水质分析在汽包水位校验中的应用

□ 高登岸

引言：由于汽包压力等级的不同，汽包内水中含盐量的不同，导致汽包内蒸汽的溶解携带能力的差异，因此蒸气密度处于动态变化过程中，如输入定值进行校验补偿，势必存在较大的差异，而水质分析法是通过对不同高度的水或蒸汽进行直接取样分析，根据含盐量判断水位值。

一、原理及影响因素分析

（一）单室平衡容器参比水柱补偿法

1.原理及计算

原理图如下：

计算公式如下：

其中：

ΔH：汽包水位，单位：米；

L：正压侧参比水柱高度，单位：米；

H0：水侧取样管中心线距离汽包零水位显得距离，单位：米；

ΔP：水位差压变送器来的差压值，单位：Pa；

2017年，广西新增城镇绿色建筑竣工面积约1760.012万平方米，竣工房建工程面积5497.54万平方米，城镇绿色建筑占新建建筑比重达32.015%，较2016年绿色建筑面积比重15.49%同比增长了16.525%。2018上半年，全区城镇竣工民用建筑面积约2652.24万平方米，折合节能量46.89万吨标准煤；城镇新增报建绿色建筑面积约1720.85万平方米，绿色建筑评价标识项目27个。

ΔP/g：水位差压变送器来的差压值，单位：mmH2O；

ρa：冷凝水的密度，单位：kg/m³；

ρw：饱和水的密度，单位：kg/m³；

ρs：饱和汽的密度，单位：kg/m³；

2. 影响测量准确度的因素分析

（1）公式中的变量ρs、ρa受汽包压力影响较大。压力不同时，对应的蒸汽溶解盐分的能力不同，压力越高，溶解能力越强，不同的盐分在相同压力下的溶解能力也不同。因此，对于不同机组，尽管压力等级相同，由于炉水含盐量的差异，必然导致蒸汽中溶解的盐量不同，对于同一台机组，由于炉水含盐量处于动态变化过程，仍然会导致蒸汽中溶解的盐量不同，ρs、ρa始终是变化的，所以不能通过查阅参考数据来引用，必须通过在线测量才有分析价值。

（2）公式中的变量ρa还受环境温度的影响。该管段的水样温度受环境影响较大，尤其是北方地区，工作环境高低温差达60～70℃。

（3）公式中的变量ρw受汽包压力和炉水温度影响较大。压力不同时，炉水中气泡的含量和比例不同，密度就会有差异；炉水含盐量处于动态变化中，含盐量的高低必然会影响炉水密度。与ρs、ρa同理，不能通过查阅参考数据来引用，必须通过在线测量才有分析价值。

（二）联通法

主要是在机组冷态下，利用连通器的连同原理，进行汽包内零水位与汽包外就地水位计的零点校对。

（三）水质分析法

1.分析原理

汽包内设置有真实水位取出装置，称之为取样缸。取样缸安置在受下降管和分离器影响较小的汽包端部。取样缸是一只直径为φ140×6.5长为533mm两段封闭的圆筒，取样缸上垂直均匀分布着10个取样点，内侧上下各开一只φ14mm的孔与汽包汽水侧相通，使其具有一定的阻尼作用，保证筒内水位平稳，其精确度在50mm以内。通过对汽包内引出的及时水样进行离子含量分析，根据汽、水对各种阴阳离子的溶解度的明显差异，判断汽包内的实际水位。

2.影响测量和分析的因素

（1）由于取样缸上取样点之间的间距为50mm，导致测量结果的精确度在50mm以内。

（2）受取样环境的影响较大。为了保证水样的代表性和即时性，将水、汽冷却装置设置在锅炉厂房内82米处的汽包端部2米处，该处的粉尘较大，对水样的测量值有一定的影响，但不影响分析和判断。

（3）分析仪表的准确度和精度对分析数据产生影响，该影响属于系统误差，不影响分析和判断。

（4）炉水含盐量的影响。要求在炉水含盐量较高时进行汽包水位分析和校验。含盐量高时，再进行数据化验和分析时，由于汽、水含盐量的差值较大，有利于提高分析和判断，同时还能够弥补（2）、（3）两项分析的不足。

二、水质分析法的汽包水位校验试验

2012年12月25日下午14：00至23：30进行汽包液位实验。其中22：00以后，机组负荷很低，汽包液位也不稳定。所以我们选取了14：00～至20：00这一段实验数据进行分析。分析项目为水样中的钠离子含量，以下是这一时段的实验数据。

数据分析：22：00以前的数据非常一致，其中-129mm的钠离子含量平均值是1.97μg/L，可以认定该点的组分完全是蒸汽；-179mm的变化最大，最小0.5μg/L，最大325μg/L，这说明该点处于水汽的分界点左右。-229mm处的水样最小钠离子含量22.7μg/L，其他值都比较大，说明该点大部分处在水测，仅仅偶尔露出水面。-279mm点则一直处在水面以下。22：00汽包液位上升至195mm处，四个取样点钠离子含量都比较大，并且基本一致，这说明在195mm的液位下，这4个点都处在液面以下。数据分析说明：

汽包液位实际控制在-249mm时，汽水分界线在-229mm至-179mm之间，大约高出监控值（单室平衡容器参比水柱补偿法）20mm～70mm；-129mm处的钠离子含量平均值1.97μg/L，远低于饱和蒸汽的钠离子含量9.6μg/L。这可能是#4机组蒸汽质量不好，汽轮机叶片积盐的原因。-129mm 处的取样点处在取样桶内，只有上下两个小孔和外界相连，并且该取样桶处在汽包封头处，相对扰动要比中间小得多，汽、水能够完全分离，因此蒸汽品质非常好。而饱和蒸汽的品质比较差，机械携带量相对较高，说明整个汽包的汽水分离效果并不好。分析原因：可能是汽包夹层开焊，上升管内的部分炉水没有经过旋风分离器直接进入汽包。

三、结论

?

水质分析法能够最大程度避免汽包压力、温度和含盐量变化带来的影响因素，由于取样点间距稍大，导致精确度不够高，虽然还不能应用于DCS的在线监控，但可以作为定期项目进行汽包水位的校验，有效保证汽包水位的真实性，提高设备安全性和经济性。