化学监督与在线化学仪表西安热工院课件.ppt
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1、水汽系统化学监视与在线化学仪表的准确性西安热工研究院电站化学技术部曹杰玉,化学监督与在线化学仪表西安热工院,主要内容,1、化学监视与在线化学仪表的关系2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义3、在线化学仪表测量不准确的根本原因4、提高在线化学仪表准确性途径,主要内容1、化学监视与在线化学仪表的关系,问题,为什么许多电厂水汽品质合格率很高,却仍然存在腐蚀结垢和积盐问题,有时问题却很严重?,问题为什么许多电厂水汽品质合格率很高,却仍然存在腐蚀结垢和积,1、化学监视与在线化学仪表的关系,1.1在线化学仪表测量准确性决定化学监视的可靠性 许多电厂水汽品质合格率很高,但腐蚀结垢和积盐问题却很严重,其根本原
2、因是在线化学仪表测量不准确,未能及时发现问题。 例如某电厂炉水pH监测仪表测量值一直在9.29.8的范围,却发生严重的酸性腐蚀;手工分析酚酞碱度经常为零,说明pH测量仪表测量值偏高,实际炉水pH值偏低。,1、化学监视与在线化学仪表的关系1.1在线化学仪表测量准确性,1、化学监视与在线化学仪表的关系,1.2取样测量不能取代在线化学仪表化学监视中的位置 1取样测量不能准确测量纯水中的氢电导率、纯水电导率、pH值、溶解氧等指标; 2取样测量人为影响因素降低可靠性; 3取样测量是连续性测量,不能及时发现连续出现的水质异常情况。如蒸汽连续性带水、精处理系统连续释放阴离子、水汽系统连续性污染等等。,1、化
3、学监视与在线化学仪表的关系1.2取样测量不能取代在线化,水汽系统“核心”监测参数(国外资料),返回,水汽系统“核心”监测参数(国外资料)参数测量位置方法测量频率,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,2.1对节能降耗影响显著大容量机组对水汽品质要求极高,水汽品质的准确监测是保证机组平安经济运行的必要手段。由于多数在线化学仪表的准确性无法检验,使水汽品质恶化问题得不到及时发现,导致发电机组水汽系统发生腐蚀、结垢和积盐,造成巨大的经济损失。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义2.1对节能降耗影响显,国外资料,美国发电厂强迫停机中,估计有50%是因蒸汽发电装置部件腐蚀造成的,这还造成每年增加3
4、0亿美元运行和检修本钱。由于腐蚀,产品本钱电力增加百分之十以上;在美国所有工业腐蚀产物本钱中名列第一。部件可用性损失、性能效率损失和部件使用寿命过早终止等故障,一般是由锅炉炉管和汽轮机叶片损坏、给水加热器污染和汽轮机叶片沉淀物等原因引起,由于腐蚀损坏,需要提前更换省煤器和/或再热器。,国外资料美国发电厂强迫停机中,估计有50%是因蒸汽发电装置部,A可用性损失由于水侧/蒸汽侧腐蚀或沉积导致的管道损坏汽轮机叶片或轮盘损坏锅炉化学清洗化学问题导致启动延迟/暂停化学问题导致负荷限制或降低化学问题导致停机,A可用性损失,B效率损失汽轮机叶片结垢给水加热器结垢锅炉排污锅炉效率降低,B效率损失,C部件寿命降
5、低更换主要水冷壁管道更换省煤器更换汽轮机叶片更换再热器更换给水加热器更换过热器,C部件寿命降低,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,例如国内某电厂两台600MW亚临界机组2004年底相继底投产,由于汽包汽水别离装置缺陷,使饱和蒸汽中大量带水。由于饱和蒸汽在线钠表和电导率表测量不可靠,一直未能及时发现该问题,导致汽轮机高压缸严重积盐,汽轮机效率降低。06年初检查汽轮机严重积盐,机组满负荷运行时的蒸汽流量从投产初期的1790t/h额定蒸发量,增加到1900t/h以上,两台机组每年多烧煤140000t,按每吨200元计算,每年损失2800万元。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义例如国内某电
6、厂两台60,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,某电厂凝结水在线溶解氧表测量偏低,凝结水溶解氧长期超标问题未及时发现,造成凝汽器和低加铜管腐蚀溶解,导致汽轮机高压缸严重积盐,汽轮机出力和效率显著降低。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义某电厂凝结水在线溶解氧,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,2.2影响机组运行的平安性水冷壁:氢脆、碱腐蚀和腐蚀疲劳。氢脆和碱腐蚀的根本原因是因水质控制不当引起的,即污染物进入导致炉水pH超出极限,给水系统腐蚀、传输和沉积。产生腐蚀疲劳损坏的一个主要原因是水质。省煤器:主要腐蚀是点蚀局部腐蚀、U形弯头、管夹、管与管支架处的腐蚀疲劳主要循环化学损坏成分
7、是溶解氧;主要源来自储存水中的高溶解氧。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义2.2影响机组运行的平,2.2影响机组运行的平安性,过热器和再热器:主要腐蚀损坏:a发生在吊环底部、下垂管低点、特别是再热器内部在停机过程中暴露于空气的类似位置的点蚀b应力腐蚀裂纹。主要腐蚀性物质为氯化物、硫酸盐和/或氢氧化物;其途径通过“携带从汽包进入或是随减温器喷雾水进入。锅炉炉管损坏仍然是火力发电厂可用性损失的最主要原因;仅燃料本钱一项就使美国发电行业损失数十亿美元。在大型火力发电厂中,仅一次需要三天时间修理的管道故障,就会使发电厂蒙受一百万美元的损失。,2.2影响机组运行的平安性过热器和再热器:主要腐蚀损坏
8、:a,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,2.2影响机组运行的平安性例如国内某电厂300MW汽包炉,在线pH表测量值偏高,测量显示pH值始终大于9.0合格,运行两年后割管检查发现大量水冷壁管发生酸性腐蚀,造成重大损失。经过调查发现,炉水pH值经常低于8.3,炉水酚酞碱度为零。锅炉酸腐蚀造成爆管引起非方案停机。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义2.2影响机组运行的平,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,某电厂给水pH测量值偏高,造成给水pH实际控制值偏低,导致给水系统发生严重腐蚀,高加疏水铁含量高达70g/L。高加腐蚀泄露会造成高加退出运行,严重影响机组效率;给水系统腐蚀产生的大量
9、铁会加速水冷壁的沉积和腐蚀,造成爆管事故的发生。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义某电厂给水pH测量值偏,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,表:氯离子与氢电导率的关系125C,无其他阴离子时,许多电厂发生精处理系统泄漏氯离子,炉水浓缩后造成酸性腐蚀爆管。 采用准确的氢电导率测量是可以发现 问题并加以消除。前提是氢电导率测量准确。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义表:氯离子与氢电导率,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,由于缺乏检验水汽系统在线化学仪表的手段,长期不能发现仪表测量不准确的问题,从而长期不能发现化学监视的问题。这就像慢性病,一般比较难以觉察,也难以检验确诊;但
10、对人的损害却是长期的、严重的,积累到一定程度,其危害更大。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义由于缺乏检验水汽系统在,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,类似的实例非常多,许多电厂汽水品质监测合格率很高,热力设备水汽系统腐蚀结垢和积盐情况却很严重,主要原因是在线化学监测仪表测量不准确导致化学监视失去作用。由此可见,提高电厂在线化学仪表测量准确性和可靠性,提高化学监视的准确性,及时发现水汽品质控制上的问题并加以解决,对发电厂的平安经济运行具有重要的意义。可以取得节能降耗的显著效果。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义类似的实例非常多,许多,化学监视和在线化学仪表准确性的重要意义普遍没
11、有重视的主要原因是:1水汽系统异常造成的损失是慢性的、间接的,不容易被觉察;2在线化学仪表测量准确性无法判断,原有的国内各种标准方法无法检验仪表实际测量的误差。因此电厂有关人员不能发现普遍存在的仪表测量不准确问题。然而,这些问题造成的经济损失却是长期的、巨大的,甚至超过锅炉、汽机等问题的影响。,2、化学监视和在线化学仪表准确性的意义,化学监视和在线化学仪表准确性的重要意义普遍没有重视的主要原因,3、在线化学仪表测量不准确的根本原因,水汽系统化学仪表可分为两类:第一类:可以用标准物质检验实际测量准确性的仪表,硅表、磷表、联氨表等。第二类:无法用标准物质检验实际测量实际测量条件下测量准确性的仪表,
12、电导率表、pH表、钠表,溶解氧表。最重要目前国内的所有标准方法GB,JJG,JB,DL)均不能检验第二类仪表实际测量的误差。,3、在线化学仪表测量不准确的根本原因水汽系统化学仪表可分为两,3在线化学仪表测量不准确的根本原因,由于国内标准和技术的落后,国内原有的标准DL/T677,JJG,GB,JB)和检验手段不能检验电厂纯水系统大多数在线化学仪表常见的误差,而主要检验二次仪表的性能,而随着电子技术的快速开展,二次仪表出现问题的情况比较少。多数误差出现在纯水测量系统和传感器上。,3在线化学仪表测量不准确的根本原因由于国内标准和技术的落后,,GB/T 13966-92 分析仪器术语根本误差又称固有
13、误差:在参比工作条件下测定的误差。工作误差:在正常工作条件内任意一点上测定的误差。国内各种标准均检验根本误差,对于仪表生产厂家,根本误差最重要。对于电厂,工作误差最重要;,GB/T 13966-92 分析仪器术语,3.1在线电导率表测量不准确的原因,返回,3.1在线电导率表测量不准确的原因返回交换柱电极再生度漏气电,3.1在线电导率表测量不准确的原因,3.1在线电导率表测量不准确的原因误差来源发生概率国内标准,3.1在线电导率表测量不准确的原因,1固定式检验装置和国内标准不能准确检验纯水电极常数国内所有检测电导率表的标准均使用标准溶液进展电极常数的检验。标准溶液电导率大于100S/cm, 标准
14、溶液法检验0.01级的电极常数一般是错误的。,3.1在线电导率表测量不准确的原因1固定式检验装置和国内,3.1在线电导率表测量不准确的原因,纯水测量电极的电极常数一般为0.01,在标准溶液中电极间的电阻很小小于100,电极外表极化电阻的影响不能完全消除,测量的电阻偏大,电导偏小,标定的电极常数偏大。电极常数=电导率/电导,3.1在线电导率表测量不准确的原因纯水测量电极的电极常数一般,3.1在线电导率表测量不准确的原因,2温度补偿附加误差检验纯水电导率的温度补偿系数是非线性的、并且是随温度和电导率变化而显著变化的。中性纯水和氢交换柱出水温度补偿系数也不同。目前国内很多电导率表的温度补偿误差很大,
15、造成较大的电导率测量误差。国内标准无检验非线性温度补偿系数的方法。,3.1在线电导率表测量不准确的原因2温度补偿附加误差检验,3.1在线电导率表测量不准确的原因,3电导电极卡塞异物树脂颗粒、氧化皮等杂物卡在电极,会产生较大的测量误差。杂物增加0.1S/cm,对测量0.1S/cm的水样产生100%的相对误差,但在147 S/cm的标准水样中检验不出来。,3.1在线电导率表测量不准确的原因3电导电极卡塞异物RL,3.1在线电导率表测量不准确的原因,4泄漏测量回路连接处泄漏,能产生50%100%的测量误差。标准检验方法不能检验该误差。,3.1在线电导率表测量不准确的原因4泄漏,3.1在线电导率表测量
16、不准确的原因,5交换柱附加误差测量氢电导率的氢型交换柱由于树脂再生度、树脂裂纹等因素会影响测量准确性。树脂再生度低,造成氢电导率测量值偏低,水质污染甚至超标问题被掩盖。 综上所述,目前国内标准和检验装置不能检验纯水电导率表整机工作误差、电极常数误差、温度补偿误差、交换柱附加误差、测量回路附加误差。上述误差在实际测量中均是常见误差。,3.1在线电导率表测量不准确的原因5交换柱附加误差,3.2在线pH表测量不准确的原因,H测量误差来源,3.2在线pH表测量不准确的原因pH测量误差来源液接电位静电,1静电荷的影响:在凝结水、给水、炉水等低电导率的水样中测量pH值很容易受到静电荷的影响。使pH测量结果
17、与纯水水样的真实pH值相差较大。在标准溶液中,由于电导率很高,没有静电荷的影响,因此国内标准方法不能检验该项误差。,3.2在线pH表测量不准确的原因,1静电荷的影响:在凝结水、给水、炉水等低电导率的水样中测,3.2在线pH表测量不准确的原因,2液接电位的影响:pH电极的校正在缓冲溶液中进展,其离子强度与内充液的离子强度接近相对于高纯水来说,这将会产生一个很小的液接电位。但当测量高纯水时,高纯水的离子强度和内充液的离子强度相差较大,此时的液接电位会明显高于校正时的液接电位,造成纯水pH测量误差。由于这种误差主要存在于纯水测量体系,并且随水样的压力变化而变化,在缓冲溶液中校正时不表现出来,只有在测
18、量时出现,因此很难被发现。,3.2在线pH表测量不准确的原因2液接电位的影响:,3.2在线pH表测量不准确的原因,3温度的影响:温度变化会对pH测量造成三种影响,如表1所示。目前多数pH表只有玻璃电极能斯特斜率随温度的变化可以通过自动温度测量的补偿方法消除,而其它两种温度变化造成的影响是没有方法消除的。,3.2在线pH表测量不准确的原因3温度的影响:温度变化会,表1:0.272mg/LNH3+20g/LN2H4的水样10时未进行温度补偿时各项误差比较,表1:0.272mg/LNH3+20g/LN2H4的水样1,3.2在线pH表测量不准确的原因,4地回路的影响。地回路是由于仪器隔离不好,输入端通
19、过大地与输出端接地或电源地线构成回路,改变了输入端的电位差,可以造成较大的误差。该问题只有在线测量时出现,因此,按国内标准检验方法离线检验无法检验出上述误差。,3.2在线pH表测量不准确的原因4地回路的影响。,3.2在线pH表测量不准确的原因,不能检验在线pH表工作误差的原因:1按国内已有的pH表检验标准,用标准缓冲溶液离线检验,标准溶液电导率很高,不能反映静电荷、液界电位、地回路、温度变化等影响,检验准确的仪表,在电厂纯水条件下测量仍然会出现较大的工作误差。2用玻璃电极法标准pH表进展在线检验,同样会受到静电荷、液界电位、地回路、温度影响,不能保证标准表的准确性。3手工取样检验,纯水受二氧化
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