锅炉给水水质改善研究

徐晓敏， 张佳蔚

(上海电机学院 商学院，上海 201306)

据国家能源局在2016年1月15日发布的数据，2015年，全社会用电量55 500亿kW·h，同比增长0.5%。分产业看:第一产业用电量1 020亿kW·h，同比增长2.5%；第二产业用电量4 004.6亿kW·h，同比下降1.4%；第三产业用电量7 158亿kW·h，同比增长7.5%；城乡居民生活用电量7 276亿kW·h，同比增长5.0%。由此可见，电力在人们日常生活和生产中的重要性。

在电力需求愈发高昂的今天，对发电厂而言，安全发电才是关键。而锅炉给水，在火力发电的整个过程中肩负着尤为关键的角色。经过一系列的水处理之后被送到锅炉中的水就是给水，将它转变为蒸汽，然后用以推动发电机转动发电。因此，锅炉给水的水质对保证电厂中发供电设备的安全和稳定起着重要作用。

1 锅炉给水水质改善相关研究

现如今，越来越多大容量的高参数机组被投入到火力发电厂中，所以安全生产就显得尤为重要，特别是一些防止腐蚀和结垢的措施应当很好地落实，不然会由于变异的水质和腐蚀之类的原因造成机组故障，引发不必要的安全隐患和经济损失[1-2]。因此，火力发电厂的化学水中各个参数都需要被详尽地检测，以便于更有效地了解电厂的真实生产情况，特别是对于温度、氧气、压力等诸多的指标，都需要进行详细的统计[3]。一些学者从火电厂安全性、稳定性等方面研究了电厂的水汽质量监控系统[4-6]、水处理方法[7-9]、耐腐蚀[10]以及pH值[9]波动问题。结合以上观点，文献[11-20]中运用多元线性回归、统计过程控制、工序能力分析、神经网络等方法对数据进行了分析。这些研究结果对本研究具有很好的借鉴意义。

2 锅炉给水水质控制内容

严格控制锅炉给水的水质具有十分重要的意义，可以有效地防止电厂的热力系统出现结垢、腐蚀和积盐，以保证电厂锅炉的经济运行，同时提高生产过程的安全性。

需要监督的指标有水质的硬度、含油量、溶解氧、联氨、pH值、总二氧化碳、含硅量、电导率、含铁量和含铜量等。对于锅炉水质而言，pH值是最重要的指标，而溶解氧、电导率和含硅量这3个指标对锅炉给水的pH值的影响是显著的。

3 电厂水质改善实施措施

3.1 给水水质发生偏差原因分析

运用因果图，分析导致锅炉给水水质发生偏差的因素，如图1所示。

图1 给水水质偏差因果图

根据最终确认下来的9个可能因素，进行初步的审核，形成要因确认表，如表1所示，并逐步进行原因排查，确定其是否为要因。

经过对上述因素的逐一排查，可以初步确定影响给水pH值的因素主要就是加药紧急处理的延时。

表1 要因确认表

3.2 多元线性回归法对电厂水质变量的分析

根据某电厂化验班提供的3号机组炉水品质数据，着重检测了pH值、溶解氧、硬度、电导率、含硅量以及联氨6项数据。通过SPSS软件对锅炉给水水质进行分析，试图找出影响pH值变化最为关键的变量。输出的多元回归结果如表2～4所示。

表2 模型汇总

注：a.预测变量(常量)为SiO2,溶解O2,电导率

R=0.770，该结果说明有77.0%的预测可以用该模型来进行。

Sig.=0.000<0.05，该结果证明因变量与自变量的线性关系是显著的，可建立线性方程。

表3 模型的方差分析表

注：1.预测变量(常量)为SiO2, 溶解O2,电导率

表4 模型参数的估计和检验

根据回归结果，得到pH值与给水中的溶解氧、电导率以及含硅量的多元线性回归方程为

因此，只要有效地解决了加药加氨问题，锅炉给水的pH值稳定性就能够得到提高。

4 改善前后锅炉给水pH值对比

图2 给水水质改善对比

根据判稳判异准则，改善后的pH值处于稳定状态。进行过程能力分析，如图3所示。

图3 改善后的过程能力分析图

改善后的过程能力达到了1.42，根据表5的评价标准，锅炉水质处于理想状态，说明采取的措施对锅炉给水的水质改善是有效的。

表5 过程能力指数Cp值的评价标准

5 结 语

本文以某火力发电厂的锅炉给水水质为研究对象，首先运用因果图找出锅炉给水水质发生偏差的原因，进行要因确认；其次对于给水的各项指标运用多元线性回归法进行分析，找到对pH值显著影响的变量是给水中的溶解氧、电导率以及含硅量，据此实施改进措施；最后通过单值-移动极差控制图和过程能力分析，对电厂水质的pH值改善前后进行对比和效果验证，并提出相关改进建议与对策。

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