一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置制造方法

一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置，所述方法包括：对发电机组启动时及运行过程中汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量进行实时在线监测；并监测机组参数、水工况参数；采集监测数据，分析建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系，实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测。本发明可对运行机组蒸汽系统中的溶解氢含量进行实时在线监测，建立起机组各项操作所带来的溶解氢的变化关系，实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测；并进一步根据腐蚀氧化监测系统的数据分析，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整，最大限度降低机组的腐蚀与氧化。
【专利说明】一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着蒸汽温度和压力的提高，锅炉的效率在大幅度提高，供电煤耗下降，但提高蒸汽参数的同时也遇到了一些技术难题，主要是金属材料在高温、高压下的性能问题，尤其是材料的抗高温腐蚀和高温蒸汽氧化能力。在高温蒸汽的作用下，金属壁面的氧化不可避免，从而在金属表面生成一层氧化皮。这些腐蚀和氧化产物会污染水汽品质，进入凝结水系统，成为热力设备易结垢部位的沉积物，此外，氧化皮快速增长后的剥落会造成堵管或引起超温爆管泄漏事故，同时可能引发对汽轮机入口通流部分的固体颗粒侵蚀及损害汽轮机叶片。
[0003]对热力系统腐蚀与氧化过程进行在线监测，了解和掌握金属材料高温腐蚀与氧化的规律，运用这方面的知识以减少或抑制高温腐蚀与氧化反应，并对相关技术参数进行优化，对机组的安全稳定运行具有较大的指导意义。
[0004]超声波检测法是目前测量锅炉管道内氧化皮厚度的常用方法。其原理是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度，该方法常用用于评估锅炉管材的使用寿命。然而，超声波检测法测量的精度较低，对小于0.2mm的厚度通常不能精确测量。对于超临界及以上参数的机组而言，其过热器、再热器通常采用的高铬含量不锈钢材料，氧化皮增长的速率较低，其运行中生成的厚度通常小于
0.2mm,若采用超声波检测氧化皮生成厚度，通常带来较大误差。
[0005]磁场检测法是目前检测机组过热器、再热器氧化皮有无剥离的最普遍方法，其原理是利用自身携带的永磁体，在锅炉高温管道上产生一个纵向磁场。若管内有氧化皮，因其表现为顺磁性，则磁力线发生变形，周围磁场强度发生相应改变。研究氧化皮与磁场强度的耦合关系，可以表征管内氧化皮的状况。然而，磁场检测法也有其局限性。其一是只能用于奥氏体不锈钢管材为原料生成的氧化皮检测，对于其他非奥氏体管材的灵敏度低。二是只能待机组停机冷却后，再对被检测管样进行逐根管检测，不能够实现在机组运行中对氧化皮的增长速率进行实时监测。
[0006]现有技术文献“蒸汽对钢表面的氧化机理探讨及溶解氢监测技术的应用”(刘智龙，哈希公司，北京)公开了一种溶解氢监测技术，其中阐述了采用电化学法监测溶解氢的思路，在汽水循环系统中的四个点(过热器出口、锅炉出口、再热器1、再热器2)监测氢含量，并分析了测量准确性的影响因素。该现有技术还公开了氢浓度变化的测量与金属腐蚀率有关，测量蒸汽和给水中的氢浓度能够用于反映炉前和锅炉系统中的腐蚀活性。该文献主要对蒸汽中溶解氢的测量意义、原理及方法进行了论述，并没有一套完整的金属腐蚀氧化监测系统，并且，仅仅得到溶解氢含量并不能准确地揭示金属的腐蚀与氧化状态，因此该文献公开的技术在实际中很少有应用。
【发明内容】

[0007]本发明的一个目的在于提供一种改进的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，对运行机组蒸汽系统中的溶解氢含量、机组参数(特别是机组负荷)、水工况(特别是溶解氧)等参数进行实时在线监测，根据监测结果，建立起机组各项操作所带来的溶解氢的变化关系，实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测；并进一步根据腐蚀氧化监测系统的数据分析，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整，最大限度降低机组的腐蚀与氧化。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述监测方法的装置。
[0009]为达上述目的，发明人分析研究了发电机组热力系统氧化机理，机组在运行过程中，金属壁面与高温水蒸汽中时刻伴随着极微量腐蚀的发生，并产生极微量的溶解氢。通过对系统特定部位溶解氢的监测，结合对机组参数(特别是机组负荷)的监测、水工况(特别是溶解氧)的监测，将机组汽水系统中溶解氢含量、机组负荷、溶解氧等参数进行数据集成，可以有效地判定金属壁面形成的氧化膜是否完整，进而提醒专业人员对热力系统腐蚀很快做出正确的评估，找出腐蚀原因所在。
[0010]关于不锈钢水蒸气腐蚀与氧化的机理，Schikorr提出，在温度大于450°C下的水蒸气中，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁并放出氢气，如下式所示:
[0011]3Fe + 4H20 = Fe304 + 4Η2 ↑
[0012]与铁发生氧化的氧来源于Η20，Η20与02和Η2存在着如下平衡关系:
[0013]Η20=Η2+1/202
[0014]因此，水蒸气的氧化性强弱取决于ρ(Η2)/ρ(Η20)的比值。在600°C下，与FeO平衡的Ρ(Η2)/ρ(Η20)值约为7，对应的平衡氧分压为10_26atm左右。在锅炉实际工况下，水蒸气的流量很大，生产的氢很少，而且氢会随着水蒸气跑掉，因此P (?) /p (H20)要远远低于7的数值，促使反应向右进行，导致铁的继续氧化。从热力学角度分析，铁的高温水蒸气氧化是自然过程，不可避免。
[0015]蒸汽与钢表面的反应速率受动力学控制，它用Arrhenius公式表示:
[0016]P=B.eQ/rT
[0017]P氢产量(mg/s)，T取样点的蒸汽温度(Κ)，Β常数，Q活化能，R气体常数。
[0018]从理论上来讲，通过监测系统反应产物氢含量的监测，可以揭示金属在高温水蒸汽下的氧化速率及复杂性因素的影响。然而，发明人在实际研究中发现，溶解氢含量受到机组参数(例如金属温度、机组负荷、流量、压力等，特别是机组负荷)、水工况(例如pH值、溶解氧、电导率等，特别是溶解氧)等因素的影响，仅仅得到氢含量并不能准确揭示金属的腐蚀与氧化状态。本发明中对机组汽水系统中溶解氢含量、机组参数、水工况等参数进行监测，将各组数据集成，通过实时的数据监测分析、解析出金属材料的腐蚀状况，从而指导生产运行。所监测的机组在一整天中按某种负荷模式运行。机组通常在夜间以非常低的负荷方式运行，在早晨和晚上的用电高峰期以高负荷方式运行。负荷的变化引起了蒸汽流量、温度和压力的变化，因而导致了蒸汽中氢含量随时间复杂的变化。
[0019]本发明中，在发电机组汽水系统中设置了至少四个溶解氢浓度的监测点，分别为省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口，各监测点参见图1所示。[0020]通过所述四个监测点溶解氢浓度的监测，能够比较全面的反映汽水系统中溶解氢的含量变化，结合机组参数、水工况等参数的监测，分析氢含量受机组参数、水工况等因素的影响程度，进而揭示金属的氧化速率，评估金属材质氧化快慢，进而对机组热力参数及水工况进行优化，最大程度上降低机组腐蚀与氧化的速率。
[0021]从而，一方面，本发明提供了一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法，该方法包括:
[0022]对发电机组启动时及运行过程中汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量进行实时在线监测；并监测机组参数、水工况参数；
[0023]采集监测数据，分析建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系，实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测。
[0024]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，所述机组参数包括机组负荷。进一步地，所述机组参数还可选择性地包括金属温度、流量、压力中的一种或多种参数。
[0025]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，所述水工况包括溶解氧。进一步地，所述水工况还可选择性地包括pH值、电导率等中的一种或多种参数。
[0026]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法还包括:
[0027]根据监测数据及机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系分析，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整，以最大限度降低机组的腐蚀与氧化。
[0028]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，根据机组启动时主蒸汽、再热蒸汽溶解氢含量监测数据评估水汽品质及机组启动前防腐蚀效果(机组启动时主蒸汽、再热蒸汽溶解氢含量的低高可从一定程度反映水汽品质好坏及机组启动前防腐蚀效果信息好坏)。当机组启动时主蒸汽溶解氢含量大于10 μ g/kg左右、和/或再热蒸汽溶解氢含量大于20 μ g/kg左右时，水汽品质不佳，或是机组启动前的停机期间的防腐蚀保护效果较差。根据本发明的优选具体实施方案，当机组启动时主蒸汽溶解氢含量大于10 μ g/kg左右、和/或再热蒸汽溶解氢含量大于20 μ g/kg左右时，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化调整:
[0029]加强机组停机期间防腐保护措施、加强机组启动时的冲洗，和/或
[0030]适当提高给水pH值。
[0031]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，在机组运行过程中，省煤器入口、汽水分离器处溶解氢含量在lyg/kg以下，说明给水系统、省煤器、水冷壁处发生的腐蚀较少；主蒸汽和再热蒸汽中溶解氢含量在2.0 μ g/kg以下，说明过热器、再热器氧化皮较完整，剥离和破碎量较小，氧化皮增长速率慢。
[0032]根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，当机组运行过程中主蒸汽、和/或再热蒸汽中溶解氢含量大于2.0μ g/kg，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化调整:
[0033]首先检查汽水品质有无异常，尤其是系统pH值有无下降(若pH值有下降，可适当提高给水pH值)；[0034]若汽水品质无异常，检查机组负荷的升降速率(机组负荷高时，溶解氢含量随之迅速上升);
[0035]如机组负荷的升降速率符合正常运行情况，检查温度、流量变化等其他机组参数情况(如温度、流量不在机组正常运行范围内，进行相应调整);
[0036]如机组参数符合正常运行情况，最后应检查机组锅炉管材及壁温度测点，核定有无超过该材质最大抗氧化温度。
[0037]根据本发明的具体实施方案，发明人在研究中发现溶解氢含量还受到水工况特别是溶解氧的影响，具体可反映在主蒸汽中氧含量对于主蒸汽和再热蒸汽中的溶解氢含量会造成一定影响。主蒸汽氧含量高，主蒸汽和再热蒸汽溶解氢含量低；反之，主蒸汽氧含量低，溶解氢含量就会上升。从而，根据本发明的具体实施方案，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的方法，其中，还可进一步对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化调整:
[0038]对机组给水进行加氧处理。这样的优化措施对于防止机组受热面的腐蚀有着积极的作用，有利于受热面保护膜的形成。特别是当机组运行过程中主蒸汽、和/或再热蒸汽中溶解氢含量明显偏高，例如大于2.0 μ g/kg时，可说明系统加氧量的不足，提示运行人员可适当提高给水的加氧量。
[0039]另一方面，本发明还提供了用于实现上述监测方法的监测装置(系统)，该装置包括:
[0040]用于监测发电机组汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量的溶解氢分析仪表；
[0041]监测机组参数的仪表；
[0042]监测水工况参数的仪表；
[0043]用于采集来自所述溶解氢分析仪表和监测机组参数的仪表以及监测水工况参数的仪表的监测数据以建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系的工控系统(工控单元)。
[0044]利用本发明的监测装置，通过对所述监测数据进行分析，建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系，能够比较全面的反映汽水系统中溶解氢的含量变化，分析氢含量受机组参数、水工况等因素的影响程度，进而揭示金属的氧化速率，可实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测。
[0045]更具体地，所述机组参数包括机组负荷，还可选择性地包括金属温度、流量、压力中的一种或多种参数。
[0046]更具体地，所述水工况包括溶解氧，还可选择性地包括pH值、电导率等中的一种或多种参数。
[0047]另外，由于氢气含量还可能受到其他参数(如金属材质等)的影响。因此，根据本发明的具体实施方案，本发明的监测装置还可进一步包括监测其他参数(机组锅炉管材及壁温度等)的监测仪表，所述的工控系统可同时采集这些监测仪表的数据以进行分析诊断，从而能够综合各监测数据进行分析诊断后，评估金属材质氧化快慢，进而对机组热力参数及水工况进行优化，最大程度上降低机组腐蚀与氧化的速率。
[0048]根据本发明的具体实施方案，所述溶解氢分析仪表是通过模数转换器连接至工控系统；所述监测机组参数的仪表、监测水工况参数的仪表、监测其他参数(机组锅炉管材及壁温度等)的仪表可分别通过分散控制系统连接至工控系统。
[0049]本发明中的各仪表、模数转换器、分散控制系统、工控系统等仪器设备均可采用现有技术。根据本发明的具体实施方案，所述的工控系统可自动分析所收集的监测数据，并建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系。
[0050]根据本发明的具体实施方案，本发明中的工控系统(工控单元)还可根据所建立的机组参数、水工况等参数与溶解氢的变化之间的关系，提供对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整的信息，以最大限度降低机组的腐蚀与氧化。
[0051]本发明技术方案的有益效果:
[0052]对于部分超临界及以上机组而言，过热器及再热器氧化皮大面积脱落是一个非常突出的问题，现在大多数电厂采用的“逢停必检测”的措施，即只要有停机机会，都需要过热器及再热器管材氧化皮的剥离情况进行逐根排查，这需要大量的人力、物力，以每次检查80万元计，平均每台机组停机3次计，每台机组检查氧化皮费用近240万元。若发生了大面积氧化皮脱落导致的堵管停机事故，其清理费用及因停机导致的损失至少在千万元以上。另夕卜，机组热力系统腐蚀产物及氧化皮脱落的颗粒会对主蒸汽门、汽水系统的各调速门及汽轮机叶片产生冲蚀，一方面，会导致相关阀门的卡涩，给机组的安全稳定运行带来隐患。另一方面，腐蚀颗粒会在热力系统内沉积，影响了机组的效率。利用本发明的方法，通过汽水系统溶解氢含量以及机组参数、水工况参数的监测，可以实现对机组发生的金属腐蚀及氧化情况进行跟踪监测，获得高温氧化皮增长速率的有效信息。并根据该信息结果对机组运行工况进行优化调整，从而避免因氧化皮快速增长后的剥落会造成堵管或引起超温爆管泄漏事故的发生，最大限度降低机组金属材料的腐蚀与氧化。改装置一次性投资约50万元，维护费用几乎为零，其经济效益非常明显。
[0053]利用本发明的方法，通过对溶解氢分析仪读数的观察，结合机组参数、水工况参数情况，对热力系统中发生的腐蚀有了最为直接的判断，从而积极采取相关措施，减小溶解氢含量，降低腐蚀的发生。本发明中，还可进一步对溶解氢含量、机组参数、水工况参数进行实时监测，建立起机组各项操作所带来的溶解氢的变化关系，从而对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整，最大限度降低机组的腐蚀与氧化，保证机组的安全稳定运行。在线溶解氢分析仪安装方便，日常使用维护简单，不会对原有系统造成安全隐患。
[0054]综上所述，本发明提供了一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法及装置，能够实现对机组发生的金属腐蚀及氧化情况进行跟踪监测，获得高温氧化皮增长速率的有效信息。并根据该信息结果对机组运行工况进行优化调整，从而避免因氧化皮快速增长后的剥落会造成堵管或引起超温爆管泄漏事故的发生，最大限度降低机组金属材料的腐蚀与氧化。
【专利附图】

【附图说明】
[0055]图1为显示本发明的监测点的热力系统结构示意图。图中，1凝汽器，2凝结水泵，3低压加热器，4除氧器，5给水泵，6高压加热器，7省煤器，8水冷壁，9汽水分离器，10过热器，11再热器，12高压缸，13中压缸，14低压缸，15溶解氢表H1，16溶解氢表H2，17溶解氢表H3，18溶解氢表H4。[0056]图2为本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的装置(系统)的结构示意图。
[0057]图3为本发明的一具体实施例的监测发电机组高温氧化皮情况的装置(系统)的示意图。
[0058]图4为本发明一具体实施例中机组启动阶段汽水系统溶解含量测定曲线图。
[0059]图5为本发明一具体实施例中机组负荷与汽水系统溶解氢含量的关系曲线图。
[0060]图6为本发明一具体实施例中机组汽水系统溶解氢含与过热蒸汽溶解氧含量的关系曲线图。
【具体实施方式】
[0061]以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0062]实施例1
[0063]在发电机组停机期间，在机组汽水系统中安装溶解氢分析仪。所述的汽水系统按照流体上下游方向依次主要包括再热器11、中压缸13、低压缸14、凝汽器1、凝结水泵2、低压加热器3、除氧器4、给水泵5、高压加热器6、省煤器7、水冷壁8、汽水分离器9、过热器10、高压缸12，如图1所示。按照图1所示选取四个点安装溶解氢分析仪(溶解氢表)来进行溶解氢的监测，分别是省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口和再热器出口。
[0064]其中，监 测省煤器入口的溶解氢表H1测得的溶解氢主要反映给水系统中的综合信息，由于炉前系统温度较低，氢含量的析出量较低，可以将其作为背景值；溶解氢表H2用于检测汽水分离器出口的氢浓度，利用溶解氢表H2溶解氢监测值与溶解氢表H1溶解氢监测值比较，结合其他参数可以反映省煤器和水冷壁的腐蚀与氧化情况；溶解氢表H3用于监测过热器出口溶解氢，利用溶解氢表H3溶解氢监测值与溶解氢表H2溶解氢监测值比较，结合其他参数可以反映过热器系统腐蚀与氧化情况；溶解氢表用于监测再热器出口溶解氢，利用溶解氢表H4溶解氢监测值与溶解氢表H3溶解氢监测值比较，结合其他参数可以反映省再热器系统的氧化状况。
[0065]从上述四个监测点的氢电导率表排水，用耐压软管引水样接至溶解氢分析仪箱子后部的NPT管子，进入分析仪。水样的温度必须在21°C至38°C，压力固定在5~50psi 土 10%之间(如水样压力变化超过10%，使用压力调节器)。氢分析仪可选用现有技术中任何可实现所述监测溶解氢含量的功能的仪表，优选可选用基于热导原理的测量池，以增加测量的稳定性，并减少日常维护工作量，同时应具有法拉第电解校准功能，方便仪表校准。更优选分析仪电源要求为300W/220V/50或60Hz，就近取电源给分析仪供电。分析仪量程为0~5(或0~20) 48/1^，输出信号为直流0~20 (或4~20) mA，将分析仪输出信号经A/D转换后引至工控系统。
[0066]参见图2和图3所示，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的装置(系统)包括用于监测发电机组汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量的溶解氢分析仪表(监测所述四个点溶解氢浓度的溶解氢表)101、监测机组参数的仪表102、监测水工况参数的仪表103，还包括对各仪表监测数据进行数据采集以分析并建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系的工控系统(工控单元)104，其中，所述溶解氢分析仪表是通过模数转换器A/D连接至工控系统；所述监测机组参数的仪表、监测水工况参数的仪表分别通过分散控制系统DCS (图3中未显示DCS)连接至工控系统。通过所述监测，能够比较全面的反映汽水系统中溶解氢的含量变化，分析氢含量受机组参数、水工况参数等因素的影响程度，进而揭示金属的氧化速率。另外，氢气含量还可能受到其他参数(机组锅炉管材材质及壁温度等)的影响，因此，本发明的监测发电机组高温氧化皮情况的装置还可进一步包括监测其他参数(金属材质等)的监测仪表105，该仪表通过模数转换器DCS连接至工控系统，以便所述的工控系统可同时采集这些监测仪表的数据进行分析诊断，综合各监测数据进行分析诊断后，评估金属材质氧化快慢，进而对机组热力参数及水工况进行优化，最大程度上降低机组腐蚀与氧化的速率。
[0067]图4反映了某电厂3号机组2月份启动期间，各监测点溶解氢含量的变化情况。从图中可以看出，机组启动时，主蒸汽、再热蒸汽溶解氢含量均处于较高的水平，分别达到了10 μ g/kg和20 μ g/kg左右。这主要是由于机组在刚启动时,水汽品质不佳,达不到正常运行时的水平，造成机组受热面的腐蚀；此外，机组经过上一次的停机，以及停机后的备用阶段，会对机组受热面在正常运行阶段形成的保护膜造成部分的破坏，在这些保护膜被破坏的区域，腐蚀更易发生。
[0068]由以上分析知，机组正常运行时，省煤器入口、汽水分离器、过热器出口、再热器出口溶解氢维持在较低水平，含量均在2 μ g/kg以下。机组启动时，汽水水系统氢含量明显上升，达到10μ g/kg?20μ g/kg说明金属的腐蚀速率加快。通过机组启动阶段汽水系统溶解氢的监测，能够反映出金属材质在启动阶段的腐蚀程度，同时一定程度上可以对停机期间停炉保护的效果进行评估，例如，可以对历次机组启动后的水质及氢含量进行统计分析，在工况大致相同的情况下，溶解氢含量明显偏高时说明机组停用期间防腐蚀效果不好；反之，若溶解氢含量偏低，说明机组停用期间防腐蚀效果较好。可见，通过氢含量指标指导运行人员对停炉保护工艺进行优化；当启动阶段氢含量明显高于正常值时，提示运行人员应加强机组启动的冲洗，并适当提高给水pH值。
[0069]图5主要显示了各取样点溶解氢含量随机组负荷的变化关系。从图中可以看出，省煤器入口、汽水分离器处溶解氢含量较低，均在1 μ g/kg以下波动，说明给水系统、省煤器、水冷壁处发生的腐蚀较少，而主蒸汽和再热蒸汽中含量略高，说明过热器和再热器中高温蒸汽与铁基体的腐蚀反应时刻在进行，从变化趋势看，腐蚀反应程度随机组负荷的波动变化明显，负荷高时，溶解氢含量随之上升，仪表响应迅速。但就整体变化量来看，主蒸汽和再热蒸汽中氢含量较低，基本在2.0 μ g/kg以下，说明过热器、再热器氧化皮较完整，剥离和破碎量较小，氧化皮增长速率慢。
[0070]根据氢含量的大小，可以对机组运行过程中异常情况进行预警分析，同时对于氢含量明显偏高的机组，可以依据氢含量的变化提出热力参数及水工况优化措施。例如，若机组在正常运行中蒸汽溶解氢含量突然上升，明显高于2.0μ g/kg，说明金属腐蚀速率加快。这时运行人员应该首先检查汽水品质有无异常，尤其是系统pH值有无下降；若汽水品质无异常，应检查机组的操作情况，如符合机组负荷的升降速率，温度、流量的变化情况。最后应检查机组锅炉管材及壁温度测点，核定有无超过该材质最大抗氧化温度的发生。
[0071]图6蓝线(线条四)表示的是主蒸汽中氧含量的变化，从图中可以看出，主蒸汽中氧含量对于主蒸汽和再热蒸汽中的溶解氢含量会造成影响。主蒸汽氧含量高，主蒸汽和再热蒸汽溶解氢含量低；反之，主蒸汽氧含量低，溶解氢含量就会上升。这也说明，机组给水加氧处理对于防止机组受热面的腐蚀有着积极的作用，有利于受热面保护膜的形成。
[0072]对于加氧机组，若过热蒸汽溶解氢含量明显偏高，说明系统加氧量的不足，提示运行人员应适当提高给水的加氧量。若过热蒸汽溶解氢含量明显加长时间偏高，说明过热器氧化皮处于快速增长态，或伴随有氧化皮的破碎与脱落，这时应注意机组有氧化皮堵塞蒸汽管的风险。可见根据过热蒸汽氢含量的大小来优化指标参数，使机组处于最优工况运行。
【权利要求】
1.一种监测发电机组高温氧化皮情况的方法，该方法包括:对发电机组启动时及运行过程中汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量进行实时在线监测；并监测机组参数、水工况参数；采集监测数据，分析建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系，实时对机组发生的腐蚀及氧化情况进行跟踪监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机组参数包括机组负荷，优选地，所述机组参数还可进一步包括金属温度、流量、压力中的一种或多种参数；所述水工况包括溶解氧；优选地，所述水工况还可进一步包括pH值、电导率中的一种或多种参数。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括:根据监测数据及机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系分析，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行优化调整，以最大限度降低机组的腐蚀与氧化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据机组启动时主蒸汽、再热蒸汽溶解氢含量监测数据评估水汽品质及机组启动前防腐蚀效果；具体而言:当机组启动时主蒸汽溶解氢含量大于10 μ g/kg左右、和/或再热蒸汽溶解氢含量大于20 μ g/kg左右时，水汽品质不佳，或是机组启动前的停机期间的防腐蚀保护效果较差。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当机组启动时主蒸汽溶解氢含量大于10yg/kg左右、和/或再热蒸汽溶解氢含量大于20 μ g/kg左右时，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化 调整:加强机组停机期间防腐保护措施、加强机组启动时的冲洗，和/或适当提高给水pH值。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，在机组运行过程中，省煤器入口、汽水分离器处溶解氢含量在1 μ g/kg以下，说明给水系统、省煤器、水冷壁处发生的腐蚀较少；主蒸汽和再热蒸汽中溶解氢含量在2.0 μ g/kg以下，说明过热器、再热器氧化皮较完整，剥离和破碎量较小，氧化皮增长速率慢。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，当机组运行过程中主蒸汽、和/或再热蒸汽中溶解氢含量大于2.0μ g/kg，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化调整:首先检查汽水品质有无异常，尤其是系统pH值有无下降；若汽水品质无异常，检查机组负荷的升降速率；如机组负荷的升降速率符合正常运行情况，检查温度、流量变化等其他机组参数情况；如机组参数符合正常运行情况，最后应检查机组锅炉管材及壁温度测点，核定有无超过该材质最大抗氧化温度。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，当机组运行过程中主蒸汽、和/或再热蒸汽中溶解氢含量大于2.0μ g/kg，对机组启停过程中的操作、机组运行工况进行如下优化调整:对机组给水进行加氧处理。
9.一种监测发电机组高温氧化皮情况的装置，该装置包括:用于监测发电机组汽水系统中省煤器入口、汽水分离器出口、过热器出口、和再热器出口的溶解氢含量的溶解氢分析仪表；监测机组参数的仪表；监测水工况参数的仪表；用于采集来自所述溶解氢分析仪表和监测机组参数的仪表以及监测水工况参数的仪表的监测数据以建立机组参数、水工况参数与溶解氢的变化之间的关系的工控系统。
10.根据权利要求9所述的装置，该装置进一步包括监测机组锅炉管材及壁温度等其他参数的监测仪表，所述的工控`系统能同时采集这些监测仪表的数据以进行分析诊断。
【文档编号】F22B37/38GK103629657SQ201310473215
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】李志成, 王应高, 余安国, 李永立, 张秀丽 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司