CN105699282A - 化学清洗过程在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学清洗过程在线监测装置。该装置由温度计、压力表、流量计、电导率表、pH表、腐蚀速率测试仪、红外测温仪组成的检测单元，以及与检测单元依次相连的可编程控制器、上位机和移动终端。实现了实时、远程和就地检测化学清洗过程中的流量、温度、压力、水质指标等参数，保证化学清洗处于受控状态，为清洗各阶段的参数控制提供了检测手段，保证了清洗质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学清洗过程在线监测装置。
背景技术
“防止锅炉四管爆漏”是《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中一项重要内容，氧化皮量超标是引发爆管事故的主要原因之一。化学清洗是解决氧化皮问题的一种最为有效的技术手段之一。
化学清洗过程中，常采用观察就地压力、温度、流量等仪表，来控制泵、加热器、阀门的开关或启停，采用离线台式化学仪表和人工手动分析来检测清洗介质的浓度、判断化学清洗终点，清洗质量过多的依赖专家个人经验和人工巡检，存在过程监控量少、实时性差、不易操作的问题，严重时甚至造成过洗、欠洗甚至堵塞等问题，难以保证整体清洗质量。
申请号为201210180539.0的发明专利，提供了一种电站锅炉化学清洗在线测量腐蚀和清洗效果的装置及方法，包括一组或一组以上相互连通的测量装置，所述测量装置包括电极紧固环以及通过电极紧固环固定的采用锅炉管样加工制作成的环状测量电极，各环状测量电极的切割面与电极紧固环之间设置有绝缘密封垫，相邻两组测量装置通过法兰接口相连，在各环状测量电极的外侧套装有金属圈，金属圈通过测量导线与测量装置相连接。由于本发明采用实际锅炉管制测量电极，采用电化学技术进行在线监测清洗过程的腐蚀速度和清洗效果，解决了现有技术监测中存在的一系列局限性。用本发明装置，可实时测量清洗过程的腐蚀速度和除垢情况，能及时发现清洗过程出现的腐蚀超标和除垢效果不佳的事故隐患。
申请号为201520590272.1的发明，提供了一种锅炉化学清洗监测装置，包括监视管和夹持装置，夹持装置为通过若干螺杆对应连接的两个法兰盘；监视管配合安装在两个法兰盘之间；两个法兰盘中部分别设有与监视管两端相匹配的通孔；螺杆的两端设有螺纹，监视管通过调整螺杆两端的螺帽夹持在两个法兰盘之间，化学清洗监测装置安装及拆卸简单灵活，对监视管的长度没有严格要求，不需要对化学清洗监视管进行复杂的加工，固定装置易和清洗***连接。
上述专利主要针对清洗质量提供了检测方法和装置，没有提及化学清洗时，清洗过程的在线监测。本专利设计了一种在线监测装置，以解决化学清洗中存在的上述问题。
发明内容
本发明针对现有化学清洗存在的上述问题，提供了一种化学清洗过程在线监测装置。
所述的一种化学清洗过程在线监测装置，由检测单元、可编程控制器、上位机和移动终端组成；检测单元、可编程控制器、上位机采用电缆依次相连，移动终端通过无线网络与上位机相连；检测单元安装在化学清洗***的管道上，检测到的信号输入至可编程控制器，经运算后，结果显示在上位机上，同时经无线网络将结果显示在移动终端。
所述的检测单元包括温度计、压力表、流量计、电导率表、pH表、腐蚀速率测试仪、红外测温仪等热工或化学分析仪器仪表。
清洗过程中，采用上述装置，实现了实时、远程和就地检测化学清洗过程中的流量、温度、压力、水质指标等参数，保证化学清洗处于受控状态，为清洗各阶段的参数控制提供了检测手段，保证了清洗质量。
依据所述的化学清洗过程在线监测装置，提出了一种化学清洗过程在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以化学清洗过程在线监测数据为试验数据，分别绘制时间t-电导率s曲线、时间t-pH曲线和时间t-流量q曲线，通过实验测定铁离子浓度与电导率以及pH之间的对应关系，建立铁离子浓度与电导率以及之间的函数，再通过时间t-流量q曲线计算出，铁离子总量与时间t的函数，最后对该函数进行积分，求出一定时间内铁离子总量；具体按照一下进行：
1）根据化学清洗过程的实测数据绘制时间t-电导率s曲线、时间t-pH曲线和时间t-流量q曲线；
2）实验测定铁离子浓度与电导率以及pH之间的对应关系，建立函数表达式（1）；
（1）
3）通过时间t-流量q曲线对（1）进行变换，计算出铁离子总量与时间t的函数表达式（2）；
（2）
4）对函数（2）进行积分，求出一定时间内铁离子总量；
（3）
（2）计算清洗对象的内表面积S，可以通过下式计算出，某清洗时间段内铁离子总量的变化；
（4）
（3）通过的变化，可以判断出清洗进行的程度，为清洗终点的判断提供依据。
采用本发明的优点是，解决了化学清洗过程中过程监控量少、实时性差、不易操作等问题，直观的满足了化学清洗过程中专业人员对工艺过程以及终点的控制需求，及时、准确的实现了化学清洗过程控制，保证了清洗效果。
附图说明
图1本发明表示了化学清洗过程在线监测装置的结构组成。
图中（1）温度计、（2）压力表、（3）流量计、（4）电导率表、（5）pH表、（6）腐蚀速率测试仪、（7）红外测温仪、（8）可编程控制器、（9）上位机、（10）移动终端、（11）清洗箱、（12）清洗水泵、（13）省煤器、（14）过热器、（15）再热器。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。
参见图1所示，某电厂对锅炉的水冷壁（13）、过热器（14）、再热器（15）进行化学清洗时的***图，清洗水泵（12）的出口管道、清洗箱（11）的回水管道上分别安装有温度计（1）、压力表和（2）、流量计（3）、电导率表（4）、pH表（5），清洗箱（11）的取样管道上安装有腐蚀速率测试仪（6），过热器（14）和再热器（15）管道温度采用红外测温仪（7）测量；检测到的信号输入至可编程控制器，经运算后，结果显示在上位机上，同时经无线网络将结果显示在移动终端。在上位机机上实现了温度、压力、流量、pH、电导率的实时显示。
清洗过程包括水冲洗、大流量冲洗、升温试验、化学清洗、清洗后水冲洗、漂洗、钝化等过程。不同的清洗过程中，各参数有较为明显的变化。通过对温度、压力、流量、电导率、pH表、腐蚀速率等的测量，可以明确的区分、记录各过程的过程参数；通过对过程参数的分析、挖掘，为每一过程的终点提供依据，减少了对专家知识的依赖，同时减少了误判的可能，进而保证了清洗的质量。
某工程中，实际测量化学清洗过程的各仪表的监测数据，并依此绘制时间t-电导率s曲线、时间t-pH曲线和时间t-流量q曲线；清洗过程中建立起铁离子浓度与电导率以及pH之间的对应关系，；通过时间t-流量q曲线对进行变换，计算出铁离子总量与时间t的函数；在全部清洗过程内，对函数进行积分，求出整个清洗过程中内铁离子总量；除以清洗对象的内表面积S，计算出，某整个清洗过程中单位面积的铁离子总量，据此可以计算出单位面积平均结垢垢量；当对清洗后起某一段时间内，对函数进行积分，求出该段时间内铁离子总量；当前后相同时间内对应的的变化量小于某一限定值时，可以判断出已经清洗彻底，即为清洗终点。
实际清洗时，各阶段检测数据如下：锅炉本体及过热器***注水冲洗阶段，历时23小时，温度控制在25～45℃，流量为600t/h，pH变化范围为6.8～7.0；大流量冲洗及升温摸管检查阶段，历时8小时，温度控制在52～78℃，流量为2300t/h，pH变化范围为6.8～7.0；锅炉本体及过热器***酸洗阶段，历时40小时，温度控制在80～93℃，流量变化范围为600～1200t/h，pH变化范围为3.2～3.5；钝化及冲洗阶段，历时6时，温度控制在76～78℃，流量变化范围为600～1200t/h，pH变化范围为9.6～9.7。依据上述检测数据结合小型试验结果，计算出第一次酸洗清除铁垢的量为5600kg，第二次酸洗清除铁垢的量为3300kg，两次酸洗共除垢8.9t。
分析腐蚀速率测试仪检测数据，结合小型试验结果，可知第一次酸洗的平均腐蚀速度为0.90g/（m2.h），平均腐蚀总量17.10g/m2；第二次酸洗的平均腐蚀速度为0.51g/（m2.h），平均腐蚀总量10.71g/m2。两次酸洗的腐蚀速率均小于8g/（m2.h），腐蚀总量均小于80g/m2，符合《火力发电厂锅炉化学清洗导则》DL/T794-2012标准的要求。
Claims (3)
1.一种化学清洗过程在线监测装置，其特征在于，由检测单元、可编程控制器、上位机和移动终端组成；检测单元、可编程控制器、上位机采用电缆依次相连，移动终端通过无线网络与上位机相连；检测单元安装在化学清洗***的管道上，检测到的信号输入至可编程控制器，经运算后，结果显示在上位机上，同时经无线网络将结果显示在移动终端。
2.根据权利要求书1所述的检测单元，其特征在于，包括温度计、压力表、流量计、电导率表、pH表、腐蚀速率测试仪、红外测温仪。
3.根据权利要求书1所述的一种化学清洗过程在线监测装置，提出了一种化学清洗过程在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以化学清洗过程在线监测数据为试验数据，分别绘制时间t-电导率s曲线、时间t-pH曲线和时间t-流量q曲线，通过实验测定铁离子浓度与电导率以及pH之间的对应关系，建立铁离子浓度与电导率以及之间的函数，再通过时间t-流量q曲线计算出，铁离子总量与时间t的函数，最后对该函数进行积分，求出一定时间内铁离子总量；具体按照一下进行：
1）根据化学清洗过程的实测数据绘制时间t-电导率s曲线、时间t-pH曲线和时间t-流量q曲线；
2）实验测定铁离子浓度与电导率以及pH之间的对应关系，建立函数表达式（1）；
（1）
3）通过时间t-流量q曲线对（1）进行变换，计算出铁离子总量与时间t的函数表达式（2）；
（2）
4）对函数（2）进行积分，可求出一定时间内铁离子总量；
（3）
（2）计算清洗对象的内表面积S，可以通过下式计算出，某清洗时间段内铁离子总量的变化；
（4）
（3）通过的变化，可以判断出清洗进行的程度，为清洗终点的判断提供依据。
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