发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置及方法
技术领域
本发明涉及发电厂水化学技术领域,特别是一种发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置及方法。
背景技术
随着我国高参数、大容量火力发电机组日益发展,对水汽品质要求越来越高。当水化学运行工况采用传统的全挥发性(AVT)处理时,由于热力设备及管道金属表面会形成以四氧化三铁为主的保护膜,该四氧化三铁为主的保护膜具有致密性差、疏松、溶解度高、保护性差等特点,尤其在给水泵高压驱动下,更容易导致给水系统、疏水系统发生流动性加速腐蚀,铁离子含量骤增等问题。该事故还会引起一系列不利于机组安全、经济运行的问题,例如水冷壁结垢速率增高、锅炉热效率大大降低,高加疏水调节阀、水冷壁节流孔堵塞严重等问题,甚至威胁着机组安全稳定运行。
高加疏水系统作为发电机组最大的疏水系统,具有容量大、参数高的特点。传统的加药处理方法中所加的氨水在汽液两相中分配系数大,高加汽侧中大量的氨分配于汽侧,导致疏水侧pH值较低,所以高加汽侧流动加速腐蚀严重,容易造成高加疏水系统铁含量增高、疏水调节阀堵塞、腐蚀产物迁移等事故。高加疏水系统发生流动加速腐蚀后,导致疏水调节阀堵塞严重,需要将高加汽侧停运,进行解体检查,并清洗疏水调节阀装置,否则存在机组非停事故的重大隐患。
为解决上述问题,现在很多发电机组采用了给水、凝结水、高加疏水系统加氧处理(OT)的方法,该处理方法会促使金属表面形成三氧化二铁、四氧化三铁混合物的保护膜,该保护膜具有较致密、牢固、抗腐蚀等优点,的确大大减缓了热力系统腐蚀、疏水调节阀堵塞的问题,但是该方法具有控制精度不高、加氧量不稳定、控制指标易于超标等缺陷,容易引起过热器、再热器氧化皮脱落、沉积、爆管等事故发生。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置及方法,以解决目前传统的给水全挥发性(AVT)处理引发的给水、疏水等系统流动性加速腐蚀、铁含量骤增,高加疏水调节阀严重堵塞、机组非停等事故发生的问题,以及热力系统加氧处理(OT)方法所带来的控制精度不高,加氧量不稳定易于超标所引起的过热器、再热器氧化皮脱落、沉积及爆管等事故的问题,以在高加疏水系统内部形成更为致密、坚固的保护膜,以降低流动性加速腐蚀,提高pH能力强,降低爆管风险。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案如下。
发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置,包括用于进行疏水作业的高加疏水系统,高加疏水系统包括一级高压加热器、通过疏水管与一级高压加热器的疏水出口相连通的二级高压加热器、通过疏水管与二级高压加热器的疏水出口相连通的三级高压加热器以及通过疏水管与与三级高压加热器的疏水出口相连通的除氧器,各疏水管上分别设置有一级疏水调节阀和二级疏水调节阀;所述高加疏水系统中连通设置有用于向高加疏水系统内加入氢氧化钠溶液、以增大高加疏水系统抗腐蚀能力及减少高加疏水系统堵塞现象发生的氢氧化钠加药装置,氢氧化钠加药装置的受控端连接设置有用于控制氢氧化钠加药装置加药量以控制高加疏水PH值的智能控制器。
进一步优化技术方案,所述氢氧化钠加药装置包括用于盛装氢氧化钠溶液的氢氧化钠计量箱以及两端分别与氢氧化钠计量箱和高加疏水系统相连通且并列设置的多个的氢氧化钠加药系统,氢氧化钠加药系统的受控端连接于智能控制器的输出端。
进一步优化技术方案,所述氢氧化钠加药系统包括一端与氢氧化钠计量箱相连通且另一端与一级疏水调节阀和二级疏水调节阀之间的疏水管相连通的氢氧化钠输送管路,氢氧化钠输送管路上设置有用于对投入高加疏水系统中的氢氧化钠溶液量进行变频自动调节的计量泵,计量泵的受控端连接于智能控制器的输出端。
进一步优化技术方案,所述计量泵为具有变频、扬程调节功能的柱塞式计量泵。
进一步优化技术方案,所述氢氧化钠输送管路上还设置有用于保证稳定加药效果且防止氢氧化钠溶液回流的逆止阀a以及用于检测氢氧化钠输送管路上氢氧化钠溶液流量的流量计,流量计的信号输出端连接于智能控制器的输入端。
进一步优化技术方案,相邻两氢氧化钠输送管路之间还设置有用于在设备维修时不影响加药效果的连通输送管路以及设置在连通输送管路上用于控制相邻两氢氧化钠输送管路之间是否连通的连通阀a。
进一步优化技术方案,所述氢氧化钠输送管路与疏水管连接处同二级疏水调节阀之间的疏水管上还连通设置有用于对疏水管内氢氧化钠浓度计进行实时检测进而来调节氢氧化钠加药装置加入氢氧化钠溶液量的取样检测装置;
所述取样检测装置包括并列设置的多个的取样输送系统以及设置在各取样输送系统末端用于检测各取样输送系统内氢氧化钠浓度的氢氧化钠浓度计,氢氧化钠浓度计的信号输出端连接于智能控制器的输入端。
进一步优化技术方案,所述取样输送系统包括取样管道以及设置在取样管道上的冷却器,取样管道的一端与一级疏水调节阀和二级疏水调节阀之间的疏水管相连通,取样管道的另一端与氢氧化钠浓度计相连接。
进一步优化技术方案,所述智能控制器包括用于接收氢氧化钠浓度计检测信号的信号接收模块、用于将信号接收模块接收到的信号进行A/D转换的A/D转换模块、用于对检测到的数据进行分析的CPU分析模块以及用于控制氢氧化钠加药装置进行变频作业的PLC控制模块,氢氧化钠浓度计的信号输出端连接于信号接收模块的信号输入端,信号接收模块的信号输出端连接于A/D转换模块的信号输入端,A/D转换模块的输出端连接于CPU分析模块的输入端,CPU分析模块的输出端连接于PLC控制模块的输入端。
发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理方法,该处理方法基于发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置进行,具体包括以下具体步骤:
S1、计量泵运作,将氢氧化钠计量箱内的氢氧化钠溶液通过氢氧化钠输送管路泵送至位于一级疏水调节阀和二级疏水调节阀之间的疏水管之间,使得氢氧化钠在高加疏水中的浓度以质量百分数计为2.0%~3.0%;
S2、加入氢氧化钠溶液后,保持高加疏水电导率≤0.15μS/cm,高加疏水的pH值控制在9.4~9.5范围内,控制稳定;
S3、氢氧化钠氢氧根的吸附作用使得疏水管内壁保持在非活性状态,同时氢氧化钠与氧化铁形成了二价铁和三价铁的羟基络合物,使疏水管内壁表面形成更为致密的保护膜;
S4、取样管道对一级疏水调节阀和二级高压加热器之间的疏水管内高加疏水进行实时取样,冷却器对样管道中的高加疏水进行冷却,高加疏水中的蒸汽凝结成液态,凝结后的高加疏水输送至氢氧化钠浓度计处进行氢氧化钠浓度检测;
S5、氢氧化钠浓度计将检测后的氢氧化钠浓度信号反馈至信号接收模块,接收模块将接收到的信号传输至A/D转换模块进行A/D转换,A/D转换模块再将转换后的信号传输至CPU分析模块进行分析;
若经CPU分析模块分析后的氢氧化钠浓度值大于氢氧化钠浓度设定值,CPU分析模块向PLC控制模块传输减小计量泵频率的信号,计量泵的频率减小,计量泵将氢氧化钠计量箱内氢氧化钠溶液的泵送量减小;
若经CPU分析模块分析后的氢氧化钠浓度值小于氢氧化钠浓度设定值,CPU分析模块向PLC控制模块传输增大计量泵频率的信号,计量泵的频率增大,计量泵将氢氧化钠计量箱内氢氧化钠溶液的泵送量增大。
由于采用了以上技术方案,本发明所取得技术进步如下。
本发明通过向高加疏水系统内加入氢氧化钠溶液的方式,氢氧化钠氢氧根的吸附作用使得疏水管内壁保持在非活性状态,同时氢氧化钠与氧化铁形成了二价铁和三价铁的羟基络合物,不仅促使高加疏水系统内部金属表面形成更为致密且坚固的保护膜,还解决了目前传统的给水全挥发性(AVT)处理引发的给水、疏水等系统流动性加速腐蚀、铁含量骤增,以及高加疏水调节阀严重堵塞、机组非停等事故发生的问题,此外,还可以规避热力系统加氧处理(OT)方法所带来的控制精度不高,加氧量不稳定易于超标所引起的过热器、再热器氧化皮脱落、沉积及爆管等事故。本发明降低了流动性加速腐蚀,提高pH能力强,降低了爆管风险,实现了高加疏水系统随着氢氧化钠浓度变化自动调节计量泵的变频,实现了本发明自动加药、自动调节的功能。
本发明氢氧化钠浓度计对取样管道内高加疏水中氢氧化钠的浓度进行实时检测,再将检测信号传输给智能控制器,氢氧化钠加药装置中的计量泵能够在智能控制器的控制下实现变频,进而控制通入到高加疏水系统中氢氧化钠溶液量,智能化程度很高。
附图说明
图1为本发明的结构图;
图2为本发明所述智能控制器的模块图;
图3为本发明所述高加疏水系统的结构图;
图4为本发明所述氢氧化钠计量箱的结构图。
其中:1、高加疏水系统,11、一级高压加热器,12、二级高压加热器,13、三级高压加热器,14、除氧器,15、疏水管,16、一级疏水调节阀,17、二级疏水调节阀;2、氢氧化钠加药装置,21、氢氧化钠计量箱,F1、出水手动阀,F2、出口总阀,211、加药口,212、搅拌器,213、液位计,214、排污阀,215、逆止阀b,216、连通阀b,22、氢氧化钠加药系统,221、计量泵,222、逆止阀a,223、流量计,224、氢氧化钠输送管路,225、连通阀a,227、连通输送管路,23、一号氢氧化钠加药系统,24、二号氢氧化钠加药系统;3、取样检测装置,31、取样输送系统,311、取样管道,312、冷却器,33、氢氧化钠浓度计;4、智能控制器,41、信号接收模块,42、A/D转换模块,43、CPU分析模块,44、PLC控制模块。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理装置,结合图1至图4所示,包括高加疏水系统、氢氧化钠加药装置2和智能控制器4。
高加疏水系统用于进行疏水作业,高加疏水系统包括一级高压加热器11、通过疏水管15与一级高压加热器11的疏水出口相连通的二级高压加热器12、通过疏水管15与二级高压加热器12的疏水出口相连通的三级高压加热器13以及通过疏水管15与与三级高压加热器13的疏水出口相连通的除氧器14,各疏水管15上分别设置有一级疏水调节阀16和二级疏水调节阀17。一级高压加热器11能够接收从锅炉的出水。
具体地,一级高压加热器11与二级高压加热器12之间通过一级疏水管相连通,二级高压加热器12与三级高压加热器13之间通过二级疏水管相连通,三级高压加热器13与除氧器14之间通过三级疏水管相连通。
高加疏水系统中连通设置有氢氧化钠加药装置2,氢氧化钠加药装置2用于向高加疏水系统内加入氢氧化钠溶液,以增大高加疏水系统抗腐蚀能力及减少高加疏水系统堵塞现象发生。氢氧化钠加药装置2的受控端连接设置于智能控制器4的输出端。
氢氧化钠加药装置2包括氢氧化钠计量箱21和氢氧化钠加药系统22。氢氧化钠计量箱21用于盛装氢氧化钠溶液,盛装的氢氧化钠溶液可为稀溶液。氢氧化钠计量箱21包括箱体,箱体上设置有加药口211,箱体的内部设置有搅拌器212,箱体上还设置有便于观察箱体内部液位变化的液位计213,箱体上还连通设置有多条分别与氢氧化钠加药系统22相连通的排水管路,每条排水管路上分别设置有出水手动阀F1、出口总阀F2和逆止阀b215,相邻的两个排水管路之间还设置有连接管路以及设置在连接管路上的连通阀b216。
氢氧化钠加药系统22的两端分别与氢氧化钠计量箱21和高加疏水系统相连通,且并列设置有多个,本发明例中设置有两个,分别为一号氢氧化钠加药系统23和二号氢氧化钠加药系统24。氢氧化钠加药系统22的受控端连接于智能控制器4的输出端。
氢氧化钠加药系统22包括氢氧化钠输送管路224和计量泵221。
氢氧化钠输送管路224的一端与氢氧化钠计量箱21相连通,且另一端与一级疏水调节阀16和二级疏水调节阀17之间的疏水管15相连通,氢氧化钠输送管路224与疏水管15连接处形成加药点。通过该加药方式使得氢氧化钠在高加疏水中的浓度以重量百分数计为2.0~3.0%范围内。
本发明中氢氧化钠输送管路224与一级疏水管连接处形成加药点,此外,本发明中氢氧化钠输送管路224还能够与二级疏水管连接处形成加药点。
计量泵221设置在氢氧化钠输送管路224上,一条氢氧化钠输送管路224上可以设置多个计量泵221,用于对投入高加疏水系统中的氢氧化钠溶液量进行变频自动调节,计量泵221的受控端连接于智能控制器4的输出端。
计量泵221为具有变频、扬程调节功能的柱塞式计量泵。计量泵的型号为DZ-X型柱塞式计量泵,选用的规格为DZ-X0.8/50-0.37,也可采用其他型号规格的变频计量泵。
为了保证氢氧化钠加药装置2得到可靠、稳定的加药效果,且防止氢氧化钠溶液回流,本发明在氢氧化钠输送管路224上还置有逆止阀a222。
为了能够有效检测氢氧化钠输送管路224上氢氧化钠溶液流量,本发明在氢氧化钠输送管路224上还设置有流量计223,流量计223的信号输出端连接于智能控制器4的输入端。
为了在设备维修时不影响加药效果,本发明在相邻两氢氧化钠输送管路224之间设置有连通输送管路227以及设置在连通输送管路227上的连通阀a225,连通阀a225用于控制相邻两氢氧化钠输送管路224之间是否连通。
根据计量泵数量,可以设2个连通阀a225。
为了对疏水管内氢氧化钠浓度计进行实时检测进而来调节氢氧化钠加药装置2加入氢氧化钠溶液量,本发明在氢氧化钠输送管路224与疏水管连接处同二级疏水调节阀之间的疏水管上的疏水管上还连通设置有取样检测装置3。
取样检测装置3包括取样输送系统31以及氢氧化钠浓度计33。
取样输送系统31并列设置有多个,本发明中取样输送系统31设置有两个,且结构完全相同。取样输送系统31包括取样管道311以及设置在取样管道311上的冷却器312,取样管道311的一端与一级疏水调节阀16和二级疏水调节阀17之间的疏水管相连通,且取样管道311位于氢氧化钠输送管路224与疏水管连接处后1-2米处;取样管道311的另一端与氢氧化钠浓度计33相连接。
冷却器312的外围设置有冷却水管道,冷却水管道包括冷却水进水管和冷却水回水管,冷却水进水管内通入的冷却水对取样管道311内的高加疏水进行冷却,而后冷却水通过冷却水回水管流出。
冷却器312为闭式循环水冷却装置,冷却水为去离子水,冷却温度在25~40℃范围内。
氢氧化钠浓度计33设置在各取样输送系统31末端,用于检测各取样输送系统31内氢氧化钠浓度,氢氧化钠浓度计33的信号输出端连接于智能控制器4的输入端。
智能控制器4用于控制氢氧化钠加药装置2加药量以控制高加疏水PH值,可通过上位机(DCS系统)、下位机(PLC控制器)构成,通过DPU柜及网络建立网络控制系统,可实现高加疏水氢氧化钠处理装置自动调节、自动加药方式。
智能控制器4包括信号接收模块41、A/D转换模块42、CPU分析模块43以及PLC控制模块44。信号接收模块41用于接收氢氧化钠浓度计33检测信号,氢氧化钠浓度计33的信号输出端连接于信号接收模块41的信号输入端,信号接收模块41的信号输出端连接于A/D转换模块42的信号输入端。A/D转换模块42(PID调节)用于将信号接收模块41接收到的信号进行A/D转换,A/D转换模块42的输出端连接于CPU分析模块43的输入端。CPU分析模块43用于对检测到的数据进行分析,CPU分析模块43的输出端连接于PLC控制模块44的输入端。PLC控制模块44用于控制氢氧化钠加药装置2进行变频作业,PLC控制模块44的输出端连接于计量泵221的受控端。
本发明利用的主要原理为:氢氧化钠在水体中电离出氢氧根,氢氧根中的氧和金属氧化膜最外侧的原子因化学吸附而结合,从而改变了金属/溶液界面的结构,提高了阳极反应的活化能,使腐蚀介质同金属的化学反应速度显著降低。由于氢氧根在吸附过程中排挤原来吸附在金属表面的水分子层,能降低金属的离子化倾向,因此,氢氧根的吸附作用使得金属保持非活性状态。同时,由于氢氧化钠与氧化铁形成了二价铁和三价铁的羟基络合物,使金属表面形成更为致密的保护膜,该保护膜强度高、致密而且坚固,热力系统铁含量大大降低,流动加速腐蚀大大降低。
其次,氢氧化钠中和二氧化碳的能力比氨强,而且加药量比氨小的多,pH提高能力强。氢氧化钠处理技术同时还具有修复疏松和不完整的保护膜的作用,出现点蚀后对点蚀的修复能力也很强。可见氢氧化钠处理方法明显优于目前国内现有的AVT及OT处理方法。
发电厂高加疏水系统氢氧化钠处理方法,包括以下具体步骤:
S1、缓慢打开一级疏水调节阀16和二级疏水调节阀17,打开氢氧化钠计量箱21上的出水手动阀F1,并打开氢氧化钠计量箱21来水入口电动球阀,调节加药计量箱入口电动调节阀开度到80%,观察液位计液位变化,等待液位上升到80%满量程时,切换到自动方式运行。
S2、打开计量泵221入口手动阀,调节计量泵221冲程到80%,然后调节计量泵221频率到25~45Hz,观察计量泵221出口压力表压力变化,等待压力上升到4.5MPa以上时,打开氢氧化钠计量箱21上的出口总阀F2。
S3、计量泵221运作,将氢氧化钠计量箱21内的氢氧化钠溶液通过氢氧化钠输送管路224泵送至高加疏水系统,使得氢氧化钠在高加疏水中的浓度以质量百分数计为2.0%~3.0%。
为保证氢氧化钠加药装置2得到可靠、稳定的加药效果,本发明氢氧化钠加药装置2的加药位置设置在一级疏水调节阀16和二级疏水调节阀17之间的疏水管上。
S4、采用计量泵221变频自动调节的投加方式向机组高加疏水系统投加氢氧化钠溶液,加入氢氧化钠溶液后,保持高加疏水电导率≤0.15μS/cm,高加疏水的pH值控制在9.4~9.5范围内,控制稳定。
S5、氢氧化钠氢氧根的吸附作用使得疏水管内壁保持在非活性状态,同时氢氧化钠与氧化铁形成了二价铁和三价铁的羟基络合物,使疏水管内壁表面形成更为致密的保护膜。
S6、取样管道311对一级疏水调节阀16和二级高压加热器12之间的疏水管内高加疏水进行实时取样,冷却器312对样管道311中的高加疏水进行冷却,高加疏水中的蒸汽凝结成液态,凝结后的高加疏水输送至氢氧化钠浓度计33处进行氢氧化钠浓度检测。
S7、氢氧化钠浓度计33将检测后的氢氧化钠浓度信号反馈至信号接收模块41,接收模块41将接收到的信号传输至A/D转换模块42进行A/D转换,A/D转换模块42再将转换后的信号传输至CPU分析模块进行分析。
若经CPU分析模块分析后的氢氧化钠浓度值大于氢氧化钠浓度设定值,CPU分析模块43向PLC控制模块44传输减小计量泵221频率的信号,计量泵221的频率减小,计量泵221将氢氧化钠计量箱21内氢氧化钠溶液的泵送量减小。
若经CPU分析模块分析后的氢氧化钠浓度值小于氢氧化钠浓度设定值,CPU分析模块43向PLC控制模块44传输增大计量泵221频率的信号,计量泵221的频率增大,计量泵221将氢氧化钠计量箱21内氢氧化钠溶液的泵送量增大。
本发明实现了高加疏水系统随着氢氧化钠浓度变化自动调节计量泵的变频,实现了本发明自动加药、自动调节的功能。本发明也可适用于核电发电机组。