降低鍋爐除氧器蒸汽耗用

1、娠咆tin八制;紅河集團紅河卷煙廠 電氣總部QC小組一、前言除氧器是鍋爐水處理的必需設(shè)備，其功能是分離析出溶解于 軟化水中對設(shè)備有害的溶解氧、 二氧化碳等腐蝕性氣體， 避免鍋 爐管道、鍋筒的電化學腐蝕。紅河煙廠2切5噸/小時鍋爐配置的除氧器為熱力噴霧式除氧 器，額定水處理能力為75噸/小時，額定除氧指標15ppbo熱力除 氧器是利用鍋爐自身的蒸汽對軟水進行加熱，以實現(xiàn)除氧功能， 是鍋爐系統(tǒng)的“內(nèi)耗”設(shè)備。由此，最大化降低除氧器蒸汽消耗， 就能提高鍋爐的產(chǎn)汽效率。2007年1月起，紅河煙廠電氣總部QC 小組針對除氧器的蒸汽過消耗問題，進行專項研究，經(jīng)過小組群策群力的不懈努力，終在除氧器蒸汽的降耗

2、上取得了突破和成 效。下面就我們QC小組本次活動向各位領(lǐng)導、評委進行匯報， 請給以評審指導！:、小組概況小組名稱紅河集團紅河卷煙廠電氣總部 QC小組成立日期2006年12月課題類型a1活動時間2007年111月課題注冊編號HHJT-HYDQ-0001TQC受訓時間30小時2成員情況廳P姓名性別文化程度小組職務組內(nèi)分工1徐應平男本科組長方案設(shè)計、實施組織2徐北生男本科副組長調(diào)研、改造、調(diào)試3李海剛男本科組員調(diào)研、改造、調(diào)試4土東輝男本科組員原理分析、方案設(shè)計5杜培華男中專組員調(diào)研、改造、調(diào)試6黃芝林男本科組員跟蹤測試、數(shù)據(jù)采集7王海勇男本科組員跟蹤測試、數(shù)據(jù)采集8吳貴乾男本科組員效果檢查與分析9

3、張鋒男本科組員資料整理10段義華男組員活動記錄三、選擇課題（一）選題背景1、國家“十一五”社會經(jīng)濟發(fā)展綱要提出單位國內(nèi)生產(chǎn)總值 能耗降低20%左右的約束性指標的目標；國家局非常重視節(jié)能 減排工作，要求全行業(yè)深入做好節(jié)能減排工作，積極開展以節(jié)能降耗、環(huán)境保護、成本控制為重點的“小發(fā)明、小創(chuàng)造、小改革” 三小活動。2、紅煙一貫把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)當作發(fā)展 戰(zhàn)略的目標之一。在節(jié)能減排宏觀指導思想下， 紅煙進一步推進各部深入開展“三小”活動，以降低能源資源消耗（二）選題理由1、蒸汽是卷煙生產(chǎn)不可或缺的二次能源，紅河煙廠蒸汽由燃煤鍋爐產(chǎn)生，用煤量在企業(yè)生產(chǎn)綜合能耗總量中占比量達67% ,是企

4、業(yè)綜合能耗的重要組成部分，節(jié)煤挖潛是企業(yè)節(jié)能減 排工作的重點方向。2、紅河煙廠35噸鍋爐除氧器蒸汽由鍋爐供給， 是鍋爐系統(tǒng)的內(nèi)耗工藝環(huán)節(jié)，原除氧蒸汽用量占鍋爐總產(chǎn)汽量的 13%左右， 而社會熱力除氧工藝蒸汽消耗一般占鍋爐產(chǎn)氣量 10%-15% ,我 廠除氧器蒸汽消耗在中高位，具有節(jié)能挖掘空間。（三）課題確定針對除氧器蒸汽耗用量過大的問題，我QC小組確定了 “降低鍋爐除氧器蒸汽耗用”作為本次活動的攻關(guān)課題。四、調(diào)查分析（一）除氧器耗用蒸汽狀況調(diào)查與分析1、除氧器蒸汽耗用狀況調(diào)查對水處理崗位人員走訪及實測表明， 除氧器除氧排氣口蒸汽 排放高度在2.0-3.2米、除氧器除氧水溫度在 99-105 C

5、間波動， 除氧蒸汽排放明顯過量。為進一步摸清除氧器耗用蒸汽狀況，小組成員對2006年每月的除氧器除氧水量、除氧蒸汽耗用量、100噸水除氧用汽量等枷如iFt邀- 不數(shù)據(jù)進行調(diào)查、統(tǒng)計:時段除氧水量（噸）除氧用汽量（噸）鍋爐產(chǎn)汽量（噸）除氧進水溫度（C）100噸水用汽量（噸）蒸汽用量占鍋爐產(chǎn)汽量比例（%）2006年1月17323164613767659.512.02006年2月32843222572649.812.52006年3月15745152712270669.712.42006年4月14791142011692669.612.12006年5月13888131910834689.512.220

6、06年6月1128910958620679.712.72006年7月1124810918484669.712.92006年8月101549757421669.613.12006年9月98979607098659.713.52006年10月16985161412295689.513.12006年11月19618192313914679.813.82006年12月17283167612301689.713.6平均13459129710106669.612.8制表：黃芝林2、除氧器實際蒸汽耗用與理論蒸汽耗用的比較分析為考量除氧蒸汽耗用的合理性， 根據(jù)能量守恒定律，蒸汽供給熱量=進水加熱吸收熱量+熱損

7、失，由此關(guān)系對2006年除氧器熱力除氧蒸汽耗用量進行理論計算分析。所引用公式:G=CM(t2-t1) /q tt2水的目標溫度（C）t1水的起始溫度（C）q一飽和蒸汽比始t一除氧器換熱效率G一把水從t1加熱到t2所需蒸汽量（T）C一水的比熱，C=4.18kJ/（kg. C）M水量（T）2006年除氧器實際用汽量與理論用汽量分析比較表:時段除氧用汽量（噸）100噸水用汽量（噸）除氧理論用汽量（噸）100噸水理論用汽量（噸）2006年1月16469.510986.32006年2月3229.82146.52006年3月15279.79706.22006年4月14209.69116.22006年5月1

8、3199.58055.82006年6月10959.76756.02006年7月10919.76936.22006年8月9759.66256.22006年9月9609.76286.32006年10月16149.59855.82006年11月19239.811736.02006年12月16769.710025.8平均12979.68156.1電（加州M制表：黃芝林（二）調(diào)查分析綜合結(jié)論小組成員通過對除氧器實際蒸汽耗用量的調(diào)查， 以及與除氧 理論蒸汽耗用量的比較分析， 得出除氧器100噸水實際蒸汽耗用 量9.6噸，比理論蒸汽耗用量 6.1噸多出3.5噸，除氧器存在過 量蒸汽由除氧排氣口排出。五、目標

9、確定在保證除氧水溶氧含量低于50ppb工藝指標前提下，100（一）課題目標噸除氧水耗用蒸汽由9.6噸降到6.8噸以下除氧器100噸水耗用蒸汽（噸）Q肺動前目標值攻關(guān)目標對照圖（二）可行性分析1、根據(jù)對除氧器蒸汽耗用狀況的調(diào)查，除氧器客觀存在蒸 汽過耗用問題，只要把過量排放的蒸汽調(diào)控下來， 即可實現(xiàn)降低 鍋爐除氧器蒸汽耗用的目標。2、根據(jù)熱力除氧理論蒸汽耗用量的計算分析，蒸汽耗用存在36 %的下降空間，但考慮到不可能實現(xiàn)理想的熱交換，按二八原則，一致認為可實現(xiàn)：100噸除氧水耗用蒸汽由9.6噸降到 6.8噸以下六、原因分析與確認(一)紅煙熱力除氧器工藝原理熱力除氧器工藝原理結(jié)構(gòu)圖工藝過程原理：紅

10、煙熱力除氧器工藝原理如上圖所示， 軟水 從除氧頭上部進入，經(jīng)除氧頭噴嘴霧化成細滴， 霧狀水滴再經(jīng)填 料落至貯水箱。蒸汽從除氧頭底部通入，自下而上加熱水滴至沸騰狀態(tài)(101 C),此時水中溶解氧析出，部分蒸汽凝結(jié)為水,剩余蒸汽攜帶水中氧氣等氣體由頂部排氣管排出，完成除氧過程。（二）原因分析小組成員根據(jù)除氧器工藝及工作原理，從“人、機、料、法、測”五個方面進行分析，找出可能導致蒸汽耗用量增大的 13條末端因素，弁制作如下因果圖除氧器蒸汽過耗用因果圖（三）要因確認根據(jù)因果圖找出的13條末端因素，小組成員進行了逐一論 證確認。因素項目論證方法論證結(jié)果論證時問負責人是否要因9人技能培訓不足查閱培訓記錄達

11、到上崗技要求2007.1杜培華否未全員持證上崗核查技術(shù)監(jiān)督局下發(fā)的水處理崗位操作證全員持證，并在后效期內(nèi)2007.1杜培華否考核措施不力查閱部門月考核記錄有專人負責按制度進行考核2007.1杜培華否機奠料損壞打開除氧頭檢查除氧頭填料完好2007.3土東輝否給水霧化噴嘴失效打開除氧頭檢查給水霧化噴嘴霧化效果良好2007.3土東輝否蒸汽調(diào)節(jié)閥、截止閥性能差現(xiàn)場檢測認證調(diào)節(jié)閥跟隨控制指令線性 度好；截止閥關(guān)斷性能良 好2007.3徐北生否除氧器、管道保溫差現(xiàn)場檢測現(xiàn)場測量蒸汽管道、除氧器外壁溫度 50 C,保溫良好2007.1徐北生否料除氧器進水溫度低現(xiàn)場檢測水溫大于60 C,符合除氧器進水水溫一般

12、大于 50度要求。2007.2徐應平否蒸汽供給過旦 里現(xiàn)場檢測分析進水量小于15噸/h工況時，蒸汽供給量約大于理2007.2徐北生是10論需求50 %左右；進水量大于15噸/h工況時，蒸汽供給量約大于理論需求40 %左右。進水流量波 動頻繁、幅 受過大現(xiàn)場檢測流量波動率平均10次/小時（按超過每小時平均流量20 %幅度統(tǒng)計）；日流量波動幅度在 15 40噸/h之間。2007.2徐應平是法陵作、維護規(guī)程不完善1、查閱操作、維護規(guī)程；2、按操作、維 護規(guī)程作實施 驗證。規(guī)程齊全，且規(guī)程實施步序、方法準確合理。2007.2徐應平否:藝標準制;不完善查閱標準并與國家標準比較論證工藝標準具備及與國家標S

13、to2007.2徐應平否測口儀表測量不準檢測、檢定測量儀表流量、壓力、溫度的儀表檢測精度在允差范圍內(nèi)2007.2李海剛否七、制訂對策根據(jù)已確定的兩條要因，小組提出如下對策方案:ii色Maaaa-要因一：蒸汽供給過量對策：建立蒸汽供給與進水熱焰等值關(guān)聯(lián)的控制對策分析：進汽壓力控制工藝過程原理圖如上圖，除氧器蒸汽供給控制為壓力控制模式。在此模式下,因除氧頭與環(huán)境大氣的直接聯(lián)通，要保證除氧頭的壓力達到20Kpa的目標值，必須有足夠的汽（氣）體從排氣管排除，以形 成除氧頭與大氣環(huán)境的阻隔，才能保證除氧頭壓力高于大氣壓， 弁達到20Kpa o因此，當進水量小時，含氧總量少，可供排放的氧量自然就少，為穩(wěn)定

14、 20Kpa的壓力，必須加大蒸汽供給量才 能保證目標壓力，這就形成過加熱而浪費能源；當進水量大時， 因排氧量增大及水量增大兩因素的共同作用，初期形成欠加熱， 除氧水溫度的下降引發(fā)除氧器壓力下降，為穩(wěn)定壓力必然加大蒸12汽供給，又形成過加熱。由此可知，進水的過加熱、欠加熱在除氧器運行過程中成為了常態(tài)。進一步解析亨利定律，可知：把水加熱，使其溫度超過除氧 器工藝壓力下的沸點1度時，除氧效果為最佳。圍繞這一控制目 標，在加熱控制上建立蒸汽供給與進水量熱焰等值關(guān)聯(lián)的控制， 實現(xiàn)蒸汽量供給實時匹配跟隨進水能量變化，把進水加熱至沸騰弁超過1度需要多少蒸汽就供多少蒸汽，以達到最佳的除氧效 果。這就可以有效避

15、免壓力控制模式下的蒸汽過量供給，實現(xiàn)合理、有效節(jié)能。要因二：進水流量波動頻繁、幅度過大。對策：優(yōu)化除氧器液位控制，降低進水量波動頻度及幅度對策分析：液位控制工藝過程原理圖如上圖，除氧器進水流量控制為液位控制模式。在此控制模式下，進水量的大小隨液位低高被動跟隨。因液位調(diào)節(jié)控制客觀13 上存在著滯后性，每一次液位波動，均出現(xiàn)進水量過跟隨問題， 即進水量的變化大于負荷的變化。除氧器進水流量的頻繁波動， 進一步加劇了進水的過加熱，同時也進一步放大了蒸汽的供給 量。由此，優(yōu)化除氧器液位控制，降低進水量波動頻度及幅度是 進一步降低蒸汽耗用的途徑之一。 為此，可在除氧器液位控制基 礎(chǔ)上，采集鍋爐負荷實時變化

16、數(shù)據(jù)，增加“液位變化趨勢判斷”功 能，使進水量提前“調(diào)、制”，實現(xiàn)進水量的相對平緩與液位穩(wěn)定， 進而實現(xiàn)合理、有效節(jié)能。（二）根據(jù)以上對策分析，小組制訂如下對策表要因?qū)Σ吣繕舜胧┴熑稳藭r間地點蒸汽供給過量建立蒸汽供給與進水熱始等值關(guān)聯(lián)的控制蒸汽供給量實 時匹配進水 量，控制精度 2%,解決除 氧進水過加熱 內(nèi)因。在進水管道上增裝流 量計，搭建進水熱燃 計算的檢測條件。徐應平李海剛200753-4月除氧器現(xiàn)場建立進汽量供給與進 水量熱燃等值關(guān)聯(lián)數(shù) 學控制模型，改除氧 蒸汽壓力控制模式為 熱燃控制模式。進水濡里波動頻繁、幅度優(yōu)化除氧器液位控制，降低進水量解決加劇除氧進水過加熱的外因，除氧器除氧器液

17、位PID控制加“液位變化趨勢判斷”功能并優(yōu)化調(diào)整徐北生200754月除氧器現(xiàn)場14大波動頻度及液位穩(wěn)定在PID控制參數(shù)，實現(xiàn)幅度。1500 i30mm。PID超調(diào)抑制。八、對策方案的實施（一） 制定對策方案實施表按照對策表，我小組對改造現(xiàn)場調(diào)研后，結(jié)合組內(nèi)人員專長制定如下對策方案實施表。對策實施項目實施人員責任人完成日期選型、安裝和調(diào)校除氧徐應平杜培華2007年3月15器進水流量計。機械通用部2人徐應平日建立蒸汽供建立進汽量供給與進水年3月16日給與進水熱始等值關(guān)聯(lián)量熱燃等值關(guān)聯(lián)數(shù)學控制模型。李海剛徐應平李海剛2007控制。編寫蒸汽流量熱燃PID 控制程序。杜培華徐北生杜培華2007年3月20

18、日運行調(diào)試、效果跟蹤。徐應平杜培華 徐北生徐應平2007年4月-5月優(yōu)化除氧器增加“液位變化趨勢判液位控制，斷”功能；優(yōu)化調(diào)整除氧徐北生徐北生20075口 4月5日降低進水量器液位PID控制參數(shù)。波動頻度及幅度。運行調(diào)試、效果跟蹤。杜培華徐北生徐北生2007年4月-5月15)方案實施具體步驟 1、建立蒸汽供給與進水熱焰等值關(guān)聯(lián)控制。步驟一：加裝除氧器進水流量計。 針對除氧器進水流量范圍及溫度、壓力特性，選型適宜的Rosemount DN100 渦街流量計(計量精度1%),在除氧器進水管道上選擇符合流量計上、下游直管段要求的安裝點進行安裝，組態(tài)、調(diào)試流量計，搭建進水熱 焰計算的檢測條件;步驟二：

19、除氧進水加熱需求熱焰檢測計算。引除氧器進水流量信號入鍋爐控制系統(tǒng)，根據(jù)對除氧進水流量、溫度的信號采集, 由公式Q=CM(t2-t1)建立加熱進水至工藝溫度的熱焰計算程序, 實時計算進水加熱需要熱焰;步驟三：根據(jù)熱焰等值原理計算蒸汽給定流量。除氧蒸汽為飽和蒸汽，根據(jù)飽和蒸汽壓力-比焰對應關(guān)系表，在程序中采集 除氧蒸汽壓力實時計算蒸汽比焰； 根據(jù)熱焰等值原理，由進水需 求熱焰計算蒸汽給定流量;步驟四：建立蒸汽流量PID調(diào)節(jié)程序。簡易控制框圖如下:16步驟五：熱焰控制程序運行調(diào)試。以除氧器除氧指標不大于 15ppb為控制目標，調(diào)節(jié)PID參數(shù)，調(diào)試設(shè)定除氧頭熱交換效率 為 0.91 ;步驟六：熱焰控制

20、效果檢測。除氧蒸汽供給控制由壓力控制改為熱焰控制后，蒸汽供給量與進水熱焰實時匹配，蒸汽實際供給量與蒸汽給定量累計偏離度小于1.5% o數(shù)據(jù)檢測如下：時段蒸汽給定量累計（噸）蒸汽實用量累計（噸）控制精度（%）2007年5月11日53.452.81.22007年5月12日54.153.41.32007年5月13日39.038.51.42007年5月14日43.042.41.32007年5月15日40.439.91.2制表：吳貴乾2、優(yōu)化除氧器液位控制，降低進水量波動頻度及幅度。步驟一：在除氧器液位PID調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上增加“液位變化趨勢判斷”功能，抑制PID超調(diào)。簡易控制框圖如下：17給水電調(diào)閥步驟二：

21、運行調(diào)試。在鍋爐各工況條件下調(diào)試 PID參數(shù)及“液 位變化趨勢判斷”功能，使進水流量變化趨于平滑，除氧器液位 進一步穩(wěn)定。步驟三：液位、進水量控制效果檢測。除氧器液位控制改進 后，實測液位穩(wěn)定在1500七0mm ;進水流量波動頻度得到降低， 每次波動幅度下降30 %左右。九、效果檢查（一）、效果檢測1、除氧蒸汽耗用量檢測方案實施后，小組成員連續(xù)5個月對對除氧蒸汽耗用量進行跟蹤檢查:月份除氧水量（噸）除氧用汽量（噸）鍋爐產(chǎn)汽量（噸）除氧進水溫度（C）100噸水用汽量（噸）2007年6月137619229886656.72007年7月93316356530646.8182007年8月9554631

22、6585666.62007年9月111757387515666.62007 年10月15787102611389686.5平均119227908381676.6制表：吳貴乾除氧器100噸水耗用蒸汽（噸）Q聒動前目標值Q聒動后效果檢測表明，除氧器100噸水蒸汽耗用量由活動前的9.6噸降到了 6.6噸，降低率31%,達到了活動的預期目的。2、除氧排氣口蒸汽排放情況檢測除氧排氣口蒸汽排放高度由原來2.0-3.2米下降到1.5-2米之間;除氧器除氧水溫度由原來的 99-105 C穩(wěn)定在101 土 C3、除氧水溶解氧含量檢測除氧水溶氧含量小于15ppb,優(yōu)于工藝指標要求。（二）、效益分析191、改造成本核算改造中所使用的器材為渦街流量計一只（25000元）、120米屏蔽信號電纜（480元），控制程序改進為自主實施（不計成 本），共投入成本25480元。2、直接經(jīng)濟效益按企業(yè)蒸汽核算成本為 125元/噸，以2007年除氧器除氧 161500噸水計算，直接節(jié)約的能源費用為：年節(jié)約蒸汽：161500 勺00X 96-6.6 ） =4845 噸年節(jié)約能源成本費用：4845 X125=60.6萬元