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总有机碳(TOC)分析仪应用于锅炉水监控

发布:苏伊士水务技术(上海)有限公司
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背景介绍 

       锅炉系统是一个半封闭的循环系统,它的工作原理 是先将水加热使其转换为水蒸气后驱动发电机发电, 与此同时蒸汽冷凝结成水后继续回到系统循环使用。 因此锅炉水的化学组成直接影响了锅炉效率和燃料的消耗。不合理的水处理容易使锅炉生成结垢并对 锅炉系统产生腐蚀。水中的杂质在高温的锅炉管壁 上很容易生成结垢和沉积物。结垢会隔离锅炉管, 降低锅炉加热效率,在生成同等蒸汽的情况下耗费 更多燃料。例如,一个中度结垢的250HP锅炉相比 一个“洁净”的锅炉,在产能相同时,每年要多消耗 几千美元的燃料。而且腐蚀会降低设备的使用寿命, 并需要更多的维修费用。

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图1:锅炉系统示意图

       锅炉系统中的腐蚀会快速损坏管路导致工厂停产。 因此一个正常运作的脱气器和一个准确的化学水处 理方案可以有效解决腐蚀问题,大大延长锅炉寿命。 而有效的锅炉防腐蚀方案也离不开有效的监控方案。

常用的一种技术是监测和控制进水的硬度和铁离子 含量。确保水质最适宜的化学组成可以大大降低沉 积和结垢的风险。若您对锅炉的化学性质不太了解, 这种情况下您需要选择更好的监控系统。

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       锅炉系统通常由几个易被腐蚀的关键部件组成。一旦腐蚀发生在任一部件上,会大大降低锅炉的工作效率。目前判断腐蚀是否发生的最 好方法是监测锅 炉水中是否存在有机物。通过对锅炉水中总有机碳 (TOC)的检测,可以很好地检测系统的完整性及 腐蚀情况,避免因腐蚀而产生严重的后果。

       大部分工厂都会根据锅炉工作压力,对锅炉进水的 TOC 值设置一个最 高限值。通常来说,压力越 低,对杂质含量控制的 要求就越低。大部分水 中自然含有的有机物可 以通过离子交换或物理 过滤(例如超滤)等方法去除。但部分氧化物, 需要额外的步骤才能被去除或降解。

       锅炉腐蚀的诸多重要形 成原因中,有一项是因 为二氧化碳(CO2)。二氧化碳能以可溶解气体状 态进入冷凝系统,或者它也能与给水中碱性的碳酸 氢盐及碳酸盐相结合。通常脱气水中往往不含可溶 解的二氧化碳。但下方的化学方程式显示了碳酸氢 盐或碳酸盐是如何自然地分解成二氧化碳的。

反应 1:2NaHCO3+ 热量 => NaOH + CO2 + H2

反应 2: Na2CO3 + H2O + 热量 => 2NaOH + CO2

反应 1 为完全反应,而反应 2 的完成度仅为 80%。 

       由二氧化碳而导致的侵蚀表征,通常为金属的缺失, 典型的症状为管路底部的管壁呈现腐蚀凹槽。在冷凝系统中最易发生这种情况的是管路的螺纹区域或 者受压区域。 

图 2 显示了在较长的一段时间内对锅炉水的一个监 测结果。在这个工厂里,经理对 TOC 值设置了一 个限值:80ppm TOC,在监测的这段时间内 TOC 值一直低于限值。一旦 TOC 超过了规定值,操作 员会快速报告情况并及时改进。

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图 2:锅炉水中的 TOC 回收

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Sievers InnovOx工作原理

       Sievers 分析仪一直致力于开发 TOC 分析的创新技 术,意在为复杂应用提供最为稳定的 TOC 分析仪。 Sievers* InnovOx TOC 分析仪将技术创新带到了一个新的领域。采用极为有效的超临界水氧化技术 (SCWO),InnovOx 能对几千个水样连续监测而无需重新校准,也无需仪器维护或者更换零部件。

       Sievers InnovOx 的操作原理基于湿式化学氧化技术,在水样中加酸和氧化剂。无机碳通过吹扫可去 除,然后水样在过硫酸盐和高温作用下被充分氧化。 所产生的二氧化碳由非色散红外分光光度计测量。

       InnovOx 将水样和氧化剂的混合物加热到高温,保 证充分氧化并将液体水样转化为超临界状态。一旦 进入该状态,超临界水氧化(SCWO)现象就发生 了。这个创新技术能达到 99%的氧化效率,从而使 TOC 测试达到极高的精确度和准确度。

       Sievers InnovOx 在每次测定结束时,也会去除有 问题的样品基体。因此,氧化副产物、盐等物质不 会在反应器、管道和阀中残留。

总结 

       优化锅炉的性能对于减少防护性的维护或者维修十分重要,而且能最大化盈利率。超临界水氧化技术 为目前的 TOC 检测技术提供了创新和更绿色环保的解决方案。Sievers InnovOx 提供可靠、有效的 TOC 监控解决方案,是整套锅炉水系统不可或缺的组件。

2019-09-11 14:30:37
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