一种火力发电厂机组热力系统非溶解性铁含量测定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于燃煤机组锅炉给水处理技术领域，具体涉及一种火力发电厂机组热力 系统非溶解性铁含量测定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 水汽是火力发电机组热力设备的循环工作介质，水汽品质对热力设备的腐蚀防 护、运行寿命及安全经济运行意义重大。GB/T 12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备 水汽质量》对汽水品质的各项指标做出明确规定。其中，热力系统铁含量代表了设备的腐 蚀效果，是监测的重要指标之一，也是化学监督工作的重点工作之一。机组大修检查，水冷 壁、省煤器割管，垢成分Fe (以Fe203计）占90%以上(在凝汽器管不发生泄漏和渗漏的情况 下)，汽轮机叶片积盐也有不同程度的铁氧化物。但现场实际情况表明： 1)结合对发电厂热力系统汽水品质检测的数据看，无论采用哪种给水处理方式，多数 机组铁含量满足GB/T 12145-2008期望值的要求，大多数数据均在3 y g/L以下，但结垢速 率并未达到DL/T 1115-2009中规定的一类水平，结垢、积盐速率较高。分析其原因如下： 热力系统铁的主要存在形式：随着大容量高参数机组的投产运行和锅炉补给水处理技 术的成熟发展，热力系统汽水品质越来越好，在几乎除盐汽水的条件下，以盐形式结合的溶 解性铁离子含量微乎其微，且发电厂热力系统汽水碱性条件下，除了极少量以离子状态存 在外，绝大部分铁都因金属轻微腐蚀，以胶体态的金属氧化物形态存在。这些腐蚀产物在高 温、高压条件下，铁氧化物逐渐富集在锅炉金属表面热负荷较高部位，形成沉积物。因此，对 垢量起主要影响的铁形态为非溶解性的胶态和颗粒状氧化铁，离子态铁并无贡献。
[0003] 热力系统铁的检测：实际检测过程中，无论采用分光光度法或原子吸收方法检测， 在样品预处理时，铁氧化物消解转化率有限，检测出的铁主要为溶解性的离子态铁，单位为 y g/L。胶态铁很难被检测出来，因此，无法真实反映热力系统沉积水平。
[0004] 在用铁标准样品对仪器进行校准时，标样中铁为溶解性的离子态铁。因此，虽然仪 器校准时，示值准确，但实际热力系统非溶解性胶态铁氧化物很难模拟，造成热力系统汽水 中铁含量很低的假象。
[0005] 2)无法实现对铁的连续监测，发电企业一般一周或两周监测一次，数据会存在偶 然性。
[0006] 3)在线铁表虽能实现对铁的连续监测，但由于技术发展不成熟，应用范围很小，且 价格昂贵，且仍限于监测溶解性离子态铁。
[0007] 通过对化学取样间在线仪表前某滤芯表面沉积物化验分析，结果表明：氧化铁占 98. 4%，氧化硅占0. 24%，氧化铝占0. 26%。以上数据表明，热力系统胶态或颗粒状沉积物 绝大部分是铁氧化物。非溶解性胶态和颗粒状铁氧化物是的热力系统高沉积率和积盐率的 主要来源。机组大修周期较长，通过日常检测的铁离子浓度，并不能反映结垢和积盐的真正 来源，无法真实反映热力系统腐蚀防护效果。因此，急需一种准确、可靠、可以连续监测非溶 解性胶态和颗粒状氧化铁的方法，反映热力系统沉积水平。
【发明内容】
[0008] 本发明目的在于提供一种火力发电机组热力系统非溶解性铁含量测定方法及装 置，其能够实现对非溶解性的胶态或颗粒状存在的铁氧化物的连续监测，方法简单，仪器经 济，更重要的是，可以通过日常监测真实反映热力系统腐蚀防护水平。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种火力发电厂机组热力系统非溶解性铁含量测定方法，其包括如下步骤： 1) 在热力系统拟测定的汽水取样管路上设置支路，支路管路上设有流量计、微孔滤膜 和压差变送器； 2) 将支路管路清洗干净，使水样进入支路管路，记录一定累积流量下的压差变化或微 孔滤膜的增重，按下述公式计算胶态铁污堵指数扣?0^或ICFD Am:
式中：A p-压差，Pa ;S-水样通过微孔滤膜的有效面积，cm2;V-水样通过微孔滤膜的 累积流量，m3; Am-水样通过前、后，微孔滤膜的增重，g。
[0010] 具体的，所述微孔滤膜的孔径范围为〇. 〇〇1~〇. 02 ym。
[0011] 一种利用上述方法测定火力发电厂机组热力系统非溶解性铁含量的装置，包括设 有第一阀门和第二阀门的热力系统汽水取样管路，其中，在第一、二阀门之间的热力系统汽 水取样管路上开设有支路，该支路的另一端连接在第二阀门之后的热力系统汽水取样管路 上，所述支路的管路上顺次设有第三阀门、流量计和微孔滤膜，流量计与微孔滤膜之间的支 路管路上设有压差变送器，压差变送器的另一端连接在微孔滤膜之后的支路管路上。
[0012] 本发明所述火力发电厂机组热力系统非溶解性铁含量测定方法的原理为：利用胶 体态及颗粒状氧化铁对微孔滤膜造成的堵塞(微孔滤膜孔径范围在0. 001~0. 02y m)，通 过测定单位面积、单位流量水样通过微孔滤膜两侧压差或重量变化指标，反映热力系统腐 蚀防护效果。测定方法中，引入热力系统"胶态铁污堵指数"的概念(简称ICFD)，用ICFD数 值来代表热力系统汽水中非溶解性铁氧化物胶体和颗粒状的浓度大小。通过测定ICFDap 或ICFDAm来表征热力系统的腐蚀防护水平，测定的胶态铁污堵指数数值越高，说明污堵越 严重，热力系统腐蚀防护效果越差，沉积率越高。
[0013] 使用上述方法测定火力发电机组热力系统非溶解性铁含量的装置，其对拟测定部 位的汽水取样管路实施增加支路的改造，加装流量计、微孔滤膜和压差变送器，使水样通过 微孔滤膜，计算水样通过微孔滤膜前后的压差变化ICFD Ap或重量变化ICFD Am;
式中：A p-压差，Pa ;S-水样通过微孔滤膜的有效面积，cm2;V-水样通过微孔滤膜的 累积流量，m3; Am-水样通过前、后，微孔滤膜的增重，g。
[0014] 和测定方法DL/T 955-2005《火力发电厂水、汽试验方法铜、铁的测定石墨炉原 子吸收法》相比，ICFD代表了单位面积、单位流量水样通过微孔滤膜后两侧压差或重量变 化指标，反映了热力系统水样中非溶解性的胶态和颗粒状氧化铁对膜的污堵情况，单位为 Pa/ (cm2, m 3)或mg/ (cm2