化学制水系统钠表、硅表取样优化

化学制水系统钠表、硅表取样优化

吴箐 顾科然

神皖马鞍山发电公司 安徽 马鞍山 243000

提要：降低化学制水系统硅表和钠表缺陷数量，提高化学制水的品质、制水系统的运行可靠性。

关键字：化学制水、硅表、钠表、

1. 引 言

社会的高速发展对电力供应提出了更高的要求。水作为电厂工业锅炉生产中的重要介质，在热量传输和动力提供方面发挥着至关重要的作用。只有对水进行适当的净化处理、同时严格监督汽水品质，才能有效的防止热力设备的结垢、腐蚀，避免爆管事故；进而防止过热器和汽轮机积盐而造成事故停机，从而保证发电厂的安全经济运行。因此制水品质的好坏直接关系到发电机组是否能经济、安全、高效的运行,提高制水系统在线监测仪表的准确性和可靠性显得尤为重要。

2 设备概况

我公司化学水处理有四套制水系统。阳床、阴床，分别配有硅表、钠表、电导率表以用来监测每套制水系统的运行情况，判断水质是否达标、床体失效是否。本厂采用的是传统澄清、过滤+离子交换的制水方式。制水时，运行人员需要通过在线硅表和在线钠表监测床体的硅酸根离子浓度和钠离子浓度。硅表、钠表均属于化学在线测量仪表。由于测量精度和灵敏度高，因此表计需要在一个比较好的测量环境中连续运行，才可以保证测量数据的连续准确性。这些在线仪表本身并没有自动启停功能，然而化学制水的每一套系统都不是时时连续运行的，是根据床体是否失效、机组需要水量多少而定。床体不断地再生、投用必将造成在线仪表检测水样的时断时续这就很大程度上造成了硅表和钠表缺陷数量较多、故障率高，备件更换频繁，严重影响了化学水系统的正常运行，干扰了运行人员对水质监控，成为机组安全运行的一个重要隐患。现在我厂化学水处理再生系统中检测阴离子和阳离子的仪表分别是HACH 9210在线硅酸根离子分析仪和HACH 9245在线钠离子分析仪。

HACH 9210在线硅酸根离子分析仪是基于光电比色法。首先在酸性溶液中，水中硅离子会与显色剂钼酸盐生成硅钼黄，再与还原剂生成硅钼蓝，使得溶液呈蓝色。蓝色的深浅程度又与试剂水中的硅的含量有关，从而可通过光电比色或分光光度法测定吸光度而求得待测试样水中的硅含量。

HACH 9245在线钠离子分析仪是基于电位分析法。其测量原理是基于电化学中的电位分析法，由测量电极和参比电极以及待测溶液构成原电池。测量电极是对钠离子具有选择性的玻璃电极，参比电极的电位保持恒定。当测量电极和参比电极同时浸入溶液后，即组成测量电池对。对钠有选择性的玻璃电极对氢离子的响应比对钠离子响应还敏感，所以氢离子是钠测量时主要的干扰源，需要用碱性试剂加以抑制。将测量电极与参比电极之间的电位差转化为标准信号进行输出。

2. 存在问题

运行制水时：

过滤水→阳离子交换床→中间水箱→阴离子交换床→阴阳离子交换床→树脂捕捉器→机组用水。

仪表取样阀：打开。

制水停用后：

阳床再生：酸→阳离子交换床→排水阀→排出废水

阴床再生：碱→阴离子交换床→排水阀→排出废水

仪表取样阀：关闭。

通对2018年下半年缺陷单数量、仪表出现故障的时间以及制水系统运行工况的综合分析，发现表计运行中主要出现以下三类故障报警：

制水系统停运后，表计出现断样故障报警。

制水系统再生时，表计出现测量故障。

制水系统刚启动初期，表计出现数据异常波动故障。

原因分析如下：

1.床体再生时，在线硅离子分析仪的水样中断，大量酸性试剂液进入硅表反应池内极有可能损害光谱测量的各元件，尤其是反光镜的表面容易结垢。钠表测量电极可能被持续不断加入的碱化剂二异丙胺污染导致测量电极钝化影响再次使用，大大的缩短电极使用寿命，增加经济成本。

2.床体再生后存留在管道中的余酸碱在系统投用初期会沿水样管道进入仪表使得测量数值异常，故障率高居不下。

3. 硅表、钠表的试剂失效、配置药剂过程中有少许偏差都会导致测量数据的失真。

4. 碱化试剂泵出力不均匀，使得测量环境达不到要求导致数据异常。

5.制水系统停用时，仪表并未自动停运。对于钠表，由于碱化剂二异丙胺持续添加，又没有水样，二异丙胺极易挥发，容易造成环境污染，同时，强碱也会造成测量电极损坏。对于硅表，药样试剂持续不断的向反应池添加，高浓度的试剂液会对反应池内光纤、反光镜等造成损伤。

6.制水系统停用时，仪表停运。在线硅表因为试剂管道非常细，管道内的残余药样易结晶可造成管道堵塞直接损坏进样泵。

7.在线钠表测量电极和参比电极内的流通池干涸，电极失效。

8.床体再生后管道内残余的强酸强碱随着启动必将沿取样管路进入表计，损坏电极和元件，导致投表初期数据异常。

4 解决问题：

明确主要原因后，我们决定对钠表、硅表的取样管路进行改造。当床体退出运行进行再生时钠表、硅表就会出现水样中断，若此时再多引入一路除盐水，那么表计就会始终处一个水样连续不断的测量状态、电极也不会干涸、多余的试剂更不会堵塞管道等。

同时，对于再生结束后管道内残余的强酸强碱，增加一路管路先于投表之前进行排污，确保电极和测量元件不受腐蚀。

1.当床体退出运行进行再生时，在线钠表、硅表就会出现水样中断，若此时引入一路除盐水，可使表计始终处于一种不断样的连续测量状态，同时除盐水水质较好也可起到冲洗管路的作用。

2.床体再生结束后管道内残留强酸强碱，增加一路管路先于投表之前进行排污，以确保电极和测量元件不受腐蚀。

3.床体再生时，进样关断阀关闭，水样三通阀切至除盐水；床体制水前，进样三通阀切至排污管排污5分钟，随后打开进样关断阀，水样三通阀切至正常水路，表计进行正常测量。

按以下4个步骤进行实施：

引除盐水进入表计，加装水样三通电磁阀，在断样时，DCS控制此三通电磁阀自动切换至除盐水，除盐水代替水样使得仪表保持连续工作不间断测量，从而解决表计断样问题。

加装的取样排架及取样电磁阀

1.加装进样关断阀，当床体再生时，进样关断阀关闭，解决管路无法及时关断的问题，阻止床体再生时强酸强碱进入仪表管路的可能。

此图为自行设计加装的取样关断电磁阀

2.加装进样三通阀，当再生结束进样时，进样三通阀排污5分钟，再将水样引入表计，解决强酸强碱进入表计的问题。

此图为自行设计加装的排污电磁阀

最后在DCS系统中实现进样关断阀、进样三通阀、水样三通阀之间的联锁动作。

5. 技术改造后效果：

进行取样水路改造之后，解决了在线硅表、钠表因水样中断出现的种种问题。仪表实现了在线仪表的连续测量，克服仪表断样后出现的诸多问题。大大降低在线硅表、钠表的故障率，使得水质监控更加有效和准确。

表4 实施前、后配件用量统计表

2.经过统计，缺陷单数量（仅指化水处理硅表，钠表）有了明显降低。实施后达到预期目标。

表5 实施前、后缺陷数量统计表

此次化学制水系统钠表、硅表取样管路改造解决了化水站硅、钠表缺陷多，故障率高的现状，有效提高了制水品质。

参考文献

[1]DL/T 1201《火力发电厂低电导率水PH在线测量方法》。

[2]DL/T 1207《火力发电厂纯水电导率在线测量方法》。

[3]神皖马鞍山发电公司《化学运行规程》-2017。

[4]车小云.[在线钠表碱化方式对测量准确度的影响][EB/OL]. 2012-04-04。

[5]DL/T677- 2009《火力发电厂在线化学仪表检验规程》。

[6]卓丛浩.《火力电厂在线钠表测量准确性分析》[J].《中国电机工程学会第十三届青年学术会议论文摘要》,2014。

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