干熄焦高温高压余热锅炉水质指标自动检测系统的原理与设计

谷毅

摘 要：利用干熄焦高温高压余热锅炉产生蒸汽已经是当前余热发电主要的工艺手段之一。而干熄焦高温高压余热锅炉水质指标的检测是影响该工艺是否能够大范围推广和发展重要影响因素。基于此本文主要对干熄焦高温高压余热锅炉水质指标自动检测系统的原理和相关设计方案进行阐述，旨在对干熄焦高温高野余热锅炉有一个初步的认识。

关键词：干熄焦；余热锅炉；水质指标；自动检测

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0050-01

“所谓干熄焦，主要是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方式。”随着绿色节能环保的提出，干熄焦高温高压余热锅炉产生蒸汽，具有多方面的优势。第一是能够吸收红焦的热量，节约能源，即通过干熄焦所产生的蒸汽高于湿熄焦；第二是能够改善环境，减少污染。

干熄焦工艺中所采用的熄焦水主要来自于车间的冷却水，两者在冷却过程中会产生硫化物等腐蚀性介质，最终会侵蚀周边环境，造成大面积空气污染。所以对干熄焦高温高压余热锅炉水质指标的检测能够直接影响到发电量以及对周边环境的影响程度。实现对水质指标的自动检测能够节约人工，高效及时地对蒸汽的质量指标提出评价，保证不影响下一道工序的开展。

1 系统的构成

为提高系统的适应性该系统采用现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术。通过检测电极传感器、检测仪表（变送器等），将锅炉水质检测参数的非电量信号转换成电量信号或小电量信号转换成大电量信号，送入工控机由工控机进行实时数据采集处理。

信号采集与处理选用工业计算机，采用PC采集卡可完成，对模拟量转换，并配接口板与检测仪器连接。操作系统与工控组态软件开发的检测应用软件，实现友好的用户操作界面HMI，支持Internet网络系统。

变换器的任务是将传感器输出的电位信号进行阻抗变换，并加以放大，处理成计算机所能接收的标准电压信号或电流信号。信号由多芯电缆线传送给计算机采样接口板的输入端。

由于被测水中可能含有导致电极污染的物质，为了保证电极能长期连续使用，在电极附近安装一个超声波清洗头，将附着在电极上的污染物吸引和剥离下来。为了减少流水速度的影响，安装了电磁搅拌器。

2 干熄焦高温高压余热锅炉水质指标自动检测系统原理

干熄焦高温高压余热锅炉中的高温高压主要是指各个厂区所采用的不同蒸汽压力，所以大体上高温高压不影响干熄焦锅炉的水质情况。其工作原理主要是通过降低干熄焦系统惰性循环气体的问题并吸收其热量，产生蒸汽用以供热或发电。借助于循环风机，干熄焦主要经过冷却、除尘、与汽水换热、二次除尘、冷却、高温锅炉给水、热压等工序最终形成蒸汽。

此循环过程为自然循环，而其中产生水汽的次数总共有两次，第一次是产生饱和蒸汽，需要高温换热，增加蒸汽的温度，该过程需要展开水质的自动检测，避免与惰性气体过分反应，消耗能量，同时导致蒸汽中具有腐蚀性的元素多量；第二次是在二次过热器出后做好高压调节，确保蒸汽压力满足标准，这一次主要是要求对主蒸汽管道上的蒸汽进行自动检测。

由此可知，对于干熄焦余热锅炉水质检测主要是对其展开酸性检测，并且蒸汽两次产生的过程中展开自动检测。因而要求能够设计定时定期取蒸汽样到蒸发皿进行酸性反应检测，使得水质保证酸碱平衡。

3 干熄焦高温高压余热锅炉水质指标自动检测系统的设计

锅炉水循环管理，锅炉循环泵流量的调节和控制非常关键。在干熄焦锅炉开工阶段锅炉循环泵的运转状态和流量计的准确性必须确认。可借助于超声波流量计检测各部位流量的分配是否与设计相符合。如出现局部循环不良，则可以对该部位作内窥镜检查。检查管束及节流圈是否存在堵塞现象。自然循环也可以采取类似方法。

对于锅炉水质指标检测主要采用平行样分析法，按照每两小时自动取样检测的方式，对每批水样进行平行样检验，检验比率按照样本数的20%以下进行，样本相对标准偏差限制。

在取样装置的安装上，要求根据不同厂区内的干熄焦高温高压余热锅炉的型号大小、参数、类型和水质监督管理的标准来设置、设计和制造安装，从而保证采集的水样具有充分代表性；

在水质指标自动检测的相关试剂和器皿选择中，要求采用不锈钢制造的取样管，来进行水质的除氧，并且利用取样冷却器来顶起进行干熄焦锅炉的检修和清除水垢；对于水质中的氯化物的指标测定，主要采用硝酸银容量法，水样若和试剂产生橙色反应，则自动记录消耗量。

利用公式：氯化物含量=[（滴定水样消耗硝酸银标准溶液的耗量-未产生反应时硝酸银标准溶液的耗量）*1.0/水样的体积]*1000（ml/L）。

干熄焦高温高压余热锅炉水质指标自动检测系统设计注意事项：

第一，要求控制水样为100ml，事先要求对水样进行蒸馏水稀释，增加检测的结果准确性；

第二，对于水样中溶解固形物的质量测定，要求直接对已被分离悬浮固形物后的滤液经过蒸发干燥所得的残渣的检测，不能对水样中的固形物直接检测；

第三，当出现水质自动检测难题时，要求检测人员能够手动调节相关数据，并做好登记。如在滴定过程中出现滴定不到终点或是指示剂加入后颜色同系统原有设定的结果不同的情况，可能是铁、铜等离子的干扰，在此情况下，要求人工进行试剂添加进行联合掩蔽，如添加半胱氨酸和2ml三乙醇氨。即干熄焦余热锅炉水质自动检测系统尚未形成全智能化检测，要求能够拥有专业的技术人员进行操作，定时对系统或是对锅炉工艺操作进行检测，保证系统检测出来的水质质量结果科学准确，符合工艺设计要求和国家行业工艺标准；

第四，受到气候影响，当出现极寒天气时，所取得的水样需要事先对水样进行加热至30℃-40℃后再进行自动检测。

4 结语

利用现场总线技术开发的锅炉水质指标自动检测系统，是计算机及数字化通信技术向工厂底层的延伸，也是工厂实现自动化的基础之一。该系统利用现场总线技术给传统控制系统带来了巨大的优越性。

总之，干熄焦高温高压余热锅炉水质指标的检测原理是基于干熄焦高温高压余热锅炉的工作原理的，主要检测的目标在于干熄焦余热锅炉所产生的蒸汽。而对于蒸汽的质量检测，可以参考其他锅炉的水质自动检测原理。最终设计出符合干熄焦高温高压余热锅炉水质指标制动检测系统，并且使其符合实践需要，投入到日常使用。

参考文献

[1]郭海涛.余热锅炉排污水回收利用的研究[J].科技风，2017，（11）：141-154.

[2]张忠良.干熄焦高温高压余热锅炉爆管的处理和检查[A].中国金属学会炼焦化学分会、全国冶金焦化信息网.2014年（第八届）焦化节能环保及干熄焦技术研讨会论文集[C].中国金属学会炼焦化学分会、全国冶金焦化信息网，2014：4.

[3]朱烈锋，张新华.锅炉水质指标自动检测系统的原理与设计[J].新技術新工艺，2003，（12）：11-13.