山西省在线化学仪表存在问题和解决方法

郝树宏,郭锦龙,尚玉珍

(山西电力科学研究院,山西太原 030001)

0 引言

在线化学仪表是判断和控制热力系统腐蚀结垢的依据。纯水在线测量时,(氢)电导率表、pH表、钠表和溶解氧表会受到许多特殊环境的干扰,测量回路的许多因素也会影响测量结果的准确性[1]。水汽系统中,在线测量因素和纯水因素造成的误差更大、出现的概率更高,国内原有的标准检验方法不能检验在线因素和纯水因素造成的误差。因此,电厂仪表维护人员严格按照原国内有关标准检验准确的在线化学仪表,却可能存在较大误差,而电厂仪表维护人员没有手段发现这些误差。由于上述原因,国内火力发电厂水汽系统在线化学仪表普遍存在用标准方法检验仪表的基本误差和二次仪表的性能均合格,但实际的测量误差 (即工作误差)却很大,满足不了化学监督和控制的要求,导致水汽系统汽水品质的控制出现较大偏差。这也是许多电厂水汽品质 “合格率很高”,却仍然出现严重的腐蚀、结垢和积盐等问题的主要原因。

1 新旧标准主要不同点对照

新的 《发电厂在线化学仪表检验规程》(DL677—2009)于2009年12月1日实施,虽然仍沿用DL677标准编号,但在检验方法、误差计算方法、合格标准等方面都进行了全面修订,是一个全新的标准,对于规范和提高电厂在线化学仪表运行和仪表准确性方面有重要意义。

2 手工测量与在线测量的区别

现场工作人员经常使用手工取样测量的方法与在线仪表测量值进行比对,来判断在线仪表的准确性。实际上,手工分析方法无法准确测量纯水的氢电导率与直接电导率、pH值、钠含量及溶解氧,原因如下。

a)手工取样测量 (氢)电导率:取样过程中水样会迅速吸收空气中的二氧化碳,使水样的电导率增加0.2 μ S/cm以上,而水汽系统 (氢)电导率一般在0.1 μ S/cm左右,因此手工取样无法准确测量纯水的 (氢)电导率。

b)手工取样测量纯水pH值:取样过程中水样会迅速吸收空气中的二氧化碳,使水样的pH值降低0.2以上;取样测量还受液接电位、纯水温度补偿等影响,因此手工取样无法准确测量纯水 (凝结水、给水、炉水等)的pH值。

c)手工取样测量纯水Na含量:取样过程中水样会受空气中灰尘的污染、取样瓶的污染,测量过程还受液接电位、参比电极污染、玻璃电极溶解Na等影响,因此手工取样无法准确测量纯水 (凝结水、给水、蒸汽等)水样的Na含量 (μ g/L级)。

d)手工取样测量低浓度溶解氧,其测量精度远远低于在线溶解氧表的测量精度,也无法标定在线溶解氧表的准确性。

e)手工取样测量是间断性的,不能及时发现随机出现的水质异常情况。如蒸汽间断性带水、精处理系统间断释放阴离子、水汽系统间断性污染等等。

总之,手工取样测量方法的准确性和精度较低,不能判断在线纯水 (氢)电导率仪、pH计、钠表和溶解氧表的测量准确性,而上述在线仪表是水汽系统化学监督最重要的仪表。

表1 新旧《发电厂在线化学仪表检验规程》主要不同点对照

3 目前山西省化学仪表运行状况

按照新标准对山西省6个电厂 19台机组的368台在线化学仪表进行了检验,结果显示配备率、投入率较好,但合格率低:全厂合格率在20%～60%之间,pH表和电导率表总体合格率不到40%,很多仪表误差达到30%以上,严重影响运行控制和化学监督,见图1和图2。

图1 全厂在线化学仪表合格率统计

图2 四类在线化学仪表合格率统计

4 定期检验和正确维护

按照新标准进行定期检验,发现存在问题,有针对性地进行正确维护,可以使在线化学仪表合格率明显提高。例如某电厂2台600 MW机组,通过检验发现仪表误差和产生原因,进行处理重新检验,合格率由原来31.9%提高到85.1%,其余不合格表计是因缺乏配件导致。

4.1 定期检验是判定仪表准确性的唯一方法

实验室仪表、便携表、定位液、标准溶液不能用于在线化学仪表准确性检验,因测量条件差别巨大,会产生很大误差,也不符合DL677—2009要求。应采用符合标准的现场动态检验装置进行定期检验,可以准确发现问题。

如某厂给水在线pH表显示9.05,运行人员取样用实验室表测定pH为9.08,认为表计准确,并以此来调整加氨量。但给水氨含量2.68 mg/L,对应 pH应在9.5以上,经检验,当时pH值为9.58。产生较大误差原因是:在线表、实验室表已长时间没有更换,实验室表放入水样需5 min以上才能基本稳定,取样温度在35℃左右,实验室表响应慢导致CO2溶入和水样温度高是实验室表测量严重偏低的原因,在线表电极老化是其测量误差大的原因。而这两个表用定位液标定都没有问题,原因是,给水电导率在几μ S/cm,定位液含盐量非常大,是给水的几千倍,而且是静态标定,测量条件差别非常大。Na表、溶氧表和电导率表也存在类似问题。

仪表经过更换交换柱树脂、更换电极、标定和清洗等日常维护,以及长时间运行后,误差会发生改变,需要经过定期检验来确定准确性和误差来源。

4.2 正确维护减小误差

电导率表氢交换柱是误差的主要来源,处理方法:首先,保证树脂再生度,目前绝大部分电厂都不具备交换柱树脂动态逆流再生条件,静态再生度不高,使氢电导率表测量结果偏低,再生时应用分析纯盐酸,再生时酸高出树脂面20 cm以上,先用5%盐酸清洗浸泡树脂2 h以上,倒去酸液,再用5%盐酸浸泡再生,冲洗合格后使用,中间注意间歇搅拌。或者使用一次性氢型树脂,不进行实验室再生。其次,树脂保存过程中严格防止脱水和防冻,更换时要冲洗干净交换柱内失效树脂。另外,电极常数检验和标定要用动态法。

pH表电极更换不及时是误差的主要来源,电极正常使用期限一年 (从出厂日期开始计算),大部分情况用不到一年,应按时更换,用定位液不能发现电极老化。

Na表和溶氧表:Na表及时更换电极 (Na表电极同pH表一样)和定期标定,溶氧表按要求更换渗透膜、添加电解液和定期标定。

5 结论

目前山西省电厂在线化学仪表存在较大误差,不能满足 《发电厂在线化学仪表检验规程》(DL677—2009)要求,给化学监督造成严重影响。通过正确方法检验,发现问题,有针对性地进行正确维护,可以使在线化学仪表合格率明显提高。

[1] 曹杰玉,刘玮,宋敬霞.提高水汽系统化学监督与在线化学仪表可靠性的研究 [J].中国电力,2008,(41)3:62-64.