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氫電導率檢測及在電廠汽水品質控制中的應用
電導率表和硅、鈉、氯離子等表可反映水汽中的雜質情況,雖然硅、鈉、氯這些表能直接反映水汽中雜質情況,但是,這些儀表維護工作量高,使用可靠性低,因此,影響了這些儀表的投入率和準確率。電導率表是普遍常用的化學試驗儀器,在火力發電廠的水汽檢測中電導率表被普遍使用。電導率表維護工作量小,使用可靠性高,反映水汽品質變化既準確又靈敏。因此可以從氫電導率變化,結合水質檢側儀表的數據變化分析問題。氫電導率是電廠化學監督中不可忽視的重要手段。
１ 氫電導率檢測原理
水溶液中的各種正、負離子都具有導電的能力,其導電能力的大小用電導率來表示。電導率與溶液濃度的關系引用了當量電導（λ）,當量電導等于電導率和溶液體積的乘積。不同的電解質溶液,其電導率與濃度的關系曲線,所表現的變化、最高點不同,但是在相對溶液濃度較低的情況下,電導率與溶液濃度為線性比例關系。
在火力發電廠熱力系統中水汽品質接近"純水",所含有的物質比較簡單,并相對穩定,一些常見離子當量電導值如表１。
所謂氫電導率,就是將檢測水樣先通過一個陽離子交換柱,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,然后測定電導率。
氫電導率（ＣＣ）＝ｆ｛Ｃ［Ｈ+］,Ｃ［ＯＨ-］,Ｃ［Ｃｌ-］,Ｃ［ＨＣＯ３－］,Ｃ［ＮＯ３－］,Ｃ［ＣＯ３２－］,Ｃ［ＳＯ４２－］,Ｃ［ＣＨＣＯＯ-］｝
在熱力系統水汽檢測中,電導率一般采用封閉式檢測,以防止外界空氣溶入水樣對電導率檢測結果的影響,電導率能方便地實現在線連續檢測,連續檢測能及時反映水質變化,電導率檢測不需要添加任何試劑。電導率檢測流程如圖１所示。
２ 氫電導率在熱力系統水汽品質控制中的作用
２．１ 氫電導率抑制了氨對水汽品質檢測的影響
火力發電廠熱力系統中為了防止金屬腐蝕,普遍采用給水加氨處理。氨是揮發性物質,除了與碳酸反應消耗一部分外也基本上留在熱力系統循環,系統中氨含量大約在１～３ｍｇ／Ｌ。而在機組正常運行時,在除鹽水、凝結水、蒸汽中的其他雜質成份含量也基本上是微克級,這毫克級的氨造成普通電導率檢測不能反映其他雜質成份,所以通過陽離子交換柱將銨根去除后,檢測電導率就能準確反映水汽中陰離子的含量。
２．２ 氫電導率對水汽品質變化反應靈敏
當水汽中陰離子如:氯離子、硫酸根、乙酸根等的含量發生變化時,電導率能迅速直接地反映出來。而這些陰離子也正是水汽監督的對象。
（１）氫電導率能準確反映凝汽器泄漏。例如:以海水作為凝汽器冷卻水的某機組,凝汽器發生微量的短時的泄漏,其他在線儀表還沒有反映,而氫電導已經有明顯的變化,詳見圖２。
（２）能間接反映機組啟動階段的水質情況。機組啟動階段,因為各種原因,熱力系統的水汽品質比較差,各種雜質成份多而雜,有些項目沒有在線儀表,運行人員無條件檢測,試驗室化驗時間長,不利于啟動各階段的水汽品質的控制。但是,通過對氫電導率和其他雜質的關系試驗,氫電導率能間接反映水汽質量,運行人員可以從氫電導率的變化中,判斷水質變化,對啟動過程進行監督。
（３）能靈敏反映鍋爐水的氯根等陰離子的變化。當凝結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,從凝結水到給水因為含量變化小,儀表反應變化不明顯,而在爐水氯離子濃縮后,檢測爐水氫電導率就會有明顯變化。圖３為某機組在凝結水精除鹽有一臺混床出水氯離子Ｃｌ-含量從１．１μｇ／Ｌ到７．２μｇ／Ｌ,爐水氯離子含量與氫電導率變化情況。
（４）能直接反映蒸汽中低分子有機酸的變化。當精除鹽破碎樹脂進入鍋爐,或含油軸封疏水進入鍋爐,或采用有機酸酸洗后鍋爐內有殘留的洗液等種種原因,使熱力系統水汽中含有一定的有機酸,在其他雜質成份正常的情況下,氫電導率能直接反映有機酸的變化。圖４為某鍋爐剛經過ＥＤＴＡ酸洗,主蒸汽有少量的有機酸（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、水樣流量不穩等情況下,氫電導率的任何變化,都可能有潛在的原因,在化學監督中要引起足夠重視,并通過其他檢測手段加以確認。
另外,氫電導率不會反映鈉離子的變化,所以,氫電導率也是氫氧化鈉爐水處理或低磷酸鹽爐水處理中檢測爐水水質的理想工具。
３使用氫電導率表的注意事項
在熱力系統水汽檢測中,氫電導儀檢測值范圍一般都小于１μｓ／ｃｍ,電導率越小越容易受到外界因素的影響,如:外界空氣溶入、檢測池被污染、水樣流量不穩、陽離子交換樹脂的再生度低或偏流等,使用中應注意以下幾個方面,以保證檢測結果的準確性。
（１）儀表檢驗。一般用標準KCl溶液進行校驗,對于儀器檢測范圍經常在０～１μｓ／ｃｍ時,標準溶液的電導率最好落在這個范圍內,但是這么小濃度的標準溶液,按ＧＢ１２１４７-８９方法在配置過程中,配置水不可避免接觸空氣,標準溶液的實際電導率值已經不是所需要的值,造成校驗會有一定誤差。所以,每臺機組熱力系統取樣系統的低量程電導率表,在檢驗中盡可能用同一個標準溶液、一次校驗完成,減少熱力系統水汽電導率的相對誤差。在電導率大于１０μｓ／ｃｍ時,標準溶液的這些外界影響因素相對而言可以忽略。
（２）氫電導率對凝結水精除鹽混床離子交換樹脂的漏鈉變化反映不靈敏。對全揮發性處理的機組,凝結水精除鹽混床鈉穿透,不能依靠混床出水氫電導來實現監督,需要用鈉離子表進行檢測。
（３）取樣管道的嚴密性要好,水樣流量要穩定。取樣管路的嚴密性,直接影響測定數據,尤其是離子交換柱,要防止外漏或內漏。水樣流量太小檢測數據偏小,水樣流量太大檢測數據偏大。
（４）注意陽離子交換柱的使用情況,不能發生偏流,不能有漏氣點,要定期更換樹脂。
４結束語
火力發電廠熱力系統水汽中所含有的物質比較簡單并相對穩定,在其他化學儀表使用可靠性低的情況下,要重視氫導電率表的作用。根據氫電導率的大小變化,進行水汽控制,是目前最直接、簡便、有效的檢測手段。它能及時、準確地反映水汽質量的變化,能靈敏地告訴運行人員水質變化的起點,并通過對導電度數據變化規律的分析,可以尋找水汽質量變化的原因。因此,氫電導率表也是實現在線化學監督專家診斷管理系統的最基本檢測工具。