电厂压缩空气质量检测的现状及进展

赵也

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院，安徽合肥230022）

压缩空气系统是发电厂中不可或缺的公用系统[1-3]，其质量是保证系统安全稳定所必须控制的指标，DL/T 774-2015 和DL/T 261-2012 都明确规定了压缩空气的品质要求[4-5]。近年来，从安全风险控制评估方面考虑，都要求发电企业开展压缩空气质量的检测[1-2]。

相对于对电源供电可靠性的重视而言，压缩空气的质量监测往往被忽视，因而造成压缩空气质量下降，气动执行机构拒动、杂质沉积使换热能力下降等危及机组安全运行的事故时有发生[6-9]。如某厂灰库仪用压缩空气含水量很大，过滤系统经常故障，气动阀门的电磁阀经常损坏（每年损坏30 多只），导致部分渣水系统及设备不能正常投入自动运行，影响整个除灰系统的安全稳定运行[6]；某厂湿法脱硫系统压缩空气管道在-20℃下结冰，气源时断时续，使得气动控制电磁阀、气缸等部件故障频繁，严重影响脱硫设备运行[7]；某厂压缩空气含水量大，使得除灰系统输灰不畅，发生堵灰故障等[10]，可见开展压缩空气质量检测对保障机组安全稳定运行具有重要意义[1-2,11]。近年来，随着二十五项反措相关要求，电厂每年均开展压缩空气质量的监督检测，主要的检测项目有含水量、含尘量、含油量等。本文主要针对压缩空气的质量要求、检测方法及研究现状进行了综述。

1 质量指标要求现状

国际上涉及压缩空气质量等级及污染物的标准ISO8573.1-ISO8573.9 规定了一般用压缩空气的质量等级（主要包括湿度、油含量、固体粒子浓度等）。我国参照国际标准，也制定了GB/T 13277系列标准，国内还有其他关于压缩空气的质量标准，GB/T 4830-2015[12]规定了工业自动化仪表用气的质量和检测的方法原理。近年来，随着机组单机容量的不断扩大，压缩空气的规模越来越大，对电厂安全高效运行的要求也越来越高，因此对压缩空气的质量也提出了更高的标准。DL/T 774-2015（6.1.4）、DL/T 261-2012（6.5.3.2）都规定了电厂仪用气的质量要求；TCSEE 0070-2018[13]规定了电厂压缩空气的质量和监督要求，规定了不同用途的压缩空气的质量标准（同时规定了各检测指标的状态），并规定了取样点、检测周期，更具有针对性，便于全面加强对电厂压缩空气的质量监督检测。

不同标准对电厂压缩空气的质量要求见表1。

表1 不同标准对电厂压缩空气的质量要求Tab.1 The different standards of compressed air for power plantsr

2 测量方法现状

2.1 方法标准

我国参照国际系列标准ISO8573 制定了GB/T 13277 系列标准，该系列标准规定了压缩空气中含水量、含油量、固体粒子浓度等的测量方法。GB/T 4830-2015、TCSEE 0070-2018 标准也规定了压缩空气含尘量、含水量、含油量的检测方法。各标准具体的检测方法见表2。

表2 压缩空气各质量指标的检测方法Tab.2 Different detection methods for different parameters of compressed air

2.2 检测影响因素及注意事项

2.2.1 含水量

造成电厂气动执行机构拒动的主要因素是压缩空气露点太高，也就是压缩空气中水分含量超标，因此压缩空气的含水量是最关键的检测指标之一。目前压缩空气含水量的检测方法有光谱法、冷凝法、化学法、电阻电容法、阻抗法、干湿球湿度计法等，目前最常见的是电阻电容检测法。GB/T 4830-2015 规定，露点检测结果应进行换算；GB/T 13277.3-2015 和TCSEE 0070-2018规定了非规定工况下检测露点的具体换算公式，水的露点按式（1）计算[13，15]：

检测注意事项：①电厂压缩空气压力一般为0.6～0.8 MPa，检测时应尽量减至常压，并保持气体固定的流量和压力，提高检测精度；②选用适用于现场、抗干扰强的检测方法；③消除其他组分对检测结果的影响；④测量管线应选用光滑的金属或聚四氟乙烯管，取样管线应吹扫干净，连接管应密封可靠；⑤检测装置定期校验，确保检测结果的可靠性。

2.2.2 含油量

目前压缩空气中油含量的检测主要先采用油分吸收，然后再对吸收液进行检测的方式。

压缩空气中油分吸收的主要方法有溶剂吸收、吸附材料吸收、冷凝富集吸收等[17-18]。①溶剂吸收需要选择对油分有很好溶解能力且无C-H 键的溶剂，从标准的配制、稀释，到样品的吸收，空白试剂都要求与吸收溶剂保持一致；检测过程中吸收溶剂易受污染，影响检测结果，且操作过程复杂，现场试验困难[18-19]；②吸附材料吸收需要在取样管填充一定量的纤维材料（脱脂棉、玻璃纤维、聚丙烯纤维等）、定量滤纸、玻璃纤维膜或其他吸附材料（如活性炭等），吸收后再用溶剂溶解测定，操作过程复杂，且容易污染；③冷凝管富集吸收在液氮冷媒中将气体以一定的流量通过冷凝管，气体中的油分被冷凝在螺旋管内，再用溶剂洗脱进行检测[17,20]；④其他吸收方法[17]，如高效聚集分离器分离吸收法，仅适用于含油量大于1 mg/m3的气体。

目前含油量的检测方法包括重量法、紫外分光光度法、红外分光光度法、荧光光谱法、比浊法、气体检测管法、气相色谱法等[17，21]，其中最常见的是紫外分光光度法和红外分光光度法。①重量法烘干程度可能对检测结果造成较大误差，灵敏度低，不适用低含油量的检测；②紫外、红外分光光度法均是基于朗伯-比尔光吸收定率检测，检测准确、快速；③比浊法利用油不溶于水但能与水形成悬浊液的特性进行检测，易受环己烷影响，检测结果易偏高；④气体检测管法简单便捷，可在现场快速直读气体中的含油量，但测量范围有限，仅能进行半定量检测；⑤其他方法，如气相色谱只能进行半定量分析。

检测注意事项：样品的预处理即油分的吸收对检测结果的影响较大，因而：①应确保标油用溶剂和吸收溶剂的一致性；②控制好吸收流量和吸收时长；③避免吸收溶剂接触乳胶管等部位影响检测结果，确保检测结果的可靠性。

2.2.3 含尘量

电厂压缩空气含尘量的检测包含含尘粒径分布和含尘质量浓度的检测。

（1）含尘粒径分布的检测方法主要有两种：化学微孔滤膜显微镜计数法和光散射式粒子计数器[22]。其中化学微孔滤膜显微镜计数法需要将微粒捕集在滤膜表面再使用显微镜观察计数，操作繁杂且易产生人为误差；光散射式粒子计数器可直接得到检测数据，操作简单，但颗粒重叠或标准离子与被测粒子的折射率不同，可能产生误差。

（2）含尘质量浓度的检测方法包括：滤膜称重法、光散射法、压电晶体法、电荷法、β射线吸收法及微量振荡天平法等[22]。各检测方法特点见表3。

目前常见的电厂压缩空气现场检测主要是采用激光计数器检测含尘粒径分布，检测注意事项：①检测前对管路进行吹吸，避免管路残留物影响检测结果；②避免在周围环境较差的时候检测而影响检测结果；③定期校准仪器，确保检测结果的可靠性。

3 存在的问题及发展趋势

目前电厂压缩空气的现场检测主要还是依赖离线检测，还不能实现各检测项目的在线监测。含水量的检测主要采用电阻电容法，但未换算至标准工况；含油量的检测主要采用吸收-分光光度法，但由于吸收误差大，操作复杂，不能现场完成检测，也不能直读检测结果，因此现场开展较少；含尘量的检测主要采用激光散射法检测含尘粒径分布，目前还没有开展质量浓度的检测。

随着自动化及信息技术的发展，电厂压缩空气的检测也将会由人工离线检测向在线监测发展，由主要项目的监测向全方位监测发展。检测仪器也会逐步向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化方向发展，实现在线监测。本文描述的含水量、含尘量中均具有适用于在线监测的检测方法。对于气体中含油量的检测方法，目前国内已有研究涉及光电离子法（PID）检测含油量，可实现现场直读检测结果，适用于在线连续监测。随着科技进步和现代化检测技术的发展，新的检测方法将与传统检测方法结合，逐步实现电厂压缩空气质量的在线监控，为电厂提供安全稳定的压缩空气系统。