一、前言
鍋爐是國民經濟中重要的熱能供應設備，電力、機械、冶 金、化工、紡織、造紙、食品等行業 , 以及工業和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。隨著社會的發展，鍋爐逐漸普及，每年因氧腐蝕而對鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設備的腐蝕造成的嚴重損失，已引起國家電力部越來越多的注意，電力部因此頒步了GB1576-2001《工業鍋爐水質標準》和《電站除氧器安全技術監察規程》，對除氧器含氧量提出了部頒標準，即低壓除氧器給水含氧量應小于 15цɡ/L，高壓除氧器給水含氧量應小于7цɡ/L。，因此在鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是一個非常關鍵的一個環節。除氧器通常有熱力除氧、化學除氧等。目前大多額定蒸發量在4t/h以上的蒸汽鍋爐采用熱力式除氧器。熱力除氧是采用水的溫度越高，水中氣體溶解度越低，氣體在水中分壓力越大，其溶解度越大的原理，大氣式熱力除氧器內壓力一般要達到0.02MPa，水溫104℃，才能保證除氧效果。由于設計、技術和認識問題，大多數鍋爐房除氧器沒有很好的運行，發揮應有的作用。有的鍋爐房按設計要求裝了除氧器，卻因種種原因閑置不用；有的雖在使用，但只是運行于人工調節狀態，且不穩定。主要存在負荷變化大，除氧頭的供汽壓力、供汽量不穩定；沒有自動蒸汽調節閥而是手動調節，造成供汽量調節不準確。本文主要介紹旋膜式除氧器和AI控制器在除氧器控制系統中的應用。
二、除氧器結構及原理
旋膜式除氧器（也稱水膜式除氧器）的結構是由除氧頭和水箱組成。
除氧頭的結構由外殼，旋膜器組，水篦子，液汽網，蒸汽分配盤五大部分組成。
1、外殼：是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。
2、起膜器組：由水室、汽室、起膜管、凝結水接管、補充水接管和一次進汽接管組成。
3、淋水篦子：經起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網上。
4、液汽網：是由相互間隔的扁鋼帶及一個圓筒體，內裝一定高度特制的不銹鋼扁絲網及不銹鋼板組成，給水在這里與二次蒸汽充分接觸，加熱到飽和溫度并進行深度除氧，以保證除氧水中含量：低壓大氣式除氧器低于10μg/L，高壓除氧器低于5μg/L。
5、蒸汽分配盤：按一定比例成規則均分型制成，使主加熱蒸汽呈現均分狀態其在無節流工況下上升加熱軟化水，來保證加熱質量，達到飽和溫度下工作除氧。
工作原理（射流、吸卷、紊流、傳熱、傳質、水膜裙、淋雨狀、飽和溫度）：凝結水及補充水首先進入除氧頭內旋膜器組水室，在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內孔，形成射流，由于內孔充滿了上升的加熱蒸汽，水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽吸卷進來（試驗證明射流運動具有卷吸作用）；在極短時間很小的行程上產生劇烈的混合加熱作用，水溫大幅度提高，而旋轉的水沿著膜管內孔壁繼續下旋，形成一層翻滾的水膜裙，（水在旋轉流動時的臨界雷諾數下降很多即產生紊流翻滾），此時紊流狀態的水傳熱傳質效果最理想，水溫達到飽和溫度。氧氣即被分離出來，因氧氣在內孔內無法隨意擴散，只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣（老式除氧器雖加熱了水，分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽，部分氧又被下流的水帶入水箱，也是造成除氧效果差的一種原因）。經起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網上，再進行深度除氧后才流入水箱。水箱內的水含氧量為高壓0-5 цɡ/L, 低壓小于10цɡ/L。因旋膜式除氧器在工作中使水始終處于紊流狀態，并有足夠大的換熱表面積，所以傳熱傳質效果越好，排汽量越小（即能源損失小帶來的經濟效益也可觀）除氧效果好產生的富裕量能使除氧器超負荷運行（通常可超額定出力的５０％）或低水溫全補水下運行。它具有以下優點：
1、除氧效率高，可達到：高壓除氧器給水含氧量≤5цɡ/L,低壓除氧器給水含氧量≤10цɡ/L。
2、運行穩定，無震動。可適用于負壓啟動、滑壓運行，減免了啟動和運行中的人工繁雜調節操作。
3、適應性能好，對水質、水溫要求不苛刻等優點外，而且可超出力50％左右運行，從而可取消前置加熱器，節約設備投資規模。
4、排汽量小于入口水量的0.1%，不需另加排氣冷卻器，優化了設備，降低了熱耗值，比同出力其它類型熱力除氧器少耗能1/3。
三、控制系統介紹
除氧器系統主要是控制水箱水位和水溫，監視除氧器壓力。控制系統采用AI調節器、 變頻器、氣動薄膜調節閥等先進的控制設備,對除氧器施行有效的控制,系統具有自動/手動切換功能、聲光報警提示等確保系統的安全運行，采用變頻器對水泵進行起停控制，實現給水的自動調節。
1、控制回路：
除氧器水位：采用單室平衡容器加差壓變送器的方法，可得到與水位成正比的4—20mA的電流信號，測量儀表將該電流信號轉換為水位信號，直接在儀表上顯示水位的高低。 該水位信號同時作為自動調節的水位測量信號，參與系統的自動調節，調節器的型號為AI-808AI4X3L2L2。
除氧器溫度：用PT100測量水的溫度，通過溫度變化調節氣動薄膜調節閥的開度，改變蒸汽量的大小，使溫度保持在104度，調節器的型號為AI-808AX3L2L2。
2、系統調試
AI調節器是這個系統的核心控制設備，它的控制效果直接影響整個系統的正常運行。在沒有經驗控制參數的時候，為了達到最佳的控制效果，儀表要進行 PID自整定，但一般的調節儀表在自整定時的調節狀態是位式控制，輸出量要么最大要么最小，在系統中調節輸出大幅變化是不允許的。AI-808調節器具有手動自整定模式可以很好的解決這個問題，具體操作是：把儀表切換到手動輸出狀態，通過儀表的△ ▽鍵調整輸出量，使測量值盡量和設定值保持一致，然后在這個狀態下啟動自整定，這樣儀表的輸出值將限制在當前手動輸出值的±10%范圍內，從而避免出現輸出值的大幅變化。在多數情況下，自整定一次就可以使獲得滿意的控制效果。如果控制有偏差時，可以通過微調M5、P、T參數來修正。水位控制的PID參數取CTRL=4、M5=4、P=5、T=1。溫度控制的 PID參數最好是通過自整定來取得，除氧器壓力在0.012-0.02 MPa時，如果溫度還達不到104度，可以通過調節蒸汽旁路閥來加熱，使溫度達到 104度。
四、結語
本系統在石獅冠宏集團鍋爐車間已運行兩年，經實踐證明能夠穩定的控制除氧器，有效去除鍋爐給水中的氧氣及其它氣體,保證給水的品質。