由Brad Buecker，Che万搏manbext手机版mtreat和Ken Kuruc，Hach

随着燃煤发电的下降和可再生能源的上升，两者之间的大型桥梁已经并继续是简单的，特别是综合循环发电，具有自然气体是主要燃料。

对于现有的和计划中的联合循环电厂来说，以最少的工作人员运行是很常见的。对于这些工厂的燃气轮机部分，“精益和平均”操作可能是令人满意的。但经常被忽视的是，热回收蒸汽发生器(HRSGs)需要非常注意防止腐蚀和沉积在这些机组，否则可能影响机组的可用性，甚至在某些情况下可能威胁到员工的安全。这篇文章重点讨论了关键的在线水/蒸汽化学分析，这是工厂人员优化HRSG性能和可靠性所必需的。

采样点和监控参数

整个蒸汽发生网络中最重要的样本是:

• 阿珀特餐厅系统
• Descarga de la Bomba de Contensado
• 我们要把钱花在经济上
• 阿瓜德火山口
• 蒸汽saturado
• 蒸气原理

阿珀特餐厅系统

即使在最紧固的蒸汽发生器中，少量的工艺用水/蒸汽不断逃脱。这些损失必须用高纯度水组成。由于化妆系统的核心过程是反渗透（RO），然后是混合床离子交换（MBIX）或电热化（EDI），以“抛光”RO流出物。RO单元通常包括许多用于监测系统性能的仪器，包括压力，温度，流量和特定导电性，这是单独讨论的主题。下面的列表概述了构成系统流出物的三个推荐采样参数的推荐的上限。

• 比电导率(S.C.):≤0.1µS/cm
• 二氧化硅：≤10百百左右（PPB）
• 钠:≤2磅

这些测量确保高纯水被分配到蒸汽发生器。任何数值的上升都表明MBIX树脂已经耗尽，或者EDI装置出现了问题。这是内侧矫正的必要条件。

(注意:在本节和下节中，每个参数的正常上限或范围都包括在内。这些数据和许多其他细节可以在电力研究所(EPRI)出版的文件中找到。然而，这些文件通常仅供EPRI成员使用。国际水和蒸汽特性协会(IAPWS)提供了类似的技术文件，尽管信息更简洁，可以从他们的网站上下载，www.iapws.org．)

冷凝水泵排放(CPD)

在蒸汽发电机组中，潜在污染物进入的主要位置是冷凝器，特别是水冷式冷凝器，其中管道泄漏允许冷却水渗入高纯度凝结水。冷却水在泄漏时会将各种杂质引入蒸汽发生器，这些杂质在锅炉(HRSGs的通用术语是蒸发器)的恶劣环境下会造成严重的问题。

推荐的持续持续专业进修分析包括:

• 电导catiónica (CACE):≤0,2µS/cm
• 与pH值一致
• SODIO：≤2PPB
• 溶解氧:≤20ppb
• pH：9,6至10,00（这是最常见的HRSG设计的pH范围，三重压力，前馈低压型。对于其他HRSG设计而言，该范围可能有点不同。）

钠离子监测是检测凝汽器管泄漏的一种有效方法。对于紧凑的冷凝器，冷凝液中的钠含量通常很低(<2 ppb)，在许多情况下小于1 ppb。钠含量的上升是冷凝器管泄漏的最早迹象。

阳离子电导率被一些研究机构重新命名为“阳离子交换后的电导率(CACE)”，表示样品经过阳离子交换柱，以氢离子取代铵、钠、钙等阳离子。这就产生了一种非常稀的酸溶液，主要是微量的氯离子和硫酸盐离子，然后测量其电导率。与钠一样，CACE的升高表明泄漏中有杂质。CACE会受到二氧化碳的影响，通常是由于冷凝器中泄漏空气的增加。因此，脱气CACE越来越受欢迎，它利用再锅炉或氮气喷射室来去除高达90%左右的CO₂．

溶解的氧气分析对于监测冷凝器空气漏气非常重要。溶解氧突然增加可以表示冷凝器处或附近的机械故障，这允许过量空气进入系统。

关于比电导率和pH值，氨（有时是胺或氨/胺混合物）是凝结水/给水的pH调节剂。然而，直接测量高纯水的pH值可能很棘手，已经开发了基于S.C.和CACE测量值计算pH值的算法，以提供更准确的结果。高纯度水中的S.C.与氨浓度直接相关，因此S.C.测量提供了比pH更好的氨进料控制。

总有机碳(TOC)是一个通常不会连续监控的参数，但它可能有些重要。对于公用蒸汽发生器，CPD中建议的TOC限制是100 ppb。

LP Econalizer入口/锅炉供给泵放电

余热锅炉给水系统化学控制的主要问题是尽量减少流动加速腐蚀，这是作者在以前讨论过的电力工程篇文章。［1］

建议使用以下参数供给水化学：

• CACE：≤0.2µS/cm
• S.C:与pH值一致
• 钠:≤2磅
• 溶解氧（范围）：5至10 ppb（除非给水系统含有铜合金，除非HRSG冷凝水/给水系统几乎不存在）
• pH：9,6至10,00（这是最常见的HRSG设计的pH范围，三重压力，前馈低压型。对于其他HRSG设计而言，该范围可能有点不同。）
• 铁：≤2ppb

讨论了冷凝水泵排放的CACE、s.c.、pH和钠镜。测量可以提供有价值的冗余，以确定潜在的破坏是由于实际问题或仪器错误。

请注意，这个列表中包含了铁元素。铁监测提供了直接测量FAC(或希望没有FAC)和给水化学程序的相应有效性。通常，由FAC产生的90%或更多的铁腐蚀产品是颗粒状的。目前有几种监测碳钢腐蚀的方法，包括:

• 连续颗粒监测
• 腐蚀产品抽样
• 抓取样品分析

对于后者，改进的抓取取样技术是可行的，在适当的样品处理下，铁的测量降低到1 ppb是可能的。这种方法可以提供接近实时的腐蚀速率数据，尽管是在快照的基础上。

图1所示。铁消化单元/分光光度计抓取样品。照片由哈希提供。

简单的比色法全铁实验室分析与灵敏的激光浊度分析仪的结合也可以提供一种成本有效的、定量的、实时的腐蚀监测方法。

图2所示。安装在水/蒸汽样品板上的浊度计。照片由哈希提供。

当校正正确时，仪器提供的浊度测量单位可以与总铁浓度值相关联。给水中的铁浓度是钢腐蚀的直接指标。然而，根据过程中使用的给水化学成分，可能存在几种物种中的任何一种。这些包括铁_3.O₄（磁铁矿，灰色黑色），α-铁（III）氧化物（赤铁矿，红颜色）和通常少量溶解铁浓度。这些物种中的每一个产生对可见光的不同浊音响应。黑磁铁矿吸收更多，并比红赤铁矿更少的光线。溶解铁不会产生任何肾小序反应。另外，腐蚀产物的尺寸范围从亚微米直径到10μm，平均直径为1μm。[2]这种尺寸范围对粒子监测带来了另一个挑战，因为肾小球计对不同的粒度响应不同。

这些变量使得不可能创造通用尼触线校准以定量腐蚀产品。适用于特定样本位置的校准，具有特定腐蚀特性，对于具有不同参数的不同应用，不准确。因此，必须通过特定于点校准来完成通过Nephelometry的总铁的定量。

蒸发器(锅炉)水

蒸发器水采样对于几种原因至关重要。首先，化学控制和/或监测不良的差可以允许过量杂质对蒸汽进行不可接受的携带。其次，大多数HRSG是多压力单元，其中每个电路中的化学与其他电路不同。综合监测是在整个蒸汽发生器中确保适当化学的必要监控。第三，最高的热量在蒸发器内发生，特别是HP蒸发器的HRSG。杂质进入或差化学的影响通过这些电路中的高温和压力而放大。考虑氢气损伤的经典问题，几十年来的高压装置。

在这种机制下，在冷却泄漏过程中进入的最严重的腐蚀剂，氯化物，会在水壁管沉积物下聚集并生成酸。下面的方程概括了一种常见的机制:

酸的生成本身就有问题，但非常小的氢原子会穿透钢基体，然后与钢中的碳发生反应。

大量甲烷分子的形成会导致裂解，裂解后的金属损失很小。

图3所示。氢损伤。注意厚嘴唇的失败，显示很少的金属损失。

作者Brad Buecker曾经直接观察到1.250 psig常规蒸汽发生器的严重氢损伤后的影响，在那里广泛的腐蚀需要完全更换水壁管。氢损伤仍然是现代蒸汽发生器的主要腐蚀机制之一，正如下面的列表所示，这就是为什么当锅炉水pH值低于80,0时，需要立即关闭机组。

推荐的锅炉水分析包括:

• pH值(<8,0，立即停炉)
• CACE
• Conductividad especifica
• 氯化物
• 二氧化硅
• 磷酸盐（用于磷酸盐处理的装置）
• 铁:< 5磅

读者将注意到大多数参数没有直接的限制，除了ph值的“下降”下限。这是由于限制或控制范围是根据锅炉压力变化的事实。EPRI和IAPWS指南提供了如何计算任何系统的适当范围的详细信息，其中可能需要根据运行数据进行一些调整。

关于磷酸盐的评论是必要的。几十年来，磷酸三钠(Na_3.人事军官₄)已成为许多汽包装置的核心锅炉水处理化学品。然而，由于该化合物的反溶解度，即300°F以上的“隐藏点”，磷酸盐浓度难以控制。一些电厂工作人员，特别是电力行业的工作人员，已切换到苛性碱（NaOH）进料，以消除磷酸盐隐藏点，但这些程序需要非常小心，以防止水冷壁管的腐蚀性气刨。为避免此类问题，在装置设计中包括冷凝水抛光机，可从锅炉水处理程序中消除磷酸盐或苛性碱。

水蒸气

蒸汽纯度的测量是极其重要的，在很大程度上是因为汽轮机是整个系统中最精密和最昂贵的设备。污染物沉积在涡轮叶片上会导致腐蚀和可能的叶片故障，这代表着一个潜在的灾难性情况，当涡轮转速达到数千rpm时。核心监控参数包括:

• CACE：≤0.2µS/cm
• 钠:≤2磅
• 分切:≤10磅

钠提供了盐或氢氧化钠随蒸汽携带的直接指示。盐类会沉积在低压涡轮的最后几排，在那里它们会导致点蚀以及涡轮叶片和转子的应力腐蚀开裂(SCC)和腐蚀疲劳(CF)。氢氧化钠的转移是一个非常严重的问题，因为苛性钠可以迅速诱发汽轮机部件的SCC。

CACE提供了氯化物和硫酸盐转移的间接测量，≤0.2µS/cm值长期以来一直是涡轮机制造商的指导方针。然而，CACE对氯化物和硫酸盐的准确性是值得怀疑的。现在有可靠的仪器来监测这两种杂质的微量水平。目前氯化物和硫酸盐的推荐限值为2ppb，但在操作良好的设备中，可以而且应该低得多。

众所周知，蒸汽中的二氧化硅将在涡轮叶片上沉淀。虽然化合物不腐蚀，但它可以影响涡轮机空气动力学并降低效率。因此，上述10-PPB推荐的极限。

在发电机组中有几个蒸汽取样点。这些包括饱和蒸汽、主蒸汽和再热蒸汽样品。主蒸汽和再热蒸汽是最重要的，因为它们提供了直接进入涡轮机的杂质的数据，这也可以来自污染的温度水。对饱和蒸汽的分析在持续的基础上不是很重要，但可以定期检查蒸汽桶的机械转移问题，一个常见的原因是桶中的水分分离器损坏或失效。钠监测是最好的评估方法。

免责声明：这个讨论代表了在多年的研究和实践经验中形成的良好的工程实践。然而，工厂所有者有责任在咨询行业专家的基础上开发可靠的监测系统。水/蒸汽化学取样系统的设计和后续操作涉及许多附加细节。

参考文献

1. Buecker，B.，Kuruc，K.和L. Johnson，“蒸汽发电化学控制的铁监测的积分效益”;电力工程2019年,enero区。
2. Kuruc, K.，和L. Johnson，“监测流动加速腐蚀的新发现”;第35号法律程序^th2015年6月2日，伊利诺伊州香槟市，电力设施化学年度研讨会。
3. B. Buecker，《凝汽器化学和性能监测:蒸汽装置可靠运行的关键必要性》;60号法律程序^th年度国际水会议，1999年10月18日至20日，宾夕法尼亚州匹兹堡。
4. B. Buecker，《汽轮机化学监测的进展》;电力工程marzo 2018。

关于作者：Brad Buecker是ChemTreat的高级技术公关。万搏manbext手机版他在电力行业有35年的经验，其中大部分是在蒸汽产生化学、水处理、空气质量控制和结果工程职位，在City water, Light & power (Springfield, Illinois)和Kansas City power & Light Company的La Cygne, Kansas station。他还在一家化工厂担任了两年的代理水/废水主管。他拥有爱荷华州立大学(Iowa State University)的化学学士学位，以及流体力学、能源与材料平衡和高级无机化学的额外课程。他是美国化学学会，美国化学工程师协会，美国机械工程师协会，钢铁技术协会，冷却技术协会(通过企业会员)，国家腐蚀工程师协会，电力效用化学车间计划委员会，epri赞助的电厂与环境化学委员会，以及发电国际规划委员会。布克尔撰写了许多关于发电厂和水/蒸汽化学主题．可以联系到他bradley.buecker@万搏manbext手机版chemtreat.com．

肯Kuruc是哈希公司的化石能源行业客户经理。他在电力行业有25年的工作经验，主要围绕蒸汽循环。他早年的工作重点是作为Orbisphere的一部分，用于腐蚀监测的溶解气体，该系统后来被集成到哈希公司。Kuruc拥有John Carroll University (University Heights, OH)的化学学士学位，并在美国各地的权力会议上发表了这一主题的论文kkuruc@hach.com．

本文最初发表于此电力工程杂志，经许可已重新出版。点击这里阅读它电力工程的网站。

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