陽樹脂再生度不足導(dǎo)致汽水化學(xué)在線儀表異常分析

李合友

(國能浙江余姚燃氣發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 余姚 315400)

在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，汽水在線集中取樣檢測裝置是非常重要的監(jiān)督設(shè)備，它是通過對汽水取樣并進行實時分析來完成的，通過對高溫、高壓水汽樣品進行降溫減壓、恒溫處理，取得代表性的樣水，并將這些樣水控制在額定的溫度、壓力范圍內(nèi)，供化學(xué)分析儀表檢測水汽品質(zhì)和人工取樣，采用計算機或記錄儀實現(xiàn)記錄、監(jiān)控和報警功能，從而保證了機組的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

1 燃氣機組的水汽監(jiān)督系統(tǒng)[1]

某燃機電廠為S209FA聯(lián)合循環(huán)機組，總裝機容量為780 MW。設(shè)置2臺余熱鍋爐，每臺鍋爐均裝有1套水汽集中取樣分析裝置。該設(shè)置對鍋爐水汽系統(tǒng)各樣點進行在線取樣、監(jiān)測、報警，同時為加藥系統(tǒng)提供自動控制信號。該系統(tǒng)由高溫架、儀表盤(包括恒溫裝置、人工取樣臺)等部分組成，高溫取樣架和儀表屏分開設(shè)置。來自熱力系統(tǒng)的汽水樣品，經(jīng)過閉式冷卻水(采用加氨的除鹽水)冷卻后減溫減壓及恒溫裝置，輸送至各個在線分析儀表進行檢測。樣品初級冷卻溫度可恒定在33±2 ℃，二級恒溫可達到25±1 ℃。裝置有閉環(huán)保護系統(tǒng)，具有雙重保護功能。

汽水系統(tǒng)按導(dǎo)則的要求，配置化學(xué)在線監(jiān)督儀表，連續(xù)監(jiān)測熱力系統(tǒng)的汽水品質(zhì)。具體配制表計類型見表1。

表1 監(jiān)督表計類型和數(shù)量

2 電導(dǎo)率表在水汽監(jiān)督系統(tǒng)的作用

2.1 在線電導(dǎo)率表的測量原理

2.2 在線電導(dǎo)率表的監(jiān)測規(guī)范

在行業(yè)導(dǎo)則的規(guī)定下，作為化學(xué)監(jiān)督的關(guān)鍵——在線化學(xué)儀表，其控制標準和汽水指標的要求是非常嚴格的，尤其是對在線化學(xué)儀表的準確性要求也更高。在DL/T 677—2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗規(guī)程》中規(guī)定：“對于測量水樣電導(dǎo)率值不大于0.30 μS/cm的電導(dǎo)率表，應(yīng)采用水樣流動法檢驗整機工作誤差；對于測量電導(dǎo)率值大于0.30 μS/cm的電導(dǎo)率表，宜采用水樣流動檢驗法檢驗整機工作誤差，也可采用靜態(tài)標準溶液離線檢驗法檢驗整機引用誤差?！彪妼?dǎo)率表整機工作誤差要求在±10%內(nèi)。

3 汽水系統(tǒng)開展整機工作誤差校驗[2]

3.1 在線儀表整機校驗工作

2020年5月，對某燃機電廠的水汽系統(tǒng)開展在線化學(xué)分析儀表整機工作誤差檢驗。采用某熱工院生產(chǎn)的YHJ-V型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置(以下簡稱在線化學(xué)儀表檢驗裝置)作為標準檢驗儀器使用。其中標準電導(dǎo)率表電極常數(shù)K=0.1 cm-1,測量范圍：0～3000 μS/cm，溫度補償：分為 Standard、Standard75、None、Ammonia、Cation、Glycol1、Glycol50、Alcohol、Linear 和Light84共10種方式。根據(jù)以上不同的溫度補償方式選擇不同水質(zhì)。根據(jù)在線化學(xué)儀表檢驗裝置的操作規(guī)范，將Cation作為在線氫電導(dǎo)率表的溫度補償方式，將儀表輸入的電極常數(shù)與電導(dǎo)率表電極標注的電極常數(shù)調(diào)整一致。對汽水取樣間的2號余熱鍋爐汽水系統(tǒng)的在線電導(dǎo)率表進行整機校驗，其工作誤差檢驗結(jié)果如下(具體儀表檢驗結(jié)果見表2)。

表2 2號余熱鍋爐電導(dǎo)率表整機校驗及工作誤差檢驗結(jié)果

3.2 檢驗結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)顯示，2號余熱鍋爐的低壓爐水CC及其4個蒸汽CC，這5個水樣的整機工作誤差均超出要求范圍。

4 對超出要求范圍的電導(dǎo)率表整機工作誤差進行異常分析處理[3]

4.1 二次儀表檢驗

用在線化學(xué)儀表檢驗裝置的二次儀表檢驗?zāi)M電路與標準交流電阻箱和直流電阻箱分別模擬溶液溫度電阻和等效電阻，接入儀表進行檢驗，調(diào)節(jié)模擬溫度電阻，使儀表顯示溫度25 ℃，調(diào)節(jié)交流電阻箱，輸入不同的阻值，按式KL(理論電導(dǎo)率)=J(電導(dǎo)率儀表的電極常數(shù))×106/Rx(等效電阻)進行計算，二次儀表檢驗引用誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。

4.2 電極常數(shù)誤差檢驗[4]

根據(jù)DL/T 677—2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗規(guī)程》中的方法，對電極常數(shù)進行檢驗，結(jié)果顯示被測電導(dǎo)率表電極常數(shù)的誤差滿足要求。

4.3 二次儀表溫度補償附加誤差檢驗

根據(jù)DL/T 677—2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗規(guī)程》中的方法，對電導(dǎo)率表溫度補償附加誤差進行檢驗，結(jié)果顯示誤差滿足要求。

4.4 交換柱附加誤差檢驗[5]

經(jīng)過與維護人員溝通， 目前采用靜態(tài)方法對氫電導(dǎo)率表使用的陽樹脂進行再生，同時陽樹脂反復(fù)使用多次，交換柱陽樹脂再生度不夠可能會產(chǎn)生誤差。為此專門對樹脂交換柱附加誤差進行檢驗(見表3)。

表3 汽水取樣間2號余熱鍋爐在線氫電導(dǎo)率表交換柱附加誤差檢驗結(jié)果

4.5 問題分析

通過交換柱附加誤差檢驗發(fā)現(xiàn)，僅儀表交換柱附加誤差就超出了電導(dǎo)率儀表整機工作誤差要求的范圍，影響還是比較大的。H型樹脂的再生度為100%時，在水樣通過后，除氫離子外，其余陽離子均被交換到樹脂上，出水僅有陰離子(如Cl-)數(shù)量相等的氫離子：[Cl-]=[H+]。H型樹脂的再生度為50%時，在水樣通過后，出水氫離子和鈉離子的和等于陰離子(如Cl-)的數(shù)量：[Cl-]=[H+]+[Na+]。由于H離子的極限摩爾電導(dǎo)率比一般陽離子的極限摩爾電導(dǎo)率數(shù)值高4～5倍，H離子與陰離子組成的酸性物質(zhì)電導(dǎo)率比中性鹽大得多，所以再生度不夠的樹脂會使測量的氫電導(dǎo)率大大降低(具體見表4)。

表4 極限摩爾電導(dǎo)率(25 ℃) 單位：μS/cm

4.6 處理措施及效果

考慮到交換柱樹脂造成的儀表整機工作誤差比較大，立即采取更換樹脂的措施，使用新樹脂，待儀表測量穩(wěn)定，又重新對整機工作誤差不合格的氫電導(dǎo)率表進行了檢驗(具體見表5)。

表5 汽水取樣間2號余熱鍋爐在線電導(dǎo)率表整機工作誤差檢驗結(jié)果

通過更換交換柱樹脂再進行檢驗，氫電導(dǎo)率表整機工作誤差在允許范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

樹脂再生度不足，易造成氫電導(dǎo)率測量偏低，水質(zhì)超標不易被發(fā)現(xiàn)，而且再生度不足，樹脂交換容量大大降低，樹脂頻繁再生，增大工作量，并且影響機組水汽質(zhì)量監(jiān)督的準確性和連續(xù)性。樹脂再生要選用動態(tài)逆流再生，提高樹脂再生度，條件允許的情況下選用變色樹脂，而且要經(jīng)常更換。