火電廠化學監測管理措施

凌玲

(國家能源集團宿遷發電有限公司，江蘇 宿遷 223800)

0 引言

火電廠中化學監測管理工作，實質上是為了防止熱電機組設備出現生產效率低下或損壞的情況，雖然監管方法不復雜，但由于機組設備所要涉及的工作任務較多，進而也提升了化學監測管理工作的難度。為能夠有效避免熱電機組問題的出現，工作人員除要明確自身職責、依照既定規程操作維護以外，還要加大對信息技術的利用，不斷提升火電廠化學監測管理工作的質量。

1 火電廠化學監測管理工作介紹

1.1 監測管理主要內容

火電廠化學監測管理所面向的主要對象為火電廠內的各類發電設施設備，依照系統工作類型的不同，可以將主要的管理內容分為以下七項：第一，完成機組各運作環節的全過程監測作業，并減少風險隱患的出現，加大對水處理設備系統的管控，嚴格控制水汽質量。第二，依照機組的型式、參數等級、控制型式、水處理系統以及各類化學儀器的配置情況，參照我國現行的相關水汽質量標準，加大對機組水汽的監測與管理，并確定相應的指標，通過熱化學實驗的方式進行調整，以便保證關鍵水汽監測標準能夠達到期望值。第三，通過在線化學監測儀器，對水汽質量進行全面評測，并要保證在線化學儀表的精準性。第四，如果在日常監測管理的過程中出現了異常情況，則要依照實況，增加測量次數與項目，且要保證全年的水質分析頻次符合要求[1]。

1.2 監測管理人員職責

針對上述監測管理作業內容，管理人員需要在其中擔負起以下責任：第一，實時監控水處理、加藥、化學儀表、自動監控系統的運行是否正常。第二，加大對各類生產作業中所需要應用到的物質品質進行評測，如：水、汽等，如果發現異常問題，則要及時上報主管部門進行處理。第三，完成各類技術管理工作，其中包括對化學監測情況的日報與月報資料的總結與上報、化學儀器儀表計量的檢定、季度專業監測分析會的組織等。第四，做好各類設備的調試試驗、檢修、驗收、監測工作，并編制相應的化學監測報告。第五，針對在監測管理過程中設備所存在的相關問題，進行應對措施的制定。

1.3 監測管理主要目的

通過該項工作的實施與布局，能夠產生以下幾點效益，這也是必須對火電廠進行化學監測管理的主要目的。第一，能夠保證火電廠發電的穩定性，同時提高各類發電設備運行的經濟性與安全性。第二，編制先進的管理檢測手段，以便將風險問題有效抑制在萌芽狀態，避免大型安全事故的發生。第三，通過預防為主的監測管理思路，能夠實現化學監測全過程管理，從而減少或者消除熱力設備所存在的結垢、沉積物、質量劣化現象，有效保證系統的可靠運行。第四，通過該項作業不斷延長設備的使用壽命，從而達到減少投資、提高經濟收益的目標。

2 火電廠化學監測管理主要方法

2.1 水、汽質量監測管理方法

水、汽質量管理是火電廠化學監測管理工作的首要任務，在管理的過程中管理人員應加大對機組安裝、調試、運行設備等環節的全過程監測，以避免安全隱患問題的出現。同時，當水處理系統與設備處于未運行或者運行工況不良的情況下，不應允許機組啟動。通水之后要加大對各類水、汽質量的評測，當出現問題以后，應采用科學的處理方法，將風險有效解決。除此之外，由于各電廠之間處理業務的規模不同，因此也導致了機組的形式、參數等級、化學儀表配置等具有較大的差異性。在監測管理的過程中，工作人員應將機組設備的規格與參數，作為確定水、汽監測項目與指標的重要標準，在必要時需要加大熱化學試驗，以此來提高監測指標的精準性，并對關鍵指標設定期望值[2]。

而當監測管理的過程中水、汽質量出現了劣化問題，則應立即啟動“三級處理”預案，這樣能夠最大限度地抑制風險問題的擴散。第一，當出現了劣化現象之后，需要進行取樣作業，以確保判定結果時的精準性，并能夠以此來制定相應的管控制度。第二，需要綜合分析系統中水、汽質量的變化，當判定無誤以后，應優先采取必要的化學處理措施。第三，立即向部門主要負責人進行匯報，并提出合理的解決對策。第四，主要負責人應組織相關技術與領導小組，將水、汽的質量恢復至標準值之內。如果是因為雜質，可能會造成的腐蝕、結垢、積鹽等問題，則應判定為一級處理值，需要將其在72小時之內恢復至標準狀態。

2.2 機組啟動停用監測管理

由于火電廠機組涉及設備較多，在啟動、停(備)用環節會引發多樣化的問題出現，因此，對其的化學監測工作也不可忽視。當備用或者檢修完畢以后的機組投入正常運行時，工作人員應及時地投入除氧器，以保證溶解氧能夠達到規定標準。除此之外，除氧器的質量也是決定溶氧質量的關鍵，在正式投入生產之前工作人員應確定好其最佳的運行工況，并不斷的進行調試。如果在調試完畢以后，給水溶氧仍存在長期不合格的情況，那么工作人員就要考慮是否應該改變除氧器的結構或者運行方式。當機組啟動時，還應及時地沖洗取樣器，在沖洗完畢以后管理人員需要依照相關規定，對樣品流量進行調節，以便保證樣品溫度可以保持在30 ℃以下的狀態。

除此之外，工作人員還要完善機組在啟動階段的質量監測管理制度，尤其是機組在啟動熱機的過程中，需要進一步明確汽、水的品質與控制指標，并要將啟動汽、水品質合格率納入到日常的統計報表之中，以便能夠加大對各類問題的追溯。同時，也應該依照化學監測管理的實際要求，建立一個三級網格管理制度，以便保證各類管理規定能夠落到實處。具體為：責任到崗、任務分配到位、責任落實到人。這樣便能夠保證在水汽發生異常情況時，可以進行有效的處理，并執行相關任務。除此之外，要加大對工作中各類操作人員的培訓，以避免在運行過程中，由于人為失誤而導致的各類風險性問題的出現，最大限度的降低機組汽水品質超標概率。

2.3 氣體質量監測管理方法

所謂的氣體質量管理，其實就是對制氫站、發電機氫氣以及氣體置換用惰性氣體的管理，在火電廠化學監測管理工作中也是重要的一環。在監測管理時，需要依照既定的質量標準進行評測，保證機組的正常作業。

第一，制氫站產品或發電機充氫、補氫用氫氣的氣體純度必須大于等于99.5%；且氣體中的含氧量要小于等于0.5%；氣體的濕度(露點溫度)應小于等于-25 ℃。

第二，發電機內的氫氣氣體純度應大于等于96.0%；氣體含氧量應≤1.2%；氣體的濕度需要依照發電機的工況來確定，如發電機的最低溫度是5 ℃時，氣體濕度應小于-5 ℃且應大于-25 ℃。

第三，氣體置換用惰性氣體(通常指CO2或N2)的純度應大于等于98.0%；氣體中的含氧量應小于等于2.0%，氣體的濕度仍要依照發電機的工況來確定，如發電機最低溫度為大于等于10 ℃時，則氣體的濕度應小于0 ℃且要大于-25 ℃。

同時，需要注意的是，制氫站產品或者發電機充、補氫用氫氣濕度應該在正常的壓力測定值標準下，而發電機內部的氫氣濕度應該為發電機運行壓力下所測定的數值。

2.4 冷卻水系統處理的監管

冷卻水系統處理也是化學監測管理作業中的重要一環，尤其是對于敞開式的循環冷卻系統而言，在運行的過程中經常會出現結垢、腐蝕、黏泥沉積的情況，這樣會導致冷卻水系統中的重要換熱設備，如：凝汽器、冷油器、氫冷器等出現水垢、黏泥沉積、腐蝕(包括冷卻水管道)的情況。如果處理不當，則會出現增加水流阻力，降低冷卻水流量；熱導率低，降低換熱器換熱系數；影響凝汽器真空與端差等問題，使得機組設備的使用壽命不斷縮短，影響火電廠的經濟效益。

而在處理的過程中一定要依照我國現行的相關規范條例開展，同時依照結構工況的不同，當前也出現了多種冷卻水系統，應依照其特點采用相適應的處理方法。例如，直流冷卻水系統屬于濕式，其中的冷卻水只會利用一次，且用水量較大，水源主要來源于周圍的海洋、湖泊、水庫等水域，水質不會出現明顯的變化。而敞開式循環冷卻水系統屬于濕式，其中的水會不斷濃縮并被重復利用，很有可能出現二氧化碳散失、鹽類濃縮、微生物滋生等問題，因此要著重處理雜質。

當前我國火電廠常用的集中冷卻水處理方法有：第一，排污法，主要是為了降低水濃縮倍率；第二，循環補水處理法，其中包括石灰處理與離子交換法；第三，循環水處理法，其中包括酸化法、加藥法、爐煙法。排污法適合補充水鈉酸鹽的硬度與濃縮倍率乘積小于循環水極限的碳酸鹽硬度水系統，同時也要保證在處理的過程中水源充足。而循環水處理法則適用于處理碳酸鹽硬度較高的補充水，在使用硫酸的過程中，工作人員也要避免硫酸鈣出現沉淀的情況[3]。而石灰處理法則適合處理原水碳酸鹽硬度較高且在高濃縮倍率下運行的系統。離子交換法適用于水源較為緊張且高濃縮倍率運行工況的系統。除此之外，隨著我國冷卻水系統處理技術的不斷發展當前也出現了反滲透、聯合處理、阻垢處理等方法，雖然處理效果較好，但也存在運行費用較高、基礎建設投資較大的問題，應慎重選用。

2.5 機組大修化學監測管理

當機組出現了問題以后，需要進行大修作業，此時工作人員必須要掌握發電設備的腐蝕、結垢、積鹽等情況，并針對不同的設備，建立起相應的檔案，便于管理。同時，也要合理評測加水運行期間所采用的給水、爐水處理方法是否得當，并要保證監控有效。除此之外，也要對基礎建設與停、備用期間所使用的各類方法進行評估，并依照所存在的問題有針對性地進行改正。在大修期間火電廠管理層應充分做好指導作業，讓生產管理部門積極配合化學專業檢查的相關工作。

在進行檢測工作時，監測管理人員要充分做好檢查準備工作，其中包括各類檢查制度與計劃的制定、做好機組檢修前設備采樣與取證、統計相關指標等，例如：水汽品質合格率和出現異常的各項指標、凝汽器與其他熱交換器管的泄漏情況、水汽損失率及排污率等。所要檢查的主要內容包括汽包(底部、內壁、汽水分離裝置等)、水冷壁(割管作業等)、省煤器、過熱器、再熱器、汽輪機(高壓缸、中壓缸、低壓缸)等[4]。

最后，要做好各類設備使用工況的評價工作，如腐蝕評價，主要是通過腐蝕速率與腐蝕深度來表示。若想計算設備的均勻腐蝕速率，可以用游標卡尺測量管壁厚度的減少量除以時間得出。如果凝汽器是不銹鋼材質的，當沒有發生泄漏問題時，通常不會對其進行專項的抽管檢測。如果凝氣管的材質為鈦管，通常情況下也無需進行專項抽管檢測。在對設備的結垢、積鹽情況進行評價時，則需要利用沉積速率、總沉積量、垢層厚度來表示。

3 化學監測管理平臺的搭建方法

3.1 平臺搭建基本要求

基于新時代背景下，我國的火電廠各類業務都在面臨數字化轉型的挑戰，為能夠保證化學監測管理工作的成功轉型，則需要引入先進的信息技術，用于代替傳統的人工化學監測管理作業。不僅能夠實現實時化管理，還能夠提高監測管理結果的精準性，快速地發現機組運行風險。在引入信息化管理技術時，首先要依托大數據、物聯網、云計算等技術構建起一個系統化、結構化、一體化的操作平臺，該平臺需要貫穿于電廠日?；瘜W監測管理的全過程，同時也能夠根據行業發展情況，實時的收集相關知識，實現業務數據的可視化[5]。

其次，火電廠需要加大對現階段化學監測管理工作實際需求的分析，并提高系統平臺的適應性。第一，系統能夠保證所有檢測數據信息入庫，并被實時記錄，可以在單位內部進行數據資源共享。第二，可以達到化學監測全過程管理的目標，提高管理流程的規范化，同時也應加強信息技術使用的標準化與專業化。第三，實現機組安全隱患的超前管理，利用大數據技術，建立一個功能強大的數據庫，便于在出現問題時，系統的及時預警，工作人員可以根據預警信息實時追蹤問題。第四，依照火電廠既有管理規程，落實“三級”網格化管理制度。

3.2 搭建平臺系統主要路徑

依照火電廠化學監測管理工作的實際需求，可以將系統設置為三個單元分別為分散控制單元、監控信息單元、管理信息單元。其中的分散控制單元主要是負責各類熱力機組設備生產過程中的原水預處理、凝結水、補給水作業檢測狀況?？梢詫崿F對各類生產設備數據信息的收集、分析、管理，并進行自動控制，其中所包括的子單元有：水汽酸堿度數據測定分析管理、硬度數據測定分析管理等。

監測信息系統主要是對在前端的分散控制系統進行監測控制，在設計的過程中充分利用了模塊化設計原理，其既能夠對各類工藝流程系統進行分別監管，又可以保證子系統之間的獨立性。它會將分散控制系統中所產生的各類無法實時共享的數據整合在一起，通過既定的化學監測管理指標，利用化學監測處理軟件對數據進行綜合分析，這樣便可以及時地告知管理人員哪里出現了隱患問題[6]。

管理信息系統可以有機協調化學監測管理作業中的主要因素，例如：熱電機組、企業管理人員、生產部門負責人等，實現人機協調作業。其會貫穿于企業管理流程的全過程中，并會將監測信息系統中所收集與分析的數據，傳輸給企業管理人員，讓其能夠了解當前機組設備的運行工況，并為管理者的各類管理行為提供良好的決策意見。同時，為方便操控，還能滿足各部門人員的線上辦公作業。

3.3 系統平臺功能模塊設計

除上述單元以外，為能夠提高系統的應用實效性，并不斷擴大監測管理范圍，還要對系統內的各單元模塊，進行深度優化，其中包括設備管理、監測數據、系統配置等。

第一，在設備管理方面會利用到物聯網技術，將系統與主機設備、生產設備相銜接，便于管理人員對其運行工況進行實時觀測，所收集到的數據會以可視化、實時化、圖形化的方式呈現。

第二，在監測管理方面，所有的數據信息都會被模塊收集，并評測影響系統運行效率的主要原因。做好各類化學監測工作任務的分類，例如：樣品化驗結果資料、實驗報表與報告、化學監測所需工具與材料等。

第三，模塊監測管理的主要標準參考了我國現行的相關管理規定，例如《化學監測管理標準》等，將其中的各項管理指標，作為機組運行狀態的標準，便于對各類風險問題的預警與報告。

第四，在數據管理方面，主要是集中于監測管理模塊，其能夠對主要設備的運行工況進行數據信息的采集、管理與分析，能夠依照企業設備的標準化報表模板進行存儲，方便工作人員的調取與查看。

第五，在系統配置方面集系統基礎維護與在線幫助于一體，可以根據火電廠內部的不同角色，設定權限管理分級制度，這樣不僅能夠有效保障各類數據信息的安全性，還便于系統的維保。

3.4 系統應用效果評估總結

當前我國部分發電公司，已經將此系統應用于了日常化學監測工作的標準化流程制定之中，其能夠根據部門的運營管理需求，提升管理質量，并提高化學監測管理體系的精益化。所產生的具體效果如下：

第一，實現了作業流程的標準化。系統會將所收集到的信息自動生成標準化的模板報表，工作人員可以進行打印，完善各類填報內容，便于化學專業主管處的審核。同時，加大了崗位責任制的落實，如記錄內容與人員不符則會打回。

第二，實現了安全隱患超前管理。在機組運行的過程中會生成大量的數據信息，而這些數據信息會被存儲于兩大數據庫之中，一是即時數據庫；二是歷史數據庫，方便工作人員對各類信息的調取，同時系統能夠及時預測與預警。

第三，實現了管理行為的網格化。依照企業與平臺的實際工作流程，成立了三級管理模式，第一級為企業高管人員；第二級為廠區中層人員；第三級為基層操作人員，加大了各部門之間信息資源共享力度，保證了崗位合理流轉。

4 結語

綜上所述，火電廠化學監測管理工作是保障安全生產作業的重要一環，工作人員不僅要提高責任意識，還要依照各類設備運行機理的不同，采用差異化的管理方法，以便將風險有效控制在源頭。除此之外，傳統的火電廠業務存在勞動密集、能源消耗大、污染嚴重的特點，為能夠依照“十四五”數字化發展指導思想，加快各項業務的轉型，也應考慮在常規的化學監測管理工作中引入信息技術。