一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法和系统

摘要

本发明公开了一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法和系统，其调控方法包括：当实时监测到的炉水pH值大于第一预设阈值、且小于第二预设阈值时，停止添加磷酸盐水质调节剂，开始添加去碱化剂；依据蒸汽系统磷酸盐检测值、炉水pH等参数建立第一数学函数模型，根据接收到的参数反馈值，利用第一数学函数模型计算出t时刻炉水内游离OH

说明书

技术领域

本发明属于船用水处理技术领域，更具体地，涉及一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法和系统。

背景技术

现有的某些船用低压锅炉蒸汽动力系统，由于船上没有配置树脂再生系统，且船上设备运行年限较久，在海上航行期间，锅炉蒸汽动力系统会出现补水除盐微漏钠、冷凝器微渗漏等突发现象。当只采用低压锅炉的常规磷酸盐加药方案，即磷酸盐加药方案或协调磷酸盐加药方案进行炉水水质调控处理时，炉水pH值会出现持续偏高的现象，此时炉水内游离NaOH含量会快速增加，并在锅炉局部浓缩，导致锅炉发生苛性腐蚀，严重影响船用锅炉的安全运行。为保障此类锅炉在航行期间的安全运行，急需一种与现有的船用低压锅炉水质环境相适应的炉水游离NaOH调控方法，以高效清除锅炉内游离NaOH，防止锅炉苛性腐蚀的发生。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法，主要解决的是某些船用低压锅炉采用常规的磷酸盐加药方法或协调磷酸盐加药方法进行炉水水质调控处理时，不能精准调控游离NaOH，炉水内游离NaOH在锅炉局部浓缩，导致锅炉发生严重苛性腐蚀的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法，所述调控方法包括：

S1、当实时监测到的炉水pH值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，停止向锅炉添加磷酸盐水质调节剂，开始添加碱化剂Na

S2、依据蒸汽系统磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、蒸发量、排污量、起始磷酸根浓度、给水流量、炉水体积、给水硬度、蒸汽湿度及运行时间，建立第一数学函数模型，其数学表达式为：

其中：R为钠磷摩尔比，p为排污量，W为蒸发量，u为蒸汽湿度，H为给水硬度，Q为给水流量，C

基于所述第一数学函数模型计算出t时刻炉水内游离OH

S3、依据去碱化剂Na

其中，M

基于所述第二数学模型计算出t时刻去碱化剂Na

S4、依据步骤S3中计算出的t时刻去碱化剂Na

当监测到的炉水pH值不大于所述第一预设阈值时，停止加Na

当监测到的炉水pH值不小于所述第二预设阈值时，锅炉停机。

进一步地，步骤S2中基于所述第一数学函数模型计算出t时刻炉水内游离OH-浓度的步骤包括：

将t时刻的磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、起始磷酸根浓度、给水硬度、给水流量、炉水排污流量、炉水体积、蒸发量、蒸汽湿度及运行时间自动输入所述第一数学函数模型，计算出t时刻炉水内游离OH-浓度。

所述第一数学函数模型中，函数f

函数f

函数f

进一步地，步骤S3中解算t时刻去碱化剂Na

将步骤S2中计算出的t时刻炉水内游离OH-浓度、去碱化剂Na

进一步地，步骤S301中建立的所述第二数学函数模型中：

t时刻去碱化剂Na

且t时刻去碱化剂Na

进一步地，所述第一预设阈值为10.3。

进一步地，所述第二预设阈值为11。

根据本发明的另一个方面，还公开一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控系统，该调控系统运行时用于执行如前任一所述的一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法，所述调控系统包括磷酸盐加药系统、去碱化剂Na

所述磷酸盐加药系统用于当所述pH监测模块监测到炉水pH值不大于第一预设阈值时，添加磷酸盐水质调节剂调控炉水水质；

所述去碱化剂Na

所述系统加药模块用于依据蒸汽系统磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、蒸发量、排污量、起始磷酸根浓度、给水流量、炉水体积、给水硬度、蒸汽湿度及运行时间，建立第一数学函数模型，并将t时刻的磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、起始磷酸根浓度、给水硬度、给水流量、炉水排污流量、炉水体积、蒸发量、蒸汽湿度及运行时间自动输入所述第一数学函数模型，计算出t时刻炉水内游离OH

所述系统加药控制模块还用于依据去碱化剂Na

所述Na

所述pH监测模块实时监测炉水的pH值：

当实时监测到的炉水pH值不大于第一预设阈值时，关闭Na

当实时监测到的炉水pH值不小于所述第二预设阈值时，关闭锅炉。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

1.本发明提出的船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法适用于船舶航行期，当某些船用锅炉在采用常规磷酸盐加药或协调磷酸盐加药方案调控炉水水质时，若出现炉水pH持续偏高、处于预设阈值区间时，表明有可能发生补水除盐系统微漏钠或冷凝器微渗漏等突发情况。本方案通过同时建立多个数学模型对炉水内游离NaOH进行精准解算，能够达到精准、高效地去除炉水内游离氢氧根，有效控制炉水pH，防止锅炉苛性腐蚀破损现象的出现，保障船舶的安全航行。

2.本发明提出的船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法，可根据炉水水质pH的实时监测情况，与常规磷酸盐加药系统进行协调配合使用，即当本方案中的去碱化剂Na

3.本发明提出的船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法，能够解决船用锅炉的苛性腐蚀穿孔问题，对于突发微泄漏的冷凝系统、微漏钠的补水除盐系统具有良好的缓冲适应性，从而进一步减少航行中的检修成本。

附图说明

图1是本发明提供的一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在船舶航行过程中，低压锅炉(以下简称锅炉)一般启用磷酸盐加药系统加磷酸盐水质调节剂调控炉水水质，具体可采用常规磷酸盐或协调磷酸盐方等方式进行锅炉水质调控处理，该些调控方式均为本领域常规调控手段，具体细节在此不再赘述，其中使用的磷酸盐水质调节剂包括聚磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂和聚羧酸等。如图1所示，为本实施例提供的一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控方法的流程示意图。

S1、当实时监测到的炉水pH值出现持续偏高现象时，即第一预设阈值＜pH值＜第二预设阈值时，暂停添加磷酸盐水质调节剂，开始添加去碱化剂Na

S2、依据参数反馈值，包括蒸汽系统磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、蒸发量、排污量、起始磷酸根浓度、给水流量、炉水体积、给水硬度、蒸汽湿度及运行时间，利用常规数学建模软件建立第一数学函数模型，现有技术中，凡是能够实现根据参数反馈值建立本实施例中第一数学函数模型的数学建模软件均能适用于本发明中，此处的数学建模软件包括但不限于matlab、Maple和Mathematica等软件，建立的数学函数模型的数学表达式为：

其中：R为钠磷摩尔比，p为排污量，W为蒸发量，u为蒸汽湿度，H为给水硬度，Q为给水流量，C

基于第一数学函数模型计算出t时刻炉水内游离OH

S3、依据去碱化剂Na

其中，M

基于第二数学模型计算出t时刻去碱化剂Na

S4、依据步骤S3中计算出的t时刻去碱化剂Na

pH监测模块在添加过程中监测炉水pH值：

当监测到的炉水pH值不大于第一预设阈值时，即当炉水pH≤10.3时，停止加Na

当监测到的炉水pH值不小于第二预设阈值时，即pH≥11时，表明锅炉内部出现异常，锅炉接收到监测异常信号时执行停机，停机后可排查冷凝器密封性、补水除盐系统漏钠情况及添加的药剂纯度等方面，确认锅炉炉水水质异常原因。本实施例中调控去碱化剂Na

当锅炉补水除盐系统微漏钠或冷凝器微渗漏等突发情况时，可根据锅炉炉水水质监测情况，及时有效地去除炉水内的游离OH-，且通过多步骤、更精确的数学函数计算，进一步提高炉水水质指标合格率，有效控制炉水pH，防止锅炉苛性腐蚀导致锅炉破损穿孔现象的发生，保证行船安全并降低维修成本。同时，通过炉水不同pH值时多种加药方案的协调配合，能够减少锅炉磷酸盐的加药量，降低锅炉内炉渣含量，进一步降低炉渣处理成本。

作为优选地，步骤S2中系统加药控制模块依据接收到的锅炉相关的参数反馈值解算t时刻炉水内游离OH-浓度的步骤具体包括以下步骤：

将t时刻的磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、起始磷酸根浓度、给水硬度、给水流量、炉水排污流量、炉水体积、蒸发量、蒸汽湿度及运行时间自动输入第一数学函数模型，计算出t时刻炉水内游离OH-浓度。

作为进一步优选地，第一数学函数模型中，函数f

函数f

函数f

作为优选地，步骤S3中解算t时刻去碱化剂Na

将步骤S2中计算出的t时刻炉水内游离OH

作为进一步优选地，步骤S301中建立的第二数学函数模型中：

t时刻去碱化剂Na

且t时刻去碱化剂Na

在本发明的另一个实施例中，还公开一种船用低压锅炉炉水游离NaOH调控系统，包括通过电信号连接的磷酸盐加药系统、去碱化剂Na

该系统各个模块的工作原理如下：

磷酸盐加药系统用于当pH监测模块监测到炉水pH值不大于第一预设阈值时，添加磷酸盐水质调节剂调控炉水水质；

去碱化剂Na

系统加药模块用于依据物料守恒、离子平衡和电荷平衡原理，根据蒸汽系统磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、蒸发量、排污量、起始磷酸根浓度、给水流量、炉水体积、给水硬度、蒸汽湿度及运行时间等参数反馈值，并基于内嵌的常规数学建模软件建立第一数学函数模型。凡是能够实现根据参数反馈值建立本实施例中第一数学函数模型的数学建模软件均能适用于本发明中，此处的数学建模软件包括但不限于matlab、Maple和Mathematica等软件。并将t时刻的磷酸盐检测值、炉水pH、钠磷摩尔比R、起始磷酸根浓度、给水硬度、给水流量、炉水排污流量、炉水体积、蒸发量、蒸汽湿度及运行时间自动输入第一数学函数模型进行计算，从而得到t时刻炉水内游离OH

系统加药控制模块还用于依据去碱化剂Na

Na

若pH监测模块实时监测的炉水pH值不大于第一预设阈值，即炉水pH≤10.3时，则关闭Na

pH监测模块实时监测到的炉水pH值不小于第二预设阈值时，即pH≥11时，关闭锅炉进行异常情况排查，如排查冷凝器密封性、补水除盐系统漏钠情况及药剂纯度等情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。