锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法转让专利
申请号 : CN200610027960.2
文献号 : CN101093206B
文献日 : 2010-10-06
发明人 : 王安宁 , 徐岚 , 龚秋霖 , 游喆 , 刘文强
申请人 : 华东电力试验研究院有限公司 , 上海吴泾第二发电有限责任公司 , 上海明华电力技术工程有限公司
摘要 :
公开了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测方法，该方法包括以下步骤：(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B，式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；(b)在线测定炉水氢电导率；(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量。还公开了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法，该方法除了包括上述步骤(a)至(c)之外，还包括步骤(d)根据计算出的炉水氯离子含量，判断机组运行状况，决定是否需要采取措施控制炉水氯离子含量。
权利要求 :
1.一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测方法，该方法包括以下步骤：(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：炉水氯离子含量＝A×炉水氢电导率+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中回归系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
如下通过炉水浓缩试验来确定锅炉的回归系数A和B：通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量。
2.一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法，该方法包括以下步骤：(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：炉水氯离子含量＝A×炉水氢电导率+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中回归系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
如下通过炉水浓缩试验来确定锅炉的回归系数A和B：通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量；
(d)根据计算出的炉水氯离子含量，判断机组运行状况，决定是否需要采取措施控制炉水氯离子含量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.3μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.2μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过关闭炉水连排从而加速炉水浓缩来使炉水氢电导率上升；通过开启炉水连排来使炉水氢电导率下降。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，炉水浓缩试验起始时，使炉水氢电导率以0.3～0.6μS/cm为起点开始上升。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当氢电导率达到3μS/cm时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锅炉为采用给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理的锅炉。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d)中决定是否需要采取控制炉水氯离子含量的措施包括：决定锅炉是否需要排污，是否需要调整排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。
说明书 :
技术领域
本发明涉及锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法。
背景技术
汽包锅炉炉水处理时，碳钢在炉水中的腐蚀速率随氯离子浓度增加有上升趋势，氯离子含量高时，炉管氧化膜表面的腐蚀点小而密，膜不均匀；氯离子含量较低时，腐蚀点较大而少；当氯离子含量小于0.2mg/l，表面基本无腐蚀。因此，电站亚临界汽包锅炉采用给水加氧、炉水氢氧化钠及炉水磷酸盐等处理的电力行业标准中，都对炉水氯离子含量提出了严格的控制标准。
电站机组水汽品质日常监测中，氯离子含量为非常规检测项目，在炉水磷酸盐处理时或用电导率表征炉水含盐量时，无法直接测定炉水氯离子含量，炉水氯离子含量的真实情况乃至超标问题往往被掩盖了。
目前，热力系统微量氯离子一般采用离子色谱法测定，但大多数电厂未配备离子色谱，因而无法测定微量氯离子。DL/TS05.3-2004附录A中，给出了分光光度法测定氯离子的方法(检测范围：25～500μg/L)，目前该方法还未在电厂的水汽品质查定中得到推广使用。而且，上述离子色谱法和分光光度法只能进行定期的离线检测，并且对仪器的要求较高。因此，本领域迫切需要一种能准确、及时地在线检测和控制炉水氯离子含量的方法。
电站机组水汽品质日常监测中，氯离子含量为非常规检测项目，在炉水磷酸盐处理时或用电导率表征炉水含盐量时，无法直接测定炉水氯离子含量，炉水氯离子含量的真实情况乃至超标问题往往被掩盖了。
目前，热力系统微量氯离子一般采用离子色谱法测定，但大多数电厂未配备离子色谱，因而无法测定微量氯离子。DL/TS05.3-2004附录A中，给出了分光光度法测定氯离子的方法(检测范围：25～500μg/L)，目前该方法还未在电厂的水汽品质查定中得到推广使用。而且，上述离子色谱法和分光光度法只能进行定期的离线检测，并且对仪器的要求较高。因此，本领域迫切需要一种能准确、及时地在线检测和控制炉水氯离子含量的方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能准确、及时地在线检测炉水氯离子含量的方法。
本发明的另一个目的是提供一种能准确、及时地在线检测和控制炉水氯离子含量的方法。
在本发明的第一方面，提供了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测方法，该方法包括以下步骤：
(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量。
在在本发明的第二方面，提供了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法，该方法包括以下步骤：
(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量；
(d)根据计算出的炉水氯离子含量，判断机组运行状况，决定是否需要采取措施控制炉水氯离子含量。
在上述两种方法中，优选的是，如下通过炉水浓缩试验来确定锅炉的系数A和B：
通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，
根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B。
更优选的是，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.3μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
更优选的是，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.2μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
更优选的是，通过关闭炉水连排从而加速炉水浓缩来使炉水氢电导率上升；通过开启炉水连排来使炉水氢电导率下降。
更优选的是，炉水浓缩试验起始时，使炉水氢电导率以0.3～0.6μS/cm为起点开始上升。
更优选是，在炉水浓缩试验开始之前，通过加大排污流量使炉水氢电导率下降到0.3～0.6μS/cm的水平。
更优选的是，当氢电导率达到3μS/cm时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降。
更优选的是，所述锅炉为采用给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理的锅炉。
更优选的是，上述步骤(d)中决定是否需要采取控制炉水氯离子含量的措施包括：决定锅炉是否需要排污，是否需要调整排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。
本发明的另一个目的是提供一种能准确、及时地在线检测和控制炉水氯离子含量的方法。
在本发明的第一方面，提供了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测方法，该方法包括以下步骤：
(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量。
在在本发明的第二方面，提供了一种锅炉炉水氯离子含量的在线检测和控制方法，该方法包括以下步骤：
(a)建立炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B
式中，回归系数A表示斜率，回归系数B表示截距，所述回归公式中系数A和B通过炉水浓缩试验来确定；
(b)在线测定炉水氢电导率；
(c)根据步骤(a)建立的线性回归公式计算出炉水氯离子含量；
(d)根据计算出的炉水氯离子含量，判断机组运行状况，决定是否需要采取措施控制炉水氯离子含量。
在上述两种方法中，优选的是，如下通过炉水浓缩试验来确定锅炉的系数A和B：
通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，
根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B。
更优选的是，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.3μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
更优选的是，在氢电导率的上升阶段和下降阶段，每间隔0.1～0.2μS/cm的氢电导率变化进行一次取样。
更优选的是，通过关闭炉水连排从而加速炉水浓缩来使炉水氢电导率上升；通过开启炉水连排来使炉水氢电导率下降。
更优选的是，炉水浓缩试验起始时，使炉水氢电导率以0.3～0.6μS/cm为起点开始上升。
更优选是，在炉水浓缩试验开始之前，通过加大排污流量使炉水氢电导率下降到0.3～0.6μS/cm的水平。
更优选的是，当氢电导率达到3μS/cm时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降。
更优选的是，所述锅炉为采用给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理的锅炉。
更优选的是，上述步骤(d)中决定是否需要采取控制炉水氯离子含量的措施包括：决定锅炉是否需要排污，是否需要调整排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。
附图说明
图1示出了炉水氯离子含量相对于氢电导率的变化趋势；
图2示出了图1中氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；
图3示出了图1中氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。
图4示出了本发明确定炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式中回归参数A和B的一元回归法流程图。
图2示出了图1中氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；
图3示出了图1中氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。
图4示出了本发明确定炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式中回归参数A和B的一元回归法流程图。
具体实施方式
氢电导率和电导率都是反映水中杂质离子含量的指标。在水质非常纯净接近理论纯水的时候，氢电导率和电导率几乎相等。在电子、化工、冶金等行业一般都用电导率或电阻率来表征水的纯度。但在电力行业，纯水和蒸汽是一种工质，为了防止或减缓锅炉、汽轮机等热力系统的腐蚀和结垢，在锅炉的给水中加入氨水，炉水中同样加入一些固体的碱化剂，例如氢氧化钠、磷酸三钠等。由于碱化剂的加入，造成电导率上升，而有些碱化剂并非杂质离子。电力行业在表征水质的洁净程度时，为了消除加入的碱化剂对水汽电导率的影响，在热力系统中通常采用氢电导率来检测水中杂质阴离子含量。
所谓氢电导率，就是将检测水样先通过一个阳离子交换柱，水样中的阳离子被离子交换树脂中的氢交换，通过交换柱的水样留有阴离子和交换下来的氢离子，然后测定电导率。在热力系统水汽检测中，氢电导率采用封闭式检测，以防止外界空气溶入水样对检测结果的影响。氢电导率能方便地实现在线连续检测。
氢电导率反映的是水中阴离子含量，每一种阴离子都有其对应的质量电导率，因此任何一种阴离子含量变化都会引起氢电导率的同步变化。在电力工业生产过程中，锅炉给水和炉水中的氢电导率往往是由多种阴离子共同贡献的，因此在现有的技术中没有揭示过炉水氢电导率与某一种阴离子含量之间的定量关系。
本发明的发明人进行了大量的研究和实验，具体包括对凝结水精处理的运行特性，特别是凝结水精处理接近运行终点时普遍存在的漏氯行为进行研究分析，并且全面分析了炉水中主要阴离子含量。经过这些研究实验，本发明的发明人发现，炉水中氢电导率与氯离子含量之间具有良好的线性关系，并在此发现的基础上创造性地建立了炉水氢电导率与氯离子含量的数学模型，即炉水氢电导率与氯离子含量的线性回归方程，其中的截距对应于除氯离子之外的其他阴离子对氢电导率的共同贡献。在建立了数学模型的基础上，就可以采用最直接、简单、快速、稳定、在线的氢电导率测定方法来对现有技术中难以在线测定的炉水氯离子含量进行在线检测。而且还可以根据在线检测结果，通过采取恰当的措施，例如控制锅炉的排污方式和/或调整排污流量，和/或切换影响炉水氯离子含量的运行设备，从而有效地控制炉水氯离子含量以使其达到控制标准。
如上所述，本发明的发明人经过大量研究和实验后发现，氢电导率与炉水氯离子含量存在一定的线性关系，对氢电导率与炉水氯离子含量进行线性回归，得到如下的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B (1)
式中，A表示斜率，B表示截距。系数A和B随各台锅炉的热力系统设备差异、补给水质量差异以及炉水浓缩倍率的不同而不同，可根据炉水浓缩试验来确定系数A和B。
锅炉炉水存在浓缩现象，一般采用排污控制炉水的含盐量。机组正常运行时，按一定的排污方式，炉水含盐量基本保持平衡或在一定范围内波动；当发电机组发生凝汽器泄漏或凝结水精处理接近失效终点时，炉水浓缩现象特别严重，按常规排污水平难以有效降低炉水含盐量，此时必须加大排污量，同时延长排污时间。
在汽包锅炉给水采用加氧处理，炉水采用氢氧化钠处理时，炉水含盐量的增加主要表现为氢电导率的大幅上升，本发明的发明人通过全面和深入的分析检测和研究，发现引起炉水氢电导率上升的主要原因是炉水氯离子含量的大幅增加。
为了确定炉水氯离子含量和氢电导率之间的定量关系，本发明的发明人制定了一套炉水浓缩试验的试验方案：
通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B。
在上述试验方案中，特别优选的是采取了以下措施：
(a)为了防止炉水含盐量失控或超标，保持一台凝结水精处理氢型运行(正常运行状态)，另一台凝结水精处理接近失效状态(出水pH已出现上升迹象)，关闭连排，加速炉水浓缩；
(b)机组实际运行时氢电导率最小在0.4μS/cm左右，炉水氢氧化钠处理，氢电导率质量标准≤3μS/cm。因炉水在线氢电导率和炉水人工取样存在一定的时间差，取样间隔太窄，取样量太多，易引起测定误差；取样间隔太宽，测试数据太少，取样可能无代表性，试验结果误差较大。因此，取样间隔应根据炉水氢电导率的质量标准确定合适的样本，一般工业试验时10～20测试数据能够代表性能试验特征。在炉水0.4μS/cm～3.0μS/cm控制范围内，氢电导率上升初期的平缓阶段，间隔点适当缩短，每上升0.1μS/cm左右取样一次，当上升速度较明显后，间隔0.2μS/cm取样一次是比较合适的。
(c)浓缩试验终点为炉水氢电导率3.0μS/cm。炉水氢电导率达到3.0μS/cm后，开启锅炉连排，同时切换接近失效的凝结水精处理设备。此时氢电导率逐渐下降，每下降0.2μS/cm取样一次。
如果预测氢电导率与主要影响因素氯离子含量之间存在线性关系，将氢电导率作为因变量y，将主要影响因素氯离子作为自变量x，即引起氢电导率y变化的变量，则它们之间的关系可以用一元回归模型表示为如下形式：
y＝a+bx (1)
其中：a和b是揭示x和y之间关系的系数，a为回归常数，b为回归系数。
如果将氯离子含量作为因变量Y，氢电导率作为自变量X，则它们之间的关系用一元回归模型表示为如下形式：
Y＝AX+B (2)
其中：A为回归系数，B为回归常数。
可以利用普通最小二乘法原理(OLS)求出回归系数。
一元回归的程序如图4所示。在利用回归模型进行计算时，需要对回归系数、回归方程进行检验，以判定回归模型的合理性和适用性。检验方法有相关检验、方差分析、t检验、F检验。
相关系数是描述两个变量之间的线性相关关系的密切程度的数量指标，用R表示。R在-1和1之间，当R＝1时，变量X和Y完全正相关；当R＝-1时，为完全负相关；当0＜R＜1时，为正相关；当-1＜R＜0时，为负相关。当R＝0时，变量X和Y没有线性关系。所以，R的绝对值越接近1，表明其线性关系越好；反之，R的绝对值越接近0，表明其线性关系越不好。只有当R的绝对值大到一定程度时，才能采用线性回归模型进行预测。
R值是工业试验时用的最多的线性检验方法，一般R＞0.9以上，可以认为存在线性关系。
本发明的发明人根据炉水浓缩试验得到的一组氯离子含量和氢电导率的测试数据，利用输入计算器(REG模式)或利用Excel软件作图，可以方便地得到回归系数A、B和R值。本发明提出的炉水氯离子含量和氢电导率的一元回归模型，在氯离子含量上升和下降阶段，其与氢电导率关系的R值均大于0.99，表明两者之间存在良好的线性关系。
使用本发明提出的炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式(1)，可以依据在线检测的炉水氢电导率，及时、准确地计算出炉水的氯离子含量。然后，进一步根据炉水氯离子含量的控制要求，判断机组运行状况，决定是否需要采取控制炉水氯离子含量的措施，例如包括但不限于：决定锅炉是否需要排污，是否需要调整排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。
图1示出了一台特定锅炉的炉水氯离子含量相对于氢电导率的变化趋势。该图由两部分组成，分别为氢电导率上升阶段和氢电导率下降阶段。图2进一步示出了氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；图3进一步示出了氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。氢电导率为在线仪表测定，炉水氢氧化钠处理时，炉水氢电导率的质量标准上限为3.0μS/cm，该台锅炉炉水实际运行时氢电导率最低在0.4μS/cm左右。炉水浓缩试验前，加大排污流量，使炉水氢电导率下降到0.4μS/cm，再关闭炉水连排，当炉水氢电导率上升到3.0μS/cm，再开启连排，将连排开度调整到约2T/时。每当炉水氢电导率上升或下降0.1-0.3μS/cm时，进行炉水取样。完成全部取样后，在实验室测定炉水氯离子和其它阴离子含量。从图2和图3可以看出，炉水氯离子含量和氢电导率之间具有良好的线性关系，上升阶段和下降阶段的相关系数R都达到0.99以上，显示两者之间具有良好的线性关系。
本发明的炉水氯离子含量的在线检测和控制方法适用于汽包锅炉采用给水加氧处理(OT)的机组、炉水采用氢氧化钠处理(CT)和全挥发处理(AVT)的机组以及进一步推广应用于炉水采用低磷酸盐处理(LPT)的机组。本发明的在线检测和控制方法特别适用于采用OT、CT和AVT处理的汽包锅炉。
对于炉水采用LPT的机组，要充分考虑到磷酸根本身是一种阴离子，对氢电导率具有一定的贡献，有些锅炉还会发生磷酸盐隐藏现象。因此，在建立炉水氢电导率与氯离子含量的数学模型时，要将磷酸根带来的影响转化为一定的系数，消除炉水中磷酸盐的影响，从而使炉水氢电导率与氯离子含量之间的线性关系仍能得以保持，这样的话，本发明的炉水氯离子含量的在线检测和控制方法可推广应用于磷酸盐隐藏轻微的LPT处理的锅炉。
本发明的主要优点如下：
(1)本发明创造性地建立了炉水氢电导率和氯离子含量之间的数学模型，通过在线测定氢电导率来计算得到炉水氯离子含量，从而解决了现有技术中难以对氯离子含量进行在线检测的技术难题。
(2)采用本发明方法对炉水氯离子含量进行检测和控制时，间接测定计算得到的炉水氯离子含量与采用离子色谱法测定的数据基本一致，符合电站锅炉炉水氯离子含量的监测和控制要求。
(3)氢电导率的测量简单方便且已在电站水质控制中得到广泛应用，因此本发明利用在线测定氢电导率来间接测定炉水氯离子含量，具有直接、快速、稳定和简单的优点，同时电站无需重新配置特定的实验室仪器用于炉水氯离子含量的测定。
(4)由于本发明解决了现有技术中难以对氯离子含量进行在线检测的技术难题，因此得以在电站锅炉采用给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理等高新技术时对炉水氯离子含量进行在线检测和控制，从而更加有利于亚临界汽包炉给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理技术的成功实施，提高了电站锅炉热力系统水工况运行优化水平，有助于新技术推广应用，对于提高我国发电机组整体的安全性和经济性，有着重要的现实意义。
(5)通过采用本发明的方法，可以根据检测到的炉水氯离子含量科学定量地决定对锅炉炉水的控制，例如锅炉是否需要排污，锅炉排污方式是否需要从连续排污改为间断排污，或者是否需要根据炉水浓缩情况调整连续排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。利用本发明方法可根据氢电导率的变化来有效地监控炉水氯离子含量，既能提高发电机组的运行安全性，又能提高机组的运行经济型，预计锅炉排污率将比现有技术减少50％以上。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
上海吴泾第二发电厂2号机组是我国自行制造的600MW火力发电机组。锅炉是上海锅炉厂设计、制造的2008t/h亚临界控制循环汽包锅炉，型号为SG-20081.7.S-M901。汽轮机由上海汽轮机有限公司与美国西屋公司合作，并按照美国西屋公司技术制造的600MW亚临界、中间再热、四缸四排汽单轴、凝汽式汽轮机，型号为N600-16.7/538。发电机组为上海电机厂制造的QFSN-600-650-2型水氢氢汽轮发电机，发电机型号为QRSN-600-2型。机组控制系统选用美国贝利公司提供的INFI-90微机集散控制系统。
按设计规范，2号炉给水采用氨和联胺的挥发性处理，炉水采用低磷酸盐处理。在该种处理方式下存在热力系统汽水品质很好，但锅炉结垢速率较高的现象。2002年9月，2号炉在运行了16个月后进行恢复性检修时，电厂对锅炉“四管”进行了全面割管检查及垢量测定，省煤器平均结垢速率为115.2克/(米2×年)，锅炉水冷壁向火侧结垢速率为58.35～101.85克/(米2×年)，平均结垢速率为76.48克/(米2×年)，末过弯管结垢速率160.99克/(米2×年)，再热器结垢速率是87.74克/(米2×年)，均处于较高水平。根据水冷壁结垢速率，按化学清洗导则，2号机组运行4～6年后就必需进行化学清洗。
根据国内外最新研究成果，通过采用降低联胺的加入量或完全停加联胺和给水加氧的方法，改变给水的氧化还原电位，可以减缓炉前系统的流动加速腐蚀(FAC)，减少炉前系统腐蚀产物带入量。给水加氧处理在直流锅炉中应用比较普遍，但汽包炉给水加氧处理在我国尚处于试验研究阶段。
汽包炉实施给水加氧处理，关键在于存在炉水杂质浓缩现象，在有氧的条件下容易引起水冷壁管的腐蚀。最近的研究结果表明，控制碳钢腐蚀的最佳条件：溶解氧浓度≤5μg/l、用NaOH作碱化剂、调节pH至9.5、氯离子浓度小于100μg/l，即锅炉炉水达到上述标准，则汽包炉能够实施给水加氧处理。炉水氢电导率是评价炉水水质最直观的指标，从测试角度考虑，在线炉水氢导测定准确、稳定，日常运行期间调整炉水品质主要是控制炉水氢导。
为了研究炉水氢电导率和炉水氯离子含量之间的定量关系，特别制定了一套试验方案：
(a)为防止炉水含盐量失控或超标，保持一台凝结水精处理氢型运行(正常运行状态)，另一台凝结水精处理接近失效状态(出水pH已出现上升迹象)，关闭连排，加速炉水浓缩。
(b)将常规的按时间间隔取样，改为按氢电导率每上升一定幅度后取样，取样时记录炉水氢电导率。机组实际运行时氢电导率最小在0.4μS/cm左右，炉水氢氧化钠处理，氢电导率质量标准≤3μS/cm。
在炉水0.4μS/cm～3.0μS/cm控制范围内，氢电导率上升初期的平缓阶段，间隔点适当缩短，每上升0.1μS/cm左右取样一次，当上升速度较明显后，间隔0.2μS/cm取样一次。
浓缩试验终点为炉水氢电导率3.0μS/cm。炉水氢电导率达到3.0μS/cm后，开启锅炉连排，保持连排流量2T/h左右，同时切换接近失效的凝结水精处理设备。此时氢电导率逐渐下降，每下降0.2μS/cm取样一次，同时记录氢电导率。
本试验氢电导率上升阶段样本数为15，下降阶段为16，能够达到工业试验要求。
(c)为减少测定误差，集中所有水样，在实验室用离子色谱同时测定氯离子及其它阴离子。
(d)分析原始数据的可靠性并进行有关检测复查，对测试数据和记录数据进行归纳整理。
在连续120小时炉水浓缩和排污试验结束后，全部留样由专人用实验室仪表测定。炉水浓缩过程中其它阴离子(SO42-、NO3-、TOC、SiO2等)无明显变化。表1是试验阶段记录的氢电导率和炉水留样测定(离子色谱法)的氯离子含量的对应数据。
表1
炉水氢电导率和氯离子含量的对应数据
图1示出了炉水氯离子含量相对于氢电导率的变化趋势。该图由两部分组成，分别为氢电导率上升阶段和氢电导率下降阶段。图2进一步示出了图1中氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；图3进一步示出了图1中氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。
将炉水浓缩试验时的氯离子含量测试数据和氢电导率，以横坐标为氢电导率、纵坐标为氯离子含量输入计算器(REG模式)，或在电脑上用Excel作图，可以方便地得到回归系数A、B和R值。
输入图1中的全部数据，得到A＝53.19；B＝-6.70；R＝0.9866。则炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝53.19×HD(μS/cm)-6.70 (1)
图2示出了上升阶段，输入上升阶段数据，得到A＝52.73；B＝-10.67；R＝0.9927。则上升阶段炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝52.73×HD(μS/cm)-10.67 (2)
图3示出了下降阶段，输入下降阶段数据，得到A＝51.23；B＝0.54；R＝0.9936。则下降阶段炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝51.23×HD(μS/cm)+0.54 (3)
从式(1)、(2)、(3)可以看出，炉水氯离子含量和氢电导率一元回归模型，在氢电导率上升和下降阶段与氯离子含量关系的R值达到0.99以上，表明二者之间存在良好的线性关系。
将根据式(2)和式(3)计算得到的氯离子含量计算值与用离子色谱法测得的氯离子含量测定值进行比较，列于下表2。
表2
氯离子含量计算值与氯离子含量测定值的比较
为了客观反映试验情况，表1中显示的是试验过程中的全部测试结果，未对试验数据进行技术处理或筛选。表2显示，炉水氯离子含量计算值与测定值变化趋势完全一致，除了少量数值偏差10μg/L左右，大部分的测试值与计算值偏差都小于5μg/L甚至非常接近。由此可见，氯离子含量的计算结果能够满足发电机组对炉水氯离子含量的控制和调整要求。至于计算值与测定值之间的偏差，主要原因可能是：1)机组负荷调整或波动造成在线氢电导率表流量变化，影响在线表测试精度，或在线表反映的数值与人工取样存在一定的时间差；2)人工取样产生的误差；3)氯离子含量测试过程中产生的误差。
2004年3月，2号机组采用给水加氧工艺，炉水水质要求更加严格，炉水氢电导率的质量标准HD≤1.5μS/cm，Cl＜100μg/L。机组运行时，当氢电导率上升到1.5μS/cm，开启锅炉连排，为节省热量损耗，排污至炉水氢电导率1.0μS/cm左右，关闭排污阀门。当排污开启后，如果炉水氢电导率下降缓慢或基本不下降，甚至氢电导率还出现上升迹象，就表明凝结水精处理漏氯情况严重，切换周期制水量较大的或运行状况较差的设备。日常炉水氯离子含量监测采用式(1)计算，每月取样用离子色谱复测一次。表3中列出了炉水氯离子计算值和测试情况。
表3
给水加氧处理的炉水氯离子含量
从表3可以看出，一年中炉水氢电导率的变化范围始终在0.9～1.6μS/cm范围内；采用氯离子含量与氢电导率线性回归计算得到的氯离子含量与实验室测定值基本吻合，炉水氢电导率控制在1.5μS/cm以下，炉水氯离子含量不会超出运行控制质量标准。
实施例2
上海吴泾二厂1号机组的机组结构与2号机组相同，为600MW亚临界气包锅炉。2000年机组调试投运，炉水采用磷酸盐处理，用电导率表征炉水的含盐量；给水采用的是加氨但不加联氨的AVT(O)处理方式。与给水采用加氧的2号机组相比，1号机组的加氨量是2号机组的5～10倍。因凝结水中氨含量较高，凝结水精处理的运行负担较重，特别在凝结水精处理运行后期，易出现明显的漏氯现象，定期对炉水氯离子含量进行检测，经常出现炉水氯离子含量超标现象。为了降低锅炉的腐蚀和结垢，提高发电机组的运行安全性和经济性，2005年初，经技术论证，1号炉炉水可采用氢氧化钠处理。炉水氢氧化钠处理后，炉水含盐量同时用电导率和氢电导率表征，炉水主要质量标准为氢电导率≤3μS/cm，氯离子＜200μg/L，机组运行时，当氢电导率上升到3.0μS/cm，开启锅炉连排，为节省热量损耗，排污至炉水氢电导率1.5μS/cm左右，关闭排污阀门。当排污开启后，如果炉水氢电导率下降缓慢或基本不下降，甚至氢电导率还出现上升迹象，就表明凝结水精处理漏氯情况严重，切换周期制水量较大的或运行状况较差的设备。
因1号机组与2号机组的机组状况及补给水质量、凝结水精处理、补水量和炉水浓缩倍率基本相同，故引入2号机组的炉水氢电导率与氯离子含量的计算公式监测1号机组炉水氯离子，计算及检测情况见表4。
表4
炉水氢氧化钠处理的炉水氯离子含量
表4中，2003年、2004年炉水采用的是磷酸盐处理，2005年2月改为氢氧化钠处理。炉水磷酸盐处理时，炉水没有氢电导率质量标准，排污程度难以定量控制，排污热量损耗较大，且炉水质量波动范围较宽，炉水氯离子含量最低时仅为26.6μg/L，最高时达到337.0μg/L，最低和最高相差310.4μg/L。05年初，炉水改为氢氧化钠处理后，炉水质量标准引入氢电导率，同时日常运行期间采用氢电导率间接计算炉水氯离子含量，使得炉水的排污具有针对性，炉水氯离子含量波幅变窄，最高时180μg/L，最低60μg/L，高低差异从磷酸盐处理时的310.4μg/L降低到120.0μg/L，并且炉水氯离子含量没有出现大于200μg/L的炉水氢氧化钠处理质量标准。
由此可见，通过本发明提出的炉水氯离子含量与氢电导率的数学模型，可以：1)采用最直接、简单、快速、稳定、在线的氢电导率测定方法来对现有技术中难以在线测定的炉水氯离子含量进行在线检测，防止炉水氯离子含量超标对发电机组产生的危害；2)大幅度降低日常运行化学监督氯离子检测频次和工作强度，大部分电厂不需要配备昂贵的离子色谱专门用于炉水氯离子含量的测定；3)炉水含盐量达到质量标准上限时，定量控制排污终点，有效节省了发电机组的热量损耗；4)根据炉水氢电导率和氯离子含量准确地判断和切换影响炉水氯离子含量的运行设备，有效控制炉水氯离子含量使其达到质量标准。
此外，当补给水有机物含量较高，在炉水浓缩中并在高温、高压条件下分解为低分子有机酸时，将对炉水氢电导率产生很大的影响，对炉水氢电导率和氯离子关系将产生较大的影响，有机物含量特别高时，氢电导率和氯离子无明显线性关系，不适合采用本发明的在线检测和控制方法。再者，采用硫酸再生的凝结水精处理(国内很少采用硫酸再生)，由于其精处理运行终点无明显漏氯现象，因此也不适用采用本发明的在线检测和控制方法。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
所谓氢电导率，就是将检测水样先通过一个阳离子交换柱，水样中的阳离子被离子交换树脂中的氢交换，通过交换柱的水样留有阴离子和交换下来的氢离子，然后测定电导率。在热力系统水汽检测中，氢电导率采用封闭式检测，以防止外界空气溶入水样对检测结果的影响。氢电导率能方便地实现在线连续检测。
氢电导率反映的是水中阴离子含量，每一种阴离子都有其对应的质量电导率，因此任何一种阴离子含量变化都会引起氢电导率的同步变化。在电力工业生产过程中，锅炉给水和炉水中的氢电导率往往是由多种阴离子共同贡献的，因此在现有的技术中没有揭示过炉水氢电导率与某一种阴离子含量之间的定量关系。
本发明的发明人进行了大量的研究和实验，具体包括对凝结水精处理的运行特性，特别是凝结水精处理接近运行终点时普遍存在的漏氯行为进行研究分析，并且全面分析了炉水中主要阴离子含量。经过这些研究实验，本发明的发明人发现，炉水中氢电导率与氯离子含量之间具有良好的线性关系，并在此发现的基础上创造性地建立了炉水氢电导率与氯离子含量的数学模型，即炉水氢电导率与氯离子含量的线性回归方程，其中的截距对应于除氯离子之外的其他阴离子对氢电导率的共同贡献。在建立了数学模型的基础上，就可以采用最直接、简单、快速、稳定、在线的氢电导率测定方法来对现有技术中难以在线测定的炉水氯离子含量进行在线检测。而且还可以根据在线检测结果，通过采取恰当的措施，例如控制锅炉的排污方式和/或调整排污流量，和/或切换影响炉水氯离子含量的运行设备，从而有效地控制炉水氯离子含量以使其达到控制标准。
如上所述，本发明的发明人经过大量研究和实验后发现，氢电导率与炉水氯离子含量存在一定的线性关系，对氢电导率与炉水氯离子含量进行线性回归，得到如下的线性回归公式：
炉水氯离子含量(μg/L)＝A×炉水氢电导率(μS/cm)+B (1)
式中，A表示斜率，B表示截距。系数A和B随各台锅炉的热力系统设备差异、补给水质量差异以及炉水浓缩倍率的不同而不同，可根据炉水浓缩试验来确定系数A和B。
锅炉炉水存在浓缩现象，一般采用排污控制炉水的含盐量。机组正常运行时，按一定的排污方式，炉水含盐量基本保持平衡或在一定范围内波动；当发电机组发生凝汽器泄漏或凝结水精处理接近失效终点时，炉水浓缩现象特别严重，按常规排污水平难以有效降低炉水含盐量，此时必须加大排污量，同时延长排污时间。
在汽包锅炉给水采用加氧处理，炉水采用氢氧化钠处理时，炉水含盐量的增加主要表现为氢电导率的大幅上升，本发明的发明人通过全面和深入的分析检测和研究，发现引起炉水氢电导率上升的主要原因是炉水氯离子含量的大幅增加。
为了确定炉水氯离子含量和氢电导率之间的定量关系，本发明的发明人制定了一套炉水浓缩试验的试验方案：
通过使炉水氯离子含量上升从而使炉水氢电导率上升，在氢电导率上升阶段进行多次取样，当氢电导率达到锅炉的氢电导率质量标准上限时，通过调整炉水氯离子含量使氢电导率下降，在氢电导率下降阶段进行多次取样，记录氢电导率上升阶段和下降阶段中多次取样时的氢电导率并测定其对应的炉水氯离子含量，根据获得的一组氢电导率和炉水氯离子含量的数据，计算得到回归系数A和B。
在上述试验方案中，特别优选的是采取了以下措施：
(a)为了防止炉水含盐量失控或超标，保持一台凝结水精处理氢型运行(正常运行状态)，另一台凝结水精处理接近失效状态(出水pH已出现上升迹象)，关闭连排，加速炉水浓缩；
(b)机组实际运行时氢电导率最小在0.4μS/cm左右，炉水氢氧化钠处理，氢电导率质量标准≤3μS/cm。因炉水在线氢电导率和炉水人工取样存在一定的时间差，取样间隔太窄，取样量太多，易引起测定误差；取样间隔太宽，测试数据太少，取样可能无代表性，试验结果误差较大。因此，取样间隔应根据炉水氢电导率的质量标准确定合适的样本，一般工业试验时10～20测试数据能够代表性能试验特征。在炉水0.4μS/cm～3.0μS/cm控制范围内，氢电导率上升初期的平缓阶段，间隔点适当缩短，每上升0.1μS/cm左右取样一次，当上升速度较明显后，间隔0.2μS/cm取样一次是比较合适的。
(c)浓缩试验终点为炉水氢电导率3.0μS/cm。炉水氢电导率达到3.0μS/cm后，开启锅炉连排，同时切换接近失效的凝结水精处理设备。此时氢电导率逐渐下降，每下降0.2μS/cm取样一次。
如果预测氢电导率与主要影响因素氯离子含量之间存在线性关系，将氢电导率作为因变量y，将主要影响因素氯离子作为自变量x，即引起氢电导率y变化的变量，则它们之间的关系可以用一元回归模型表示为如下形式：
y＝a+bx (1)
其中：a和b是揭示x和y之间关系的系数，a为回归常数，b为回归系数。
如果将氯离子含量作为因变量Y，氢电导率作为自变量X，则它们之间的关系用一元回归模型表示为如下形式：
Y＝AX+B (2)
其中：A为回归系数，B为回归常数。
可以利用普通最小二乘法原理(OLS)求出回归系数。
一元回归的程序如图4所示。在利用回归模型进行计算时，需要对回归系数、回归方程进行检验，以判定回归模型的合理性和适用性。检验方法有相关检验、方差分析、t检验、F检验。
相关系数是描述两个变量之间的线性相关关系的密切程度的数量指标，用R表示。R在-1和1之间，当R＝1时，变量X和Y完全正相关；当R＝-1时，为完全负相关；当0＜R＜1时，为正相关；当-1＜R＜0时，为负相关。当R＝0时，变量X和Y没有线性关系。所以，R的绝对值越接近1，表明其线性关系越好；反之，R的绝对值越接近0，表明其线性关系越不好。只有当R的绝对值大到一定程度时，才能采用线性回归模型进行预测。
R值是工业试验时用的最多的线性检验方法，一般R＞0.9以上，可以认为存在线性关系。
本发明的发明人根据炉水浓缩试验得到的一组氯离子含量和氢电导率的测试数据，利用输入计算器(REG模式)或利用Excel软件作图，可以方便地得到回归系数A、B和R值。本发明提出的炉水氯离子含量和氢电导率的一元回归模型，在氯离子含量上升和下降阶段，其与氢电导率关系的R值均大于0.99，表明两者之间存在良好的线性关系。
使用本发明提出的炉水氯离子含量与炉水氢电导率之间的线性回归公式(1)，可以依据在线检测的炉水氢电导率，及时、准确地计算出炉水的氯离子含量。然后，进一步根据炉水氯离子含量的控制要求，判断机组运行状况，决定是否需要采取控制炉水氯离子含量的措施，例如包括但不限于：决定锅炉是否需要排污，是否需要调整排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。
图1示出了一台特定锅炉的炉水氯离子含量相对于氢电导率的变化趋势。该图由两部分组成，分别为氢电导率上升阶段和氢电导率下降阶段。图2进一步示出了氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；图3进一步示出了氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。氢电导率为在线仪表测定，炉水氢氧化钠处理时，炉水氢电导率的质量标准上限为3.0μS/cm，该台锅炉炉水实际运行时氢电导率最低在0.4μS/cm左右。炉水浓缩试验前，加大排污流量，使炉水氢电导率下降到0.4μS/cm，再关闭炉水连排，当炉水氢电导率上升到3.0μS/cm，再开启连排，将连排开度调整到约2T/时。每当炉水氢电导率上升或下降0.1-0.3μS/cm时，进行炉水取样。完成全部取样后，在实验室测定炉水氯离子和其它阴离子含量。从图2和图3可以看出，炉水氯离子含量和氢电导率之间具有良好的线性关系，上升阶段和下降阶段的相关系数R都达到0.99以上，显示两者之间具有良好的线性关系。
本发明的炉水氯离子含量的在线检测和控制方法适用于汽包锅炉采用给水加氧处理(OT)的机组、炉水采用氢氧化钠处理(CT)和全挥发处理(AVT)的机组以及进一步推广应用于炉水采用低磷酸盐处理(LPT)的机组。本发明的在线检测和控制方法特别适用于采用OT、CT和AVT处理的汽包锅炉。
对于炉水采用LPT的机组，要充分考虑到磷酸根本身是一种阴离子，对氢电导率具有一定的贡献，有些锅炉还会发生磷酸盐隐藏现象。因此，在建立炉水氢电导率与氯离子含量的数学模型时，要将磷酸根带来的影响转化为一定的系数，消除炉水中磷酸盐的影响，从而使炉水氢电导率与氯离子含量之间的线性关系仍能得以保持，这样的话，本发明的炉水氯离子含量的在线检测和控制方法可推广应用于磷酸盐隐藏轻微的LPT处理的锅炉。
本发明的主要优点如下：
(1)本发明创造性地建立了炉水氢电导率和氯离子含量之间的数学模型，通过在线测定氢电导率来计算得到炉水氯离子含量，从而解决了现有技术中难以对氯离子含量进行在线检测的技术难题。
(2)采用本发明方法对炉水氯离子含量进行检测和控制时，间接测定计算得到的炉水氯离子含量与采用离子色谱法测定的数据基本一致，符合电站锅炉炉水氯离子含量的监测和控制要求。
(3)氢电导率的测量简单方便且已在电站水质控制中得到广泛应用，因此本发明利用在线测定氢电导率来间接测定炉水氯离子含量，具有直接、快速、稳定和简单的优点，同时电站无需重新配置特定的实验室仪器用于炉水氯离子含量的测定。
(4)由于本发明解决了现有技术中难以对氯离子含量进行在线检测的技术难题，因此得以在电站锅炉采用给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理等高新技术时对炉水氯离子含量进行在线检测和控制，从而更加有利于亚临界汽包炉给水加氧处理和/或炉水氢氧化钠处理技术的成功实施，提高了电站锅炉热力系统水工况运行优化水平，有助于新技术推广应用，对于提高我国发电机组整体的安全性和经济性，有着重要的现实意义。
(5)通过采用本发明的方法，可以根据检测到的炉水氯离子含量科学定量地决定对锅炉炉水的控制，例如锅炉是否需要排污，锅炉排污方式是否需要从连续排污改为间断排污，或者是否需要根据炉水浓缩情况调整连续排污流量，或者是否需要切换影响炉水氯离子含量的运行设备。利用本发明方法可根据氢电导率的变化来有效地监控炉水氯离子含量，既能提高发电机组的运行安全性，又能提高机组的运行经济型，预计锅炉排污率将比现有技术减少50％以上。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
上海吴泾第二发电厂2号机组是我国自行制造的600MW火力发电机组。锅炉是上海锅炉厂设计、制造的2008t/h亚临界控制循环汽包锅炉，型号为SG-20081.7.S-M901。汽轮机由上海汽轮机有限公司与美国西屋公司合作，并按照美国西屋公司技术制造的600MW亚临界、中间再热、四缸四排汽单轴、凝汽式汽轮机，型号为N600-16.7/538。发电机组为上海电机厂制造的QFSN-600-650-2型水氢氢汽轮发电机，发电机型号为QRSN-600-2型。机组控制系统选用美国贝利公司提供的INFI-90微机集散控制系统。
按设计规范，2号炉给水采用氨和联胺的挥发性处理，炉水采用低磷酸盐处理。在该种处理方式下存在热力系统汽水品质很好，但锅炉结垢速率较高的现象。2002年9月，2号炉在运行了16个月后进行恢复性检修时，电厂对锅炉“四管”进行了全面割管检查及垢量测定，省煤器平均结垢速率为115.2克/(米2×年)，锅炉水冷壁向火侧结垢速率为58.35～101.85克/(米2×年)，平均结垢速率为76.48克/(米2×年)，末过弯管结垢速率160.99克/(米2×年)，再热器结垢速率是87.74克/(米2×年)，均处于较高水平。根据水冷壁结垢速率，按化学清洗导则，2号机组运行4～6年后就必需进行化学清洗。
根据国内外最新研究成果，通过采用降低联胺的加入量或完全停加联胺和给水加氧的方法，改变给水的氧化还原电位，可以减缓炉前系统的流动加速腐蚀(FAC)，减少炉前系统腐蚀产物带入量。给水加氧处理在直流锅炉中应用比较普遍，但汽包炉给水加氧处理在我国尚处于试验研究阶段。
汽包炉实施给水加氧处理，关键在于存在炉水杂质浓缩现象，在有氧的条件下容易引起水冷壁管的腐蚀。最近的研究结果表明，控制碳钢腐蚀的最佳条件：溶解氧浓度≤5μg/l、用NaOH作碱化剂、调节pH至9.5、氯离子浓度小于100μg/l，即锅炉炉水达到上述标准，则汽包炉能够实施给水加氧处理。炉水氢电导率是评价炉水水质最直观的指标，从测试角度考虑，在线炉水氢导测定准确、稳定，日常运行期间调整炉水品质主要是控制炉水氢导。
为了研究炉水氢电导率和炉水氯离子含量之间的定量关系，特别制定了一套试验方案：
(a)为防止炉水含盐量失控或超标，保持一台凝结水精处理氢型运行(正常运行状态)，另一台凝结水精处理接近失效状态(出水pH已出现上升迹象)，关闭连排，加速炉水浓缩。
(b)将常规的按时间间隔取样，改为按氢电导率每上升一定幅度后取样，取样时记录炉水氢电导率。机组实际运行时氢电导率最小在0.4μS/cm左右，炉水氢氧化钠处理，氢电导率质量标准≤3μS/cm。
在炉水0.4μS/cm～3.0μS/cm控制范围内，氢电导率上升初期的平缓阶段，间隔点适当缩短，每上升0.1μS/cm左右取样一次，当上升速度较明显后，间隔0.2μS/cm取样一次。
浓缩试验终点为炉水氢电导率3.0μS/cm。炉水氢电导率达到3.0μS/cm后，开启锅炉连排，保持连排流量2T/h左右，同时切换接近失效的凝结水精处理设备。此时氢电导率逐渐下降，每下降0.2μS/cm取样一次，同时记录氢电导率。
本试验氢电导率上升阶段样本数为15，下降阶段为16，能够达到工业试验要求。
(c)为减少测定误差，集中所有水样，在实验室用离子色谱同时测定氯离子及其它阴离子。
(d)分析原始数据的可靠性并进行有关检测复查，对测试数据和记录数据进行归纳整理。
在连续120小时炉水浓缩和排污试验结束后，全部留样由专人用实验室仪表测定。炉水浓缩过程中其它阴离子(SO42-、NO3-、TOC、SiO2等)无明显变化。表1是试验阶段记录的氢电导率和炉水留样测定(离子色谱法)的氯离子含量的对应数据。
表1
炉水氢电导率和氯离子含量的对应数据
图1示出了炉水氯离子含量相对于氢电导率的变化趋势。该图由两部分组成，分别为氢电导率上升阶段和氢电导率下降阶段。图2进一步示出了图1中氢电导率上升阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系；图3进一步示出了图1中氢电导率下降阶段的炉水氯离子含量和氢电导率的关系。
将炉水浓缩试验时的氯离子含量测试数据和氢电导率，以横坐标为氢电导率、纵坐标为氯离子含量输入计算器(REG模式)，或在电脑上用Excel作图，可以方便地得到回归系数A、B和R值。
输入图1中的全部数据，得到A＝53.19；B＝-6.70；R＝0.9866。则炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝53.19×HD(μS/cm)-6.70 (1)
图2示出了上升阶段，输入上升阶段数据，得到A＝52.73；B＝-10.67；R＝0.9927。则上升阶段炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝52.73×HD(μS/cm)-10.67 (2)
图3示出了下降阶段，输入下降阶段数据，得到A＝51.23；B＝0.54；R＝0.9936。则下降阶段炉水氯离子含量(Cl)和氢电导率(HD)关系式为：
Cl(μg/L)＝51.23×HD(μS/cm)+0.54 (3)
从式(1)、(2)、(3)可以看出，炉水氯离子含量和氢电导率一元回归模型，在氢电导率上升和下降阶段与氯离子含量关系的R值达到0.99以上，表明二者之间存在良好的线性关系。
将根据式(2)和式(3)计算得到的氯离子含量计算值与用离子色谱法测得的氯离子含量测定值进行比较，列于下表2。
表2
氯离子含量计算值与氯离子含量测定值的比较
为了客观反映试验情况，表1中显示的是试验过程中的全部测试结果，未对试验数据进行技术处理或筛选。表2显示，炉水氯离子含量计算值与测定值变化趋势完全一致，除了少量数值偏差10μg/L左右，大部分的测试值与计算值偏差都小于5μg/L甚至非常接近。由此可见，氯离子含量的计算结果能够满足发电机组对炉水氯离子含量的控制和调整要求。至于计算值与测定值之间的偏差，主要原因可能是：1)机组负荷调整或波动造成在线氢电导率表流量变化，影响在线表测试精度，或在线表反映的数值与人工取样存在一定的时间差；2)人工取样产生的误差；3)氯离子含量测试过程中产生的误差。
2004年3月，2号机组采用给水加氧工艺，炉水水质要求更加严格，炉水氢电导率的质量标准HD≤1.5μS/cm，Cl＜100μg/L。机组运行时，当氢电导率上升到1.5μS/cm，开启锅炉连排，为节省热量损耗，排污至炉水氢电导率1.0μS/cm左右，关闭排污阀门。当排污开启后，如果炉水氢电导率下降缓慢或基本不下降，甚至氢电导率还出现上升迹象，就表明凝结水精处理漏氯情况严重，切换周期制水量较大的或运行状况较差的设备。日常炉水氯离子含量监测采用式(1)计算，每月取样用离子色谱复测一次。表3中列出了炉水氯离子计算值和测试情况。
表3
给水加氧处理的炉水氯离子含量
从表3可以看出，一年中炉水氢电导率的变化范围始终在0.9～1.6μS/cm范围内；采用氯离子含量与氢电导率线性回归计算得到的氯离子含量与实验室测定值基本吻合，炉水氢电导率控制在1.5μS/cm以下，炉水氯离子含量不会超出运行控制质量标准。
实施例2
上海吴泾二厂1号机组的机组结构与2号机组相同，为600MW亚临界气包锅炉。2000年机组调试投运，炉水采用磷酸盐处理，用电导率表征炉水的含盐量；给水采用的是加氨但不加联氨的AVT(O)处理方式。与给水采用加氧的2号机组相比，1号机组的加氨量是2号机组的5～10倍。因凝结水中氨含量较高，凝结水精处理的运行负担较重，特别在凝结水精处理运行后期，易出现明显的漏氯现象，定期对炉水氯离子含量进行检测，经常出现炉水氯离子含量超标现象。为了降低锅炉的腐蚀和结垢，提高发电机组的运行安全性和经济性，2005年初，经技术论证，1号炉炉水可采用氢氧化钠处理。炉水氢氧化钠处理后，炉水含盐量同时用电导率和氢电导率表征，炉水主要质量标准为氢电导率≤3μS/cm，氯离子＜200μg/L，机组运行时，当氢电导率上升到3.0μS/cm，开启锅炉连排，为节省热量损耗，排污至炉水氢电导率1.5μS/cm左右，关闭排污阀门。当排污开启后，如果炉水氢电导率下降缓慢或基本不下降，甚至氢电导率还出现上升迹象，就表明凝结水精处理漏氯情况严重，切换周期制水量较大的或运行状况较差的设备。
因1号机组与2号机组的机组状况及补给水质量、凝结水精处理、补水量和炉水浓缩倍率基本相同，故引入2号机组的炉水氢电导率与氯离子含量的计算公式监测1号机组炉水氯离子，计算及检测情况见表4。
表4
炉水氢氧化钠处理的炉水氯离子含量
表4中，2003年、2004年炉水采用的是磷酸盐处理，2005年2月改为氢氧化钠处理。炉水磷酸盐处理时，炉水没有氢电导率质量标准，排污程度难以定量控制，排污热量损耗较大，且炉水质量波动范围较宽，炉水氯离子含量最低时仅为26.6μg/L，最高时达到337.0μg/L，最低和最高相差310.4μg/L。05年初，炉水改为氢氧化钠处理后，炉水质量标准引入氢电导率，同时日常运行期间采用氢电导率间接计算炉水氯离子含量，使得炉水的排污具有针对性，炉水氯离子含量波幅变窄，最高时180μg/L，最低60μg/L，高低差异从磷酸盐处理时的310.4μg/L降低到120.0μg/L，并且炉水氯离子含量没有出现大于200μg/L的炉水氢氧化钠处理质量标准。
由此可见，通过本发明提出的炉水氯离子含量与氢电导率的数学模型，可以：1)采用最直接、简单、快速、稳定、在线的氢电导率测定方法来对现有技术中难以在线测定的炉水氯离子含量进行在线检测，防止炉水氯离子含量超标对发电机组产生的危害；2)大幅度降低日常运行化学监督氯离子检测频次和工作强度，大部分电厂不需要配备昂贵的离子色谱专门用于炉水氯离子含量的测定；3)炉水含盐量达到质量标准上限时，定量控制排污终点，有效节省了发电机组的热量损耗；4)根据炉水氢电导率和氯离子含量准确地判断和切换影响炉水氯离子含量的运行设备，有效控制炉水氯离子含量使其达到质量标准。
此外，当补给水有机物含量较高，在炉水浓缩中并在高温、高压条件下分解为低分子有机酸时，将对炉水氢电导率产生很大的影响，对炉水氢电导率和氯离子关系将产生较大的影响，有机物含量特别高时，氢电导率和氯离子无明显线性关系，不适合采用本发明的在线检测和控制方法。再者，采用硫酸再生的凝结水精处理(国内很少采用硫酸再生)，由于其精处理运行终点无明显漏氯现象，因此也不适用采用本发明的在线检测和控制方法。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。