600MW机组自动配氨技术的研究与应用

600MW机组自动配氨技术的研究与应用

王洪一 刘艳虹

广东粤电韶关发电厂有限公司 广东韶关  512132

在电厂锅炉给水系统中，一般采用化学炉内加药系统实现给水和凝结水的加氨、加氧处理，通过加氨的方式提高给水或凝结水的pH值,中和给水中游离的二氧化碳,以减少由低pH值引起对锅炉给水系统管道和锅炉受热面管道的腐蚀,但过高的pH值又会对有铜系统造成腐蚀，因此给水系统中必须维持加氨控制稳定，严格准确地控制给水pH值,有效防止给水管路的腐蚀和金属表面保护膜的破坏。因此提高给水品质，使机组在最佳水汽品质下运行,采用更先进可靠的加氨自动控制装置是十分必要的。

一、运行现状

韶关发电厂2×600MW机组的凝结水、给水及闭式水加氨系统，采用采购成品浓氨水及人工稀释的配药方式，然后通过加氨计量泵加入热力系统。

采购浓氨水人工配药方式通常存在以下问题：

1、市售氨水质量得不到保证（部分氨水配制用的除盐水不合格、甚至用工业水配制或运输槽罐车交叉污染等），且容易被忽视，氯离子等腐蚀性杂质或有机物含量超标，可能对热力设备产生腐蚀、积盐等产生不良影响，或增加锅炉排污等；

2、浓氨水属于氨水溶液的一类，具有无色透明的特点，浓度多数处于22至25%这一范围内，且伴随挥发将产生明显的刺激性气味，随温度升高和放置时间延长而挥发率增加，且随浓度的增大挥发量增加。氨气有毒，无论是对人体皮肤还是器官（眼睛、鼻子等）均有着强烈腐蚀性，若吸入过量将导致人有窒息表现。人工配药时，氨气弥漫在加药间，严重刺激呼吸道、危害人身健康；

3、氨水价格较贵，全年药品成本较高。

二、自动配氨装置的原理

离子在电场中进行定向迁移的过程中，将有溶液导电的表现。为此，可以将此时的溶液视作为具有导体属性，可通过施加连接电极两端的一定电压，实现对所产生电信号的放大，进而获取到溶液电导率的准确数据。电导率的意义在于溶液阻抗的测试，其不会受到来自纯水静电荷的影响，这也是数据准确率大大提升的主要原因。在对水进行加氨处理后，将形成具有弱碱性特质的溶液，促使溶液导电能力相较以往有明显提高，且溶液浓度与水电导率之间存在着紧密联系。若设置25摄氏度以下的环境温度，则电导率与氨水的pH值之间的关系将确定。基于这一关系，可经由电导率得出实际的溶液pH值，如下图所示。

由于氨浓度与电导率基本成线性关系，因此通过调节水的电导率来控制加氨量。加氨自动调节系统通过采集给水电导率表测量值,传输至智能调节仪调节变频器的输出频率，自动调整加氨泵的转速，以控制加药量,使给水电导率值(pH值)稳定在一定范围内,从而提高锅炉系统安全经济运行水平,延长热力设备的使用寿命。

三、设备改造情况

具有自动化特点的配制氨的控制柜的加装，能够起到对氨水浓度与液位予以随时调整的作用。此时电极为溶液的探头，可测量出实际的电导率。通过控制单元可基于浓度与电导率的关系用以调整具体的溶液浓度，范围为0至5%。无论是安睡的电导率，还是溶液的具体浓度，均可在仪表盘中显现数据，实现基于预先设置菜单的浓度配比。若达到了溶液的限定值，则此时配药将全程自动化执行发出的命令，的自动打开进水阀门，并缓慢填充氨，直至达到预设标准后自动关闭进水门。该过程充分利用了溶液电导率与浓度之间的关系，可实现全程的自动化药物填充与浓度配比。

具体改造如下:

(1)在加药间安装一自动配氨装置控制柜（1500×800×400）；

(2)从2×600MW机组脱硝氨气管路的排污#4门前接DN15不锈钢管路至加药间的自动配氨装置控制柜，再连接至配药箱；

(3)在加药间内接一路除盐水管路至自动配氨控制柜，再连接至配药箱；

(4)电导电极安装；配药箱液位的安装；电缆铺设及电气接线等；电导率表是由瑞士SWAN公司生产，型号为AMU，其中电导率电极的电极常数为0.0415，补水电导率表的输出量程0～2000μS/cm。

(5)自动配氨装置的调试、运行。

(6)自动加氨系统在公用系统上使用除氧器入口电导率对其进行调试，运行，逻辑说明交付给热控人员。

逻辑说明：使用前馈PID方式，引入给水流量信号作为前馈信号，除氧器入口电导率为被控信号，通过PID运算后，调节加氨泵的频率，从而控制系统的加氨量。

图1自动配氨改造系统图

四、改造后投用系统效果

改造后的自动配氨系统有以下功能及优点：

(1)可任意设定配药浓度（0~5%），满足机组不同给水处理工况的要求；

(2)防止氨逃逸功能：配药箱安装有呼吸装置，消除加药间氨的刺激性气味；

(3)环境氨气检测功能：当环境中氨浓度大于设定值时，会自动连锁切断氨气来源，同时发出声光报警信号，确保人身和设备安全；

(4)报警及保护功能：液位超限、浓度超限、配药超时等多重联锁保护，安全可靠；

(5)自动化程度高，无需人工值守，运行成本低；

(6)历史数据查询功能：可查询药箱浓度、药箱液位的历史数据。

在改造完成后，从实际的运行情况来看各项指标表现均较为正常，可基于实际需求配置需求浓度的氨水，未产生运行缺陷。此类通过利用电导率与氨水浓度关系设定需求浓度参数的配制方法，使得加药间内的氨气浓度相较以往有明显降低，在一定程度上消除了对操作人员生命健康的不良影响。由于全程均为自动化控制，因此可保证氨水配制浓度的精确性。连接各类设备的管道均为不锈钢材质，与危化品的使用规定相匹配，进而避免了泄露等不良情况的产生。同时，改造方案中添加了在氨气逃逸后的检测报警装置，可基于对氨气浓度的检测进行超出限值后的自动报警，确保了不良情况处理的及时性，保证了系统全程使用的安全性

。

5、改造后系统的注意事项

（1）控制柜电源尽量不断电，避免PLC内程序丢失。

(2)设置参数后，必须将“手动”按钮切换为“自动”状态，程序才自动运行。

（3）氨气压力表压力应大于0.1MPa。

（4）凝水配药箱与给水配药箱通过计量泵入口管联通，在未做好隔离措施时，严禁打开凝水配药箱、给水配药箱排污门。

6、结论

给水加氨系统采用外购浓度为24%的氨水配药，氨水市场售价为2400元/吨，而浓度100%的液氨价格为2700元/吨，每吨液氨可配4吨氨水。采用外购氨水时，每年要合计消耗氨水60吨，药品费用为14.4万元。采用液氨配制氨水时，药品费用只需2.7万元，相当于每年可省药品费11.7万元左右，氨水加药费用可降低81%。同时，可以避免因外购氨水质量不合格，降低机组汽水品质，将Cl-等腐蚀性杂质离子或者有机物等带入热力系统，防止发生热力设备的腐蚀和积盐现象。在有效落实自动化氨水浓度配制系统的改造方案后，由于全程均为自动化的药物填充，因此可基于发出的浓度调整指令，在低于设定浓度值后及时进行浓度提升的处理工作。该种方案有效降低人工成本的同时，也为企业产品在市场中的整体竞争力提升奠定了坚实基础。