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1、化学监督新技术介绍,2021/9/24,戴 鑫 西安热工研究院有限公司 2016年7月,主要内容,2021/9/24,2,一、水汽中痕量氯离子检测新技术 二、水汽中痕量TOC检测新技术,主讲：戴鑫 联系电话15829933708 电子邮箱：,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,因此GB12145中对水汽系统各段氯离子含量做了严格规定,水汽中氯离子含量超标,锅炉爆管事故,汽轮机叶片断裂事故,水中氯离子是公认的对热力设备危害最大的腐蚀性阴离子,过热器和再热器奥氏体钢晶界腐蚀,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,GB/T12145“火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量”
2、指标要求 给水氯离子：汽包炉参数大于15.6MPa，给水氯离子要求小于等于1g/L; 汽包炉参数小于15.6MPa，给水氯离子要求小于等于2g/L; 直流炉给水氯离子要求小于等于1g/L. 精处理氯离子：大于18.3MPa，精处理出水氯离子要求小于等于1g/L; 小于18.3MPa，精处理出水氯离子要求小于等于2g/L. 炉水氯离子（主要针对大于15.6MPa的汽包炉）： 固体碱化处理：炉水氯离子要求小于400g/L； 全挥发处理：炉水氯离子要求小于30g/L,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,目前现状,指标规定 电厂无监测手段,为防止氯离子超标将各项指标控制的非常严格,氯离
3、子长期处于超标状态,不利于节能降耗,安全事故频发,热力设备的多种腐蚀现象与氯离子腐蚀都有关系，水汽系统氯离子监测与机组安全运行息息相关。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,水汽中痕量氯离子含量监测的新技术 热工研究院在DL/T 1203-2013标准方法的基础上研究了水汽中痕量氯离子在线及实验室监测的新技术，该技术具有如下特点： （1）针对水汽系统氯离子检测技术的现状，研制了由多种添加剂构成的痕量氯离子测量专用显色剂，该显色剂为复配配方，具有以下特点：,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,（a）降低了方法的检测下限。使用研制的显色剂，氯离子检测下限由原来的20
4、g/L降至10g/L。配合浓缩系统还能测定0.210.0g/L的氯离子。 （b）研制的显色剂变为水溶性药剂。解决了硫氰酸汞溶解性差、放置久了会产生沉淀等问题，使氯离子在线测量时结果更加准确。 （c）显色剂毒性大幅降低。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,（2）在改进显色剂配方的基础上自主研制了TPRI-TC型痕量氯离子分析仪，仪器的原理方法已获得发明专利。(专利号：ZL 2011 1 0044410.2),（3）该仪器的最低检测限可以达到0.2g/ L以下，其测量范围为（0-1000）g/ L，装置在该测量范围内有较好的重复性以及准确度。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,20
5、21/9/24,仪器通过中国电机工程协会鉴定，评价技术水平处于国际领先水平。痕量氯离子分析仪用于在线测定水中痕量氯离子，填补了国内外空白，已获得发明专利（ZL201110044410.2）。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,TPRI-TC-Y1型水汽中痕量氯离子分析仪：用于测定精处理、给水中氯离子； TPRI-TC-N1型水汽中痕量氯离子分析仪：用于测定炉水中氯离子含量。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,应用案例一 某电厂300MW机组采用定期取样送电科院分析检测炉水氯离子含量。分析间隔时间较长（一季度一次）使得取样的分析结果无法反映现场氯离子含量的真实
6、情况，导致锅炉爆管事故频发。 为了解决该厂安全隐患，将TPRI-TC型痕量氯离子在线测量装置安装于现场汽水取样间在线分析炉水的氯离子含量，并定期取样与离子色谱分析数据进行比对试验。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,TPRI-TC型氯离子分析仪监测某300MW电厂 1#炉水氯离子试验数据,表中试验数据分析可知，TPRI-TC型痕量氯离子分析仪与离子色谱仪的测量结果基本吻合，当氯离子含量小于100g/L时，测量结果的偏差小于10g/L；当氯离子含量大于100g/L时，测量相对偏差基本在5%以内。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,试验期间炉水氯离子含量波动范围
7、较大，最大已远超过控制指标要求（控制指标要求小于500g/L），但现场没有相应测量痕量氯离子的方法，因此无法进行工艺调节。 现场加装痕量氯离子在线测量装置，运行人员可根据测量结果及时调整运行工况，保证机组的安全稳定运行，可避免严重事故发生。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,应用案例二 某电厂为600MW亚临界汽包炉，炉水氯离子含量无法监测，为防止精处理混床漏氯导致炉水氯离子含量偏高造成腐蚀事故，该电厂的精处理系统基本采用氢型运行方式，精处理母管出水pH达到8.0就切换床体进行再生，精处理混床运行周期约为78天。精处理系统频繁再生不仅水耗、能耗大，且再生及树脂输送过程中空气檫
8、洗会造成树脂颗粒破碎，增大树脂的年补充率，树脂破碎后还容易造成阴阳树脂交叉污染，影响其再生度。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,应用案例二 针对现场炉水氯离子含量无法在线准确监测的问题，将一套TPRI-TC型痕量氯离子分析仪安装于现场汽水取样间取样架上在线分析2#炉水的氯离子含量，并定期取样与离子色谱分析数据进行比对试验。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,TPRI-TC型氯离子测量装置监测某600MW电厂 2#炉水氯离子试验数据,试验期间（约一个月）检测到炉水中氯离子含量仅为（15-80）g/L，在线氯离子测量装置与离子色谱仪的测量结果基本吻合，偏差在5
9、g/L以内。,一、水汽中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,对亚临界汽包炉，因为有汽包和炉水循环，对给水质量瞬间的恶化可以起到缓冲作用，同时部分腐蚀产物也将留在炉水内，不会立刻生成氧化铁垢，而炉水水质指标只要控制在国标GB/T12145要求的范围内，机组的安全运行是有保证的。 该电厂采用TPRI-TC型痕量氯离子在线测量装置对炉水氯离子含量进行在线监测后，精处理出口的氯离子含量会快速反映到炉水，通过监控炉水中氯离子含量可对精处理的运行进行调整。同时确保精处理出口各项指标都在标准指标要求范围内。目前电厂精处理运行周期已延长1倍以上，不仅保证了机组安全运行，还达到了节能降耗的目的。,一、水汽
10、中痕量氯离子测量新技术,2021/9/24,小节 对水汽系统痕量氯离子进行有效监测不仅可保证热力设备的安全经济运行，将腐蚀事故发生频率大幅降低，同时还可通过监测氯离子含量对水处理工况及时调整，达到节能降耗的目的。因此电厂应对水汽中氯离子实现有效监控,从而实现综合防治水汽系统设备腐蚀，避免出现水汽系统设备因氯离子腐蚀造成的机组“非停”事故。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,叶片断裂是汽轮机最常见的故障。水汽中有机物在热力系统分解产生酸性物质，是造成汽轮机低压缸腐蚀的主要原因之一。此外近几年多个电厂发生严重的系统漏油事故，如对水汽系统有机物含量进行日常监督就可迅速发现漏油点，避
11、免严重事故发生。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,目前现状,指标规定 电厂无合适监测手段,国内仪器无法准确测量水汽中痕量有机物,监测指标合格但叶片出现较严重的腐蚀,电厂水汽系统给水加碱化剂,国外仪器虽可测量但不能反映有机物中氯、硫等腐蚀性元素,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,水汽中有机物的概念（摘自DL/T1358-2014 ） 总有机碳（TOC） total organic carbon 水中有机物中总碳含量。由于有机物主要是由碳水化合物组成，从水中TOC含量可反映出水受有机物污染的程度。所有总有机碳
12、测定仪都是基于水中有机物在通过氧化器后发生如下反应而设计的： CxHyOzCO2+H2O 有机物氧化后产生的二氧化碳与水中总有机碳含量成正比关系，通过测定氧化器进出口二氧化碳值变化就可计算出有机物中的碳含量。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,水汽中有机物的概念（摘自DL/T1358-2014 ） 总有机碳离子（TOCi） total organic carbon ion 水中有机物中碳和所有杂原子折算为二氧化碳含量（以碳计）的总和。当有机物中含有较大量的硫、氯、氮等杂离子时，TOCi测定值大于TOC测定值，此时有机物被氧化反应如下： CxHyOzMCO2+H2O+HM（O）
13、n 通过测定氧化器进出口水中电导率的变化，折算为二氧化碳值反应的是包括有机物中所有杂原子总量的TOCi含量，而仅测定产生的二氧化碳含量得出的是有机物中的碳含量（TOC含量）。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,针对水汽系统TOCi检测技术的应用空白，西安热工研究院在DL 1358-2014标准方法的基础上自主研发了可检测（0-1000）g/ L TOCi的TPRI-TW型TOC分析仪，仪器具有以下特点： （1）先进的抗氨干扰能力。国内仪器大多数未考虑电厂水汽系统大量碱化剂，碱化剂会严重影响TOC的分析，而TPRI-TW型TOC分析仪利用专利方法能有效避免碱化剂的干扰。 （2）
14、高效的氧化效率。TPRI-TW型TOC分析仪测量过程不需加入任何药剂，经济环保。 （3）TPRI-TW型TOC分析仪是目前唯一可准确测量TOCi的分析仪器。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,实验室TPRI-TW型痕量TOC分析仪,在线TPRI-TW型痕量TOC分析仪,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例1 某电厂一期为2600MW超临界抽凝供热机组，是目前国内最大的供热机组，每台机组额定供热量为650t/h。电厂锅炉补给水处理方式目前采用城市自来水经活性碳过滤器、阳床、阴床、混床至机组补给水箱，混床出水的电导率经常超标，但分析阴阳离子含量均未出现异常
15、。两台机组投运后，在不供热时水汽指标能满足要求。电厂对外供热后，随着供热量的不断增大，补水量不断升高，供热机组蒸汽氢电导率也不断升高，经常超过0.15S/cm的标准值（最高达到0.4S/cm以上），汽轮机低压缸腐蚀严重，直接影响电厂的安全运行。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,在同样的工况条件下，供热机组补入系统的水量较多，推测是否补给水的TOC含量过高造成了供热机组蒸汽氢电导率超标。为此我们详细研究了不同供热量下，补给水TOC和TOCi含量与氢电导率之间的变化关系。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例1有机物含量对蒸汽氢电导率影响规律的研究,二、
16、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例1研究得出的结论,随着机组供热负荷的增加，机组补水量增加，如补给水中有机物含量偏高，补入系统的TOCi含量就会正比增加，因此应严格控制补水中TOCi的含量。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例2,某亚临界汽包炉炉内处理工况由磷酸盐处理转化为全挥发处理后，蒸汽氢电导率一直存在超标现象，尤其蒸汽氢电导率经常达到0.2S/cm以上，对机组的安全运行造成很大的隐患。对水汽系统进行查定，阴离子的含量除蒸汽中有少量甲酸、乙酸外其余指标未见异常，对水汽系统中各种常用药品进行查定。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/
17、24,应用案例2原因分析,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例2,该电厂炉内处理工况从磷酸盐处理转为全挥发处理后，氨水的用量是以前的2-3倍，氨水各项指标又都严重超标，导致水汽系统有机物含量偏高，造成蒸汽氢电导率超标的现象。该电厂更换了质量合格的氨水，同时对预处理系统的运行工艺进行了优化调整，目前补给水及水汽系统TOCi含量均达到200g/L以下，水汽系统氢电导率已控制在0.10S/cm以下。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例3,某电厂目前锅炉补给水的处理流程为原水经反渗透处理后进入混床，混床中树脂选用了两家不同树脂生产厂家的树脂，1#、2#
18、混床选用A厂家树脂，3#混床选用B厂家生产的树脂。运行过程中发现1#、2#混床的出水电导率不正常，经常达到0.5S/cm以上，但3#混床的出水电导率一直较正常。经测定无论A厂家还是B厂家离子交换树脂性能指标都是完全合格的，出水阳离子及阴离子的含量也未出现异常情况。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例3原因查找,从除盐混床进水母管、除盐1#混床出水管、除盐3#混床出水管分别取样，测量出水阴离子、有机物含量；同时将水样通过特殊装置进行氧化，有机物中的杂原子彻底转变为无机阴离子，通过比较氧化前后水样阴离子含量变化，有机物中杂原子（苯磺酸）的含量就可被直观的判别出来。,二、水
19、汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例3试验结果,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例3原因分析,有机物中都存在微量的S、N、Cl等杂原子，水质正常的情况下，有机物主要由碳氢氧组成，S、N、Cl等杂原子含量很低，因此TOC及TOCi测量值基本一致；但当水质发生异常，尤其是阳树脂溶出的磺酸盐类物质偏高时，有机物中杂原子含量变大，TOC与TOCi的测定结果就会产生较大的差异，通过TOCi的测量结果可以更加直观的看出水中有机物污染情况。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,应用案例3解决方案,1#、2#混床的阳树脂溶出较严重，导致混床出水水质不
20、正常，电厂根据我们的建议更换了符合要求的阳树脂后，目前混床出水水质已完全恢复正常。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,其他应用,电厂精处理系统漏油会造成严重的停机事故，精处理树脂被油污染有时需全部更换，给电厂造成严重的经济损失。应用TPRI-TW型TOC分析仪后迅速找到了漏油点，避免了更加严重的损失。如能对给水有机物进行日常监督，完全可避免此类事故发生。,二、水汽中痕量TOC检测新技术,2021/9/24,小节 在GB/T 12145中规定给水有机物含量最根本的原因是为了防止汽轮机叶片腐蚀及避免系统被有机物污染。因此将水汽系统中有机物含量控制在合理指标范围内，对保证电厂化学监督的准确性及机组的安全经济运行都是至关重要的。,2021/9/24,40,谢 谢!,追求卓越 求实创新 规范诚信 以人为本,Thank you very much for your attention!,