鍋爐給水水質改善研究

徐曉敏， 張佳蔚

(上海電機學院 商學院，上海 201306)

據國家能源局在2016年1月15日發布的數據，2015年，全社會用電量55 500億kW·h，同比增長0.5%。分產業看:第一產業用電量1 020億kW·h，同比增長2.5%；第二產業用電量4 004.6億kW·h，同比下降1.4%；第三產業用電量7 158億kW·h，同比增長7.5%；城鄉居民生活用電量7 276億kW·h，同比增長5.0%。由此可見，電力在人們日常生活和生產中的重要性。

在電力需求愈發高昂的今天，對發電廠而言，安全發電才是關鍵。而鍋爐給水，在火力發電的整個過程中肩負著尤為關鍵的角色。經過一系列的水處理之后被送到鍋爐中的水就是給水，將它轉變為蒸汽，然后用以推動發電機轉動發電。因此，鍋爐給水的水質對保證電廠中發供電設備的安全和穩定起著重要作用。

1 鍋爐給水水質改善相關研究

現如今，越來越多大容量的高參數機組被投入到火力發電廠中，所以安全生產就顯得尤為重要，特別是一些防止腐蝕和結垢的措施應當很好地落實，不然會由于變異的水質和腐蝕之類的原因造成機組故障，引發不必要的安全隱患和經濟損失[1-2]。因此，火力發電廠的化學水中各個參數都需要被詳盡地檢測，以便于更有效地了解電廠的真實生產情況，特別是對于溫度、氧氣、壓力等諸多的指標，都需要進行詳細的統計[3]。一些學者從火電廠安全性、穩定性等方面研究了電廠的水汽質量監控系統[4-6]、水處理方法[7-9]、耐腐蝕[10]以及pH值[9]波動問題。結合以上觀點，文獻[11-20]中運用多元線性回歸、統計過程控制、工序能力分析、神經網絡等方法對數據進行了分析。這些研究結果對本研究具有很好的借鑒意義。

2 鍋爐給水水質控制內容

嚴格控制鍋爐給水的水質具有十分重要的意義，可以有效地防止電廠的熱力系統出現結垢、腐蝕和積鹽，以保證電廠鍋爐的經濟運行，同時提高生產過程的安全性。

需要監督的指標有水質的硬度、含油量、溶解氧、聯氨、pH值、總二氧化碳、含硅量、電導率、含鐵量和含銅量等。對于鍋爐水質而言，pH值是最重要的指標，而溶解氧、電導率和含硅量這3個指標對鍋爐給水的pH值的影響是顯著的。

3 電廠水質改善實施措施

3.1 給水水質發生偏差原因分析

運用因果圖，分析導致鍋爐給水水質發生偏差的因素，如圖1所示。

圖1 給水水質偏差因果圖

根據最終確認下來的9個可能因素，進行初步的審核，形成要因確認表，如表1所示，并逐步進行原因排查，確定其是否為要因。

經過對上述因素的逐一排查，可以初步確定影響給水pH值的因素主要就是加藥緊急處理的延時。

表1 要因確認表

3.2 多元線性回歸法對電廠水質變量的分析

根據某電廠化驗班提供的3號機組爐水品質數據，著重檢測了pH值、溶解氧、硬度、電導率、含硅量以及聯氨6項數據。通過SPSS軟件對鍋爐給水水質進行分析，試圖找出影響pH值變化最為關鍵的變量。輸出的多元回歸結果如表2～4所示。

表2 模型匯總

注：a.預測變量(常量)為SiO2,溶解O2,電導率

R=0.770，該結果說明有77.0%的預測可以用該模型來進行。

Sig.=0.000<0.05，該結果證明因變量與自變量的線性關系是顯著的，可建立線性方程。

表3 模型的方差分析表

注：1.預測變量(常量)為SiO2, 溶解O2,電導率

表4 模型參數的估計和檢驗

根據回歸結果，得到pH值與給水中的溶解氧、電導率以及含硅量的多元線性回歸方程為

因此，只要有效地解決了加藥加氨問題，鍋爐給水的pH值穩定性就能夠得到提高。

4 改善前后鍋爐給水pH值對比

圖2 給水水質改善對比

根據判穩判異準則，改善后的pH值處于穩定狀態。進行過程能力分析，如圖3所示。

圖3 改善后的過程能力分析圖

改善后的過程能力達到了1.42，根據表5的評價標準，鍋爐水質處于理想狀態，說明采取的措施對鍋爐給水的水質改善是有效的。

表5 過程能力指數Cp值的評價標準

5 結 語

本文以某火力發電廠的鍋爐給水水質為研究對象，首先運用因果圖找出鍋爐給水水質發生偏差的原因，進行要因確認；其次對于給水的各項指標運用多元線性回歸法進行分析，找到對pH值顯著影響的變量是給水中的溶解氧、電導率以及含硅量，據此實施改進措施；最后通過單值-移動極差控制圖和過程能力分析，對電廠水質的pH值改善前后進行對比和效果驗證，并提出相關改進建議與對策。

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