火电厂化学监测管理措施

凌玲

(国家能源集团宿迁发电有限公司，江苏 宿迁 223800)

0 引言

火电厂中化学监测管理工作，实质上是为了防止热电机组设备出现生产效率低下或损坏的情况，虽然监管方法不复杂，但由于机组设备所要涉及的工作任务较多，进而也提升了化学监测管理工作的难度。为能够有效避免热电机组问题的出现，工作人员除要明确自身职责、依照既定规程操作维护以外，还要加大对信息技术的利用，不断提升火电厂化学监测管理工作的质量。

1 火电厂化学监测管理工作介绍

1.1 监测管理主要内容

火电厂化学监测管理所面向的主要对象为火电厂内的各类发电设施设备，依照系统工作类型的不同，可以将主要的管理内容分为以下七项：第一，完成机组各运作环节的全过程监测作业，并减少风险隐患的出现，加大对水处理设备系统的管控，严格控制水汽质量。第二，依照机组的型式、参数等级、控制型式、水处理系统以及各类化学仪器的配置情况，参照我国现行的相关水汽质量标准，加大对机组水汽的监测与管理，并确定相应的指标，通过热化学实验的方式进行调整，以便保证关键水汽监测标准能够达到期望值。第三，通过在线化学监测仪器，对水汽质量进行全面评测，并要保证在线化学仪表的精准性。第四，如果在日常监测管理的过程中出现了异常情况，则要依照实况，增加测量次数与项目，且要保证全年的水质分析频次符合要求[1]。

1.2 监测管理人员职责

针对上述监测管理作业内容，管理人员需要在其中担负起以下责任：第一，实时监控水处理、加药、化学仪表、自动监控系统的运行是否正常。第二，加大对各类生产作业中所需要应用到的物质品质进行评测，如：水、汽等，如果发现异常问题，则要及时上报主管部门进行处理。第三，完成各类技术管理工作，其中包括对化学监测情况的日报与月报资料的总结与上报、化学仪器仪表计量的检定、季度专业监测分析会的组织等。第四，做好各类设备的调试试验、检修、验收、监测工作，并编制相应的化学监测报告。第五，针对在监测管理过程中设备所存在的相关问题，进行应对措施的制定。

1.3 监测管理主要目的

通过该项工作的实施与布局，能够产生以下几点效益，这也是必须对火电厂进行化学监测管理的主要目的。第一，能够保证火电厂发电的稳定性，同时提高各类发电设备运行的经济性与安全性。第二，编制先进的管理检测手段，以便将风险问题有效抑制在萌芽状态，避免大型安全事故的发生。第三，通过预防为主的监测管理思路，能够实现化学监测全过程管理，从而减少或者消除热力设备所存在的结垢、沉积物、质量劣化现象，有效保证系统的可靠运行。第四，通过该项作业不断延长设备的使用寿命，从而达到减少投资、提高经济收益的目标。

2 火电厂化学监测管理主要方法

2.1 水、汽质量监测管理方法

水、汽质量管理是火电厂化学监测管理工作的首要任务，在管理的过程中管理人员应加大对机组安装、调试、运行设备等环节的全过程监测，以避免安全隐患问题的出现。同时，当水处理系统与设备处于未运行或者运行工况不良的情况下，不应允许机组启动。通水之后要加大对各类水、汽质量的评测，当出现问题以后，应采用科学的处理方法，将风险有效解决。除此之外，由于各电厂之间处理业务的规模不同，因此也导致了机组的形式、参数等级、化学仪表配置等具有较大的差异性。在监测管理的过程中，工作人员应将机组设备的规格与参数，作为确定水、汽监测项目与指标的重要标准，在必要时需要加大热化学试验，以此来提高监测指标的精准性，并对关键指标设定期望值[2]。

而当监测管理的过程中水、汽质量出现了劣化问题，则应立即启动“三级处理”预案，这样能够最大限度地抑制风险问题的扩散。第一，当出现了劣化现象之后，需要进行取样作业，以确保判定结果时的精准性，并能够以此来制定相应的管控制度。第二，需要综合分析系统中水、汽质量的变化，当判定无误以后，应优先采取必要的化学处理措施。第三，立即向部门主要负责人进行汇报，并提出合理的解决对策。第四，主要负责人应组织相关技术与领导小组，将水、汽的质量恢复至标准值之内。如果是因为杂质，可能会造成的腐蚀、结垢、积盐等问题，则应判定为一级处理值，需要将其在72小时之内恢复至标准状态。

2.2 机组启动停用监测管理

由于火电厂机组涉及设备较多，在启动、停(备)用环节会引发多样化的问题出现，因此，对其的化学监测工作也不可忽视。当备用或者检修完毕以后的机组投入正常运行时，工作人员应及时地投入除氧器，以保证溶解氧能够达到规定标准。除此之外，除氧器的质量也是决定溶氧质量的关键，在正式投入生产之前工作人员应确定好其最佳的运行工况，并不断的进行调试。如果在调试完毕以后，给水溶氧仍存在长期不合格的情况，那么工作人员就要考虑是否应该改变除氧器的结构或者运行方式。当机组启动时，还应及时地冲洗取样器，在冲洗完毕以后管理人员需要依照相关规定，对样品流量进行调节，以便保证样品温度可以保持在30 ℃以下的状态。

除此之外，工作人员还要完善机组在启动阶段的质量监测管理制度，尤其是机组在启动热机的过程中，需要进一步明确汽、水的品质与控制指标，并要将启动汽、水品质合格率纳入到日常的统计报表之中，以便能够加大对各类问题的追溯。同时，也应该依照化学监测管理的实际要求，建立一个三级网格管理制度，以便保证各类管理规定能够落到实处。具体为：责任到岗、任务分配到位、责任落实到人。这样便能够保证在水汽发生异常情况时，可以进行有效的处理，并执行相关任务。除此之外，要加大对工作中各类操作人员的培训，以避免在运行过程中，由于人为失误而导致的各类风险性问题的出现，最大限度的降低机组汽水品质超标概率。

2.3 气体质量监测管理方法

所谓的气体质量管理，其实就是对制氢站、发电机氢气以及气体置换用惰性气体的管理，在火电厂化学监测管理工作中也是重要的一环。在监测管理时，需要依照既定的质量标准进行评测，保证机组的正常作业。

第一，制氢站产品或发电机充氢、补氢用氢气的气体纯度必须大于等于99.5%；且气体中的含氧量要小于等于0.5%；气体的湿度(露点温度)应小于等于-25 ℃。

第二，发电机内的氢气气体纯度应大于等于96.0%；气体含氧量应≤1.2%；气体的湿度需要依照发电机的工况来确定，如发电机的最低温度是5 ℃时，气体湿度应小于-5 ℃且应大于-25 ℃。

第三，气体置换用惰性气体(通常指CO2或N2)的纯度应大于等于98.0%；气体中的含氧量应小于等于2.0%，气体的湿度仍要依照发电机的工况来确定，如发电机最低温度为大于等于10 ℃时，则气体的湿度应小于0 ℃且要大于-25 ℃。

同时，需要注意的是，制氢站产品或者发电机充、补氢用氢气湿度应该在正常的压力测定值标准下，而发电机内部的氢气湿度应该为发电机运行压力下所测定的数值。

2.4 冷却水系统处理的监管

冷却水系统处理也是化学监测管理作业中的重要一环，尤其是对于敞开式的循环冷却系统而言，在运行的过程中经常会出现结垢、腐蚀、黏泥沉积的情况，这样会导致冷却水系统中的重要换热设备，如：凝汽器、冷油器、氢冷器等出现水垢、黏泥沉积、腐蚀(包括冷却水管道)的情况。如果处理不当，则会出现增加水流阻力，降低冷却水流量；热导率低，降低换热器换热系数；影响凝汽器真空与端差等问题，使得机组设备的使用寿命不断缩短，影响火电厂的经济效益。

而在处理的过程中一定要依照我国现行的相关规范条例开展，同时依照结构工况的不同，当前也出现了多种冷却水系统，应依照其特点采用相适应的处理方法。例如，直流冷却水系统属于湿式，其中的冷却水只会利用一次，且用水量较大，水源主要来源于周围的海洋、湖泊、水库等水域，水质不会出现明显的变化。而敞开式循环冷却水系统属于湿式，其中的水会不断浓缩并被重复利用，很有可能出现二氧化碳散失、盐类浓缩、微生物滋生等问题，因此要着重处理杂质。

当前我国火电厂常用的集中冷却水处理方法有：第一，排污法，主要是为了降低水浓缩倍率；第二，循环补水处理法，其中包括石灰处理与离子交换法；第三，循环水处理法，其中包括酸化法、加药法、炉烟法。排污法适合补充水钠酸盐的硬度与浓缩倍率乘积小于循环水极限的碳酸盐硬度水系统，同时也要保证在处理的过程中水源充足。而循环水处理法则适用于处理碳酸盐硬度较高的补充水，在使用硫酸的过程中，工作人员也要避免硫酸钙出现沉淀的情况[3]。而石灰处理法则适合处理原水碳酸盐硬度较高且在高浓缩倍率下运行的系统。离子交换法适用于水源较为紧张且高浓缩倍率运行工况的系统。除此之外，随着我国冷却水系统处理技术的不断发展当前也出现了反渗透、联合处理、阻垢处理等方法，虽然处理效果较好，但也存在运行费用较高、基础建设投资较大的问题，应慎重选用。

2.5 机组大修化学监测管理

当机组出现了问题以后，需要进行大修作业，此时工作人员必须要掌握发电设备的腐蚀、结垢、积盐等情况，并针对不同的设备，建立起相应的档案，便于管理。同时，也要合理评测加水运行期间所采用的给水、炉水处理方法是否得当，并要保证监控有效。除此之外，也要对基础建设与停、备用期间所使用的各类方法进行评估，并依照所存在的问题有针对性地进行改正。在大修期间火电厂管理层应充分做好指导作业，让生产管理部门积极配合化学专业检查的相关工作。

在进行检测工作时，监测管理人员要充分做好检查准备工作，其中包括各类检查制度与计划的制定、做好机组检修前设备采样与取证、统计相关指标等，例如：水汽品质合格率和出现异常的各项指标、凝汽器与其他热交换器管的泄漏情况、水汽损失率及排污率等。所要检查的主要内容包括汽包(底部、内壁、汽水分离装置等)、水冷壁(割管作业等)、省煤器、过热器、再热器、汽轮机(高压缸、中压缸、低压缸)等[4]。

最后，要做好各类设备使用工况的评价工作，如腐蚀评价，主要是通过腐蚀速率与腐蚀深度来表示。若想计算设备的均匀腐蚀速率，可以用游标卡尺测量管壁厚度的减少量除以时间得出。如果凝汽器是不锈钢材质的，当没有发生泄漏问题时，通常不会对其进行专项的抽管检测。如果凝气管的材质为钛管，通常情况下也无需进行专项抽管检测。在对设备的结垢、积盐情况进行评价时，则需要利用沉积速率、总沉积量、垢层厚度来表示。

3 化学监测管理平台的搭建方法

3.1 平台搭建基本要求

基于新时代背景下，我国的火电厂各类业务都在面临数字化转型的挑战，为能够保证化学监测管理工作的成功转型，则需要引入先进的信息技术，用于代替传统的人工化学监测管理作业。不仅能够实现实时化管理，还能够提高监测管理结果的精准性，快速地发现机组运行风险。在引入信息化管理技术时，首先要依托大数据、物联网、云计算等技术构建起一个系统化、结构化、一体化的操作平台，该平台需要贯穿于电厂日常化学监测管理的全过程，同时也能够根据行业发展情况，实时的收集相关知识，实现业务数据的可视化[5]。

其次，火电厂需要加大对现阶段化学监测管理工作实际需求的分析，并提高系统平台的适应性。第一，系统能够保证所有检测数据信息入库，并被实时记录，可以在单位内部进行数据资源共享。第二，可以达到化学监测全过程管理的目标，提高管理流程的规范化，同时也应加强信息技术使用的标准化与专业化。第三，实现机组安全隐患的超前管理，利用大数据技术，建立一个功能强大的数据库，便于在出现问题时，系统的及时预警，工作人员可以根据预警信息实时追踪问题。第四，依照火电厂既有管理规程，落实“三级”网格化管理制度。

3.2 搭建平台系统主要路径

依照火电厂化学监测管理工作的实际需求，可以将系统设置为三个单元分别为分散控制单元、监控信息单元、管理信息单元。其中的分散控制单元主要是负责各类热力机组设备生产过程中的原水预处理、凝结水、补给水作业检测状况。可以实现对各类生产设备数据信息的收集、分析、管理，并进行自动控制，其中所包括的子单元有：水汽酸碱度数据测定分析管理、硬度数据测定分析管理等。

监测信息系统主要是对在前端的分散控制系统进行监测控制，在设计的过程中充分利用了模块化设计原理，其既能够对各类工艺流程系统进行分别监管，又可以保证子系统之间的独立性。它会将分散控制系统中所产生的各类无法实时共享的数据整合在一起，通过既定的化学监测管理指标，利用化学监测处理软件对数据进行综合分析，这样便可以及时地告知管理人员哪里出现了隐患问题[6]。

管理信息系统可以有机协调化学监测管理作业中的主要因素，例如：热电机组、企业管理人员、生产部门负责人等，实现人机协调作业。其会贯穿于企业管理流程的全过程中，并会将监测信息系统中所收集与分析的数据，传输给企业管理人员，让其能够了解当前机组设备的运行工况，并为管理者的各类管理行为提供良好的决策意见。同时，为方便操控，还能满足各部门人员的线上办公作业。

3.3 系统平台功能模块设计

除上述单元以外，为能够提高系统的应用实效性，并不断扩大监测管理范围，还要对系统内的各单元模块，进行深度优化，其中包括设备管理、监测数据、系统配置等。

第一，在设备管理方面会利用到物联网技术，将系统与主机设备、生产设备相衔接，便于管理人员对其运行工况进行实时观测，所收集到的数据会以可视化、实时化、图形化的方式呈现。

第二，在监测管理方面，所有的数据信息都会被模块收集，并评测影响系统运行效率的主要原因。做好各类化学监测工作任务的分类，例如：样品化验结果资料、实验报表与报告、化学监测所需工具与材料等。

第三，模块监测管理的主要标准参考了我国现行的相关管理规定，例如《化学监测管理标准》等，将其中的各项管理指标，作为机组运行状态的标准，便于对各类风险问题的预警与报告。

第四，在数据管理方面，主要是集中于监测管理模块，其能够对主要设备的运行工况进行数据信息的采集、管理与分析，能够依照企业设备的标准化报表模板进行存储，方便工作人员的调取与查看。

第五，在系统配置方面集系统基础维护与在线帮助于一体，可以根据火电厂内部的不同角色，设定权限管理分级制度，这样不仅能够有效保障各类数据信息的安全性，还便于系统的维保。

3.4 系统应用效果评估总结

当前我国部分发电公司，已经将此系统应用于了日常化学监测工作的标准化流程制定之中，其能够根据部门的运营管理需求，提升管理质量，并提高化学监测管理体系的精益化。所产生的具体效果如下：

第一，实现了作业流程的标准化。系统会将所收集到的信息自动生成标准化的模板报表，工作人员可以进行打印，完善各类填报内容，便于化学专业主管处的审核。同时，加大了岗位责任制的落实，如记录内容与人员不符则会打回。

第二，实现了安全隐患超前管理。在机组运行的过程中会生成大量的数据信息，而这些数据信息会被存储于两大数据库之中，一是即时数据库；二是历史数据库，方便工作人员对各类信息的调取，同时系统能够及时预测与预警。

第三，实现了管理行为的网格化。依照企业与平台的实际工作流程，成立了三级管理模式，第一级为企业高管人员；第二级为厂区中层人员；第三级为基层操作人员，加大了各部门之间信息资源共享力度，保证了岗位合理流转。

4 结语

综上所述，火电厂化学监测管理工作是保障安全生产作业的重要一环，工作人员不仅要提高责任意识，还要依照各类设备运行机理的不同，采用差异化的管理方法，以便将风险有效控制在源头。除此之外，传统的火电厂业务存在劳动密集、能源消耗大、污染严重的特点，为能够依照“十四五”数字化发展指导思想，加快各项业务的转型，也应考虑在常规的化学监测管理工作中引入信息技术。