本发明属于发电厂锅炉水处理领域，尤其涉及一种发电厂电解式给水自动加氧系统及方法。
背景技术：
长期以来火力发电厂的锅炉给水处理方式多采用全挥发处理方式，即向炉水中加入氨水及联氨，控制炉水呈碱性，其中联氨的作用是除去除氧器出口给水中微量的氧气，使给水呈还原性工况，这种处理方式又称之为还原性全挥发处理。若不加联氨，保留给水中残存微量的氧气，则称之为氧化性全挥发处理。全挥发处理工况下，锅炉管道受高温高压蒸汽的氧化，会在内壁表面形成结构疏松的fe3o4层，受流动加速腐蚀的影响，给水管道内壁形成的fe3o4被冲刷至水冷壁中，最终造成水冷壁管的严重结垢。水冷壁结垢量过高一方面会影响锅炉传热效率，另一方面还可能导致水冷壁堵塞、过热爆管。
给水加氧处理是火力发电厂防治锅炉氧化皮危害的有效方法。在加氨的同时，向给水中加入少量氧气（一般30μg/l~150μg/l），在锅炉管道内壁形成一层致密的f2o3氧化膜，从而抑制流动加速腐蚀，从根源上减缓了氧化皮生长对锅炉的危害。在加氧处理时，目前普遍采用的加氧方式为气体钢瓶式加氧法，即以氧气钢瓶为气源，通过由减压阀、流量控制阀等组成的加氧装置加入到机组除氧器的下降管中，然后通过省煤器入口和启动分离器（或汽包）出口的在线仪表或人工化验控制加氧量。这种方法存在诸多弊端：其一，现有的加氧装置操作繁琐，无法实现在线自动加药，人工劳动量大；其二：现有的加氧装置落后，加氧量难以精确控制，随着机组负荷的波动，无法实现加氧量的实时调整；其三，氧气是靠气体钢瓶内的压力加入到机组给水管道中的，钢瓶内有一定压力的气体无法利用，造成氧气的浪费。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的无法实现自动精确控制加氧、加氧操作复杂，人工劳动量大等技术问题，本发明提供一种能够实现加氧控制精准的给水自动加氧系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种给水自动加氧系统，包括可调式电源、pid控制模块、氧气发生器、加氧组件和机组溶氧检测件，所述机组溶氧检测件与机组连接，所述pid控制模块分别与所述可调式电源、所述机组溶氧检测件连接，所述可调式电源与所述氧气发生器连接，所述氧气发生器与所述加氧组件连接，所述pid控制模块根据所述机组溶氧检测件检测到的溶氧浓度信号及设定的目标溶氧浓度信号，控制所述可调式电源输出相应电流值到所述氧气发生器，所述氧气发生器通过电解水产生匹配的氧气量，产生的氧气通过所述加氧组件加入到机组给水中。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述氧气发生器与所述加氧组件通过连接管路连接，所述连接管路上设有干燥组件，所述连接管路上设有第一出口逆止阀和/或所述加氧组件的出口管道上设有第二出口逆止阀。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述加氧组件包括柱塞腔、氧气入腔口、氧气出腔口、活塞、可驱动活塞在柱塞腔内运动的间歇式活塞泵、用于监测活塞位置的第一行程限位器和第二行程限位器，所述第一行程限位器与所述第二行程限位器安装于所述柱塞腔壁上，所述氧气入腔口与所述氧气发生器连接，所述氧气出腔口与机组加氧点连接，通过所述氧气入腔口通入氧气至所述柱塞腔内时，所述活塞在氧气的压力作用下运动，当所述活塞到达所述第二行程限位器位置时，所述间歇式活塞泵启动并驱动所述活塞往所述第一行程限位器的位置运动，将所述柱塞腔内的氧气通过氧气出腔口输出，当所述活塞到达所述第一行程限位器位置时，所述间歇式活塞泵停止工作，所述活塞再次在氧气的作用下往所述第二行程限位器的位置运动。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述加氧组件还包括移动式塞子，所述移动式塞子安装在所述氧气入腔口的空腔内，且所述移动式塞子在气体压力的作用下实现所述氧气入腔口的开合。当向所述柱塞腔通入氧气时，所述氧气入腔口空腔内的所述移动式塞子在氧气的压力作用下被顶开，氧气进入柱塞腔体内，当氧气通过所述氧气出腔口输出时，所述移动式塞子在所述柱塞腔内部的气体压力作用下，将所述移动式塞子向腔体外侧压紧，关闭氧气入腔口。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述加氧组件还包括泄压阀，所述泄压阀设于所述柱塞腔上，且所述泄压阀与所述柱塞腔连通。所述柱塞腔通过所述泄压阀泄压。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述自动加氧系统还包括dcs控制器，且所述dcs控制器分别与所述第一行程限位器、所述第二行程限位器、所述间歇式活塞泵、所述泄压阀连接，当所述第二行程限位器检测到所述活塞时将信号反馈给所述dcs控制器，所述dcs控制器发出信号启动所述间歇式活塞泵；当所述第一行程限位器检测到所述活塞时将信号反馈给所述dcs控制器，所述dcs控制器发出信号停止所述间歇式活塞泵，且发出信号打开所述泄压阀并延时关闭。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述氧气发生器包括：电解槽、产氢口、产氧口、阴极、阳极、电解液、隔膜，所述产氢口、所述产氧口设于所述电解槽上，所述产氧口与所述加氧组件连接，所述阴极、所述阳极与所述可调式电源连接。
上述的给水自动加氧系统，优选地，所述氧气发生器还包括液位传感器、补水电磁阀，所述液位传感器、所述补水电磁阀设于所述电解槽上，且所述液位传感器、所述补水电磁阀均与所述dcs控制器连接，且所述dcs控制器根据所述液位传感器输送的信号来控制所述补水电磁阀的开合实现自动补水。
作为一个总的发明构思，本发明还公开了基于上述给水自动加氧系统的给水自动加氧方法，包括如下步骤：
s1、启动可调式电源；使氧气发生器、pid控制模块、机组溶氧检测件处于工作状态；向所述pid控制模块输入设定的加氧目标浓度信号；
s2、所述机组溶氧检测件检测机组中的溶解氧浓度并将所述溶解氧浓度信号反馈给所述pid控制模块；
s3、所述pid控制模块根据设定的加氧目标浓度信号和检测到的溶解氧浓度信号进行计算，并根据计算结果控制调节所述可调式电源输出到所述氧气发生器的电流值，来控制所述氧气发生器的产氧量；
s4、将产生的氧气输送到机组中实现加氧；
s5、保持s2-s4步骤循环。
作为一个总的发明构思，本发明还公开了一种基于给水自动加氧系统的给水自动加氧方法，包括：
当将氧气通入柱塞腔内时，活塞在氧气的压力作用下向第二行程限位器的位置运动，当所述第二行程限位器检测到所述活塞时，将信号反馈给dcs控制器，所述dcs控制器发出信号启动间歇式活塞泵；所述活塞在所述间歇式活塞泵的驱动作用下向第一行程限位器的位置移动，将所述柱塞腔内的氧气加入到机组给水中，当所述第一行程限位器检测到所述活塞时，将信号反馈给所述dcs控制器，所述dcs控制器发出信号停止所述间歇式活塞泵，且发出信号打开所述泄压阀并延时关闭；
当液位传感器检测到电解液液位下降至低液位l1时，将信号传送给dcs控制器，所述dcs控制器发出指令打开补水电磁阀，通过所述补水电磁阀自动加水；待所述液位传感器检测到电解液液位上升至高液位h1时，将信号传送给所述dcs控制器，所述dcs控制器发出指令关闭所述补水电磁阀。
本发明通过电解纯水产生氧气，电解槽的电流与锅炉出口水中溶解氧含量联锁，通过调节电解电流控制氧气的加入量，从而实现给水加氧的自动、精确控制。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明可根据机组在线溶氧检测组件的反馈及设定的溶氧目标值自动调节电解装置的电流，通过精确控制产氧量来实现机组加氧量的自动调节，最终实现机组的自动精准加氧；且本发明通过电解水制备氧气，代替了传统的钢瓶气源，电解装置基本免维护，免除了运输、搬运、更换气瓶等繁琐劳动，有效节省了人力成本。
2、本发明采用特殊的活塞加氧组件将电解制备的氧气加入到机组的给水管道中，加氧装置单次的加氧量可根据现场需求调节第一行程限位器和第二行程限位器的位置，可有效避免单次加氧量过大机组给水溶氧大幅波动或单次加药量过小机组给水溶氧长时间达不到目的值的问题,使得加氧量平稳、波动小，实现对机组的平稳加氧控制。
3、本发明的自动加氧系统通过控制组件联合行程限位器、间歇式活塞泵、泄压电磁阀，实现对加氧组件的单次加氧量的自动控制。
4、本发明采用特殊的活塞加氧组件，通过设置在柱塞腔入腔口内的移动式塞子、泄压电磁阀联合活塞加氧组件的其他部件，每次加氧过程中几乎可以实现氧气全部利用，不残留气体，有效提高了氧气的利用率和单次加氧量控制的精确度。
5、本发明的自动加氧系统通过控制组件联合液位监测组件、补水阀，实现对氧气发生器自动补充电解消耗的水，无需人工干涉。
6、本发明的自动加氧系统通过一个控制器同时实现对加氧组件的单次加氧、及氧气发生器自动补充电解消耗的水的控制。
附图说明
图1为本发明实施例的给水自动加氧系统示意图。
图1中各标示表示：
01、可调式直流电源；02、pid控制模块；03、氧气发生器；31、电解槽；32、产氢口；33、产氧口；34、阴极板；35、阳极板；36、电解液；37、隔膜；38、超声波液位计；39、补水电磁阀；04、柱塞式自动加氧器；41、间歇式活塞泵；42、活塞；43、下超声波行程限位器；44、上超声波行程限位器；45、柱塞腔；46、移动式锥形塞；47、氧气入腔口；48、氧气出腔口；49、泄压电磁阀；05、氧气干燥器；06、干燥器出口逆止阀；07、柱塞器出口逆止阀；08、dcs控制器；09、机组溶氧检测件。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
系统实施例
本实施例公开了一种发电厂电解式给水自动加氧系统，该自动加氧系统如图1所示，该自动加氧系统由可调式直流电源01，pid控制模块02，氧气发生器03，柱塞式自动加氧器04，氧气干燥器05，干燥器出口逆止阀06、柱塞器出口逆止阀07、活塞泵dcs控制器08、在线溶氧表09组成。其中氧气发生器03由电解槽31，产氢口32，产氧口33，阴极板34，阳极板35，电解液36、隔膜37、超声波液位计38和补水电磁阀39组成。柱塞式自动加氧器04由间歇式活塞泵41，活塞42，下超声波行程限位器43，上超声波行程限位器44，柱塞腔45、移动式锥形塞46、氧气入腔口47、氧气出腔口48和泄压电磁阀49组成。可调式直流电源01与pid控制模块02之间通过信号电缆连接。阴极板34和阳极板35分别通过导线与可调式直流电源01的正负极相连。产氢口32连接管道至厂房外，将电解产生的氢气排放掉。产氧口33与氧气入腔口47通过管道连接，并在管路上依次连接氧气干燥器05和干燥器出口逆止阀06。移动式锥形塞46安装在氧气入腔口47的空腔内。氧气出腔口48通过管道连接到机组加氧点，在出口处管道上连接柱塞器出口逆止阀07。下超声波行程限位器43和上超声波行程限位器44分别贴附在柱塞腔45的外壁上且两者的位置可调节。活塞42与间歇式活塞泵41通过机械连接，间歇式活塞泵41驱动活塞42在柱塞腔内作往复运动。超声波液位计38、补水电磁阀39、间歇式活塞泵41、下超声波行程限位器43、上超声波行程限位器44和泄压电磁阀49通过电缆与dcs控制器08连接。
本实施例中，可调式直流电源01为市面销售的常见直流电源，可向外输出10v～100v，1a～100a的直流功率，具有控制信号输入接口，可接受外来控制电流信号并调节输出电流。
本实施例中，可调式pid控制模块02为市面销售的常见控制器，具有接受外来输入电流信号并进行数学计算最终输出控制电流信号的功能。pid控制模块02的界面带有数字按键及显示屏，可人工输入机组溶解氧控制的目标值。
本实施例中，dcs控制器08为市面销售的常见控制器，可接受外来的di信号并输出do信号。
本实施例中，阴极板34和阳极板35是由镀镍碳钢制成的表面多孔的电极，表面的多孔结构可增大电极的比表面积，增加电解制氧的效率。电解液36是由高纯水（电导率≤0.2μs/cm）和优级纯氢氧化钾固体配制而成的质量百分数30±3%的氢氧化钾溶液。隔膜37是由石棉或具有石棉类似功能的材料制成的，其作用是阻隔气体通过而允许离子和水通过。
本实施例中，在pid控制模块02界面输入溶解氧目标值，启动可调式直流电源01，给阴极板34和阳极板35之间施加电压，水在电场作用下发生电解，分别在阴极板34和阳极板35上析出氢气和氧气，反应如下所示：
阴极：2h++2e→h2↑（式1）
阳极：4oh-+4e→o2↑+2h2o（式2）
本实施例中，电解消耗的水通过补水电磁阀39补充，当超声波液位计38检测到电解液36液位下降至低液位l1时，将信号传送给dcs控制器08，dcs控制器08再发出指令打开补水电磁阀39，液位上升至高液位h1后关闭，所述低液位l1和所述高液位h1为设定好储存在dcs控制器内的液位数值。
本实施例中，阴极产生的氢气从产氢口32通过外排管道排放至厂房外大气中。阳极产生的氧气从产氧口33出电解槽31，进入氧气干燥器05脱水干燥，经过干燥器出口逆止阀06后顶开移动式锥形塞46由氧气入腔口47进入柱塞腔45。柱塞腔45内不断积聚的氧气使腔内压力上升，向下推动活塞42，当活塞42到达下超声波行程限位器43的位置时，dcs控制器08发出信号启动间歇式活塞泵41将腔内的氧气依次通过氧气出口腔48和柱塞器出口逆止阀07加到机组给水管道中。间歇式活塞泵41驱动活塞42加氧时，柱塞腔45内的正压将移动式锥形塞46向腔体外侧压紧，关闭氧气入腔口47防止氧气通过管道倒回电解槽31。当活塞42到达上超声波行程限位器44的位置时，dcs控制器08发出信号停止间歇式活塞泵41，同时打开泄压电磁阀49并延时1s自动关闭。此时柱塞腔45内的压力降低，电解槽31内的氧气顶开移动式锥形塞46进入柱塞腔45，开始下一个加氧循环。干燥器出口逆止阀05和柱塞器出口逆止阀06的作用是防止氧气从反方向倒冲。
本实施例中，加入到机组给水管道内的氧气在水中溶解并被机组自带的在线溶氧表09检测到，检测到的溶解氧浓度经过数据传送输入到pid控制模块02中，根据设定的加氧浓度目标值，pid控制模块02自动计算并发出指令到可调式直流电源01，调节可调式直流电源01输出电流的大小。氧气发生器03的制氧量受电解槽31电流而变化，电流越大，制氧量越高，最终加入系统的氧气量也增大。通过这种控制方式，即可实现机组给水加氧的自动控制。
本实施例中，下超声波行程限位器43和上超声波行程限位器44的位置是可移动的，可根据现场加氧量的需求人工调节两者间的间距，从而调整单次加氧量的大小。
方法实施例
本实施例公开了一种发电厂电解式给水自动加氧方法，所述方法包括如下步骤：
（1）向洁净的水桶中注入10l除盐水，称量优级纯koh固体4.30kg，缓慢倾倒进除盐水中，一边加入koh固体一边用干净的金属棒搅拌除盐水，加速固体的溶解。待全部固体均已溶解后，将电解液从氧气发生器的补水电磁阀处注入电解槽内，电解液的配制完成。
（2）在pid控制模块的界面输入机组给水溶氧浓度目标值80μg/l，此时机组在线溶氧表显示给水溶解氧浓度为6.04μg/l，上、下超声波液位计的间距设定为18cm。启动可调式直流电源，此时输出电流为27.1a，氧气发生器开始电解制备氧气，并通过加氧器加入到给水管道中。
在加氧过程中，当将氧气通入柱塞腔45内时，活塞42在氧气的压力作用下向下超声波行程限位器43的位置运动，当下超声波行程限位器43检测到所述活塞42时，将信号反馈给dcs控制器08，所述dcs控制器08发出信号启动间歇式活塞泵41，所述间歇式活塞泵41启动并驱动所述活塞42往所述上超声波行程限位器44的位置运动，将所述柱塞腔45内的氧气通过氧气出腔口48输出加入到机组给水中；当上超声波行程限位器44检测到所述活塞42时，将信号反馈给所述dcs控制器08，所述dcs控制器08发出信号停止所述间歇式活塞泵41，并发出信号打开所述泄压电磁阀49并延时关闭，完成一个加氧循环；然后依此类推，进入下一个加氧循环。同时随着加氧过程的进行，在电解作用下电解槽31中的电解液液位下降，当液位传感器38检测到电解液液位下降至低液位l1时，将信号传送给dcs控制器08，所述dcs控制器08发出指令打开补水电磁阀39，通过所述补水电磁阀39自动加水；待所述液位传感器38检测到电解液液位上升至高液位h1时，将信号传送给所述dcs控制器08，所述dcs控制器08发出指令关闭所述补水电磁阀39，所述低液位l1和所述高液位h1为设定好储存在dcs控制器08内的液位数值。
经过34分钟后，机组在线溶氧表显示给水溶解氧浓度为51.7μg/l，48分钟后溶解氧浓度为73.1μg/l，1小时后溶解氧浓度为87.3μg/l，此时电解电流为12.7a。2小时后溶解氧浓度为78.4μg/l，电解电流为14.3a。此后溶解氧浓度基本在80±7μg/l范围内波动。
（3）根据对于单次加氧量平稳性的要求，将上、下超声波液位计的间距由18cm调节为15cm，1小时后溶解氧的波动幅度降低，约2小时后，溶解氧浓度基本在80±4μg/l范围内波动。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。