某电厂6号机组再热蒸汽钠含量异常分析

田鑫波

摘  要：在线钠表在火力发电厂水质监控方面起着很重要的作用，一方面运行人员可以根据钠表示值来调节水汽中的加药量，更主要的是它可以及时的监测到有可能发生的腐蚀，从而有效避免管道泄漏等恶性事件的发生。因此，保证钠表正常工作已经势在必行。文章记述了某火力发电厂6号机一次罕见的蒸汽钠表故障，结合在线钠表的测量原理和实际排查故障的处理及分析经过，希望广大同行能够吸取经验，总结教训。

关键词：在线钠表;取样系统;仪表;精处理系统

中图分类号：TK314 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）36-0113-02

Abstract： On-line sodium meter plays a very important role in water quality monitoring of thermal power plants. On the one hand， operators can adjust the amount of medicine added to water vapor according to the sodium representation value， and more importantly， it can timely monitor the possible corrosion. In order to effectively avoid the occurrence of pipeline leakage and other malignant events. Therefore， it is imperative to ensure the normal operation of sodium meter. This paper describes a rare steam sodium meter fault of No. 6 unit in a thermal power plant， combined with the measuring principle of on-line sodium meter and the treatment and analysis of the actual troubleshooting. It is hoped that the majority of peers can learn from the experience and lessons.

Keywords： on-line sodium meter; sampling system; instrument; finishing system

前言

某火力发电厂一期1～6号机组为进口350MW机组，二期7、8号机为国产600MW机组。一期进口机组由德国西门子公司生产汽轮机设备，额定负荷350MW。锅炉由美国福斯特·惠勒能源公司制造，机组水汽取样系统，全部采用进口瑞士SWAN水质分析仪表。并由维护人员定期进行维护和校验。其中，饱和蒸汽、过热蒸汽、再热蒸汽三个水样共用一块瑞士SWAN水质在线分析钠表，三个水样通过各自对应的电磁阀进行切换。

1 故障经过

在线钠表，又叫做钠离子分析仪，常用的应用场景为实验室、火电厂水质在线分析系统等，在线钠表的优点是响应速度快、信号反应灵敏。在水处理水汽监督系统中，在线钠表是关键性的在线仪表，其主要任务是监督水汽品质、监控化学添加物的计量、监控设备运行工况等，保证机组安全、经济稳定运行。近期，6号机组蒸汽钠表测量过程中，当水样从过热蒸汽切换到再热蒸汽时，钠表测量值从0.3？滋g/L上涨至150～220？滋g/L左右，再热蒸汽氢电导率上涨至0.1？滋S/cm左右（切换前0.07？滋S/cm），半小时后再热蒸汽氢电导率下降至0.08？滋S/cm，再热蒸汽钠测量值保持在210？滋g/L左右，始终不降。当蒸汽钠表测量从再热蒸汽切换到过热蒸汽时，测量值下降到0.3？滋g/L。根据DL/T 561-2013火力发电厂水汽化学监督导则规定，主蒸汽Na应当≤5μg/l，故当运行人员发现这一异常情况后，多次检查现场无其他异常后，汇报主管领导。

2 故障排查处理

（1）首先检查钠表，对比测量结果，排除钠表故障引起的测量误差。可以持续的、在线的监测发电厂过程水中Na+的浓度是该SWAN钠表的重要特性。该钠表的特点是相当低的维护量，可以每日自动定时或周期性手动进行校准，同时，自带温度补偿系统，只需要按照说明书前置减压阀系统即可满足系统需求。按照SWAN的说明书，在水样进入该钠表之前，需要将水样pH值调节到≥10.5。该钠表由两个集成模块单元组成，即电路控制部分和液体处理部分。液体处理部分为一个参比电极，一个玻璃钠电极，一个温度电极（Nerst温度补偿）以及一个电流变送器组成。

（2）检查取样冷却器，联系维护人员关闭再热蒸汽取样门，手动拆开检查取样管路，无水样，排除冷却水漏入取样系统导致钠含量异常超标这一故障可能。

（3）采样化验，联系化验班人员测量再热蒸汽水样中的硅含量，得知再热蒸汽硅含量7.6？滋g/L，排除再热器换管原因导致钠含量异常超标这一故障可能。

（4）分析取样系统仪表侧管路布置，判断取样系统冲洗水漏入再热蒸汽仪表侧，导致钠测量值异常。联系维护将冲洗水阀门加装堵板，再热蒸汽钠测量值下降至0.9？滋g/L，测量恢复正常。

3 故障原因分析

3.1 钠离子分析仪原理

钠离子分析仪是一种采用电位式分析法进行测定Na+浓度测定的分析仪器。在这一分析仪中，测量电池由指示电极、参比电极和被测溶液共同构成，也叫做原电池，参比电极的电极电不随被测溶液浓度的变化而变化，指示电极对被测溶液中的待测离子极度敏感，可显示？滋g/L级变化，指示电极電位是待测离子浓度的一种相关函数，钠电极对钠离子浓度变化的响应符合对数关系。查阅SWAN说明书可知，该SWAN钠表使用的是高灵敏度的钠玻璃电极。

该SWAN钠表由：

（1）样品处理（碱化）系统

加入碱化试剂是钠离子分析仪独有的处理工艺，对被测水样进行加碱或者其它化学试剂处理，目的是将被测水样的pH值调整至10以上。

（2）测量室

钠离子分析仪的测量室由钠参比电极、指示电极、温度补偿系统（温度电极）和流通池组成。通过测量室，可以将Na+浓度信号转换为电压信号。

（3）信号处理及显示系统

钠离子分析仪的信号处理及显示模块由高阻放大（放大微弱电信号）、温度补偿（补偿到20℃）、异常报警等电路、控制面板组成，对Na+浓度测量产生的信号进行处理是它的主要功能。

对待测水样的碱化是为了减少H+对待测水样的干扰。同时，碱化充分的水样，电导率也会大大增加，这也减少了待测水样中，电位测量有关的静电干扰问题。在实际应用场景，我们应定期检查、化验碱化后的水样的pH值，这样可以有效避免碱化剂剂量加入不足造成的误差。

钠离子分析仪的信号处理及显示模块利用的是扩散管管内外溶液和扩散管微孔碱浓度差异，使扩散管内的待测水样pH值得以提高。

基准级纯氨水、二乙胺、二异丙胺等为常用碱化液。SWAN公司采用的为二异丙胺，二异丙胺为无色透明液体，溶于水，溶于大多数有机溶剂。带氨臭的挥发性液体，无色液体。有氨的气味，易挥发，呈强碱性，溶于水、乙醇和大多数有机溶剂。作用为将样品中水pH提高，铵离子和氢离子减少，即一种有效的钠表遮蔽剂。

3.2 故障排查

考虑影响在线钠表不准确的几种因素。查阅SWAN在线钠表使用手册，可确定从以下几个方面进行排查故障。

（1）根据化学基本原理可知，影响pH测量的一些因素同样作用于Na+的测量，如静电荷的扰动，流动电位影响、参比电极液接电位、待测水样的压力、接地情况等。

（2）钠离子的活度系数跟水的总离子强度成正相关，

这也会造成测量误差。这要求碱化剂的加入量保持持续且恒定。

（3）在线钠表的标定。应该采用Na+标准溶液进行标

定。标准液配制过程中，必须使用高纯度无钠水，同时，用高浓度标准液配制低浓度标定溶液时，所使用的纯水也必须确保是高纯度无钠水。

（4）钠电极对K+和NH4+也有一定的响应，在Na+测量时，K+和NH4+的存在本身也会对其产生一定干扰。故在实际应用场景，应将参比电极安装在玻璃电极的下游。

（5）仪器输出应与接地和电极输入隔绝，防止地回路干扰。

（6）碱化剂的纯度以及配比影响。

3.3 故障分析

经化验室取样人员化验，最后确定为取样系统的pH值异常引起的故障，以下为分析。

某火电厂1～6号机组全部采用凝结水系统加氨处理，即弱氧化性全挥发处理，锅炉给水只（加氨）的处理，all- volatile treatment（oxidation），简称[AVT（O）]。加氨的主要目的是提高给水或凝结水的pH值，某火电厂在精处理出口母管位置加入氨水，也就是在全系统中引入了外来的NH4+。NH4+在除去凝结水中的盐分，同时还有除去悬浮物的作用。在除盐时，以氯化钠为例，其离子交换反应如下：

RNH4++Na+=RNa++NH4+

ROH-+Cl-=RCl-+OH-

生成物NH4++OH-=NH4OH

由于反应生成物是NH4OH，与水相比，NH4OH的电离倾向要大得多，所以提供的水质要比H/OH混床差些。在凝汽器发生泄漏时，不宜采用NH4/OH混床方式运行。可见，氨在精处理出口母管处进入整个水汽循环系统，是有正面作用和意义的。而且正常运行时蒸汽水样pH>9.0，钠表测量时，碱化系统仅需要加入少量的碱化试剂，即可起到遮蔽剂作用，即可使水样pH>10.0，消除H离子干扰。根据某火电厂1～6号机组取样系统实际工况，维护人员在钠表校验时使用pH=9和pH=14进行两点法校正。取样系统冲洗水为除盐水，在这次故障排查中，除盐水漏入再热蒸汽水样中，导致水样pH偏低，也就是系统中带入了极大量的H+，但钠表碱化系统自动加入的碱化试剂二异丙胺没有相应增加，此时的加入量不能完全消除H+离子的干扰，从而致使测量结果产生误差。同时，由于漏入的是除盐水，对蒸汽电导率影响小。

参考文献：

[1]王铸，闫静，毛雄胜.两种钠表在电厂中的应用[J].黑龙江电力，2002，24（1）：59-62.

[2]黃丹宁.在线钠表在水处理系统中的应用[J].轻工科技，2016，32（04）：97-98.