凝結水是鍋爐給水的主要組成部分。凝結水一旦受到污染,即使配備凝結水處理設備也會影響給水和蒸汽品質。分析凝結水水質劣化原因并快速找到污染源,能夠減少或緩解水汽惡化,保證熱力設備安全?;诖?,建立凝結水污染模型并通過模型確定凝結水污染因子,進而保證凝結水品質是熱電廠的重要任務之一。信息化技術的發(fā)展也推動了熱電廠在監(jiān)測、數(shù)據(jù)儲存和分析方面發(fā)生質的變化。目前SIS系統(tǒng)已基本成為熱電廠的標準配置,其數(shù)據(jù)采集與存儲能力的快速發(fā)展為凝結水污染分析創(chuàng)造了有利條件。利用凝結水污染模型結合SIS系統(tǒng)儲存的歷史數(shù)據(jù)可以快速準確地確定污染源。
一、凝結水水質監(jiān)督存在問題
目前熱電廠的單機容量機組參數(shù)不斷提高,對水質要求較高,對應的機組系統(tǒng)越來越復雜。凝結水是利用冷卻介質(水或空氣)將汽輪機內做完功的蒸汽冷凝成的水,包括汽輪機凝結水、各種疏水、生產返回水、補充水等,容易受到污染。凝結水質量合格是保證整個水汽系統(tǒng)安全的前提。以亞臨界機組為例,雖然凝結水氫電導率標準為臆0.3μS/cm,然而凝結水氫電導率一旦超過0.15μS/cm,凝結水就可能受到污染。為保證鍋爐、汽輪機葉片不發(fā)生結垢、腐蝕、積鹽,除集控運行值班員和輔控化學監(jiān)督人員分別做好日常的運行和監(jiān)督之外,及時發(fā)現(xiàn)凝結水的劣化趨勢、分析原因并處理是監(jiān)督工作的重中之重。日常汽水監(jiān)督的實際情況表明凝結水各項指標最易發(fā)生問題。
傳統(tǒng)熱電廠的水汽監(jiān)督是由運行人員定時監(jiān)盤或抄寫報表以發(fā)現(xiàn)問題,一旦凝結水氫電導率發(fā)生異常并不能立即追溯,將給異常處理造成困難。
二、建立凝結水污染診斷模型
國內外通常采用連續(xù)測定凝結水的氫電導率、溶解氧、凝結水鈉的方法監(jiān)測凝結水水質。氫電導率的測定是水樣先流經(jīng)氫型陽離子交換樹脂柱,去除堿化劑對電導率的影響,然后測定氫離子交換后水的電導率。由氫電導率測量方法可知,被測水樣經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂后,陽離子被去除,水中僅留下陰離子(如Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-和F-)和相應的氫離子,氫氧根則與氫離子中和被消耗掉,不在電導率中反映。因此測定氫電導率可直接反映水中雜質陰離子的總量,并結合溶解氧和鈉來監(jiān)督凝結水水質。
一般而言,凝結水污染主要有以下原因:(1)凝汽器不嚴密,漏入含有雜質的冷卻水,給凝結水帶來各種鹽類物質(離子態(tài)雜質)、懸浮物及硅化合物和有機物,(2)開式冷卻水漏入凝結水,給凝結水帶來各種鹽類物質(離子態(tài)雜質)、懸浮物及硅化合物和有機物,(3)疏水系統(tǒng)設備和管道腐蝕帶來的雜質離子和金屬腐蝕產物,(4)機組尤其是空冷機組漏真空也會影響凝結水的氫電導率和溶解氧,(5)凝結水補充水水質差。
針對熱力發(fā)電機組凝結水系統(tǒng)的特點和凝結水的污染源,建立污染模型,判斷凝結水污染因子很有必要。建模時從大量與凝結水水質相關系統(tǒng)中挑選與建模主題相關的因子,將重疊信息精簡后,應用凝結水水質指標并結合可能的污染源,歸納總結、建立凝結水污染模型。通過凝結水水質數(shù)據(jù)分析并結合凝結水污染模型,可以較準確地確定污染源,對凝結水水質監(jiān)督和污染診斷具有重要意義。表1為凝結水受污染時水質變化(劣化)的經(jīng)典診斷模型。
三、凝結水污染模型應用方法
3.1 凝結水污染判斷
凝結水在線氫電導率在檢測凝結水水質變化時反應最為靈敏,因此將其作為最重要的水質監(jiān)督指標,溶解氧、鈉和其他手工檢測的硬度等指標作為輔助手段,建立完整的反映凝結水水質的數(shù)據(jù)。通過SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將氫電導率、溶解氧、鈉等數(shù)據(jù)導出歷史曲線趨勢或數(shù)據(jù)分析,對照表1模型,快速分析凝結水污染原因,如院凝結水氫電導率升高且有硬度,基本可以確認凝汽器泄漏,可為事故和異常處理贏得寶貴時間。
3.2 特殊條件下凝結水污染判斷
實際應用中,在凝結水污染影響因素不明顯的情況下,需根據(jù)表1模型逐一排查,才能確認污染源。例如,凝結水氫電導率儀陽離子交換樹脂失效引起的氫電導率升高,并不是真正的凝結水受到污染,凝結水補充水電導率高,導致凝結水氫電導率升高,可通過凝結水補充水的在線電導率表快速分析并發(fā)現(xiàn)問題。
四、凝結水污染模型應用實例
某熱電廠共有8×600MW亞臨界機組和2臺660MW超超臨界機組,1#~4#機組是濕冷機組,其中1#~2#機組凝汽器為鈦管,3#~4#機組凝汽器為雙相不銹鋼管,5#~10#機組為直接空冷機組,其汽動給水泵小汽輪機凝汽器為不銹鋼管,但汽動給水泵小汽輪機凝結水均通過循環(huán)水冷卻后并入主機凝結水系統(tǒng),因此空冷機組凝結水同樣存在被循環(huán)冷卻水污染的風險。用模型驗證凝結水污染實例,結果見表2。
五、結論
(1)通過理論建模和實際案例,以熱電廠SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫儲存的凝結水水質歷史數(shù)據(jù),可為凝結水監(jiān)督、劣化趨勢、異常診斷分析等提供先進、便捷的技術手段,并提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,快速而準確地確定凝結水污染源,進而為保證機組的水汽質量提供可靠保障。SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術也可為其他水處理行業(yè)構建智慧水務提供必要的基礎數(shù)據(jù)信息。
(2)凝結水氫電導率已成為監(jiān)測機組凝結水水質的最重要手段,與其他指標相比,可靠性高,能夠反映凝結水的水質變化,準確、及時且靈敏,對凝結水水質監(jiān)督有重要意義。
(3)凝結水一旦受到較嚴重的污染,即使冷卻水是淡水,凝結水精處理混床也可能被穿透,從而影響給水和蒸汽品質。因此,正確分析凝結水氫電導率變化原因,并快速找到污染源,能夠減小或緩解水汽惡化對熱力設備造成的影響。
(4)凝汽器泄漏是凝結水污染較常見的形式,但開式冷卻水污染與凝汽器泄漏污染結果有一定共性,如果可通過堵漏等措施排除凝汽器泄漏污染,則需要尋找開式冷卻水污染凝結水的污染源。
(5)漏真空導致的二氧化碳污染凝結水同樣不可忽視,其具有隱蔽性且系統(tǒng)復雜,更不易查找污染源。特別是空冷機組本身空冷系統(tǒng)龐大,更易發(fā)生空氣漏入凝汽器、CO2溶入凝結水,導致凝結水水質異常時,可通過加大加氨量來提高凝結水pH,同時保證凝結水100%處理,防止水汽系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。( >
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