在线式氢电导分析仪在锅炉水汽系统中的应用

在线式氢电导分析仪在锅炉水汽系统中的应用

刘新利  袁涛

陕西长青能源化工有限公司         陕西宝鸡  721400

摘要：氢电导率是电厂水汽的核心工艺指标参，传统的测量是在水样的前端加上一个离子树交换脂柱，脂柱易失效，更换频繁，测量数据不稳定。在线计算型pH/氢电导率分析仪，采用现代膜分离技术原理，技术先进，结构设计合理，故障率低，维护量很小，测量精度高，检出限低，适用与水汽要求高的监测场所。

关键词：氢电导率  树脂柱  测量原理  渗透膜  EDI电除盐模块

0引言

氢电导率是电厂水汽循环化学监测的核心参数，有效反应了系统中总阴离子的浓度。作为综合参数评估的氢电导率，准确可靠的测量帮助运行人员更准确地判断造成汽轮机积盐结垢、热力设备腐蚀的污染物来源。测定电导时，在水样的前端加上一个氢离子型强酸性阳离子树脂柱，把水样中的阳离子转换成氢离子，消除水样中氨根离子的影响，用氢离子来进行换算，提高检测的准确性，最终得到水样的电导率。

现在大多氢电导分析仪在使用过程中存在着很多问题，比如氢电导率树脂柱每隔2-3天失效需要再生或更换，再生所需要的强酸处理，极易引发操作风险，再生树脂需要长时间冲洗才能恢复正常测量。由于再生效率不同，氢电导率测量值经常性发生偏差，树脂更换或再生期间，氢电导率数据出现暂时性丢失等问题，严重制约了氢电导在生产现场的使用。

由于电导率在在热力系统水汽检测中起着重要的作用，鉴于以上传统方法测量弊端，选用了瑞士SWAN在线计算型pH/氢电导率分析仪，可在线连续准确测量比电导率（即被测水样的全电导率）和氢电导率，计算给水、蒸汽和凝结水等样水中的PH值和碱化试剂浓度，缩短响应时间，免除树脂更换和冲洗，重现性高，提供连续不间断的测量数据以供分析，实时反映水质的变化情况。

1 测量原理

在线氢电导率利用连续电除盐的方式使样水中阴阳离子分离来测量，电除盐装置如图1所示，也就是使用设备除掉样水中的阳离子和阴离子的装置。其中SC为比电导，CC为氢电导。整个图示蓝色管路当中显示的是样水流路，中间的方块部分是PEDI模块（即红色框内），左边蓝色表示正极，右边红色表示负极。PEDI模块两端为阳离子渗透膜，只允许阳离子透过该膜，模块中存在少量的阳离子交换树脂，用于进行阳离子的置换与传递。当样水流经PEDI模块时，样水中的阳离子被氢离子置换，透过阳离子渗透膜排除，留下阴离子存在于样水中，在上端出口进行CC值的测量，即氢电导率的测量。

图1 电除盐装置示意图

计算PH，根据VGB 450L导则计算PH值，如式1所示。

                （1）

其中，定义为比电导率，定义为氢电导率，定义为一个系数，取决于碱化试剂类型，若碱化试剂为NaOH，则。

式（1）的适用范围：水样中只有一种碱化试剂；污染物主要是氯化钠；磷酸盐浓度小于0.5ppm；PH范围介于7.5到11.5之间；如果PH值小于8，污染物的浓度与碱化试剂浓度相比必须要小。

2现场应用效果

我公司动力装置三台锅炉水汽系统分别监测过热蒸汽氢电导、饱和蒸汽氢电导、除氧水氢电导，选用SWAN在线氢电导分析仪Monitor AMI CACE，流量3-4L/h，进样压力(25℃)0.5bar，出水压力为常压，温度最大50℃，无颗粒物，无油脂。一台仪表实现了比电导，氢电导和PH值以及氨浓度的测量，无PH玻璃电极，无需PH电极试剂校准，现场安装位置如图2所示。

通过长期使用比对，使用效果良好，能够真实反映工艺调整过程水质的变化趋势，为工艺调整提供了可靠的参考依据。该仪表可以连续监测比电导率、氢电导率、PH值以及碱化试剂氨浓度，样水温度和样水流量。EDI电除盐模块实现了树脂自动再生，无需消耗时间来再生、更换和预冲洗树脂，极大的降低了维护消耗成本，监测数据完整。样水流量和温度监测等诊断数据保证测量有效，PH值监测不需要试剂标定工作，根据VGB导则PH值由电导率计算得来。比导可根据不同的样水介质选择对应的非线性温度补偿模式，氢电导率预设为强酸型温度补偿模式。

图2 氢电导分析仪现场安装位置

3维护经验

（1）定期检查EDI电除盐模块的使用情况，一般5-6年更换一次，若出现EDI电除盐模块变色发黑的情况，应及时更换；

（2）取样管的密封性一定要好，防止其内漏或者外漏，不能发生偏流或者漏气现象，否则会影响到测量结果；

（3）水样的流量要适中，不能偏小或者过大，如果水样流量偏小，则测量的结果会比真实值小或者是零，如果水样的流量过大，那么EDI电除盐模块和过滤器受的压力也会变大，对仪表的使用寿命会有影响，同时也会使测量的数据偏大；

（4）需要采用封闭式监测，防止外界空气溶入水样对电导率检测结果的影响；

（5）介质干净，无泥沙、无油脂，样水不能含有任何颗粒物，否则会堵塞流通池；

（6）定期更换过滤器滤芯，确保管路畅通。

总结

在线式氢电导分析仪实现了连续的数据监测，缩短了响应时间，测量数据准确可靠，一台分析仪对一种水汽可以做出三个参数数据，后期维护成本低，减少了维护量，提高了工作效率。对优化工艺参数调整，提高了设备预防性维护的参考价值，具有很高的经济效益和生产安全效益，该新型技术值得推广使用。

引用文献：

《锅炉》 第2版  车得福 庄正宁 李军 王栋     编写

《水质检测技术与应用》   张铁成  主编

作者简介：刘新利，男 1972.2，1995年7月毕业于宝鸡工业学校，现就职于陕西长青能源化工有限公司，从事仪表技术管理工作.