真空除氧器锅炉给水系统加热分析？ 

      真空除氧器锅炉给水系统加热分析？随着稠油开采区块的增多需要配置更多的直流式高压注汽锅炉，通过蒸汽降低地层稠油黏度，提高稠油采收率。按直流式高压注汽锅炉技术规范，锅炉给水含氧量不大于0.005mI，注汽锅炉配套真空除氧器在常温（25℃）时产水含氧量为0.12一0.16mI，为此需通过添加少量过剩亚硫酸钠去除水中残氧，达到锅炉给水指标；在冬季运行期间，来水水温平均在4℃左右，而真空除氧器产水含氧量却高达0.7mI以上1，需投人更多亚硫酸钠，又因水温低，亚硫酸钠与氧的反应速度减缓，还需加倍添加亚硫酸钠使产水达标，从而造成运行费用高，炉管易结垢、取样管线堵死等问题，增加了安全运行的风险。
      随着水温度的升高，水中的溶解氧量将逐渐降低，注汽锅炉因燃油雾化及蒸汽伴热留有低压蒸汽（压力IMPA，温度180℃）接口，因此采用蒸汽换热的方式提高来水温度到25℃，使真空除氧器运行在常温下，达到正常运行效果水蒸汽换热器有两类，一类是管壳热换器，另一类是板式换热器尽管板式换热器的热效率高，但易堵，且其传热板是通过密封垫片密封，密封件耐温低，因注汽锅炉提供的蒸汽携带盐，并且蒸汽温度高达180℃，所以选用管壳式换热器作为水蒸汽换热器，流程上设有蒸汽调节阀蒸汽计量喷嘴，蒸汽加热水系统采用PLC控制，由触摸屏作为人机界面，蒸汽流量由PLC迭代计算获得。
1工艺流程
      采用管壳式蒸汽换热方案提高冬季来水水温，使进人真空除氧器的水温提高到25℃，降低真空除氧器冬季产水含氧量，降低亚硫酸钠的投人量，达到安全、经济运行的目的。
图1真空除氧器给水加热系统流程图
      蒸汽和水在管壳式换热器中逆流换热，蒸汽在管程中经历由饱和蒸汽到饱和水释放汽化潜热阶段，再由饱和水变为低温水释放焓值阶段，来水在外管中按设计的流道逐渐吸热升温，达到*终设计温度。
      来自注汽锅炉的低压蒸汽经喷嘴计量，再经调节阀进人管壳式换热器蒸汽端，经多束小钢管与给水进行换热，经历二个回程后变为低温水进人真空除氧器的冷却水箱，并被回收进人真空除氧器；给水进人管壳式换热器水侧，经折流板构成的流道与管程蒸汽充分换热，加热后进人真空除氧器，给水加热系统流程见图1。
2控制原理
      真空除氧器的产水流量调节是通过主次阀的开关来实现的，当主次阀同时开启时真空除氧器给水流量为锅炉额定流量1.1倍，主阀关闭时流量为锅炉额定流量0.3倍，主阀每隔5一10分钟关闭一次，关闭持续时间1一2分钟；针对真空除氧器给水蒸汽加热系统流量变化的特点，采用热平衡原理对加热后温度进行建模，以获得满意的控制效果。
      给水经过换热器后逐渐吸热升温，吸收的总热量是水流量和水焓值增加量的积；蒸汽经过换热器后与冷水换热，释放汽化潜热变为饱和水，再由饱和水放热变为低温水，其释放的热量是蒸汽流量和蒸汽焓值减小量的积，因换热器采用隔热保温，不计热损失，其吸收和释放的热量平衡如式（1）所示，通过式（1），得到蒸汽流量表达式（2）。(HS2-HS1)×=(HS3-HS4)xQ（1）Q=(HS2-HS1)xQ0/(HS3-HS4)（2）其中：Q为蒸汽流量，单位T/h；为给水流量，单位T/h；HSI为水焓值，单位kJ/kg；HS2为加热后水焓值，单位kJ/kg；HS3为蒸汽焓值，单位kJ/kg；HS4为低温水焓值，单位kJ/kgo通过已知给水温度和加热后达到温度，查水和蒸汽焓值表[2]，获得HSI、HS2值，同理已知蒸汽温度和低温水温度，同样获得HS3、HS4值；并可以计算出在给定给水流量条件下所需蒸汽流量，通过调节阀门开度就可以获得理想的给水温度调节效果；当给水流量和温度发生变化时，可以快速计算蒸汽需求量，从而使给水加热温度被控制的更平稳。
3控制系统
3.1工艺流程测控点
      蒸汽侧测量蒸汽温度、压力和喷嘴差压，冷水侧测量低温水温度，来水侧测量水温度、压力和流量，加热后只需测量水温。减压后蒸汽压力为1.0Mpa，考虑到管线的振动选用喷嘴作为蒸汽流量计量元件，来水流量采用电磁流量计测量。
      蒸汽调节阀选用气动型常闭阀，既适应给水流量快速变化特点，又保障气源故障时后续设备安全性。阀体选用流量大、流阻小、可调范围宽的CV3000结构，配罗斯蒙特38開系列阀门定位器以提高调节阀的控制精度和稳定性。
3.2PLC系统硬件设计
      采用欧姆龙CPIH-XA40DRPLC作为给水加热系统控制器，该PLC集成4点模拟量输人、2点模拟量输出以及40点开关量输人输出为一体，需再扩展两块4点模拟量输人模块，以满足系统模拟量采集需要。触摸屏选用7寸昆仑通态平板式真彩屏，具有流程及数据显示、系统操作、参数设置、报警提示等功能。
3.3PLC程序设计
      采用欧姆龙PLC梯形图编程语言编制真空除氧器水加热系统程序，实现给水温度的自动调节。
图2PLC程序框图
      采集系统模拟量点，并进行工程量的处理，计算蒸汽流量及根据设定加热温度计算出蒸汽耗气量，用此蒸汽耗气量作为蒸汽调节阀开度调节的设定值，执行PID运算功能块，获得执行后PID的输出，以此驱动调节阀，从而实现蒸汽流量的调节，并达到加热给水温度调节的目的。