锅炉双色液位计造成过水操作不当

预防措施

  　（1） 要特别注意水容量较大的锅筒的锅壳、封头或管板、炉胆等主要受压部件的材料、强度，联接型式、焊接与冷加工组装等在设计和制造上是否符合有关规定和标准。火管锅炉由于锅筒直径较大以及锅筒内受压部件较多，联接型式较复杂等情况，因此更要注意这个问题。

　　（2） 检验与修理锅炉时，对锅筒的苛性脆化、严重腐蚀与变形以及起槽裂纹，要高度警惕，检查要周到细致，修理则必须保证质量，防止因强度不足或裂纹扩展而突然撕裂。

　　（3） 司炉人员必须切记：发生严重缺水事故时，一定不能再进水，以免锅筒钢板在过热烧红的情况下，遇水突然冷缩而脆裂。

　　（4） 锅炉的安全附件，特别是安全阀，必须经常保持灵敏、准确、可靠。多数小锅炉爆炸事故都有一个共同的重要原因，就是没有装置安全阀或安全阀失灵而造成超压。如安全阀正常，控制在较低的压力下运行，爆炸事故是完全可以避免的。

　　（5） 应注意易被忽视的薄弱环节。有很多爆炸事故发生在炊事、洗澡、采暖、热饭用的锅炉，甚至热水锅炉和茶水炉也多有发生。这些锅炉体积小，压力低，又多在生活部门，往往不被注意和重视，很易成为锅炉安全管理的薄弱环节和漏洞，所以，应特别注意。

近年来，锅炉爆炸事故时有发生，缺水事故为常见，而且危害较大。再有就是因水质管理不善而造成的炉管等受热面过热烧损事故。在叙述常见锅炉事故时，除了锅炉爆炸事故和缺水、满水、汽水共腾事故以外，其它事故均以事故发生的部位来分别叙述。

　　锅炉爆炸发生是由于锅筒（汽水锅筒或水锅筒）破裂，锅筒内储存着几吨、甚至几十吨有压力的饱和水及汽瞬时释放巨大能量的过程。

　　锅炉爆炸所产生的灾害主要有两方面：一是锅筒内水和汽的膨胀所释放的能量；二是锅内的高压蒸汽以及部分饱和水迅速蒸发而产生大量蒸汽几四围扩散所引起的灾害。

　　（1） 在锅炉较长时间缺水，钢板被灼红、机械强度急骤降低的情况下，司炉人员违反操作规程，向炉内进水，引起爆炸；

　　（2） 铆接锅炉，锅壳或锅筒长期漏泄，且炉水碱度较高，造成铆缝或胀口处钢板苛性脆化，以致造成爆炸事故；

　　（3） 严重超压造成爆炸；

　　（4） 因安全附件失灵、结构设计不合理、材质发生衰老等原因，造成锅炉爆炸

发生缺水事故时并非上述现象全都出现，一般情况下，只有前三种现象，而无后几种现象，则可能是轻微缺水，但不排除严重除水的可能性；如在前三种现象出现的同时，又出现后面几种现象时，一般即认为是严重缺水事故。　缺水事故的判断和处理

缺水事故有两种，一种是轻微缺水，即水位表虽看不到水位但锅筒内水位尚未降到水连管以下，这时水位表中出现的是一种虚假水位。这可用关闭水位表汽旋塞的办法，使水位表内蒸汽冷凝，形成真空负压而将尚未降到水连管以下的水吸引入水位表内。这种方法通称“叫水”。如叫水操作后，仍不见水位，说明水位至少已低于水连管以下了，很可能更严重，这时，就是发生严重缺水事故了。

如确认是轻微缺水事故，由于受热面尚未“干烧”，则完全可以进水到正常水位。如果原因不清，经上水仍不见水位时，或给水设备有故障时，则应立即停炉。如判断是严重缺水，则应立即紧急停炉，并降负荷，关闭给水阀门。

处理缺水事故重要的问题是，在未断定是轻微缺水以前和已确认是严重缺水以后，严禁向锅内进水。

发生严重缺水而停炉后，待炉体逐渐冷却，再对炉膛和其它处受热面以及炉墙、钢架等进行详细检查，如由于处理及时，不是十分严重缺水而无大问题时（如仅仅管子轻微变形），应查明和消除事故的致因，并在水压试验合格后投入使用；如过热较严重，引起胀口渗漏、管子严重变形、钢材严重过热烧损时（必要时做金相检查），则须检查合格后，方可使用。

磁敏电子双色液位计发光高度良好，可观看距离更远，本体上的标尺刻度更为清晰，可控显示范围大。产品系列多，广泛应用于各种工业过程中的液位显示测量。

磁敏电子双色液位计是非磁性传感器通过上下法兰与液体容器连通，传感器管内装一个磁性浮子，浮子根据介质的来设计，浮子内含磁钢与容器内液面等高，双色发光管与液位显示盒内感磁部件上下，和磁场上的感磁部件受磁，触发相应的电路，显示规范：全红即是无水，全绿代表满水，液绿汽红，红绿交界处也就是容器内的实际液位。

磁敏电子双色液位计，显示采用高亮度LED双色发光管，组成红、绿光显示液位，白天观察距离100m,夜间可达300m以上。完全可替换磁翻板液位计的产品，替代了磁翻板液位计自身没有光源可视距离近。尤其在环境恶劣灰尘较大杂质较多的工厂作业，由于磁吸附作用，微细铁屑覆盖了磁翻板的红绿颜色，无法观察液位，存在严重的事故隐患。还可达到玻璃管液位计无法克服的高温、高压、高粘度、易燃、易爆及腐蚀性介质等场合测量。

磁敏电子双色液位计的优点：彩色显示清晰观察角度大可视距离远，产品采用******不锈钢制造，液位计显示装置与容器内的介质不接触，干净卫生无泄漏，适用压力容器，可对内装易燃、有毒和腐蚀性介质的容器绝对的安全可靠。显示量程大，设计压力高，使用范围广。还可配远传显示液位，配套输出标准信号，实现液位的远传显示和容器内液位的集中监测控制。

双色液位计是一种简单而可靠的液体测量工具，广泛应用于各种工业领域和应用场景。它通过一个透明的管状容器，其中填充着一种特殊的双色液体，实现对液体高度的测量和显示。

双色液位计的工作原理非常简单，基于液体的比重差异原理。在透明的管状容器内，设置了两种不同颜色的液体，通常为红色和白色。当液位低于某个位置时，白色液体会完全填满整个管道；而当液位高于该位置时，红色液体则会开始展现出来。

通过观察管道中液体的颜色变化，可以确定液体的高度。通常，双色液位计上方和下方都有刻度线，用于准确读取液体的高度。操作人员只需简单地观察液面位置，就能迅速获得液位信息。

双色液位计具有许多优点。首先，它具有直观性和易读性，通过颜色变化可立即得知液位高度，无须使用其他仪器或设备进行进一步的测量。其次，双色液位计无需电源供应，不需要复杂的安装和维护，使用非常方便。此外，它对各种液体介质具有较好的适应性，可以在不同的工作环境中稳定运行。

然而，双色液位计也存在一些限制。主要的挑战之一是可见光范围内的限制。由于其基于颜色变化的原理，如果液体本身是不透明的、太浑浊或者液面高度接近管道直径，就可能影响到准确的测量结果。此外，在高温、高压或腐蚀性环境下使用时，双色液位计可能需要采取一些额外的保护措施。

总体而言，双色液位计作为一种简单、直观的液位测量工具，广泛应用于石化、化工、能源、制药等行业。它提供了一种经济实用的液位监测方式，并在工艺控制、安全保护和设备维护方面发挥着重要作用。在选择和使用双色液位计时，需要根据实际需求、工作环境和特殊要求进行合理的设计和安装，以确保准确、可靠地测量液体高度。

产品简介

HW-UYB系列智能电容式锅炉汽包液位计是采用的、具有全程测量自动补偿功能的电容检测技术制造而成。它解决了传统电容式液位计难以克服的测量系统温度漂移大、被测介质介电常数变化对测量的影响大、测试线性较差及需要人工进行现场标定等问题。能够对锅炉汽包水位实现安全、可靠、准确的全工况测控，对锅炉安全、、节能运行有重要意义。可应用于各种规格的工业汽包、高加、低加、转化炉等压力容器的液位测控。

一、行业背景

锅炉汽包水位测量的重要性是人所共知的,然而长期以来锅炉汽包水位连续测量技术方面采用的平衡容器式(差压式)测量方法存在许多无法改进的缺陷,主要体现在以下几个方面:

1、不能实施全工况测量,存在“假水位”测量、在锅炉启、停、排空、连排、事故等不稳定运行工况下建立稳定差压条件时间较长、恢复时间较长或干脆不能建立正常差压,需要人

工干预等问题。

2、在稳定工况条件下,由于受结构限制,不能解决因水侧绝温造成的系统测量误差的补偿问题。在锅炉缺、满水等事故工况条件下,系统测量误差过大可能带来严重后果。

3、结构复杂,静密封点多,施工规模大并存在冬季保温问题。

4、测量时滞较长,不能即时反应锅炉水位变化,测量信号调节质量差。

5、由于存在冷凝筒放热,使用成本高。

这些缺陷都是由于差压式测量原理及其对系统取样结构的不合理造成的,无法改进。在非正常工况下给锅炉安全运行造成了大隐患。产品参数

测量范围：350mm  440mm  600mm  800mm  1000mm特殊规格可订做 special

工作压力：0～16MPa;

工作温度：0°C~550°C;

输出信号：4-20mA、4-20mA叠加485通讯协议、4-20mA叠加HART协议;长期稳定性：≤0.2%FS/年

精度等：0.5%FS;

固定方式：1.螺纹安装   2.法兰安装，  3.特殊要求请在订货说明

防爆标志：ExiallCT6 Ga；

适用介质：水、蒸汽。

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智能电容式液位计锅炉汽包液位计-宏伟仪表

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智能电容式液位计锅炉汽包-宏伟仪表

智能电容式液位计锅炉汽包-宏伟仪表

背景

       美国田纳西河谷管理局（TVA，Tennessee Valley Authority）所属的艾伦联合循环发电厂（Allen Combined Cycle Plant）位于田纳西州孟菲斯市近郊，艾伦发电厂是田纳西河谷管理局的第七家联合循环发电厂。发电厂于2018年新增2台天然气轮机（每台33万千瓦）、1台燃烧蒸汽轮机（42万千瓦）、以及3000块太阳能板（约1千千瓦）。发电厂的总发电量超过100万千瓦，为50多万户家庭供电。

       艾伦发电厂的前身是拥有55年历史和三个燃煤机组的艾伦化石燃料发电厂。天然气发电的排放很低，艾伦发电厂于2018年成为管理局的最GX的天然气发电厂1。在发电高峰时段2，发电厂每天要用7—10百万加仑（约26500—38000 m3/天）的水来冷却冷凝器。由于在生产效率和资产优化方面有较高要求，发电厂难以承受因停机而造成重大经济损失，因此采用了总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）监测法来预防因乙二醇（glycol）泄漏而导致停机，造成高昂损失。

挑战

      艾伦发电厂的锅炉给水系统的设计与管理局的其它两家发电厂的锅炉给水系统的设计相同。去年，这三家发电厂的闭环冷却水系统都发生了乙二醇泄漏，不得不停产维修，以维护设备安全。艾伦发电厂寻求建立一种更积极主动的监测工艺来避免再度发生此类停产维修。

      艾伦发电厂的技术人员检查了冷却水回路，测试了冷凝水和加有冷却水（约含35％乙二醇）的冷凝水。测试结果表明，污染是由泄漏到锅炉给水泵中的少量乙二醇引起。泄漏的原因有以下两条，都涉及到密封不良：

01、当发电设备不运行而闭环冷却水系统正常运行时，冷却水与锅炉给水泵之间有约150 PSI的压力差。如果给水泵的密封不良，就会导致乙二醇泄漏。

02、当发电设备运行时，如果给水泵的密封不良，也会导致乙二醇泄漏。

       发电厂只有迅速确定停机的根本原因，才能尽快恢复生产，降低经济损失。

       乙二醇在室温和正常压力下为非离子状态，因此无法用pH值或电导率等传统监测技术来检测乙二醇泄漏。但当给水进入低压（70—80 PSI）、中压（300—350 PSI）和高压（1600—1800 PSI）桶之后，水中的乙二醇会氧化成乙酸等有害的有机酸，使水的pH值从10迅速降到5。随着水从液体变为蒸汽，低pH值的环境会使金属呈熔融状态，使管道壁被腐蚀变薄。低pH值甚至还能在24至48小时内使管道壁穿孔，造成更严重的管道破损。艾伦发电厂在调查锅炉事故时，最初以为需要几加仑的乙二醇才能造成这样的锅炉损坏，但实际上只需半升乙二醇就能造成发电厂停产（见图1，1加仑约为3.79升）。

图1. 左侧为最初估计的导致设备损坏和pH值偏移所需的乙二醇量，右侧为实际上能造成发电厂停产和管道老化的乙二醇量。

      停产会给发电厂带来重大经济损失。管理局估计，停产5天的经济损失高达170万美元。没有蒸汽就无法发电，因此艾伦发电厂用一台燃气轮机作为备用，以减少停机损失。如果没有备用轮机，管理局的发电厂可能会面临500万美元以上的停产损失，具体损失金额取决于当时的发电量需求。此外，设备损坏还会使发电设施加速老化，从而进一步加大损失。

解决方案

       艾伦发电厂采用TOC分析法来测量有机污染物，TOC分析法是一种能够快速、准确、可靠地检测乙二醇泄漏的取样工艺。TOC浓度与泄漏的乙二醇浓度呈正比线性关系，因此可以用TOC来检测超纯给水中的微量乙二醇，如图2a所示。在开始TOC监测之前，管理局进行了一系列测试，以确定能触发TOC响应的加标乙二醇浓度（见图2b）。

图2

（a）苏伊士WTS分析仪器实验室先前完成的测量结果，以及在宽浓度范围内回收率大于97％的乙二醇（ethylene glycol）测量结果。

（b）管理局用丙二醇（propylene glycol）进行的类似测量结果。

       此时用正常测量值的基线与峰值结果相比较来定义行动限。测试结果表明，仅几盎司乙二醇的泄漏就会产生400—700 ppb的TOC结果。在正常情况下，纯冷凝水中的TOC浓度应低于100 ppb，通常在20 ppb附近。

       TOC分析仪将有机化合物氧化成CO2，并测量所产生的CO2。有多种方法可以用来进行氧化和检测，而艾伦发电厂采用膜电导检测和紫外过硫酸盐氧化法。这种TOC方法被广泛用于饮用水处理、制药、半导体等行业的从原水到超纯水的监测。

       测试程序包括TOC分析和各种样品检查，能够有效预防有害的乙二醇泄漏。操作人员可以根据测试结果来制定日常监测步骤，也可以根据测试结果来决定是否切换或关闭设备。图3是决策流程示意图。

图3.田纳西河谷管理局艾伦发电厂采用TOC分析法来检测乙二醇泄漏的操作程序流程示意图，包括行动限和步骤。

       在开始操作之前，先从锅炉给水泵的水池中取样，测量TOC。发电厂有两个锅炉给水泵。如果在泵A中测出高于痕量的TOC，则测试并使用泵B，除非在泵B中也测出高于痕量的TOC。每天进行两次样品分析，检查是否有足以损坏设备或系统的TOC结果。

       也可以从低压桶中取样，因为低压桶是较早的检测点。在更换锅炉给水泵的机械密封材料时完成低压桶取样，以确保密封材料保持良好性能。如果发现低压桶中有泄漏，应彻底冲洗和清洁系统，去除有机酸并恢复较高的pH值。以往的测试方法具有破坏性，在不进行破坏性测试的情况下很难彻底分析管道壁变薄的原因。但TOC测试法则不同，能够提供易测量和可重复的TOC数据，是一种稳健耐用的检测技术，帮助艾伦发电厂在发生停机事件和设备老化之前就能够监控、测量、预防乙二醇泄漏。

      此项检测技术提高了发电厂的运营信心，未来可以在全管理局推广，实现连续的在线监测。

结论

      即便是针孔般小的乙二醇泄漏，都会损坏发电厂的工艺设备。在较高的温度和压力下，乙二醇会降解为有机酸，进而酸化水流，加快系统腐蚀。虽然无法准确量化发电设备老化或管道壁变薄所造成的损失，但发电厂停产一天就会损失数百万美元的营业收入。pH值和电导率都难以检测到给水泵中的乙二醇泄漏，因而无法及时提醒操作人员系统中的有机酸降解。TOC分析法被证明是检测乙二醇泄漏的最有效方法，实验室或在线的TOC检测浓度从低到高，范围非常广。当发现TOC浓度偏离了典型工艺浓度时，就表示有乙二醇泄漏。

       艾伦发电厂采用TOC分析法来监控设备运行，能够及时采取措施保护设备，维持发电厂的正常运营。使用膜电导检测技术的TOC分析仪能够检测到极低浓度的乙二醇泄漏，并且具有回收乙二醇和有机酸的超高灵敏度。事实证明，TOC分析仪非常有助于发电厂的运营监控。当分析仪DY次检测到乙二醇泄漏事件时，即完成了分析仪的投资回报。田纳西河谷管理局艾伦联合循环发电厂用TOC分析法建立了乙二醇检测工艺，为发电厂带来了更高的运营信心和更好的资产保护。

参考文献

1.“Allen Combined Cycle Plant.” TVA, www.tva.gov/Energy/Our-Power-System/Natural-Gas/Allen-Combined-Cycle-Plant. 

2.“Allen Combined-Cycle Power Plant, Tennessee, United States of America.” Power Technology | Energy News and Market Analysis, www.power-technology.com/projects/allen-combined-cycle-power-plant-tennessee/.