一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及火力發(fā)電廠水汽品質(zhì)監(jiān)測、發(fā)電機內(nèi)冷水漏氫監(jiān)測等領(lǐng)域，公開了一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法，包括：(1)從鍋爐水汽系統(tǒng)的水中取樣得到樣品；(2)將步驟(1)得到的所述樣品進行脫氣處理，收集得到平衡氣；(3)測定平衡氣體積，并采用氣相色譜法測定脫氣處理得到的平衡氣中氫氣的濃度；(4)通過脫氣處理確定氫氣在水中的溶解系數(shù)，并根據(jù)氫氣在水中的溶解系數(shù)、平衡氣中的氫氣濃度、步驟(2)的平衡氣體積和步驟(1)得到的樣品的體積確定鍋爐系統(tǒng)水中溶解氫原始濃度；本發(fā)明還涉及上述方法的應(yīng)用。本發(fā)明的測定方法具有采樣方便，樣品逸散少、分析準(zhǔn)確、診斷全面、日常維護費用低等優(yōu)點。
【專利說明】
一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及火力發(fā)電廠水汽品質(zhì)監(jiān)測、發(fā)電機內(nèi)冷水漏氫監(jiān)測等領(lǐng)域，具體地，涉 及一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 電導(dǎo)率、鈉離子、硅酸根等水汽品質(zhì)監(jiān)控在保證燃煤鍋爐水冷壁、過熱器等受熱材 質(zhì)安全使用方面廣泛應(yīng)用。鍋爐水冷壁、高溫過熱器和再熱器是鍋爐吸收熱量的重要設(shè)備， 爐水中的雜質(zhì)易造成受熱面內(nèi)部結(jié)垢、積鹽并發(fā)生垢下腐蝕，嚴(yán)重時會引起受熱面管子爆 管泄漏而造成鍋爐事故。
[0003] 目前使用的電導(dǎo)率、鈉離子、硅酸根以及鐵銅離子含量分析等水汽品質(zhì)監(jiān)控方法 能夠?qū)λ到y(tǒng)中的雜質(zhì)含量進行大概評估，這些現(xiàn)有技術(shù)能夠初步評估發(fā)電廠水汽系統(tǒng) 的腐蝕、結(jié)垢情況，但無法有效地監(jiān)測鍋爐受熱面、主蒸汽管道、主蒸汽汽門等重要部件的 超溫氧化狀況，即僅通過測定鍋爐系統(tǒng)中水汽的電導(dǎo)率、鈉離子、硅酸根以及鐵銅離子含量 等無法準(zhǔn)確測定鍋爐系統(tǒng)中某一設(shè)備的超溫氧化狀況，導(dǎo)致運行人員按照不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來 調(diào)整鍋爐系統(tǒng)各部分的溫度，使得鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備的安全性得不到保障。
[0004] 因此，現(xiàn)在急需一種能夠準(zhǔn)確確定鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備超溫氧化狀況的測定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種準(zhǔn)確、快速測定鍋爐系統(tǒng)水 中氫含量方法，以及上述方法在監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)超溫氧化狀況中的應(yīng)用。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法，該方法 包括以下步驟：
[0007] (1)從鍋爐水汽系統(tǒng)的水中取樣得到樣品；
[0008] (2)將步驟(1)得到的所述樣品進行脫氣處理，收集得到平衡氣；
[0009] (3)測定平衡氣體積，并采用氣相色譜法測定脫氣處理得到的平衡氣中氫氣的濃 度；
[0010] (4)通過脫氣處理確定氫氣在水中的溶解系數(shù)，并根據(jù)所述氫氣在水中的溶解系 數(shù)、平衡氣中的氫氣濃度、步驟(2)所述的平衡氣體積和步驟（1)得到的樣品的體積確定鍋 爐系統(tǒng)水中溶解氫原始濃度；
[0011] 其中，步驟(2)中脫氣處理的條件與確定氫氣在水中的溶解系數(shù)的脫氣處理的條 件相同。
[0012] 另一方面，本發(fā)明提供了上述方法在監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)超溫氧化狀況中的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明的測定方法通過確定氫氣的溶解系數(shù)，能夠準(zhǔn)確將氣體中的氫氣含量換算 回水樣中，具有采樣方便，樣品逸散少、分析準(zhǔn)確、診斷全面、日常維護費用低等優(yōu)點。具體 地，本發(fā)明的測定方法具有以下有益效果：1、樣品采集工具價格低廉、密封性好、適用性強； 2、樣品在采集、運輸、保存各環(huán)節(jié)氫氣逸散少、誤差小;3、振蕩脫氣條件固定，保證脫氣的溫 度、振蕩頻率、時間的一致性，保證了脫出的樣品含氣量的重復(fù)性和再現(xiàn)性;4、確定了氫氣 在水中的溶解系數(shù)在特定溫度下是一個常數(shù)，解決了氫氣含量換算問題;5、本發(fā)明的測定 方法誤差小、測定速度快、重現(xiàn)性好。
[0014] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例1的4號鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備中水汽含氫量的測定結(jié)果；
[0016] 圖2是對比例1的4號機鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備中水汽含鐵量的測定結(jié)果；
[0017] 圖3是本發(fā)明實施例2的1號機鍋爐系統(tǒng)給水和爐水設(shè)備中水汽含氫量的測定結(jié) 果；
[0018] 圖4是本發(fā)明實施例2的1號機鍋爐系統(tǒng)飽和蒸汽和過熱蒸汽設(shè)備中水汽含氫量的 測定結(jié)果；
[0019] 圖5是本發(fā)明實施例2的1號機鍋爐系統(tǒng)過熱器管酸洗前的超溫氧化情況；
[0020] 圖6是本發(fā)明實施例2的1號機鍋爐系統(tǒng)過熱器管酸洗后的超溫氧化情況。
【具體實施方式】
[0021] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0022] 本發(fā)明提供了一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法，該方法包括以下步驟：
[0023] (1)從鍋爐水汽系統(tǒng)的水中取樣得到樣品；
[0024] (2)將步驟(1)得到的所述樣品進行脫氣處理，收集得到平衡氣；
[0025] (3)測定平衡氣體積，并采用氣相色譜法測定脫氣處理得到的平衡氣中氫氣的濃 度；
[0026] (4)通過脫氣處理確定氫氣在水中的溶解系數(shù)，并根據(jù)所述氫氣在水中的溶解系 數(shù)、平衡氣中的氫氣濃度、步驟(2)所述的平衡氣體積和步驟（1)得到的樣品的體積確定鍋 爐系統(tǒng)水中溶解氫原始濃度；
[0027]其中，步驟(2)中脫氣處理的條件與確定氫氣在水中的溶解系數(shù)的脫氣處理的條 件相同。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟（1)中，所述水可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種鍋爐系統(tǒng) 水，例如可以為給水、爐水、飽和蒸汽冷凝水、過熱蒸汽冷凝水和再熱蒸汽冷凝水中的至少 一種。其中，飽和蒸汽可以包括飽和左蒸汽和飽和右蒸汽。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟(1)中，優(yōu)選地，在密封條件下從水中取樣得到樣品， 從而能夠避免水中氫氣的逸散，進而提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0030] 更優(yōu)選地，保持上述密封條件的方法包括:取樣過程中，通過乳膠管將注射器與鍋 爐水汽系統(tǒng)進行密封連接，取樣完畢后，將注射器密封。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟(2)中，脫氣處理的方法可以為本領(lǐng)域各種常規(guī)的脫 氣處理方法，例如可以為振蕩脫氣，優(yōu)選地，所述脫氣處理的條件包括:壓力為（1.〇±〇.1) X 105Pa，樣品溫度為30~60°C，振蕩頻率為275±5次/min，時間為20~40min，從而能夠顯 著提高氫氣含量測定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0032] 優(yōu)選地，所述脫氣處理的條件還包括:平衡時間為10~15min，在此，平衡時間是指 在振蕩結(jié)束后，使得樣品靜置放置的時間，即，當(dāng)振蕩結(jié)束后，將樣品靜置放置一段時間，再 進行后續(xù)的操作步驟，以便于氫氣在樣品中達(dá)到穩(wěn)定的平衡，從而更有利于提高氫氣含量 檢測的準(zhǔn)確性。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟(3)中，所述氣相色譜法所用的氣相色譜儀可以為本 領(lǐng)域常規(guī)的各種氣相色譜儀，優(yōu)選地，其精度小于等于5ppm。
[0034]更優(yōu)選地，所述氣相色譜儀為具有TCD熱導(dǎo)檢測器和FID氫焰檢測器的氣相色譜 儀，該氣相色譜儀的測定誤差小、測量方便、測量速度快、重現(xiàn)性好，同時其還可測量水汽中 的一氧化碳、二氧化碳、甲烷等氣體的含量，對診斷發(fā)電廠水汽系統(tǒng)超溫過熱、腐蝕狀況起 著重要的輔助作用。
[0035]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟(4)中，確定氫氣在水中的溶解系數(shù)的方法 包括：向純水中注射氫氣，然后脫氣處理，收集得到平衡氣，采用氣相色譜法分別測定脫氣 處理得到平衡氣中氫氣的濃度以及脫氣處理后液相水中氫氣的濃度，其中，溶解系數(shù)K為脫 氣處理后液相水中氫氣的濃度Co與脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度仏的比值，從而能夠 將步驟(3)測得的平衡氣中的氫氣濃度換算成步驟（1)樣品中的氫氣含量。本發(fā)明中，不同 溫度下對應(yīng)的溶解系數(shù)K(溶解系數(shù))是常數(shù)，例如，通過上述優(yōu)選方法測定的不同溫度條件 下，溶解系數(shù)K的值可以為0.015~0.020。其中，所述不同溫度條件可以為30~60°C。
[0036] K =脫氣處理后液相水中氫氣的濃度Co/脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度Cg
[0037] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，當(dāng)樣品經(jīng)脫氣處理后氣液兩相達(dá)到平衡時，對 于氫氣來說，樣品水中的溶解氫原始濃度(XH2 )與平衡氣中的氫氣濃度(CH2 )有如下關(guān)系：
[0038] Xh2 = Ch2XKXP 式（1)
[0040]其中:Vg..................步驟(2)所述的平衡氣體積(單位:mL)
[0041] Vl..................步驟(1)得到的樣品(水)的體積(單位:mL)
[0042] Xh2..................水中的溶解氫原始濃度(單位:yL/L)
[0043] Ch2..................步驟(2)所述的平衡氣中的氫氣濃度(單位:iiL/L)
[0044] K..................氫氣在水中的溶解系數(shù)。
[0045] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，確定氫氣在水中的溶解系數(shù)(K)的方法中的氣相色譜法與步驟 (3)中的氣相色譜法相同。
[0046] 更優(yōu)選地，步驟(4)中，根據(jù)下述公式(3)計算鍋爐系統(tǒng)水中溶解氫原始濃度XH2，
[0047] Xh2 = 0.0156XCh2XP 式（3)
[0048] 其中，0.0156為50°C時的溶解系數(shù)。
[0049] 第二方面，本發(fā)明提供了上述方法在監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)超溫氧化狀況中的應(yīng)用。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，為了保證取樣得到的樣品具有代表性，能夠真實反映水 中氫氣的含量，進而更真實地反應(yīng)鍋爐系統(tǒng)的超溫氧化狀況，優(yōu)選地，該方法還包括:步驟 (1)中，每隔1~2小時，從鍋爐水汽系統(tǒng)的水中取樣得到樣品，共取樣4~12次。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，為了使得各設(shè)備多個樣品測定結(jié)果之間具有可比性，優(yōu) 選地，該方法還包括:使得各設(shè)備所取樣品的測定條件相同，例如取樣過程、脫氣處理條件、 確定氫氣在水中的溶解系數(shù)的條件等均保持一致。
[0052]根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，每次取樣的樣品體積可以相同也可以不同。
[0053]根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，該應(yīng)用還包括:通過對鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備中水汽含氫量的 測定，根據(jù)含氫量的數(shù)據(jù)調(diào)整各設(shè)備的溫度以及運行方式和運行參數(shù)等。例如如果鍋爐系 統(tǒng)中給水的含氫量較高，說明給水設(shè)備中發(fā)生了超溫氧化現(xiàn)象，可以進一步調(diào)整給水設(shè)備 中的加藥量，控制給水PH值為偏堿性，以減緩給水設(shè)備的超溫氧化的進行。另外，如果過熱 蒸汽中含氫量較高，則說明過熱蒸汽管內(nèi)較嚴(yán)重的超溫氧化正在發(fā)生，運行中機組的過熱 蒸汽溫度控制、減溫水的加入量控制有待改善等?？傊绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過分析各 設(shè)備的含氫量并根據(jù)實際需要對各設(shè)備的運行情況進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證機組的正常工 作。
[0054] 實施例1
[0055] 本實施例用于說明本發(fā)明的測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法及其應(yīng)用。
[0056] (1)將飽和蒸汽、過熱蒸汽和再熱蒸汽冷凝成冷凝水，然后分別從秦電4號機鍋爐 系統(tǒng)各設(shè)備中取樣，每個設(shè)備中取樣四次，分別為樣品1-樣品4,取樣過程中，通過乳膠管將 注射器與鍋爐水汽系統(tǒng)各設(shè)備進行密封連接，取樣完畢后，將注射器密封，所取樣品分別為 等體積的給水樣品、爐水樣品、飽和左蒸汽冷凝水樣品、飽和右蒸汽冷凝水樣品、過熱蒸汽 冷凝水樣品和再熱蒸汽冷凝水樣品，各樣品體積為Vl ;
[0057] (2)將步驟（1)得到的各樣品在水溫為50°C、壓力為1 ? 0 X 105Pa，振蕩頻率為275 土 5次/min，振蕩脫氣處理40min，然后再平衡放置lOmin，收集得到平衡氣；
[0058] (3)測定平衡氣體積￥{；，并采用具有TCD熱導(dǎo)檢測器和FID氫焰檢測器的氣相色譜 儀(購自日本島津公司，型號為GC-14C，精度為氫氣最小檢測濃度為lppm)測定脫氣處理得 到的平衡氣中氫氣的濃度CH2 ;
[0059] (4)向純水中注射氫氣，然后脫氣處理，收集得到平衡氣，采用氣相色譜法分別測 定脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度以及脫氣處理后液相水中氫氣的濃度，其中，溶解系 數(shù)K為脫氣處理后液相水中氫氣的濃度Co與脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度心的比值，以 此來確定50°C下的溶解系數(shù)K的值，并根據(jù)公式(1)和(2)計算水中的溶解氫原始濃度X H2，其 中，脫氣處理的條件與步驟(2)的脫氣處理條件相同，氣相色譜法與步驟(3)中的氣相色譜 法相同；
[0060] Xh2 = Ch2XKX0 式（1)
[0062]其中：
[0063] Vg..................步驟(2)所述的平衡氣體積(單位:mL)
[0064] Vl..................步驟（1)得到的樣品（水)的體積(單位:mL)
[0065] Xh2..................水中的溶解氫原始濃度(單位:yL/L)
[0066] Ch2..................步驟(2)所述的平衡氣中的氫氣濃度(單位:iiL/L)
[0067] K..................50°C時氫氣在水中的溶解系數(shù)。
[0068] (5)每間隔1小時在各個設(shè)備中取樣，每個設(shè)備所對應(yīng)的樣品分別取樣4次，且各設(shè) 備所對應(yīng)的樣品的測定條件相同，各設(shè)備樣品中氫含量的測定結(jié)果見圖1。
[0069] 對比例1
[0070] 按照實施例1的方法進行取樣，不同的是，取樣次數(shù)為8次，分別為樣品1-樣品8,取 樣的設(shè)備為給水、爐水、飽和蒸汽設(shè)備(飽和左蒸汽設(shè)備和飽和右蒸汽設(shè)備)和過熱蒸汽設(shè) 備，并采用鄰菲羅啉分光光度法(JB/T6237.3-2008)測定各樣品中鐵元素的含量，測定結(jié)果 見圖2。
[0071] 實施例2
[0072] 本實施例用于說明本發(fā)明的測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法及其應(yīng)用。
[0073] (1)將飽和蒸汽和過熱蒸汽冷凝成冷凝水，然后分別從和豐1號機鍋爐系統(tǒng)各設(shè)備 中取樣，每個設(shè)備中取樣11次，分別為樣品1-樣品11，取樣過程中，通過乳膠管將注射器與 鍋爐水汽系統(tǒng)各設(shè)備進行密封連接，取樣完畢后，將注射器密封，所取樣品分別為等體積的 給水樣品、爐水樣品、飽和蒸汽冷凝水樣品和過熱蒸汽冷凝水樣品，各樣品體積為Vl;
[0074] (2)將步驟（1)得到的各樣品在水溫為30°C、壓力為1 ? 0 X 105Pa，振蕩頻率為275 土 5次/min下振蕩脫氣處理30min，然后再平衡放置lOmin，收集得到平衡氣；
[0075] (3)測定平衡氣體積￥{；，并采用具有TCD熱導(dǎo)檢測器和FID氫焰檢測器的氣相色譜 儀(購自日本島津公司，型號為GC-14C，精度為氫氣最小檢測濃度為lppm)測定脫氣處理得 到的平衡氣中氫氣的濃度CH2 ;
[0076] (4)向純水中注射氫氣，然后脫氣處理，收集得到平衡氣，采用氣相色譜法分別測 定脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度以及脫氣處理后液相水中氫氣的濃度，其中，溶解系 數(shù)K為脫氣處理后液相水中氫氣的濃度Co與脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度心的比值，以 此來確定30°C下的溶解系數(shù)K的值，并根據(jù)公式(1)和(2)計算水中的溶解氫原始濃度X H2，其 中，脫氣處理的條件與步驟(2)的脫氣處理條件相同，氣相色譜法與步驟(3)中的氣相色譜 法相同；
[0077] Xh2 = Ch2XKXP 式（1)
[0079]其中：
[0080] Vg..................步驟(2)所述的平衡氣體積(單位:mL)
[0081] Vl..................步驟(1)得到的樣品(水)的體積(單位:mL)
[0082] Xh2..................水中的溶解氫原始濃度(單位:yL/L)
[0083] Ch2..................步驟(2)所述的平衡氣中的氫氣濃度(單位:iiL/L)
[0084] K..................30°C時氫氣在水中的溶解系數(shù)。
[0085] (5)每間隔1小時在各個設(shè)備中取樣，每個設(shè)備所對應(yīng)的樣品分別取樣11次，且各 設(shè)備所對應(yīng)的樣品的測定條件相同，各設(shè)備樣品中氫含量的測定結(jié)果見圖3和圖4。
[0086]通過圖1可以看出：（1)4號機鍋爐系統(tǒng)飽和右含氫量比和飽和左含氫量明顯高，說 明右側(cè)飽和蒸汽的溫度控制存在差異;應(yīng)分析原因，運行中調(diào)整或安排檢修中查找問題來 源；（2)過熱蒸汽含氫量基本和飽和蒸汽含氫量持平，說明4號機過熱蒸汽管當(dāng)時基本沒有 超溫運行發(fā)生；（3)再熱蒸汽含氫量超過過熱蒸汽含氫量一倍左右，說明高溫水汽氧化正在 發(fā)生，運行中機組的再熱蒸汽溫度、減溫水的加入量控制有待改善。通過圖2的結(jié)果可以看 出：（1 )4號機水汽含鐵量數(shù)據(jù)變化不大，總體在0.6~7.8mg/L之間，考慮試驗誤差，水汽含 鐵量數(shù)據(jù)基本不能判斷機組是否超溫運行或控制不當(dāng)；（2)給水、過熱蒸汽含鐵量數(shù)據(jù)變化 相對穩(wěn)定;爐水及飽和蒸汽含鐵量數(shù)據(jù)波動較大，但無規(guī)律，數(shù)據(jù)參考意義不大。因此，通過 將實施例1和對比例1的結(jié)果比較可以看出，采用本發(fā)明測定鍋爐系統(tǒng)水中氫氣含量的方法 來檢測鍋爐系統(tǒng)超溫氧化狀況，更加靈敏，且能夠更及時地發(fā)現(xiàn)超溫現(xiàn)象發(fā)生的具體位置， 進而更有效地控制鍋爐系統(tǒng)超高溫現(xiàn)象的發(fā)生，防止因超高溫而導(dǎo)致爆管等嚴(yán)重事故的發(fā) 生，更有利于生產(chǎn)安全。
[0087]通過圖3的結(jié)果可以看出：（1)和豐1號機鍋爐系統(tǒng)給水、爐水含氫量絕對值高，最 高達(dá)7000yL/L。說明新機組投運期間，鍋爐省煤器、水冷壁的在酸洗中形成的鈍化膜不夠致 密；（2)給水、爐水含氫量波動較大，其中給水含氫量經(jīng)常大于爐水含氫量，說明給水系統(tǒng)正 在發(fā)生腐蝕，需要進一步調(diào)整加藥量，控制給水PH值；（3)對比4號機（圖1)的給水、爐水?dāng)?shù) 據(jù)，可以看出，1號機組的給水、爐水含氫量數(shù)據(jù)超出正常機組的20~100倍，說明系統(tǒng)中的 腐蝕、氧化嚴(yán)重;說明在氣相色譜分析水汽攜帶氫氣分析在研究新機組、酸洗后機組的應(yīng)用 前景廣大，并且，新機組酸洗后機組在運行中如果配備在線水汽含氫測定儀器，可以發(fā)現(xiàn)常 規(guī)水汽監(jiān)督指標(biāo)發(fā)現(xiàn)不了的問題;對指導(dǎo)鍋爐運行人員調(diào)整運行方式、控制運行參數(shù)以及 指導(dǎo)化學(xué)運行人員調(diào)整加藥濃度參考意義極大。
[0088]通過圖4的結(jié)果可以看出：和豐1號機飽和蒸汽含氫量最高達(dá)3000yL/L，飽和蒸汽 含氫量基本來源于爐水;過熱蒸汽含氫量最高達(dá)lOOOOyL/L，過熱蒸汽含氫量均超過同期的 飽和蒸汽含氫量;說明在過熱蒸汽管內(nèi)較嚴(yán)重的高溫水汽氧化正在發(fā)生，運行中機組的過 熱蒸汽溫度控制、減溫水的加入量控制有待改善;另外，對比4號機組（圖1)過熱蒸汽含氫量 數(shù)據(jù)，可以看出和豐新機組的過熱蒸汽含氫量數(shù)據(jù)超出正常機組的30倍左右，說明系統(tǒng)中 的高溫水汽氧化腐蝕嚴(yán)重。并且，和豐1號機組大修割管檢查結(jié)果證明了這一點（參見圖5、 圖6)，圖5是1號機鍋爐系統(tǒng)過熱器管酸洗前的超溫氧化情況；圖6是1號機鍋爐系統(tǒng)過熱器 管酸洗后的超溫氧化情況。從圖中可見:過熱器管氧化皮生長嚴(yán)重，從酸洗后的管樣可以看 出過熱器管垢下腐蝕嚴(yán)重、點蝕坑密布；垢量測量數(shù)據(jù)也表明：和豐1號機組僅運行了 18個 月，過熱器垢量(氧化皮)達(dá)287.74mg/m2。這樣運行下去，過熱器的酸洗周期將大大提前。但 是如果采用本發(fā)明的測定方法及時檢測水汽含氫量，實時提供水汽含氫量數(shù)據(jù)，運行人員 就能夠根據(jù)含氫量數(shù)據(jù)及時調(diào)整控制，避免被迫酸洗否則將很快發(fā)生爆管事故。
[0089]總之，本發(fā)明的檢測方法在監(jiān)測機組水汽系統(tǒng)腐蝕、超溫氧化的準(zhǔn)確性、有效性方 面具有非?？旖?、實用的效果。傳統(tǒng)的電導(dǎo)率、鈉離子、硅酸根以及鐵銅離子含量分析等水 汽品質(zhì)監(jiān)控技術(shù)雖然能夠初步評估發(fā)電廠水汽系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢情況，但無法有效監(jiān)測鍋 爐受熱面、主蒸汽管道、主蒸汽汽門等重要部件的超溫氧化狀況，無法保證上述設(shè)備及鍋爐 水冷壁管的安全運行。而本發(fā)明提供了一種測定水汽含氫量的全套分析方法，樣品在采集、 運輸、保存等環(huán)節(jié)的誤差均控制在較小范圍，采集工具價格低廉、適用性強。另外，通過確定 氫氣在特定溫度的水中的溶解系數(shù)，能夠準(zhǔn)確將氣體中的氫氣含量換算回水中，具有采樣 方便，樣品逸散少、分析準(zhǔn)確、診斷全面、日常維護費用低等優(yōu)點。
[0090]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0091]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0092]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種測定鍋爐系統(tǒng)水中氫含量的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 從鍋爐水汽系統(tǒng)的水中取樣得到樣品； (2) 將步驟(1)得到的所述樣品進行脫氣處理，收集得到平衡氣； (3) 測定平衡氣體積，并采用氣相色譜法測定脫氣處理得到的平衡氣中氫氣的濃度； (4) 通過脫氣處理確定氫氣在水中的溶解系數(shù)，并根據(jù)所述氫氣在水中的溶解系數(shù)、平 衡氣中的氫氣濃度、步驟(2)所述的平衡氣體積和步驟(1)得到的樣品的體積確定鍋爐系統(tǒng) 水中溶解氫原始濃度； 其中，步驟(2)中脫氣處理的條件與確定氫氣在水中的溶解系數(shù)的脫氣處理的條件相 同。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(1)中，在密封條件下從水中取樣得到樣品； 優(yōu)選地，保持密封條件的方法包括:取樣過程中，通過乳膠管將注射器與鍋爐水汽系統(tǒng) 進行密封連接，取樣完畢后，將注射器密封。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中，所述脫氣處理為振蕩脫氣； 優(yōu)選地，所述脫氣處理的條件包括:壓力為（1 .〇±〇. 1) X 105Pa，樣品溫度為30~60°C， 振蕩頻率為275 ± 5次/min，時間為20~40min。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述脫氣處理的條件還包括：平衡時間為10~ 15min〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的方法，其中，步驟(3)中，所述氣相色譜法所用的 氣相色譜儀的精度小于等于5ppm; 優(yōu)選地，所述氣相色譜儀為具有TCD熱導(dǎo)檢測器和FID氫焰檢測器的氣相色譜儀。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的方法，其中，步驟(4)中，確定氫氣在水中的溶解 系數(shù)的方法包括：向純水中注射氫氣，然后脫氣處理，收集得到平衡氣，采用氣相色譜法分 別測定脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度以及脫氣處理后液相水中氫氣的濃度，其中，溶 解系數(shù)K為脫氣處理后液相水中氫氣的濃度Co與脫氣處理得到平衡氣中氫氣的濃度仏的比 值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，步驟(4)中，根據(jù)下述公式（1)和(2) 計算鍋爐系統(tǒng)水中溶解氫原始濃度X H2， Xh2 = Ch2XKXP 式（1)其中:Vg..................步驟(2)所述的平衡氣體積(單位:mL) Vl..................步驟(1)得到的樣品（水)的體積(單位:mL) Xh2..................水中的溶解氫原始濃度(單位:yL/L) Ch2..................步驟(2)所述的平衡氣中的氫氣濃度(單位:iiL/L) K..................50 °C時氫氣在水中的溶解系數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，在步驟（1)中的所述水為給水、爐 水、飽和蒸汽冷凝水、過熱蒸汽冷凝水和再熱蒸汽冷凝水中的至少一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，飽和蒸汽包括飽和左蒸汽和飽和右蒸汽。10.權(quán)利要求1-9中任意一項所述方法在監(jiān)測鍋爐系統(tǒng)超溫氧化狀況中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N30/02GK106053673SQ201610619643
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】關(guān)健
【申請人】神華集團有限責(zé)任公司, 神華國能集團有限公司, 秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司