氫電導(dǎo)率檢測(cè)及在電廠汽水品質(zhì)控制中的應(yīng)用

電導(dǎo)率表和硅、鈉、氯離子等表可反映水汽中的雜質(zhì)情況,雖然硅、鈉、氯這些表能直接反映水汽中雜質(zhì)情況,但是,這些儀表維護(hù)工作量高,使用可靠性低,因此,影響了這些儀表的投入率和準(zhǔn)確率。電導(dǎo)率表是普遍常用的化學(xué)試驗(yàn)儀器,在火力發(fā)電廠的水汽檢測(cè)中電導(dǎo)率表被普遍使用。電導(dǎo)率表維護(hù)工作量小,使用可靠性高,反映水汽品質(zhì)變化既準(zhǔn)確又靈敏。因此可以從氫電導(dǎo)率變化,結(jié)合水質(zhì)檢側(cè)儀表的數(shù)據(jù)變化分析問題。氫電導(dǎo)率是電廠化學(xué)監(jiān)督中不可忽視的重要手段。

１ 氫電導(dǎo)率檢測(cè)原理

水溶液中的各種正、負(fù)離子都具有導(dǎo)電的能力,其導(dǎo)電能力的大小用電導(dǎo)率來表示。電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系引用了當(dāng)量電導(dǎo)（λ）,當(dāng)量電導(dǎo)等于電導(dǎo)率和溶液體積的乘積。不同的電解質(zhì)溶液,其電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系曲線,所表現(xiàn)的變化、最高點(diǎn)不同,但是在相對(duì)溶液濃度較低的情況下,電導(dǎo)率與溶液濃度為線性比例關(guān)系。

在火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中水汽品質(zhì)接近"純水",所含有的物質(zhì)比較簡(jiǎn)單,并相對(duì)穩(wěn)定,一些常見離子當(dāng)量電導(dǎo)值如表１。
    所謂氫電導(dǎo)率,就是將檢測(cè)水樣先通過一個(gè)陽離子交換柱,水樣中的陽離子被離子交換樹脂中的氫交換,通過交換柱的水樣留有陰離子和交換下來的氫離子,然后測(cè)定電導(dǎo)率。
    氫電導(dǎo)率（ＣＣ）＝ｆ｛Ｃ［Ｈ+］,Ｃ［ＯＨ-］,Ｃ［Ｃｌ-］,Ｃ［ＨＣＯ３－］,Ｃ［ＮＯ３－］,Ｃ［ＣＯ３２－］,Ｃ［ＳＯ４２－］,Ｃ［ＣＨＣＯＯ-］｝
    在熱力系統(tǒng)水汽檢測(cè)中,電導(dǎo)率一般采用封閉式檢測(cè),以防止外界空氣溶入水樣對(duì)電導(dǎo)率檢測(cè)結(jié)果的影響,電導(dǎo)率能方便地實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)檢測(cè),連續(xù)檢測(cè)能及時(shí)反映水質(zhì)變化,電導(dǎo)率檢測(cè)不需要添加任何試劑。電導(dǎo)率檢測(cè)流程如圖１所示。

２ 氫電導(dǎo)率在熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)控制中的作用
２．１ 氫電導(dǎo)率抑制了氨對(duì)水汽品質(zhì)檢測(cè)的影響
    火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中為了防止金屬腐蝕,普遍采用給水加氨處理。氨是揮發(fā)性物質(zhì),除了與碳酸反應(yīng)消耗一部分外也基本上留在熱力系統(tǒng)循環(huán),系統(tǒng)中氨含量大約在１～３ｍｇ／Ｌ。而在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),在除鹽水、凝結(jié)水、蒸汽中的其他雜質(zhì)成份含量也基本上是微克級(jí),這毫克級(jí)的氨造成普通電導(dǎo)率檢測(cè)不能反映其他雜質(zhì)成份,所以通過陽離子交換柱將銨根去除后,檢測(cè)電導(dǎo)率就能準(zhǔn)確反映水汽中陰離子的含量。
２．２ 氫電導(dǎo)率對(duì)水汽品質(zhì)變化反應(yīng)靈敏
    當(dāng)水汽中陰離子如:氯離子、硫酸根、乙酸根等的含量發(fā)生變化時(shí),電導(dǎo)率能迅速直接地反映出來。而這些陰離子也正是水汽監(jiān)督的對(duì)象。
    （１）氫電導(dǎo)率能準(zhǔn)確反映凝汽器泄漏。例如:以海水作為凝汽器冷卻水的某機(jī)組,凝汽器發(fā)生微量的短時(shí)的泄漏,其他在線儀表還沒有反映,而氫電導(dǎo)已經(jīng)有明顯的變化,詳見圖２。
    （２）能間接反映機(jī)組啟動(dòng)階段的水質(zhì)情況。機(jī)組啟動(dòng)階段,因?yàn)楦鞣N原因,熱力系統(tǒng)的水汽品質(zhì)比較差,各種雜質(zhì)成份多而雜,有些項(xiàng)目沒有在線儀表,運(yùn)行人員無條件檢測(cè),試驗(yàn)室化驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng),不利于啟動(dòng)各階段的水汽品質(zhì)的控制。但是,通過對(duì)氫電導(dǎo)率和其他雜質(zhì)的關(guān)系試驗(yàn),氫電導(dǎo)率能間接反映水汽質(zhì)量,運(yùn)行人員可以從氫電導(dǎo)率的變化中,判斷水質(zhì)變化,對(duì)啟動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)督。
    （３）能靈敏反映鍋爐水的氯根等陰離子的變化。當(dāng)凝結(jié)水精除鹽混床樹脂失效微量漏氯離子或凝汽器微漏,無精除鹽混床,從凝結(jié)水到給水因?yàn)楹孔兓?span>,儀表反應(yīng)變化不明顯,而在爐水氯離子濃縮后,檢測(cè)爐水氫電導(dǎo)率就會(huì)有明顯變化。圖３為某機(jī)組在凝結(jié)水精除鹽有一臺(tái)混床出水氯離子Ｃｌ-含量從１．１μｇ／Ｌ到７．２μｇ／Ｌ,爐水氯離子含量與氫電導(dǎo)率變化情況。
    （４）能直接反映蒸汽中低分子有機(jī)酸的變化。當(dāng)精除鹽破碎樹脂進(jìn)入鍋爐,或含油軸封疏水進(jìn)入鍋爐,或采用有機(jī)酸酸洗后鍋爐內(nèi)有殘留的洗液等種種原因,使熱力系統(tǒng)水汽中含有一定的有機(jī)酸,在其他雜質(zhì)成份正常的情況下,氫電導(dǎo)率能直接反映有機(jī)酸的變化。圖４為某鍋爐剛經(jīng)過ＥＤＴＡ酸洗,主蒸汽有少量的有機(jī)酸（甲酸、乙酸含量大約從１００μｇ／ｋｇ逐漸降到１０μｇ／ｋｇ）,其主蒸汽氫電導(dǎo)率的變化曲線。
    因此,在排除儀器故障以及離子交換樹脂失效、水樣流量不穩(wěn)等情況下,氫電導(dǎo)率的任何變化,都可能有潛在的原因,在化學(xué)監(jiān)督中要引起足夠重視,并通過其他檢測(cè)手段加以確認(rèn)。
    另外,氫電導(dǎo)率不會(huì)反映鈉離子的變化,所以,氫電導(dǎo)率也是*爐水處理或低磷酸鹽爐水處理中檢測(cè)爐水水質(zhì)的理想工具。

３使用氫電導(dǎo)率表的注意事項(xiàng)
    在熱力系統(tǒng)水汽檢測(cè)中,氫電導(dǎo)儀檢測(cè)值范圍一般都小于１μｓ／ｃｍ,電導(dǎo)率越小越容易受到外界因素的影響,如:外界空氣溶入、檢測(cè)池被污染、水樣流量不穩(wěn)、陽離子交換樹脂的再生度低或偏流等,使用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面,以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
    （１）儀表檢驗(yàn)。一般用標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液進(jìn)行校驗(yàn),對(duì)于儀器檢測(cè)范圍經(jīng)常在０～１μｓ／ｃｍ時(shí),標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)率最好落在這個(gè)范圍內(nèi),但是這么小濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,按ＧＢ１２１４７-８９方法在配置過程中,配置水不可避免接觸空氣,標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際電導(dǎo)率值已經(jīng)不是所需要的值,造成校驗(yàn)會(huì)有一定誤差。所以,每臺(tái)機(jī)組熱力系統(tǒng)取樣系統(tǒng)的低量程電導(dǎo)率表,在檢驗(yàn)中盡可能用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液、一次校驗(yàn)完成,減少熱力系統(tǒng)水汽電導(dǎo)率的相對(duì)誤差。在電導(dǎo)率大于１０μｓ／ｃｍ時(shí),標(biāo)準(zhǔn)溶液的這些外界影響因素相對(duì)而言可以忽略。
    （２）氫電導(dǎo)率對(duì)凝結(jié)水精除鹽混床離子交換樹脂的漏鈉變化反映不靈敏。對(duì)全揮發(fā)性處理的機(jī)組,凝結(jié)水精除鹽混床鈉穿透,不能依靠混床出水氫電導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)督,需要用鈉離子表進(jìn)行檢測(cè)。
    （３）取樣管道的嚴(yán)密性要好,水樣流量要穩(wěn)定。取樣管路的嚴(yán)密性,直接影響測(cè)定數(shù)據(jù),尤其是離子交換柱,要防止外漏或內(nèi)漏。水樣流量太小檢測(cè)數(shù)據(jù)偏小,水樣流量太大檢測(cè)數(shù)據(jù)偏大。
    （４）注意陽離子交換柱的使用情況,不能發(fā)生偏流,不能有漏氣點(diǎn),要定期更換樹脂。

４結(jié)束語
    火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)水汽中所含有的物質(zhì)比較簡(jiǎn)單并相對(duì)穩(wěn)定,在其他化學(xué)儀表使用可靠性低的情況下,要重視氫導(dǎo)電率表的作用。根據(jù)氫電導(dǎo)率的大小變化,進(jìn)行水汽控制,是目前最直接、簡(jiǎn)便、有效的檢測(cè)手段。它能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映水汽質(zhì)量的變化,能靈敏地告訴運(yùn)行人員水質(zhì)變化的起點(diǎn),并通過對(duì)導(dǎo)電度數(shù)據(jù)變化規(guī)律的分析,可以尋找水汽質(zhì)量變化的原因。因此,氫電導(dǎo)率表也是實(shí)現(xiàn)在線化學(xué)監(jiān)督專家診斷管理系統(tǒng)的最基本檢測(cè)工具。