火力发电是现阶段主要的发电模式。火力发电机组的锅炉运行温度和压力一般较高，运行压力可达30 MPa以上，主蒸汽出口温度有的超过600 ℃。如果锅炉水质不合格，水中杂质在加热蒸发过程中浓缩沉积，容易引起锅炉受热面积盐、结垢和腐蚀，降低热效率，同时容易使受热面过热形成鼓包、开裂现象，进而造成事故。电站锅炉的水质与火力发电机组的安全稳定、经济节能和清洁环保运行直接相关。但相关标准实施过程中存在诸多问题，导致检验人员在水质检验过程中遇到一些障碍，如标准表述存在歧义，标准中名词定义不够严谨，某些水样无相应的评判指标等〔1〕。笔者对电站锅炉水质检验过程中遇到的问题进行阐述，以期促进相关标准修订完善，提高检验裁定的客观性和一致性。
1 相关法律法规及标准
《中华人民共和国特种设备安全法》第44条规定：锅炉使用单位应当按照安全技术规范的要求进行锅炉水质处理，并接受特种设备检验机构的定期检验〔2〕。目前电站锅炉水质检验涉及的规范主要有TSG G5001—2010《锅炉水（介）质处理监督管理规则》、TSG G5002—2010《锅炉水（介）质处理检验规则》；涉及的标准主要有GB/T 12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》、DL/T 561—2013《火力发电厂水汽化学监督导则》和DL/T 805—2016《火电厂汽水化学导则》等。
2 标准选择
特种设备检验机构首先执行的是特种设备安全技术规范（TSG）。对于火力发电机组水汽质量检验工作，选择正确的标准相当重要。
TSG G5001—2010、TSG G5002—2010中均规定：电站锅炉的水汽质量检测项目与质量指标按GB/T 12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》或DL/T 912—2005《超临界火力发电机组水汽质量标准》执行。目前DL/T 912—2005已经废止，且无替代标准，TSG G5001—2010、TSG G5002—2010均未对此内容进行修改；对于GB/T 12145，TSG G5001—2010中明确规定版本号为2008版，但该标准已更新至2016版，TSG G5001—2010也并未针对版本号更新发布修改单。因此，在电站锅炉水质检验过程中，DL/T 912—2005已废止不可用，只可使用GB/T 12145，但规范规定使用的GB/T 12145—2008也已废止。
综合考量，电站锅炉的水汽质量检测使用现行GB/T 12145—2016版本。虽然与相应的特种设备安全技术规范规定的标准年代号不符，但笔者与多数行业内人员认为其为最合理的选择。笔者建议特种设备安全技术规范及时修正所引标准的改版变更等。
3 给水处理方式的定义
GB/T 12145—2016中定义“氧化性全挥发处理〔AVT（O）〕为锅炉给水只加氨的处理”，“还原性全挥发处理〔AVT（R）〕为锅炉给水加氨和联氨的处理”。但对于锅炉给水中加入氨和其他还原剂的处理方式，如严格按照规范定义既不属于氧化性全挥发处理，又不属于还原性全挥发处理。该标准中“锅炉给水质量”的控制项目中，溶解氧只对应“AVT（O）”和“AVT（R）”2种方式，无第3种方式（见表 1）〔3〕。目前在给水中加入氨和其他还原剂（如二甲基酮肟、抗坏血酸）的处理方式普遍存在，这种情况下溶解氧也应是必测项目。因此，检验工作面临以下困扰：采用宽松的AVT（O）进行评判，将导致指标放宽；采用相对严格的AVT（R）进行评判，处于两指标标准值之间的结果判定为不合格又依据不足。在实际检验检测中，此类情况多采用更加严格的评判指标。上述情况还可能导致部分经验不足的检验人员在出具报告时，刻板地建议采用化学除氧的企业将给水中添加的其他还原剂换成联氨，理由是标准定义还原性全挥发处理只能加氨和联氨。为避免实际检验过程遇到上述问题，笔者建议标准起草单位应就锅炉给水中加入氨和其他还原剂的处理方式给出明确定义。
表1 锅炉给水质量
Table 1
| 控制项目 | 标准值和期望值 | 过热蒸汽压力/MPa | |||||||
| 汽包炉 | 直流炉 | ||||||||
| 3.8~5.8 | 5.9~12.6 | 12.7~15.6 | ＞15.6 | 5.9~18.3 | ＞18.3 | ||||
| 氢电导率（25 ℃）/（μS·cm-1） | 标准值 | — | ≤0.30 | ≤0.30 | ≤0.15 | ≤0.15 | ≤0.10 | ||
| 期望值 | — | — | — | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.08 | |||
| 硬度/（μmol·L-1） | 标准值 | ≤2.0 | — | — | — | — | — | ||
| 溶解氧/（μg·L-1） | AVT（R） | 标准值 | ≤15 | ≤7 | ≤7 | ≤7 | ≤7 | ≤7 | |
| AVT（O） | 标准值 | ≤15 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ||
4 炉水硬度控制
GB/T 12145—2016“汽包炉炉水磷酸根含量和pH标准”中标注有“a控制炉水无硬度”，且表中锅炉汽包压力＞12.7 MPa时的磷酸根标准值处标注“a”，pH整列标注“a”（见表 2）〔3〕。此种标注方式存在一定歧义，即：（1）是否所有炉水均需控制炉水无硬度：（2）锅炉汽包压力在12.7 MPa以上采用炉水固体碱化剂处理时才需控制。实际操作中，有些机构认为炉水需要全部控制硬度，有些机构则认为只有12.7 MPa以上的锅炉炉水才需控制硬度（pH上标“a”可忽略，考虑为笔误）。如该标准欲表达所有炉水均需控制硬度，可考虑增加一列“硬度”检测项，不采用上标注解方式。因此，该标准意图不明容易导致各机构在执行检验过程中对标准理解不统一，标准起草单位应就此进行说明。
表2 汽包炉炉水磷酸根含量和pH标准
Table 2
| 锅炉汽包压力/MPa | 处理方式 | 磷酸根/（mg·L-1） | pHa（25 ℃） | ||
| 标准值 | 标准值 | 期望值 | |||
| 3.8~5.8 | 炉水固体碱化剂处理 | 5~15 | 9.0~11.0 | — | |
| 5.9~10.0 | 2~10 | 9.0~10.5 | 9.5~10.0 | ||
| 10.1~12.6 | 2~6 | 9.0~10.0 | 9.5~9.7 | ||
| 12.7~15.6 | ≤3a | 9.0~9.7 | 9.3~9.7 | ||
| ＞15.6 | 炉水固体碱化剂处理炉水全挥发处理 | ≤1a | 9.0~9.7 | 9.3~9.6 | |
| — | 9.0~9.7 | — | |||
注：a控制炉水无硬度。
5 补给水质量控制
GB/T 12145—2016“锅炉补给水质量”中缺少锅炉过热蒸汽压力在3.8~5.8 MPa的检测项目，意味着这一压力范围内的补给水质量可不检测。但实际情况中，相比于高压或更高压力的锅炉，中压锅炉无论在水处理设备、技术还是管理水平方面都相对较差，处理效果普遍不理想。补给水的质量直接影响锅炉的给水水质，如不监控补给水水质，中温中压锅炉会影响锅炉运行，带来重大安全隐患。也有研究者提出对给水进行监控。但给水水质出现问题时，大量不合格除盐水已进入到汽水循环系统，易造成锅炉积盐、结垢和腐蚀，因此笔者认为水质监控应尽量设置在上游。
6 水质异常时的处理等级
按照TSG G5002—2010附件A的要求，“水汽质量检验结论分为合格、基本合格、不合格”。其中，“基本合格”的要求是“水汽质量检测结果，有个别项目不符合相应标准的要求，但不超过GB/T 12145规定的一级处理值，不会造成锅炉快速腐蚀、结垢、积盐”；“不合格”是规定“水汽质量检测结果，有项目不符合相应标准的要求，且超过GB/T 12145规定的一级处理值，容易引起锅炉结垢、腐蚀、积盐”〔4〕。
以GB/T 12145—2016的“锅炉给水水质异常时的处理”为例，见表 3。
表3 锅炉给水水质异常时的处理
Table 3
| 项目 | 标准值 | 处理等级 | |||
| 一级 | 二级 | 三级 | |||
| pHa（25 ℃） | 无铜给水系统b | 9.2~9.6 | ＜9.2 | — | — |
| 有铜给水系统 | 8.8~9.3 | ＜8.8或＞9.3 | — | — | |
| 氢电导率（25 ℃）/（μS·cm-1） | 无精处理除盐 | ≤0.30 | ＞0.30 | ＞0.40 | ＞0.65 |
| 有精处理除盐 | ≤0.15 | ＞0.15 | ＞0.20 | ＞0.30 | |
| 溶解氧/（μg·L-1） | 还原性全挥发处理 | ≤7 | ＞7 | ＞20 | — |
注：a—直流炉给水pH＜7.0，按三级处理；b—凝汽器管为铜管，其他换热器管均为钢管的机组，给水pH标准值为9.1~9.4，一级处理为pH＜9.1或＞9.4；采用加氧处理的机组（不包括采用中性加氧处理的机组），一级处理值为pH＜8.5。
由表 3可见，如果无铜给水系统给水pH为9.7，不在一级处理值范围内，可能理解为超过一级处理值，则检测数据仅与标准值相差0.1即判定不合格，似乎过于苛刻。若将超过一级处理值理解为“达到二级处理值及以上”似乎无歧义，也不会出现略超标即判定不合格的情况。那么对于此种解释，是否可直接表达为“达到二级处理值及以上”。笔者认为标准起草单位应对此问题进行明确，否则将影响水质报告结论的判定，对检验机构的权威性产生影响。
7 氢电导率检测指标
氢电导率是评定水汽质量的重要指标，在实际检测中检验机构会遇到诸多障碍。原因在于，现场检测含微量级杂质离子水的氢电导率时，需要封闭的管路系统和有效的氢离子交换树脂柱。目前大部分汽包压力等级在9.8 MPa以下的机组，其取样装置基本未配备氢离子交换树脂柱，检测机构需自带氢离子交换树脂柱接入现场取样系统，管路的对接、封闭、树脂置换的稳定、操作耗时长等问题使得实际操作非常困难。
建议执行该标准时，若现场检测有条件测定氢电导率，按相关评定原则执行；若现场无法测定氢电导率，氢电导率不作为判定依据，综合考量其他参数。例如，溶解氧、pH、电导率出现多项超标，或系统普遍出现前三项超标及硬度、铁离子、铜离子、钠离子、硅含量等严重超标，检测人员进行现场核查及复检，确认无误后可判定为不合格。
需要注意的是，检测中出现异常处理值时，首先需查验与其他水样的相关性，若异常数值出现无理由、无关联，则寻找异常原因，不能作为水汽质量的判断依据。只有经综合分析确认异常发生，才可按照异常处理等级进行评判〔5〕。
8 结语
标准可用于检验生产质量与指导生产，具有一定法定效力和权威。但国家标准并非完美无缺，需要准确贴近生产实际，才能更好地服务于生产。同时，使用者在采用标准时要善于发现总结，针对标准中的问题提出见解，以推动标准更新，促进行业发展。对于实际检验时面临的问题，希望相关标准起草单位能进行相应修订与完善，使标准使用人员更清晰地理解标准含义，提升检验裁定的客观性与一致性。
参考文献
津公网安备 12010602120337号