采用氢电导率监测炉水阴离子含量研究

　　由于凝汽器泄漏(海滨电厂较频发)、凝结水混床运行过程中特别是氨化运行阶段的氯离子泄漏和补给水中离子交换树脂再生剂残留等原因,使氯离子成为热力系统水汽中的主要杂质离子之一,但从国内锅炉炉水处理的现状和水质监控措施与手段来看,绝大部分电厂对炉水中氯离子的监测缺乏有效手段。

　　正常情况下,炉水中的氯离子含量为μg/L级。对于痕量氯离子监测,较为准确的方法是离子色谱法。然而,由于目前离子色谱仪价格昂贵,国内绝大多数电厂未配备此仪器,更不可能配备价格更加昂贵的在线离子色谱仪,因而无法对痕量氯离子进行在线监测。为了解决痕量氯离子在线监测问题,本文提出通过检测氢电导率来间接监测氯离子含量的方法,并通过理论计算和现场论证,认为该方法既方便又可靠。

　　1　用氢电导率监测炉水阴离子的原理

　　氢电导率是电厂水汽系统严格控制的重要水质指标之一,因其能够准确反映锅炉水汽系统阴离子杂质含量的变化而愈来愈受到重视。目前,国内相关标准中均要求对给水、蒸汽的氢电导率进行监测,而国外电厂除给水和蒸汽外,还要求对高参数锅炉,特别是AVT工况下锅炉炉水的氢电导率进行监测[1,2]。

　　氢电导率的具体测量方法是:先使水样流经氢型阳离子交换树脂交换柱,然后测量交换柱出水的电导率,此即为氢电导率,也称为阳离子电导率。由氢电导率的测量方法可知,在被测水样经过氢型阳离子交换树脂后,阳离子被去除,水样中仅留下阴离子(如Cl-,SO2-4,PO-4,HCO-3,HPO-4和NO-3等)和相应的氢离子,而水中的氢氧根离子则与氢离子中和,不在电导中反映。因此,测量氢电导率可直接反映水中杂质阴离子的总量[3]。对于锅炉炉水,因其杂质含量低,可看成是“无限稀释的溶液”,溶液的电导率等于该溶液中所有离子物质的量与相应物质摩尔电导率乘积之和,因此,电厂锅炉炉水的氢电导率可按照如下公式计算:

　　由式1可知,假设水样中其它阴离子的浓度可知,则可通过氢电导率间接求出水中有害离子(如氯离子)的浓度。

　　2　氢电导率与炉水氯离子浓度的关系

　　新建电厂常用的炉水处理方式有全挥发处理(AVT)和低磷酸盐处理(LPT)。A电厂1~4号机组(4×600 MW)为进口亚临界机组,按照生产商相关标准,实施AVT工况运行,配置了在线氯离子监测仪来实时监测炉水中氯离子含量。B电厂1~4号机组(4×600 MW)为国产亚临界机组,运行工况为LPT,未配置在线氯离子监测仪。表2、表3为这两个电厂2006年全年的炉水阴离子含量定期监测数据。从表2、表3可知,AVT工况下炉水中主要的阴离子为氯离子和硫酸根离子(还有极少量的氟离子和硝酸根离子);LPT工况下,炉水中磷酸根离子和氯离子含量较高,硫酸根离子和硝酸根离子含量较低。从表2还可知,在AVT工况下,炉水中的氯离子含量高,且波动大,而硫酸根离子的含量相对较小。因此,式(1)可简化如下: