时元田，李传瑾，曲阳洋，高松，秦大伟
摘要：莱钢股份公司热电厂使用水汽在线检测数据分析替代人工定期取样数据分析，提高了水汽监测时效性和真实性，节省了人力，保证了锅炉及汽轮机组的安全、稳定、高效运行。
关键词：水汽在线监测；系统；热电厂；应用
中图分类号：TH165.3文献标识码：B
水汽品质好坏关系着锅炉和汽轮机组运转的稳定性和使用寿命，不合格除盐水或失效水会导致锅炉汽水系统结垢、热循环不畅、热效率降低甚至爆管。不合格蒸汽会导致汽轮机通流部分结垢严重、通流面积减小、调节级烩降变小、汽耗增加、汽轮机功率下降。结垢级的压降增大，造成轴向推力增加、动及静槽道表面粗糙、摩擦损失增加、效率下降。有些水垢有腐蚀作用，严重时可导致叶片折断。
长期以来，莱钢水汽状态一直依靠人工间断取样分析，时间间隔长、分析数据滞后、误差大，不利于及时调整。为此，提出了水汽在线取样监测分析的构想，并在一台25MW机组实施。
一、技术方案
1．水汽在线取样分析装置系统技术要求
本控制系统包括开放式的专家诊断系统和技术档案库，可通过对所有给水、炉水、饱和汽、过热汽等的在线取样，实现对电厂水汽样水品质化学指标的实时监测和数据处理。化学在线表计信号输入到计算机后，按工况图或列表实时显示各化学量的瞬时值，可在画面中对仪表进行量程和上、下限报警值设定；显示各化学量随时间变化的瞬时曲线图，可查阅不同时间的历史曲线变化情况，具有报表预览及打印功能；对超过报警范围的数据给出醒目的特殊标志，提醒运行值班人员及时作出反应；对化学指标进行综合分析，给出超标值的建议处理方法，提供准确的水样运行情况的各种数据信息。
2．装置结构
(1)样水从装置一次门进入取样系统后，分成两路：①排污及水汽系统。其中一路直接排污至高温高压排污母管，此管严禁与低压排污管连通，以防止高压排污水流入低压管路。为防止样水管路堵塞或停炉检修等原因造成样水断流，设置了止回阀；②减温减压系统。另一路经高压阀门流入漩、涡高效筒式冷却器，使样水压力减至0.1~0.5MPa，并满足规定的样水流量要求。
(2)压力、温度保护系统。当减压阀后样水压力超过0.5MPa时，安全阀动作，超压样水从旁路排出，保证系统压力符合要求；当冷却器后样水温度超过40℃，或冷却水断流，温度数显装置即能监测到超限温度，并将控制信号传递给常开电磁阀，自行切断样水，使样水从安全阀和取样阀中快速释放，同时声光报警，并将温度保护系统信号输入计算机进行监控。
(3)恒温系统。为保证冷却后样品温度为25±1℃，系统设置了恒温装置，与发送器仪表屏布置在一起或独立布置，一般采用除手工取样外全样水机械恒温方式。选用大功率压缩机制冷，设计合理、检修方便，恒温水箱容量足以确保样品水温度达到要求。
(4)配电系统。每个仪表之前装有自动空气开关，起到保护仪表短路、过载等作用。选用数显温度调节仪，可精确测量样水温度并自由设置超温报警温度。
3．工艺操作
(1)锅炉以及除盐、除氧和给水部位必须保持取样一二次门常开。
(2)须及时对汽水冷却组排污除垢，调整冷却除盐水，使汽水冷却温度保持在15~40℃。
(3)保持系统电源稳定，及时根据报警信号与相关岗位协调沟通，变更运行参数和化学处理方式。
二、效果及效益分析
在线监测系统能及时准确获取数据，对超出参数范围的取样部分立即报警，以便立即采取措施以避免水汽质量出现偏差，减少锅炉结垢及汽轮机组发生积盐事故，保障机组安全稳定运行。既节省人力物力又提高了机组运行稳定性。
可预防或及时改善已恶化的水汽品质，提高流体介质的品质，延长锅炉及汽轮机使用寿命，降低故障停炉及停机频次，避免锅炉结垢导致水冷壁爆管。
以型钢公司汽轮机为例，锅炉负荷100t/h，风机风量2000m3/min，蒸汽热值3.6588GJ/t，价格18元／GJ，冷风21元/km3，水汽取样监测设备总投资450万元。以往由水汽品质恶化造成运行半年即出现积盐事故，汽轮机组反冲洗需要3天。水汽品质的提高，使得在一个大修周期（5年）内无需因积盐事故而检修，可增加锅炉、汽轮机组运行时间30天，以1年毛利润加节省的检修费用约合100万元计，一个大修周期内即可收回水汽取样监测设备投资。
水汽在线取样分析系统的成功应用为操作积累了经验，保障了锅炉及汽轮机组稳定可靠运行。