增压系统入口管道上设置有氧气增压系统入口电动阀(8)、氧气增压系统入口电动阀(8)之后分为一用一备两个氧气增压支路，第一氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置一路切换阀(9)、第一气动增压装置(10)和第一稳压装置(11)，第二氧气增压支路管道上依次设置有气动增压装置二路切换阀(12)、第二气动增压装置(13)和第二稳压装置(14)，第一稳压装置(11)和第二稳压装置(14)之后汇入供气出口管道，供气出口管道上设置有压力传感器(15)和流量计(16)，供气出口管道连接自动氧源系统外的加氧系统(17)，加氧系统(17)上设置有加氧系统压力传感器(18)和加氧系统流量计(19)，还包括与给水加氧处理工艺自动氧源系统的所有部件连接的自动氧源控制系统(20)；
所述的给水加氧处理工艺自动氧源系统的制氧方法，电厂仪用压缩空气作为气源进入压缩空气净化装置(1)，除油、除水和干燥除尘后进入变压吸附制氧装置(2)，经变压吸附后获得产品氧气并存储于氧气缓冲罐(3)；自动氧源控制系统(20)启动氧气纯度分析系统时，氧气纯度分析装置入口关断电动阀(4)打开，产品氧气进入氧气纯度分析装置(5)，分析结束后打开氧气纯度分析装置出口关断电动阀(6)排空，分析结果与氧气纯度分析装置(5)设定值对比，若纯度达到氧气纯度分析装置(5)的设定值，则输送至第三支路氧气增压系统，否则输送至第二支路，打开废气排放电动阀(7)，排放不合格的产品氧气；
产品氧气进入第三支路氧气增压系统后，自动氧源控制系统(20)打开氧气增压系统入口电动阀(8)，先启用第一氧气增压支路，打开气动增压装置一路切换阀(9)，采集加氧系统压力传感器(18)测量的压力值和加氧系统流量计(19)测量的流量值以及供气出口管道上的压力传感器(15)测量的压力值和流量计(16)测量的流量值，自适应调整第一气动增压装置(10)的增压设定值后，进行系统增压，增压后通过第一稳压装置(11)将产品氧气输送至供气点；第二氧气增压支路为备用增压支路，一用一备支路，随用随制，连续不间断供氧；
氧气增压系统中第一氧气增压支路上第一气动增压装置(10)自适应调整供气点压力和流量的方法如下：
步骤一：自动氧源控制系统(20)采集加氧系统压力传感器(18)的压力值和加氧系统流量计(19)的流量值；
步骤二：自动氧源控制系统(20)采集供气出口管道上的压力传感器(15)的压力值和流量计(16)的流量值；
步骤三：自动氧源控制系统(20)计算供气出口管道和加氧系统(17)的压力差值，供气出口管道和加氧系统(17)流量差值；
步骤四：自动氧源控制系统(20)计算第一气动增压装置(10)的输出功率，计算公式为：气动增压装置的输出功率＝(x*流量差值+y*压力差值)/u，u为气动增压装置的功耗影响因子，x、y分别为流量和压力的权重系数；
步骤五：自动氧源控制系统(20)改变第一气动增压装置(10)的输出功率为实时计算值；
步骤六：循环执行步骤一至步骤五。
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GR01 Patent grant
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Zhang Xiaohong

Inventor after: Ha Yanping

Inventor after: Li Junwan

Inventor after: Wang Sihua

Inventor after: Gao Wenfeng

Inventor after: Xiang Lang

Inventor before: Zhang Xiaohong

Inventor before: Ha Yanping

Inventor before: Li Junwan

Inventor before: Wang Sihua

Inventor before: Gao Wenfeng

Inventor before: Xiang Lang