阳树脂再生度不足导致汽水化学在线仪表异常分析

李合友

(国能浙江余姚燃气发电有限责任公司，浙江 余姚 315400)

在火力发电厂的热力系统中，汽水在线集中取样检测装置是非常重要的监督设备，它是通过对汽水取样并进行实时分析来完成的，通过对高温、高压水汽样品进行降温减压、恒温处理，取得代表性的样水，并将这些样水控制在额定的温度、压力范围内，供化学分析仪表检测水汽品质和人工取样，采用计算机或记录仪实现记录、监控和报警功能，从而保证了机组的安全经济稳定运行。

1 燃气机组的水汽监督系统[1]

某燃机电厂为S209FA联合循环机组，总装机容量为780 MW。设置2台余热锅炉，每台锅炉均装有1套水汽集中取样分析装置。该设置对锅炉水汽系统各样点进行在线取样、监测、报警，同时为加药系统提供自动控制信号。该系统由高温架、仪表盘(包括恒温装置、人工取样台)等部分组成，高温取样架和仪表屏分开设置。来自热力系统的汽水样品，经过闭式冷却水(采用加氨的除盐水)冷却后减温减压及恒温装置，输送至各个在线分析仪表进行检测。样品初级冷却温度可恒定在33±2 ℃，二级恒温可达到25±1 ℃。装置有闭环保护系统，具有双重保护功能。

汽水系统按导则的要求，配置化学在线监督仪表，连续监测热力系统的汽水品质。具体配制表计类型见表1。

表1 监督表计类型和数量

2 电导率表在水汽监督系统的作用

2.1 在线电导率表的测量原理

2.2 在线电导率表的监测规范

在行业导则的规定下，作为化学监督的关键——在线化学仪表，其控制标准和汽水指标的要求是非常严格的，尤其是对在线化学仪表的准确性要求也更高。在DL/T 677—2018《发电厂在线化学仪表检验规程》中规定：“对于测量水样电导率值不大于0.30 μS/cm的电导率表，应采用水样流动法检验整机工作误差；对于测量电导率值大于0.30 μS/cm的电导率表，宜采用水样流动检验法检验整机工作误差，也可采用静态标准溶液离线检验法检验整机引用误差。”电导率表整机工作误差要求在±10%内。

3 汽水系统开展整机工作误差校验[2]

3.1 在线仪表整机校验工作

2020年5月，对某燃机电厂的水汽系统开展在线化学分析仪表整机工作误差检验。采用某热工院生产的YHJ-V型移动式在线化学仪表检验装置(以下简称在线化学仪表检验装置)作为标准检验仪器使用。其中标准电导率表电极常数K=0.1 cm-1,测量范围：0～3000 μS/cm，温度补偿：分为 Standard、Standard75、None、Ammonia、Cation、Glycol1、Glycol50、Alcohol、Linear 和Light84共10种方式。根据以上不同的温度补偿方式选择不同水质。根据在线化学仪表检验装置的操作规范，将Cation作为在线氢电导率表的温度补偿方式，将仪表输入的电极常数与电导率表电极标注的电极常数调整一致。对汽水取样间的2号余热锅炉汽水系统的在线电导率表进行整机校验，其工作误差检验结果如下(具体仪表检验结果见表2)。

表2 2号余热锅炉电导率表整机校验及工作误差检验结果

3.2 检验结果

由表2数据显示，2号余热锅炉的低压炉水CC及其4个蒸汽CC，这5个水样的整机工作误差均超出要求范围。

4 对超出要求范围的电导率表整机工作误差进行异常分析处理[3]

4.1 二次仪表检验

用在线化学仪表检验装置的二次仪表检验模拟电路与标准交流电阻箱和直流电阻箱分别模拟溶液温度电阻和等效电阻，接入仪表进行检验，调节模拟温度电阻，使仪表显示温度25 ℃，调节交流电阻箱，输入不同的阻值，按式KL(理论电导率)=J(电导率仪表的电极常数)×106/Rx(等效电阻)进行计算，二次仪表检验引用误差在规定的范围内。

4.2 电极常数误差检验[4]

根据DL/T 677—2018《发电厂在线化学仪表检验规程》中的方法，对电极常数进行检验，结果显示被测电导率表电极常数的误差满足要求。

4.3 二次仪表温度补偿附加误差检验

根据DL/T 677—2018《发电厂在线化学仪表检验规程》中的方法，对电导率表温度补偿附加误差进行检验，结果显示误差满足要求。

4.4 交换柱附加误差检验[5]

经过与维护人员沟通， 目前采用静态方法对氢电导率表使用的阳树脂进行再生，同时阳树脂反复使用多次，交换柱阳树脂再生度不够可能会产生误差。为此专门对树脂交换柱附加误差进行检验(见表3)。

表3 汽水取样间2号余热锅炉在线氢电导率表交换柱附加误差检验结果

4.5 问题分析

通过交换柱附加误差检验发现，仅仪表交换柱附加误差就超出了电导率仪表整机工作误差要求的范围，影响还是比较大的。H型树脂的再生度为100%时，在水样通过后，除氢离子外，其余阳离子均被交换到树脂上，出水仅有阴离子(如Cl-)数量相等的氢离子：[Cl-]=[H+]。H型树脂的再生度为50%时，在水样通过后，出水氢离子和钠离子的和等于阴离子(如Cl-)的数量：[Cl-]=[H+]+[Na+]。由于H离子的极限摩尔电导率比一般阳离子的极限摩尔电导率数值高4～5倍，H离子与阴离子组成的酸性物质电导率比中性盐大得多，所以再生度不够的树脂会使测量的氢电导率大大降低(具体见表4)。

表4 极限摩尔电导率(25 ℃) 单位：μS/cm

4.6 处理措施及效果

考虑到交换柱树脂造成的仪表整机工作误差比较大，立即采取更换树脂的措施，使用新树脂，待仪表测量稳定，又重新对整机工作误差不合格的氢电导率表进行了检验(具体见表5)。

表5 汽水取样间2号余热锅炉在线电导率表整机工作误差检验结果

通过更换交换柱树脂再进行检验，氢电导率表整机工作误差在允许范围内。

5 结语

树脂再生度不足，易造成氢电导率测量偏低，水质超标不易被发现，而且再生度不足，树脂交换容量大大降低，树脂频繁再生，增大工作量，并且影响机组水汽质量监督的准确性和连续性。树脂再生要选用动态逆流再生，提高树脂再生度，条件允许的情况下选用变色树脂，而且要经常更换。