发电厂水汽取样装置运行现状及改进方向研究.pdf
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1、TOTAL CORROSION CONTROLVOL.37 No.10 OCT.202368经验交流Experience Exchange技术发电厂水汽取样装置运行现状及改进方向研究杨裕民1崔 锐2哈燕萍1汪思华1胡振华1(1.西安热工研究院有限公司,陕西 西安 710054;2.华能兰州西固热电有限公司,甘肃 兰州 730030)摘 要:发电厂在线化学仪表监测数据失真,不能真实反映水质情况,将会导致化监测控制和加药控制出现偏差,从而引起机组热力设备严重的腐蚀、结垢、积盐事故。当前,水汽取样装置存在的自动化水平低下、水样关键参数调节缺失等问题,严重制约在线化学仪表测量准确性,给热力设备防腐防垢
2、带来巨大影响。本文总结了电厂水汽取样装置运行现状,对其存在的问题进行详细论述,并提出改进方向,为水汽取样装置性能提升提供方向指引。关键词:发电厂水汽取样高温取样架在线化学仪表中图分类号:TM621.8 文献标识码:A DOI:10.13726/ki.11-2706/tq.2023.10.068.04Research on the Operation Status and Improvement Direction of Water and Steam Sampling Devices in Power Plants YANG Yu-min1,CUI Rui2,HA Yan-ping1,WANG
3、 Si-hua1,HU Zhen-hua1(1.Xi an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.Xi an 710054,China;2.Huaneng Lanzhou Xigu Thermal Power Co.,Ltd.Lanzhou 730030,China)Abstract:The distorted monitoring data of online chemical instruments in power plants cannot truly reflect the water quality situation,which wil
4、l lead to deviations in chemical monitoring control and dosing control,leading to serious corrosion,scaling,and salt accumulation accidents of the thermal equipment of the unit.At present,the automation level of water and steam sampling devices is low,and the key parameter adjustment of water sample
5、s is missing,which seriously restricts the accuracy of online chemical instrument measurement and has a huge impact on the corrosion and scale prevention of thermal equipment.This article summarizes the current operation status of water and steam sampling devices in power plants,discusses in detail
6、the existing problems,and proposes improvement directions to provide direction for improving the performance of water and steam sampling devices.Key words:power plant;water vapor sampling;sampling rack;online chemical instrument作者简介:杨裕民(1996),男,陕西安康人,工程师,硕士,主要从事热力设备防腐防垢及电厂化学相关设备智能化研究工作。0 引言在线化学仪表是发电
7、厂水汽化学监督与控制的关键手段1,2,随着我国大容量、高参数机组的不断发展3,对水汽控制指标的要求也不断提高4。确保全面腐蚀控制第37卷第10期 2023年10月69经验交流Experience Exchange技术在线化学仪表的准确测量对于发电厂安全运行至关重要。然而,当前我国在线化学仪表普遍存在“两高”现象,即水汽监测的合格率很高,但是水汽系统热力设备的腐蚀结构速率也很高5,6。刘详亮等7对我国9省11个电厂的695台在线化学仪表进行检验分析,结果表明:我国电厂在线化学仪表的测量准确率普遍不高。赵素红8对在线仪表“两高”现象出现的原因进行了分析,除开仪表选型不合理、仪表维护工作不到位外,水
8、汽取样装置的设计不合理也是重要因素之一。水汽取样装置由高温取样架、恒温装置和低温取样架三部分组成,通过水汽取样装置,对进入在线化学仪表的水样温度、压力等参数进行调控,对取样系统中的杂质进行排污,确保进入仪表的水样满足测量要求9。如果水汽取样装置运行出现故障,将会对仪表准确测量产生巨大影响10,11。1 水汽取样装置运行现状1.1 高温取样架运行现状高温取样架是水汽取样装置的首道关口,主要承担着对来自水汽系统取样点的高温高压水汽样品的降温降压及排污功能。高温取样架通常由高温高压截止阀、排污阀、冷却器、调压阀等阀门及相关部件组成。高温取样架在运行过程中,经常会出现如下故障:(1)高温取样架高温截止
9、阀及排污阀内漏阀门作为输送流体的控制部件,具有截止、调节、导流、防逆流、稳压、分流等功能。对于高温取样架而言,高温截止阀在运行过程中处于完全开启或关闭状态。不同机组对应的水汽参数各有差异。当前我国以高效低碳的超(超)临界机组为主,其蒸汽温度在22MPa以上,温度可达570,给水温度也在280以上。从系统直接取样的水汽温度、压力等参数很高,会对高温截止阀产生巨大冲击,同时热应力也会加速阀门失效,最终导致阀门由于密封面损坏12、空化13、填料磨损14、温度压力变化时阀瓣偏斜等因素导致阀门内漏,失去截流作用15。高温排污阀同样存在上述问题。部分电厂采用未经冷却就直接排污的控制方式,导致排污阀内流体介
10、质温度、压力很高,高温高压流体给排污阀造成严重的冲刷腐蚀,导致阀门内漏16。有的电厂采取初级冷却后再排污的方案,冲刷腐蚀现象虽有减缓,但是阀门内漏现象仍然存在。这是因为部分水样温度、压力很高,经初级冷却后仍然会对排污阀造成巨大冲击而导致阀门失效。高温截止阀及排污阀内漏会对取样装置功能造成巨大影响。在取样系统故障、部分水样需要检修时,如果截止阀关不严,会导致高温高压的水汽进入取样系统,给安全检修造成巨大隐患。在启机过程中,阀门内漏,同样会给取样系统调整和运行人员投运取样装置造成安全隐患。机组在运行过程中,无时无刻不在产生腐蚀产物17。由于取样系统取样管管径小,流速低,且在部分管段存在汽液两相流,
11、因此腐蚀产物容易在取样管中存留,会导致取样不具有代表性,最终影响化学监督测量的准确性。因此,运行机组需要定期进行排污18,19。但是,由于排污阀性能不稳定,经常在排污后内漏,导致运行人员不敢排污和不愿意排污。此外,排污阀内漏会导致空气中的杂质和氧气、二氧化碳等成分进入取样系统,导致在线化学仪表测量出现偏差,同样会影响化学运行监督控制的效果。因此,高温取样架高温截止阀及排污阀内漏问题,严重影响机组的安全运行,也制约着化学运行监督控制水平;(2)高温取样架冷却器污堵高温取样架冷却器利用冷却水对高温高压水汽介质进行降温降压。冷却器多采用不锈钢材质,通常较少出现机械断裂,失效原因基本归因于冷却器TOT
12、AL CORROSION CONTROLVOL.37 No.10 OCT.202370经验交流Experience Exchange技术污堵。一般发电厂受地理条件限制,多使用半开式循环水系统,冷却水经凝汽器换热后,通过自然通风冷却塔淋至水池降温后循环使用。在此过程中,采用物理和化学方法进行处理,保证水质在合格范围。当循环水水质恶化时,水中的杂质容易粘连沉积在冷却器表面,使冷却水流量降低,同时降低冷却器热传导效率,导致对水汽样品换热降温能力下降,引起进入仪表的水样温度升高,影响仪表准确测量。对于开式循环水系统和海水直流机组,通常对于水质较少处理,因此水中污泥、微藻、海生物等杂质也会在循环水泵作用
13、下进入冷却器,造成冷却器污堵。此外,海水中存在的大量氯离子会腐蚀不锈钢冷却器,只不过这种腐蚀效果是缓慢的,通常难以对冷却器性能产生严重影响。当循环水系统处理采用常规磷处理方案,循环水中的污垢以磷酸钙、碳酸钙等硬度盐类为主,其溶解度随温度升高而减小20,因此会在冷却器进口处大量沉积。一般而言,当循环水的流速超过1m/s时,污垢和悬浮物等杂质容易被水流冲走21。但是如果冷却器结构设计不合理,或者冷却水流速难达要求时,就会在冷却器表面沉积,影响换热效果。高温取样架冷却器失效严重影响机组安全和人员安全。冷却器失效会导致高温高压水汽无法正常降温降压,导致调压阀及恒温装置难以有效正常工作,到达低温取样架的
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