陽(yáng)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(guó)能浙江余姚燃?xì)獍l(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(cè)裝置是非常重要的監(jiān)督設(shè)備，它是通過對(duì)汽水取樣并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析來(lái)完成的，通過對(duì)高溫、高壓水汽樣品進(jìn)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(cè)水汽品質(zhì)和人工取樣，采用計(jì)算機(jī)或記錄儀實(shí)現(xiàn)記錄、監(jiān)控和報(bào)警功能，從而保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 燃?xì)鈾C(jī)組的水汽監(jiān)督系統(tǒng)[1]

某燃機(jī)電廠為S209FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，總裝機(jī)容量為780 MW。設(shè)置2臺(tái)余熱鍋爐，每臺(tái)鍋爐均裝有1套水汽集中取樣分析裝置。該設(shè)置對(duì)鍋爐水汽系統(tǒng)各樣點(diǎn)進(jìn)行在線取樣、監(jiān)測(cè)、報(bào)警，同時(shí)為加藥系統(tǒng)提供自動(dòng)控制信號(hào)。該系統(tǒng)由高溫架、儀表盤(包括恒溫裝置、人工取樣臺(tái))等部分組成，高溫取樣架和儀表屏分開設(shè)置。來(lái)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(gè)在線分析儀表進(jìn)行檢測(cè)。樣品初級(jí)冷卻溫度可恒定在33±2 ℃，二級(jí)恒溫可達(dá)到25±1 ℃。裝置有閉環(huán)保護(hù)系統(tǒng)，具有雙重保護(hù)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(cè)熱力系統(tǒng)的汽水品質(zhì)。具體配制表計(jì)類型見表1。

表1 監(jiān)督表計(jì)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(cè)量原理

2.2 在線電導(dǎo)率表的監(jiān)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)和汽水指標(biāo)的要求是非常嚴(yán)格的，尤其是對(duì)在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)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(yàn)規(guī)程》中規(guī)定：“對(duì)于測(cè)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(dòng)法檢驗(yàn)整機(jī)工作誤差；對(duì)于測(cè)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(dòng)檢驗(yàn)法檢驗(yàn)整機(jī)工作誤差，也可采用靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液離線檢驗(yàn)法檢驗(yàn)整機(jī)引用誤差?！彪妼?dǎo)率表整機(jī)工作誤差要求在±10%內(nèi)。

3 汽水系統(tǒng)開展整機(jī)工作誤差校驗(yàn)[2]

3.1 在線儀表整機(jī)校驗(yàn)工作

2020年5月，對(duì)某燃機(jī)電廠的水汽系統(tǒng)開展在線化學(xué)分析儀表整機(jī)工作誤差檢驗(yàn)。采用某熱工院生產(chǎn)的YHJ-V型移動(dòng)式在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置(以下簡(jiǎn)稱在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置)作為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)儀器使用。其中標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率表電極常數(shù)K=0.1 cm-1,測(cè)量范圍：0～3000 μS/cm，溫度補(bǔ)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(bǔ)償方式選擇不同水質(zhì)。根據(jù)在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置的操作規(guī)范，將Cation作為在線氫電導(dǎo)率表的溫度補(bǔ)償方式，將儀表輸入的電極常數(shù)與電導(dǎo)率表電極標(biāo)注的電極常數(shù)調(diào)整一致。對(duì)汽水取樣間的2號(hào)余熱鍋爐汽水系統(tǒng)的在線電導(dǎo)率表進(jìn)行整機(jī)校驗(yàn)，其工作誤差檢驗(yàn)結(jié)果如下(具體儀表檢驗(yàn)結(jié)果見表2)。

表2 2號(hào)余熱鍋爐電導(dǎo)率表整機(jī)校驗(yàn)及工作誤差檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 檢驗(yàn)結(jié)果

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

4 對(duì)超出要求范圍的電導(dǎo)率表整機(jī)工作誤差進(jìn)行異常分析處理[3]

4.1 二次儀表檢驗(yàn)

用在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置的二次儀表檢驗(yàn)?zāi)M電路與標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行檢驗(yàn)，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(jìn)行計(jì)算，二次儀表檢驗(yàn)引用誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。

4.2 電極常數(shù)誤差檢驗(yàn)[4]

根據(jù)DL/T 677—2018《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》中的方法，對(duì)電極常數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示被測(cè)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(bǔ)償附加誤差檢驗(yàn)

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

4.4 交換柱附加誤差檢驗(yàn)[5]

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

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

4.5 問題分析

通過交換柱附加誤差檢驗(yàn)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(jī)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(shí)，在水樣通過后，除氫離子外，其余陽(yáng)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(shí)，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(yáng)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(huì)使測(cè)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(jī)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(cè)量穩(wěn)定，又重新對(duì)整機(jī)工作誤差不合格的氫電導(dǎo)率表進(jìn)行了檢驗(yàn)(具體見表5)。

表5 汽水取樣間2號(hào)余熱鍋爐在線電導(dǎo)率表整機(jī)工作誤差檢驗(yàn)結(jié)果

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

5 結(jié)語(yǔ)

樹脂再生度不足，易造成氫電導(dǎo)率測(cè)量偏低，水質(zhì)超標(biāo)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(jī)組水汽質(zhì)量監(jiān)督的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。樹脂再生要選用動(dòng)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。