汽水品质监测准确性对机组节能降耗的重要性

汽水品质监测准确性对机组节能降耗的重要性

樊雪松

国家能源集团吉林电力有限公司  吉林 长春  130022

摘  要：本文介绍了在线化学仪表对于提高火电厂水汽系统化学监督准确性、及时性的重要意义，以及对火电厂安全节能、可靠、经济运行的重要性，从精益管理角度出发分析了华润首阳山电厂常用的电导率表、PH表、溶解氧表、钠表和硅酸根表故障现象及维护管理注意事项，探讨了减小或消除引起测量误差的应对措施，为提高火电厂在线化学仪表测量准确性和化学监督水平提供了有效的技术手段。

关键词：化学仪表 水汽 化学监督 节能  精益管理  准确性 

1     引言

电厂水汽系统的化学监督是保障火力发电厂安全、经济、稳定运行的重要环节和手段，随着电厂机组的容量、参数越来越高，机组对水汽品质及水汽系统化学监督的准确性、及时性要求也越来越高，在火力发电厂生产过程中，作为工作介质的水和蒸汽都有可能会或多或少地含有一定量的杂质，这些杂质将会引起热力设备的腐蚀和结垢，所以对水、汽介质中的杂质，必须限制在标准规定之内。为了在运行中能够正确、连续地监控系统中水汽质量，则主要依靠在线分析仪表，以实现对水汽质量的全过程监督。在线仪表监督过程中我们要抓住各个环节，改善管理业务流程，真正做到设备管理精细化。细化管理模式，细化设备检修流程，同时我们要发挥管理潜力来压降成本，提高生产效率，保证化学在线分析仪表的准确性，以减缓热力设备的腐蚀与结垢和积盐的速度，防止事故，延长热力设备的使用年限。

2 在线化学仪表主要监测对象

河南华润电力首阳山有限公司采用汽水集中取样分析装置实现对热力系统的水汽品质进行监督分析。并采用凝汽器检漏系统监视凝汽器的运行工况，判断凝汽器是否发生渗漏现象。

表1：单台机组汽水取样配置情况表

一般来说，并不是化学仪表监测点越多就越好，而应根据被测对象的技术特点、重要程度来配备。要根据本单位的具体情况考虑仪表的价格性能比等条件，以适用为前提。

3 提高在线化学仪表准确性的目标

在线化学仪表测量准确性决定化学监督的可靠性，随着管理工作的加强和技术水平的提高，化学监督工作的成效也相应的提高，通过标准化、精细化的管理来提高我司在线化学仪表的准确性，确保我司机组的水汽品质合格率都达到99%以上，所配备在线化学仪表的投入率达到100%，化学在线仪表主要有PH、Na、SiO2、O2 和电导率表，做好在线化学仪表的维护工作，按规定对仪表进行检定和维护保养，使在线分析仪表长期投入运行。

4 化学监督和在线化学仪表准确性要因分析

4.1 对节能降耗影响显著

大容量机组对水汽品质要求极高，水汽品质的准确监测是保证机组安全经济运行的必要手段。由于多数在线化学仪表的管理维护不完善导致在线化学仪表普遍测量不准确，使水汽品质恶化问题得不到及时发现，导致发电机组水汽系统发生腐蚀、结垢和积盐，造成巨大的经济损失。

华润首阳山电厂#1、#2机组于2006年投运后，给水采用较为保守的还原性处理(AVT(R))方式，不可避免地产生沉积速率过快问题，#1机组2008年B级检修时：设备结垢、积盐评价结果:水冷壁B侧向火侧评价为三类；省煤器B侧评价为三类；汽机高压缸转子8级动叶片评价为二类；汽机中压缸转子5级动叶片评价为一类；汽机低压缸叶片评价为一类；高压隔板6级隔板静叶片评价为二类；中压隔板5级隔板静叶片评价为一类；低压隔板评价为一类。#2机组2009年B级检修时：发现省煤器、水冷壁及高压加热器管段结垢比较严重，省煤器、水冷壁垢量约300~400g/m

2，高压加热器垢量更大，厚度达2mm左右。水冷壁、省煤器结垢评价为三类；水冷壁、省煤器腐蚀评价为二类；汽轮机高压缸叶片积盐评价为三类；汽轮机低压缸叶片腐蚀评价为二类。系统高加疏水调节门堵塞严重，压力上升，每两个月必须将高加解列清除堵塞物，还存在汽轮机的高沉积现象等，明显影响机组经济运行；因此项目公司利用#1、＃2机组检修机会，对省煤器、水冷壁、分离器、分配管、上下联箱、储水箱、高加系统采用有机酸清洗介质进行清洗来降低垢量，提高热效率。机组经过一系列全面优化从根本上改变了凝结水、给水和疏水系统腐蚀防护局面，使两台机组能安全、经济运行，并获得显著社会、经济、环保效益。

例如国内某电厂2*600MW 亚临界机组2004年底相继底投产，汽包汽水分离装置缺陷使饱和蒸汽中大量带水。由于蒸汽在线钠表和氢电导率表测量不可靠，一直未能及时发现该问题，导致汽轮机高压缸严重积盐，汽轮机效率降低。2006年初检查汽轮机严重积盐，机组满负荷运行时的蒸汽流量从投产初期的1790t/h（额定蒸发量），增加到1900t/h 以上，两台机组每年多烧煤140000t，按每吨500 元计算，每年损失7000 万元。

目前国内火力发电机组普遍存在不同程度的腐蚀、结垢和积盐问题，虽然多数机组未出现上述例子那样严重的腐蚀积盐问题，但即便是较轻的腐蚀、结垢和积盐问题，每台机组每年也会有数百万元的经济损失。

4.2 影响机组运行的安全性

锅炉四管泄露仍然是火力发电厂可用性损失的最主要原因，在大型火力发电厂中，仅一次需要三天时间修理的爆管事故，就会使发电厂蒙受几百万元的损失。水冷壁腐蚀，省煤器的点蚀（局部腐蚀）、U 形弯头、管夹、管与管支架处的腐蚀疲劳，过热器和再热器的主要腐蚀损坏，其主要原因均是水质控制偏差。

首阳山电厂给水PH 测量值偏高，造成给水PH 实际控制值偏低，导致给水系统发生严重腐蚀，高加疏水铁含量高达70μg/L。高加腐蚀泄露会造成高加退出运行，严重影响机组效率；给水系统腐蚀产生的大量铁会加速水冷壁的沉积和腐蚀，造成爆管事故的发生。

类似的实例非常多，许多汽水品质监测合格率很高，热力设备水汽系统腐蚀结垢和积盐情况却很严重，主要原因是在线化学监测仪表测量不准确导致化学监督失去作用。由此可见，提高电厂在线化学仪表测量准确性和可靠性，提高化学监督的准确性，及时发现水汽品质控制上的问题并加以解决，对发电厂的安全经济运行具有重要的意义，可以取得节能降耗的显著效果。

5      从仪表维护入手，制定对策着力提高在线化学仪表的准确性

首阳山电厂是2005年建成投产的新厂，所以在线化学仪表的选型基本上是当前国内比较先进的。所以我们更要依靠科技、创新思维，用专业的眼光发现问题和分析设备，总结经验确保仪表维护的准确可靠，正确的使用和日常的精心维护，只要做好仪表的精心维护和校验，测得准确可靠的数据，才能起到预报和警告的作用，为决策提供第一手资料，在线仪表型号见表2.

表2：在用的五种主要化学在线仪表及型号

下面就一些现场仪表维护中常出现的故障及对策进行了总结，希望能够精确定位、精益求精、细化目标，通过精细化管理来提醒我们如何利用有限资源为企业创造出最大的效益。

5.1    9125型电导表

电导率能够反应出水中离子浓度的大小，是判断水质的一项重要指标。

5.1.1    常见故障

测量结果变大，显示不准。

5.1.2故障分析及注意事项

树脂失效、样水温度不稳定、电极极化等。应对失效树脂进行再生更换、调节恒定样水温度、对污染电极进行清理。电导池应定期进行清洗，可用50%的温热洗涤剂和一只尼龙刷子刷洗，再用除盐水冲洗干净。若电导池内部有粘着力较强的沉积物时，用10ｇ/ｌ浓度的稀盐酸溶液清洗，再用除盐水彻底冲洗干净。必须特别注意仪表应有良好的接地线，并按制造厂要求进行接线，选择电极时，一定要选择合适的电极常数，否则会影响仪表的正常工作。

5.2  9135型PH表

火力发电机组水汽系统的水质纯度很高，一般要求将水的pH值控制在严格的范围内，否则将发生腐蚀。目前使用的是Polymetron的9135型PH表。

5.2.1常见故障

测量不准，PH表测量显示偏低。

5.2.2故障分析及注意事项

水样温度的影响、电极污染、校验周期太长、斜率偏移、参比电极故障、测量电极老化；PH计温度补偿功能一般在25℃±5℃以内具有较好的效果，超过这个范围，补偿效果就很差，测量结果就产生偏差。所以发现测量不准要检查取样架恒温装置温度设置是否合理和恒温装置工作是否正常。PH表通常采用二点法进行定位,若在定位过程中发现两点定位偏差太大，应检查测量电极是否污染？参比电极是否故障？输入阻抗是否下降等问题，不要急于调节斜率。电极的使用寿命一般为一年，购置的新电极的存放也不宜过长。所以要将每个电极的运行时间登记造册观察运行，及时更换老化的PH电极（一年一次），保证电极数据测量的准确性。在机组停机或大小修期间，PH电极应放在PH值6.86的缓冲溶液中保存，不能暴露在空气中，也不能直接放在水样中，因为电极易被污染，降低使用寿命。

5.3    SWAN  Solo Sodium钠表

钠离子含量是监督蒸汽品质、鉴别凝汽器的泄漏、监督阳离子交换器的运行工况及原水分析等的重要控制参数，可直接反映热力设备的积盐腐蚀的程度。

5.3.1常见故障

测量数据偏大，测量值不稳定

5.3.2故障分析及注意事项

测量电极老化、参比电极KCL填充液结晶或用完、被测溶液pH值<10、被测溶液温度电极故障等；钠表运行期间要观察钠测量电极是否到了使用年限，有可能老化或反应迟钝，要定期对SWAN钠表测量电极用专用活化液进行活化，最后用无硅水彻底冲洗电极，注意不能让钠玻璃电极玻璃球干燥。及时添加碱化剂二异丙胺和调整样水流量，尽量使水样流速基本恒定在100ml/min，及时查看恒温装置和温度电极指示是否正常？注意冷却水的流量的温度，最好使被测水样温度温度稳定在在20～40℃比较合适。注意的是要定期校验表计，做好校验记录，若大小修或者停机后，应对电极做好保护工作，加强电极的日常管理，维护工作。

5.4    SWAN  PAM OXYTRACE溶解氧表 

5.4.1常见故障

测量数据显示偏大

5.4.2故障分析及注意事项

若发现测量数据偏大要及时查找管路或仪表接头是否有泄露？样水流速稳定否；观察氧表电极使用时间长短和电解液使用情况，定期更换（周期一年）氧膜和添加电极内填充液，并定期进行空气校准验（每月两次）。机组停运或大小修时应保持渗氧膜干燥，做好电极保护工作。

5.5    SWAN Copra Silica硅酸根表

5.5.1常见故障

测量数据显示偏大、硅表自动停运

5.5.2故障分析及注意事项

化验室所配药液不稳定、上药不均匀、样水或药液断样；定期检查硅表药液使用情况，若发现药液不足及时添加和更换，并定期对硅表进行校验，对样水流速进行调节维持硅表水样恒定不断样，紧固仪表管路各接头消除仪表管路气泡。SWAN硅表使用过程中出现多次加热器反应管堵塞导致硅表自动停运现象，所以特别注意的是要定期（两月一次）对硅表加热器反应管进行清洗。根据硅表泵管使用寿命，定期对硅表蠕动泵管进行更换（一年一次），确保硅表在线运行和运行的可靠性。

6     结束语

为保证化学分析仪表稳定运行，提供准确可靠的机组水质分析数据，根据化学分析仪表特点，热控专业特制定了《华润电力首阳山有限公司化学分析仪表维护制度》，建立了在线仪表定期校验和预防性维护检查。根据各仪表运行工况和故障特点，对各仪表制定了不同的预防性维护检查：#1/#2机组汽水取样PH分析仪表定期检查、校验；#1/#2机组省煤器、主蒸汽硅表延时反应管定期检查清洗；#1/#2机组精处理硅表延时反应管定期检查清洗；#1/#2机组汽水取样钠表测量电极定期活化、校验；#1/#2机组汽水取样溶解氧表定期检查、校验；

综上所述，在火电厂水汽系统中，电导率表、pH表、钠表、溶解氧表、硅酸根表在线测量时会遇到许多特殊干扰因素而产生误差，然而仪表维护管理专业人员应不断提高和更新自己的专业知识，有总结、有分析、有提高并积提出改进措施，提高设备使用效率，建立有效的管理机制，制定和完善仪表维护管理制度，从客观上保证测量条件的满足，保证在线分析仪表长期投运，按规定对仪表进行检定和维护保养，选择可靠的仪表备件，并建立定期维护制度，从而提高化学在线仪表的准确率，消除和减小测量偏差，保证机组安全经济、节能可靠、稳定的运行。

参考文献

[1] 曹杰玉，刘玮，宋敬霞. 水汽系统化学监督与在线化学仪表的准确性[J]。

[2] 河南华润电力首阳山有限公司化学运行规程。

[3] 华润电力河南分公司精益管理培训教材。

[4] 河南华润电力首阳山有限公司#1、#2机组给水弱氧化性处理总结