某電廠6號機組再熱蒸汽鈉含量異常分析

田鑫波

摘? 要：在線鈉表在火力發(fā)電廠水質(zhì)監(jiān)控方面起著很重要的作用，一方面運行人員可以根據(jù)鈉表示值來調(diào)節(jié)水汽中的加藥量，更主要的是它可以及時的監(jiān)測到有可能發(fā)生的腐蝕，從而有效避免管道泄漏等惡性事件的發(fā)生。因此，保證鈉表正常工作已經(jīng)勢在必行。文章記述了某火力發(fā)電廠6號機一次罕見的蒸汽鈉表故障，結(jié)合在線鈉表的測量原理和實際排查故障的處理及分析經(jīng)過，希望廣大同行能夠吸取經(jīng)驗，總結(jié)教訓。

關(guān)鍵詞：在線鈉表;取樣系統(tǒng);儀表;精處理系統(tǒng)

中圖分類號：TK314 文獻標志碼：A 文章編號：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

某火力發(fā)電廠一期1～6號機組為進口350MW機組，二期7、8號機為國產(chǎn)600MW機組。一期進口機組由德國西門子公司生產(chǎn)汽輪機設(shè)備，額定負荷350MW。鍋爐由美國福斯特·惠勒能源公司制造，機組水汽取樣系統(tǒng)，全部采用進口瑞士SWAN水質(zhì)分析儀表。并由維護人員定期進行維護和校驗。其中，飽和蒸汽、過熱蒸汽、再熱蒸汽三個水樣共用一塊瑞士SWAN水質(zhì)在線分析鈉表，三個水樣通過各自對應的電磁閥進行切換。

1 故障經(jīng)過

在線鈉表，又叫做鈉離子分析儀，常用的應用場景為實驗室、火電廠水質(zhì)在線分析系統(tǒng)等，在線鈉表的優(yōu)點是響應速度快、信號反應靈敏。在水處理水汽監(jiān)督系統(tǒng)中，在線鈉表是關(guān)鍵性的在線儀表，其主要任務是監(jiān)督水汽品質(zhì)、監(jiān)控化學添加物的計量、監(jiān)控設(shè)備運行工況等，保證機組安全、經(jīng)濟穩(wěn)定運行。近期，6號機組蒸汽鈉表測量過程中，當水樣從過熱蒸汽切換到再熱蒸汽時，鈉表測量值從0.3？滋g/L上漲至150～220？滋g/L左右，再熱蒸汽氫電導率上漲至0.1？滋S/cm左右（切換前0.07？滋S/cm），半小時后再熱蒸汽氫電導率下降至0.08？滋S/cm，再熱蒸汽鈉測量值保持在210？滋g/L左右，始終不降。當蒸汽鈉表測量從再熱蒸汽切換到過熱蒸汽時，測量值下降到0.3？滋g/L。根據(jù)DL/T 561-2013火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則規(guī)定，主蒸汽Na應當≤5μg/l，故當運行人員發(fā)現(xiàn)這一異常情況后，多次檢查現(xiàn)場無其他異常后，匯報主管領(lǐng)導。

2 故障排查處理

（1）首先檢查鈉表，對比測量結(jié)果，排除鈉表故障引起的測量誤差。可以持續(xù)的、在線的監(jiān)測發(fā)電廠過程水中Na+的濃度是該SWAN鈉表的重要特性。該鈉表的特點是相當?shù)偷木S護量，可以每日自動定時或周期性手動進行校準，同時，自帶溫度補償系統(tǒng)，只需要按照說明書前置減壓閥系統(tǒng)即可滿足系統(tǒng)需求。按照SWAN的說明書，在水樣進入該鈉表之前，需要將水樣pH值調(diào)節(jié)到≥10.5。該鈉表由兩個集成模塊單元組成，即電路控制部分和液體處理部分。液體處理部分為一個參比電極，一個玻璃鈉電極，一個溫度電極（Nerst溫度補償）以及一個電流變送器組成。

（2）檢查取樣冷卻器，聯(lián)系維護人員關(guān)閉再熱蒸汽取樣門，手動拆開檢查取樣管路，無水樣，排除冷卻水漏入取樣系統(tǒng)導致鈉含量異常超標這一故障可能。

（3）采樣化驗，聯(lián)系化驗班人員測量再熱蒸汽水樣中的硅含量，得知再熱蒸汽硅含量7.6？滋g/L，排除再熱器換管原因?qū)е骡c含量異常超標這一故障可能。

（4）分析取樣系統(tǒng)儀表側(cè)管路布置，判斷取樣系統(tǒng)沖洗水漏入再熱蒸汽儀表側(cè)，導致鈉測量值異常。聯(lián)系維護將沖洗水閥門加裝堵板，再熱蒸汽鈉測量值下降至0.9？滋g/L，測量恢復正常。

3 故障原因分析

3.1 鈉離子分析儀原理

鈉離子分析儀是一種采用電位式分析法進行測定Na+濃度測定的分析儀器。在這一分析儀中，測量電池由指示電極、參比電極和被測溶液共同構(gòu)成，也叫做原電池，參比電極的電極電不隨被測溶液濃度的變化而變化，指示電極對被測溶液中的待測離子極度敏感，可顯示？滋g/L級變化，指示電極電位是待測離子濃度的一種相關(guān)函數(shù)，鈉電極對鈉離子濃度變化的響應符合對數(shù)關(guān)系。查閱SWAN說明書可知，該SWAN鈉表使用的是高靈敏度的鈉玻璃電極。

該SWAN鈉表由：

（1）樣品處理（堿化）系統(tǒng)

加入堿化試劑是鈉離子分析儀獨有的處理工藝，對被測水樣進行加堿或者其它化學試劑處理，目的是將被測水樣的pH值調(diào)整至10以上。

（2）測量室

鈉離子分析儀的測量室由鈉參比電極、指示電極、溫度補償系統(tǒng)（溫度電極）和流通池組成。通過測量室，可以將Na+濃度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

（3）信號處理及顯示系統(tǒng)

鈉離子分析儀的信號處理及顯示模塊由高阻放大（放大微弱電信號）、溫度補償（補償?shù)?0℃）、異常報警等電路、控制面板組成，對Na+濃度測量產(chǎn)生的信號進行處理是它的主要功能。

對待測水樣的堿化是為了減少H+對待測水樣的干擾。同時，堿化充分的水樣，電導率也會大大增加，這也減少了待測水樣中，電位測量有關(guān)的靜電干擾問題。在實際應用場景，我們應定期檢查、化驗堿化后的水樣的pH值，這樣可以有效避免堿化劑劑量加入不足造成的誤差。

鈉離子分析儀的信號處理及顯示模塊利用的是擴散管管內(nèi)外溶液和擴散管微孔堿濃度差異，使擴散管內(nèi)的待測水樣pH值得以提高。

基準級純氨水、二乙胺、二異丙胺等為常用堿化液。SWAN公司采用的為二異丙胺，二異丙胺為無色透明液體，溶于水，溶于大多數(shù)有機溶劑。帶氨臭的揮發(fā)性液體，無色液體。有氨的氣味，易揮發(fā)，呈強堿性，溶于水、乙醇和大多數(shù)有機溶劑。作用為將樣品中水pH提高，銨離子和氫離子減少，即一種有效的鈉表遮蔽劑。

3.2 故障排查

考慮影響在線鈉表不準確的幾種因素。查閱SWAN在線鈉表使用手冊，可確定從以下幾個方面進行排查故障。

（1）根據(jù)化學基本原理可知，影響pH測量的一些因素同樣作用于Na+的測量，如靜電荷的擾動，流動電位影響、參比電極液接電位、待測水樣的壓力、接地情況等。

（2）鈉離子的活度系數(shù)跟水的總離子強度成正相關(guān)，

這也會造成測量誤差。這要求堿化劑的加入量保持持續(xù)且恒定。

（3）在線鈉表的標定。應該采用Na+標準溶液進行標

定。標準液配制過程中，必須使用高純度無鈉水，同時，用高濃度標準液配制低濃度標定溶液時，所使用的純水也必須確保是高純度無鈉水。

（4）鈉電極對K+和NH4+也有一定的響應，在Na+測量時，K+和NH4+的存在本身也會對其產(chǎn)生一定干擾。故在實際應用場景，應將參比電極安裝在玻璃電極的下游。

（5）儀器輸出應與接地和電極輸入隔絕，防止地回路干擾。

（6）堿化劑的純度以及配比影響。

3.3 故障分析

經(jīng)化驗室取樣人員化驗，最后確定為取樣系統(tǒng)的pH值異常引起的故障，以下為分析。

某火電廠1～6號機組全部采用凝結(jié)水系統(tǒng)加氨處理，即弱氧化性全揮發(fā)處理，鍋爐給水只（加氨）的處理，all- volatile treatment（oxidation），簡稱[AVT（O）]。加氨的主要目的是提高給水或凝結(jié)水的pH值，某火電廠在精處理出口母管位置加入氨水，也就是在全系統(tǒng)中引入了外來的NH4+。NH4+在除去凝結(jié)水中的鹽分，同時還有除去懸浮物的作用。在除鹽時，以氯化鈉為例，其離子交換反應如下：

RNH4++Na+=RNa++NH4+

ROH-+Cl-=RCl-+OH-

生成物NH4++OH-=NH4OH

由于反應生成物是NH4OH，與水相比，NH4OH的電離傾向要大得多，所以提供的水質(zhì)要比H/OH混床差些。在凝汽器發(fā)生泄漏時，不宜采用NH4/OH混床方式運行?？梢?，氨在精處理出口母管處進入整個水汽循環(huán)系統(tǒng)，是有正面作用和意義的。而且正常運行時蒸汽水樣pH>9.0，鈉表測量時，堿化系統(tǒng)僅需要加入少量的堿化試劑，即可起到遮蔽劑作用，即可使水樣pH>10.0，消除H離子干擾。根據(jù)某火電廠1～6號機組取樣系統(tǒng)實際工況，維護人員在鈉表校驗時使用pH=9和pH=14進行兩點法校正。取樣系統(tǒng)沖洗水為除鹽水，在這次故障排查中，除鹽水漏入再熱蒸汽水樣中，導致水樣pH偏低，也就是系統(tǒng)中帶入了極大量的H+，但鈉表堿化系統(tǒng)自動加入的堿化試劑二異丙胺沒有相應增加，此時的加入量不能完全消除H+離子的干擾，從而致使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。同時，由于漏入的是除鹽水，對蒸汽電導率影響小。

參考文獻：

[1]王鑄，閆靜，毛雄勝.兩種鈉表在電廠中的應用[J].黑龍江電力，2002，24（1）：59-62.

[2]黃丹寧.在線鈉表在水處理系統(tǒng)中的應用[J].輕工科技，2016，32（04）：97-98.