专利名称：超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及超(超)临界火电机组凝结水化学故障的诊断与计算、凝结水精处理 混床运行的实时监测和化学工况计算、精处理混床运行化学故障的诊断以及上述相关内容 系统的开发，且特别涉及一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统。
背景技术：
随着火力发电厂机组参数和容量的不断提升，凝结水精处理系统已经成为其水汽 品质控制系统的标准配制。高参数机组对给水品质有着极为严苛的要求，凝结水是机组给 水的主要组成部分，自然而然地成为水汽系统有害杂质的最大来源，凝结水精处理系统即 是专门去除凝结水中各种杂质、彻底消除给水污染隐患的水处理系统，因此它对于火电厂 水汽系统的安全稳定运行是十分重要的。精处理混床是凝结水精处理系统的主要设备，它通过混合离子交换树脂去除凝结 水中的所有杂质离子(主要是NH4+、Na+和Cl—)，将其转化为高纯的给水。机组的补给水处 理工艺、给水及炉水的水处理化学工况以及混床运行方式的选择等因素将对混床的实际运 行产生重大影响，从而进一步对给水品质造成影响。超(超)临界火电机组的直流锅炉对给水品质有着极为严苛的要求，凝结水水质 及其精处理混床的运行方式对给水品质有着决定性的影响。凝结水精处理混床的运行方式更是直接决定给水水质。作为去除凝结水中各种 杂质、彻底消除给水污染隐患的水处理系统，它通过混合离子交换树脂去除凝结水中的所 有杂质离子(主要是NH4+、Na+和Cl—)，将其转化为高纯的给水，对于保障水汽系统的安全 稳定运行是十分重要的。现在较常见的问题在于，一方面现有的行业标准对于精处理混床 的运行终点控制存在多个相互矛盾的规定，导致众多电厂对精处理混床失效机理的理解存 在误区，运行控制方式极不合理；另一方面，这种不良运行方式所造成的影响并不会在短时 间内显现。例如，某超(超)临界机组由于运行方式不合理，以精处理混床产水氢电导率 0. 10μ S/cm作为失效控制终点，导致给水氯离子含量始终保持在6μ g/L左右，加剧了给水 的腐蚀现象，导致锅炉结垢速率居高不下，锅炉压差上升较快；另有一台超(超)临界机组， 以精处理混床产水氢电导率0. 15 μ S/cm作为失效终点，在进行这种不合理运行短短三个 月后，给水氯离子含量高达10 μ g/L以上，从而直接导致汽轮机低压缸相过渡区发生明显 的点蚀现象。目前，所有的超(超)临界机组均配备有完全的水汽集中取样及在线监测系统，以 期掌握机组水汽品质状态，并及时适宜地对水汽化学工况进行调控。然而，仅通过在线数据 运行人员无法直观地获得更深层次信息，只有将这些在线监测数据与机组的各种运行方式 结合起来进行计算分析，方可发现化学运行状态的本质，现有的在线监测系统完全不具备 这些功能。
发明内容
本发明提出一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统，用于凝 结水化学故障的诊断、精处理混床周期制水量、剩余运行时间(制水能力)的计算、精处理 混床运行故障的诊断，通过图形用户界面为运行人员提供直观参考。为了达到上述目的，本发明提出一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控 制的计算和诊断系统，包括凝结水故障诊断及计算模块、精处理混床实时监测和计算模 块、精处理混床故障诊断系统模块；其中，所述凝结水故障诊断及计算模块包括凝汽器微量泄漏和真空严密性判别 和计算模块、凝结水严重泄漏条件下泄漏量估算模块；所述精处理混床实时监测和计算模块包括凝结水系统正常条件下精处理混床周 期制水量计算模块、凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模块、 凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块；所述精处理混床故障诊断系统模块适用于精处理混床周期制水量长期低于设计 值的故障诊断。进一步的，所述凝汽器微量泄漏和真空严密性判别和计算模块通过专用技术测试 和计算凝结水中不挥发性杂质和挥发性杂质的含量，判别凝结水中主导杂质的类型，从而 判断所发生为微量泄漏故障或真空严密性故障。进一步的，在凝结水存在不同程度泄漏条件下，通过对泄漏量估算模块通过测试 所得凝结水中的相关杂质含量以及循环冷却水的杂质含量计算泄漏量。进一步的，所述泄漏量通过以下公式计算循环冷却水的氯离子含量X泄漏量= 凝结水的氯离子含量X凝结水流量。进一步的，所述凝结水系统正常条件下精处理混床周期制水量计算模块通过精处 理树脂的再生度、交换容量、凝结水实时水质指标计算混床的周期制水量。进一步的，所述周期制水量通过以下公式计算(凝结水杂质含量-精处理混床产 水杂质含量)X周期制水量=树脂交换容量X树脂装载体积。进一步的，所述凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模 块通过精处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标进行动态计算，获取混床的剩余 运行时间。进一步的，所述剩余运行时间通过以下公式计算(凝结水杂质含量-精处理混床产 水杂质含量)X精处理混床产水流量X剩余运行时间=树脂剩余交换容量X树脂装载体积。进一步的，所述凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块通过精 处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标等计算凝结水系统泄漏的条件下，混床的 剩余运行时间。进一步的，所述泄漏时剩余运行时间通过以下公式计算(凝结水杂质含量-精处 理混床产水杂质含量)X精处理混床产水流量X剩余运行时间=树脂剩余交换容量X树 脂装载体积。进一步的，经过大量的调研，将凝结水精处理混床故障分为四类凝结水水质波 动、再生剂质量、树脂再生度；进水布水不均，每一类故障提供定量测试指标，进水布水不均 需要检修状态检查，通过逐项的定量诊断和评价指标，完成对精处理混床故障的诊断。
本发明提出的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统，用于凝结 水化学故障的诊断、精处理混床周期制水量、剩余运行时间(制水能力)的计算、精处理混 床运行故障的诊断，通过图形用户界面为运行人员提供直观参考。
图1所示为本发明较佳实施例的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计 算系统结构示意图。图2所示为精处理混床故障诊断模块及其诊断流程。
具体实施例方式为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。本发明提出一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统，用于凝 结水化学故障的诊断、精处理混床周期制水量、剩余运行时间(制水能力)的计算、精处理 混床运行故障的诊断，通过图形用户界面为运行人员提供直观参考。请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的超(超)临界火电机组凝结水精处理 运行控制计算系统结构示意图。本发明提出一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制计算系统10，包括 凝结水故障诊断及计算模块100、精处理混床实时监测和计算模块200、精处理混床故障诊 断系统模块300，其中，所述凝结水故障诊断及计算模块100包括凝汽器微量泄漏和真空严密性 判别和计算模块110、凝结水严重泄漏条件下泄漏量估算模块120 ；所述精处理混床实时监测和计算模块200包括凝结水系统正常条件下精处理混 床周期制水量计算模块210、凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计 算模块220、凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块230。所述精处理混床故障模块300适用于混床周期制水量(失效提前)长期低于设计 值的故障诊断。根据本发明较佳实施例，所述凝汽器微量泄漏和真空严密性判别和计算模块110 通过凝结水不挥发性杂质和挥发性杂质的含量判断微量泄漏故障或真空严密性的故障。所 述凝结水严重泄漏条件下泄漏量估算模块120通过凝结水中的相关杂质含量以及循环冷 却水的杂质含量计算泄漏量。某运行中的超临界机组，其凝结水氢电导率在短时间内由正常值上升至2. 5μ S/ cm且保持稳定，远超相应的三级处理标准值，按规定应立即停机。通过模块100进行诊断， 测试其脱气氢导为2. 45 μ S/cm,即凝结水水质劣化主要是由不挥发性杂质所引起，通过计 算不挥发性杂质(以计Cl_计)含量占主导地位，可明确判断故障为凝汽器发生严重泄漏。同时，现已知循环冷却水Cl_含量为85mg/L，通过脱气氢导和杂质含量的定量计算 模型，可得凝结水中不挥发性杂质(以计Cl—计)含量为205 μ g/L，最终可得凝汽器泄漏导 致的循环冷却水泄漏率为0. 24%。该机组凝汽器设有四个泄漏定位取样点，继续利用该方 法分别对四个取样点水质进行计算，发现在B侧S点凝结水水质中不挥发性杂质占主导地 位，为可能泄漏区域。公司迅速决策，降低机组负荷，对凝汽器B侧进行旁路，检修人员前后只用了 15分钟时间就完成了从33000根钛管中查找到一根泄漏钛管，并采取堵漏措施，使 凝结水水质逐渐恢复正常。该发放大大提高了凝结水泄漏的处理时效，避免了强制停机的 情况。某运行中的超临界机组，其凝结水氢电导率正常运行值保持在0. 06 0. 08μ S/ cm区间，2007年4月，凝结水氢电导率有缓慢上升，保持在0. 15 μ S/cm附件。机组将于2007 年5月停机检修，电厂需要在停机前确定该机组凝结水水质的主要影响原因，以便制定相 应的检修决策。采用本方法，测试凝结水氢电导率和脱气氢电导率分别为0. 153μ S/cm和 0. 135 μ S/cm，计算凝结水中不挥发性杂质含量(以Cl—含量计)约为10μ g/L，挥发性杂质 (以CO2含量计)约为6 μ g/L。即该机组凝结水水质劣化主要是由不挥发性杂质所引起， 但泄漏量较小，为微量泄漏，不需要采取停机或凝汽器半侧运行方式捉漏，只需要检修结束 前，对凝汽器进行水压试验，寻找漏点即可。该机组2007年5月底检修结束前水压，发现一 个针眼大小的漏点，采取堵漏措施。机组再次运行后，凝结水氢电导率正常运行值保持在 0. 07 μ S/cm以下，显示系统不存在泄漏问题。本发明基于对精处理混床失效机理的研究和超(超)临界机组精处理混床的合理 运行方式要求，以高纯水中的离子交换为核心原理，以混床及其树脂的信息、机组各水处理 化学工况、混床各运行方式以及在线化学参数等信息为数据依托建立各层级的数学模型， 最终以面向对象的程序设计工具构造各功能程序模块和图形用户界面，形成一套凝结水精 处理混床运行监控和实时计算系统。所述凝结水系统正常条件下精处理混床周期制水量计算模块210通过精处理树 脂的再生度、交换容量、凝结水实时水质指标(主要是NH4+、Na+和Cl_等的含量)计算混 床的周期制水量。所述凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模 220块通过精处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标进行动态计算，获取混床的剩 余运行时间(制水能力)。所述凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块 230通过精处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标等计算凝汽器泄漏的条件下，混 床的剩余运行时间。某超超临界机组设计给水处理工况为CWT (Combined Water Treatment，加NH3与 O2的联合给水处理)，精处理混床内阳树脂装载体积为3. 53m3，阴树脂装载体积为2. 55m3， 阳、阴树脂的单位工作交换容量(以l/2CaC03计)分别为47g/L和12. 5g/L。按照设计凝 结水水质条件，进水杂质设计值TDS (按NaCl计)为50 μ g/L, SiO2含量为20 μ g/L。如果 给水pH控制在8. 5左右，通过本方法进行计算，该超临界机组精处理混床以阴离子失效为 运行终点，周期制水量控制在539km3。运行控制人员即可依据此计算结果进行总体判断和 监控。模块220 在运行周期中，该模块通过对在线化学监测参数进行积分，获得树脂和 混床的剩余交换容量，从而计算获得在当前水质条件下的剩余运行时间。上述机组精处理 混床已制水115km3，当前凝结水水质如下pH为8. 9，凝结水氢电导率为0. 071 μ S/cm, SiO2 含量为6. 8 μ g/L。根据该周期内的监测参数进行积分，得阳、阴树脂的单位剩余交换容量分 别为26. 8g/L和11. 9g/L，故可得精处理混床的剩余制水量为152km3，周期结束时阳树脂先 失效。当水质波动明显，该模块及时调整计算结果，供运行控制人员实时监控。模块230 在凝汽器泄漏的情况下，该模块通过对在线化学监测参数进行积分，获得凝结水水质参数、树脂和混床的剩余交换容量，计算获得在凝汽器泄漏的水质条件下混 床的剩余运行时间。某厂给水处理工况为CWT，在精处理混床制水95km3时发现凝汽器存 在微量渗漏，其时凝结水水质如下pH为8. 8，凝结水氢电导率为0. 447 μ S/cm, SiO2含量为 28. 1 μ g/L。根据该周期内的已积分结果，得阳、阴树脂的单位剩余交换容量分别为34. 2g/ L和12. lg/L(l/2CaC03计)，泄漏后凝结水中的阳离子含量为523. 23 μ g/L(l/2CaC03计)， 阴离子含量为76. 28μ g/L(l/2CaC03计)；结合阳、阴树脂的剩余交换容量，即可得混床的 剩余制水量为231km3，周期结束时阳树脂先失效。大量超(超)临界机组普遍存在精处理混床运行周期较短的问题，这大大增加了 运行人员的劳动强度和酸碱消耗量。这包括多方面的因素，有树脂分离率低、再生剂质量、 树脂交换容量、凝结水水质、给水PH控制等多种因素。所述精处理混床故障诊断系统模块300通过将凝结水、混床产水水质信息、树脂 交换容量、给水化学工况的系统信息收集并整理，按照图2所示的诊断流程，获得故障原 因。某超超临界1000MW机组，配置四台混床，三用一备。在给水采用全挥发处理(pH约 为9. 3)，通过对凝结水水质和树脂信息的输入，计算混床周期制水量设计值约为9万吨。其 中两套混床周期制水量达到10万吨，一套制水量约为8万吨，一套制水量约为6万吨。按 照上述诊断程序，逐一计算和排除。凝结水氢电导率0. 08 μ S/cm ；对再生用酸碱进行分析， 其中再生用碱中NaCl含量为0. 09% ；对精处理混床再生及混合后上层树脂取样，阴树脂再 生水平及形态分布，其中OH型87. 8 %，CO3型2. 1 %，Cl型8. 7 %，SO4型1. 9 %。通过上述 信息计算，对应的周期制水量下降不明显，且四台混床差距不明显。应该排除凝结水水质波 动、再生剂质量、树脂再生度等三个方面的影响，该混床故障指向为布水系统问题。该机组 利用检修机会，对两台制水量明显偏低的混床布水装置进行检查，发现水帽固定的档板存 在缝隙，导致有部分是没有经过水帽布水，导致布水不均。检修处理后，四台混床周期制水 量基本一致，均达到设计值以上。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断系统，其特征在于，包括凝结水故障诊断及计算模块、精处理混床实时监测和计算模块、精处理混床故障诊断系统模块；其中，所述凝结水故障诊断及计算模块包括凝汽器微量泄漏和真空严密性判别和计算模块、凝结水严重泄漏条件下泄漏量估算模块；所述精处理混床实时监测和计算模块包括凝结水系统正常条件下精处理混床周期制水量计算模块、凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模块、凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块；所述精处理混床故障诊断系统模块适用于精处理混床周期制水量长期低于设计值的故障诊断。
2.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述凝汽器微量泄漏和真空严密性判别和计算模块通过专用技术测试 和计算凝结水中不挥发性杂质和挥发性杂质的含量，判别凝结水中主导杂质的类型，从而 判断所发生为微量泄漏故障或真空严密性故障。
3.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，在凝结水存在不同程度泄漏条件下，通过对泄漏量估算模块通过测试所 得凝结水中的相关杂质含量以及循环冷却水的杂质含量计算泄漏量。
4.根据权利要求3所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述泄漏量通过以下公式计算循环冷却水的氯离子含量X泄漏量= 凝结水的氯离子含量X凝结水流量。
5.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述凝结水系统正常条件下精处理混床周期制水量计算模块通过精处 理树脂的再生度、交换容量、凝结水实时水质指标计算混床的周期制水量。
6.根据权利要求5所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述周期制水量通过以下公式计算(凝结水杂质含量_精处理混床产 水杂质含量)X周期制水量=树脂交换容量X树脂装载体积。
7.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模 块通过精处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标进行动态计算，获取混床的剩余 运行时间。
8.根据权利要求7所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述剩余运行时间通过以下公式计算(凝结水杂质含量_精处理混床 产水杂质含量)X精处理混床产水流量X剩余运行时间=树脂剩余交换容量X树脂装载 体积。
9.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断 系统，其特征在于，所述凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块通过精 处理混床的剩余交换容量、凝结水实时水质指标等计算凝结水系统泄漏的条件下，混床的 剩余运行时间。
10.根据权利要求9所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断系统，其特征在于，所述泄漏时剩余运行时间通过以下公式计算(凝结水杂质含量_精 处理混床产水杂质含量)X精处理混床产水流量X剩余运行时间=树脂剩余交换容量X 树脂装载体积。
11.根据权利要求1所述的超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊 断系统，其特征在于，经过大量的调研，将凝结水精处理混床故障分为四类凝结水水质波 动、再生剂质量、树脂再生度；进水布水不均，每一类故障提供定量测试指标，进水布水不均 需要检修状态检查，通过逐项的定量诊断和评价指标，完成对精处理混床故障的诊断。
全文摘要
本发明提出一种超(超)临界火电机组凝结水精处理运行控制的计算和诊断系统，包括凝结水故障诊断及计算模块、精处理混床实时监测和计算模块、精处理混床故障诊断系统模块。其中，凝结水故障诊断及计算模块包括凝汽器微量泄漏和真空严密性判别和计算模块、凝结水严重泄漏条件下泄漏量估算模块；精处理混床实时监测和计算模块包括凝结水系统正常条件下精处理混床周期制水量计算模块、凝结水系统正常条件下精处理运行混床剩余运行时间动态计算模块、凝结水系统泄漏条件下精处理混床剩余运行时间计算模块。本系统适用于采用给水加氧处理或全挥发处理等的超临界机组运行机组。
文档编号C02F1/42GK101993133SQ200910056619
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者戴伟明, 施依娜, 祝青, 赵泓, 黄兴德 申请人:华东电力试验研究院有限公司;上海明华电力技术工程有限公司;上海外高桥第二发电有限责任公司