皮元豐

(江西科晨高新技術(shù)發(fā)展有限公司，江西 南昌 330096)

試論總有機(jī)碳分析在電廠化學(xué)監(jiān)督中的重要性

皮元豐

(江西科晨高新技術(shù)發(fā)展有限公司，江西 南昌 330096)

總有機(jī)碳(TOC)分析是評(píng)價(jià)水體有機(jī)物污染程度的重要指標(biāo)。介紹了TOC的主要來(lái)源，簡(jiǎn)述了TOC分析儀的檢測(cè)過(guò)程及應(yīng)用，并從不同角度論述了總有機(jī)碳(TOC)分析在電廠化學(xué)監(jiān)督中的重要性。

總有機(jī)碳(TOC)；電廠化學(xué)監(jiān)督；腐蝕

隨著我國(guó)火力發(fā)電的發(fā)展，其裝機(jī)容量也得到了大幅提升，大量擴(kuò)容后的機(jī)組在建設(shè)使用中，電廠化學(xué)監(jiān)督也越來(lái)越受到關(guān)注，相關(guān)部門(mén)對(duì)水中有機(jī)物的污染情況越來(lái)越重視。

1 總有機(jī)碳(TOC)及其分析方法

1.1 總有機(jī)碳(TOC)的概念及作用[1]

總有機(jī)碳(TOC，total organic carbon)是指有機(jī)化合物中所含的碳，經(jīng)過(guò)氧化可轉(zhuǎn)化為二氧化碳，但不包括總無(wú)機(jī)碳(TIC)。在TOC分析中，被氧化的碳包括生物圈天然產(chǎn)物中的碳、生物圈產(chǎn)物變異體中的碳和人造或合成的化合物中的碳。TOC作為評(píng)價(jià)水中有機(jī)物總含量的綜合指標(biāo)，被用來(lái)分析工業(yè)廢水、生活污水、飲用水和海水中含碳化合物含量，代表著水體中所含有機(jī)物的總和，可以判斷水質(zhì)是否受到污染及污染程度。

1.2 TOC分析的演變

在水質(zhì)分析中，確定有機(jī)物含量所采用的最早標(biāo)準(zhǔn)是生物化學(xué)耗氧量(BOD)，即，測(cè)量細(xì)菌在3 d～5 d內(nèi)消耗氧氣的量。此方法有著諸多明顯的缺陷，如，測(cè)量數(shù)值受能快速分解的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的影響；有些有機(jī)物(如，腐植物)在3 d～5 d的測(cè)試過(guò)程中不能分解等。因此，測(cè)量化學(xué)耗氧量(COD)的方法誕生。此方法通過(guò)一個(gè)強(qiáng)氧化劑測(cè)量其耗氧量，通常選取的強(qiáng)氧化劑為重鉻酸鉀。但是這個(gè)方法也存在問(wèn)題，例如，測(cè)量數(shù)值受能快速分解的無(wú)機(jī)物的影響；反應(yīng)產(chǎn)生危險(xiǎn)廢水等。到了20世紀(jì)60年代初，燃燒法TOC分析出現(xiàn)，到了中期，過(guò)硫酸鹽/100 ℃的TOC分析方法被使用，直到80年代，UV/過(guò)硫酸鹽方法面世。TOC分析作為一種反映水質(zhì)情況的分析方法，其結(jié)果基于可靠方法定量測(cè)量，比BOD與COD更準(zhǔn)確地反映有機(jī)物總量的變化情況，同時(shí)具有檢出限低、耗時(shí)短、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代水質(zhì)檢測(cè)。

1.3 TOC分析方法

目前，TOC分析中較常見(jiàn)的方法是濕化學(xué)氧化法與燃燒法。濕化學(xué)氧化法的一般流程是進(jìn)樣—氧化—監(jiān)測(cè)—數(shù)據(jù)顯示。將樣品送入反應(yīng)池后，首先，需要對(duì)總無(wú)機(jī)碳進(jìn)行酸化，加入磷酸使溶液pH=2，將TIC轉(zhuǎn)化為二氧化碳并進(jìn)行吹掃排出，再加入過(guò)硫酸，將TOC轉(zhuǎn)化為二氧化碳，進(jìn)行檢測(cè)。濕化學(xué)氧化法的優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)果可以直接測(cè)得；在加大樣品量時(shí)能夠測(cè)得微量TOC；能夠分析含氯離子樣品；能分析帶顆粒樣品等。濕化學(xué)氧化法被應(yīng)用于制藥、半導(dǎo)體生產(chǎn)、發(fā)電廠等行業(yè)。

2 電廠中TOC的主要來(lái)源

2.1 鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)與終端設(shè)備材料

目前，電廠中的鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)與除鹽系統(tǒng)對(duì)于有機(jī)物的去除無(wú)法徹底，僅能達(dá)到80%左右。另外，在系統(tǒng)之間聯(lián)通的相關(guān)設(shè)備、管道中，其自身的材料也會(huì)出現(xiàn)有機(jī)物的滋生，并進(jìn)入液體當(dāng)中，這些未除盡與滋生的有機(jī)物便有可能進(jìn)入熱力系統(tǒng)當(dāng)中。

2.2 樹(shù)脂及其降解產(chǎn)物

樹(shù)脂顆粒常會(huì)出現(xiàn)在鍋爐補(bǔ)給水除鹽系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)及高速混床系統(tǒng)這3個(gè)系統(tǒng)中。當(dāng)樹(shù)脂接觸到水中的氧化劑便會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生降解產(chǎn)物。這些產(chǎn)物隨之進(jìn)入熱力系統(tǒng)，在高溫高壓條件下分解產(chǎn)生有機(jī)酸，造成設(shè)備腐蝕損傷，降低設(shè)備壽命。

2.3 凝汽器泄漏

現(xiàn)階段，我國(guó)熱力設(shè)備所采用的冷卻水，按照是否循環(huán)使用可分為直流冷卻系統(tǒng)與開(kāi)式冷卻系統(tǒng)。直流冷卻系統(tǒng)的冷卻水為天然水，以此使用不重復(fù)利用，但在水中卻含有大量不同形式的有機(jī)物。開(kāi)放式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻水循環(huán)使用，在循環(huán)過(guò)程中不斷被蒸發(fā)濃縮，最終水中的有機(jī)物含量將更高。一旦凝汽管板存在滲漏等問(wèn)題時(shí)，水中的有機(jī)物便會(huì)進(jìn)入熱力系統(tǒng)。有機(jī)物進(jìn)入熱力系統(tǒng)的部位及流向圖見(jiàn)圖1。

圖1 有機(jī)物進(jìn)入熱力系統(tǒng)的部位及流向圖

3 TOC-VWS分析儀的應(yīng)用

TOC-VWS分析儀是由島津制作于1984年開(kāi)發(fā)的TOC分析儀，采用680 ℃燃燒-NDIR法，即使含高分子量化合物、懸浮裝顆粒和耐熔化合物，TOC也可以完全氧化。

選取A、B、C、D 4個(gè)火電廠，分別針對(duì)原水處理系統(tǒng)、除鹽系統(tǒng)和爐內(nèi)水汽系統(tǒng)取樣，運(yùn)用TOC-VWS分析儀進(jìn)行TOC含量測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各電廠TOC含量測(cè)定

通過(guò)數(shù)據(jù)可以看到，4個(gè)電廠爐內(nèi)水汽系統(tǒng)中水質(zhì)均良好，TOC含量均較低，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且精處理出口水與凝結(jié)水中的TOC含量接近，表明精處理混床樹(shù)脂并未出現(xiàn)老化分解的現(xiàn)象。通過(guò)監(jiān)測(cè)以上3個(gè)系統(tǒng)的TOC含量，可以分析具體評(píng)價(jià)機(jī)組中有機(jī)物污染情況。

4 TOC分析的重要性

4.1 TOC分析在鍋爐補(bǔ)給水中的重要性

目前，在火力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中，除鹽系統(tǒng)是其中之一?，F(xiàn)階段，常見(jiàn)的除鹽原理是離子交換法、兩級(jí)反滲透法與電去離子技術(shù)(EDI)。作為熱力系統(tǒng)工作介質(zhì)與冷卻介質(zhì)的水，水質(zhì)要求極為嚴(yán)格。除鹽系統(tǒng)作為保證系統(tǒng)水質(zhì)的工序之一，在整個(gè)熱力系統(tǒng)運(yùn)行中有著至關(guān)重要的作用。在除鹽系統(tǒng)中，無(wú)論采用哪一種方法，水中的TOC都必須嚴(yán)格控制，這也是電廠化學(xué)監(jiān)督的一大重要內(nèi)容。若水中溶解過(guò)多化合物，就可能造成反滲透膜出現(xiàn)污染，甚至可能導(dǎo)致反滲透產(chǎn)水量降低。這時(shí)，為了正常工作就必須對(duì)反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，降低了其使用壽命。

4.2 TOC分析在熱力系統(tǒng)的重要性

有機(jī)物隨水進(jìn)入爐本體后，高溫高壓發(fā)生分解，產(chǎn)物氫氣、二氧化碳、單質(zhì)碳等。氫氣可能在一定條件下產(chǎn)生氫脆，弱化金屬?gòu)?qiáng)度。高溫中，蒸汽凝汽時(shí)，其中的二氧化碳可能會(huì)腐蝕金屬，這種現(xiàn)象會(huì)在有氧條件下加劇。此外，蒸汽中的有機(jī)物在隨著蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，其自身因此做功，改變環(huán)境中的溫度與壓力，可能導(dǎo)致化合物溶解度降低，大多以鹽形式析出，附著在汽輪機(jī)葉片上，長(zhǎng)久便會(huì)產(chǎn)生積鹽。無(wú)論是腐蝕，還是降低效率，都會(huì)對(duì)熱力系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)火力發(fā)電的發(fā)展，有機(jī)物的監(jiān)督在電力生產(chǎn)中也越來(lái)越引起重視。有機(jī)物的去除不僅存在于機(jī)組、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，而更多的應(yīng)在實(shí)踐中切實(shí)進(jìn)行監(jiān)督。本文通過(guò)介紹TOC的主要來(lái)源，簡(jiǎn)單闡述了TOC-VWS分析儀的工作流程以及在電廠中的應(yīng)用。在實(shí)際工作中，不同的電廠可根據(jù)其自身機(jī)組的設(shè)計(jì)、特點(diǎn)、系統(tǒng)狀況，結(jié)合理論，分析設(shè)備配置情況展開(kāi)工作。本文希望能為我國(guó)火力發(fā)電廠中化學(xué)監(jiān)督提供參考。

[1] 涂孝飛.總有機(jī)碳(TOC)分析在電廠化學(xué)監(jiān)督中的重要性研究[J].石油和化工設(shè)備,2012(4)：61-63.

Discussiononimportanceoftotalorganiccarbonanalysisinchemicalsupervisionofpowerplant

PIYuanfeng

(JiangxiKechenHigh-technologyDevelopmentCo.,Ltd.,NanchangJiangxi330096,China)

The total organic carbon (TOC) analysis is an important index to evaluate the pollution degree of organic pollutants in water. The main sources of TOC are introduced. The detection process and application of TOC analyzer are introduced, and the importance of total organic carbon (TOC) analysis in chemical supervision of power plant is discussed from different angles.

total organic carbon (TOC); chemical supervision of power plant; corrosion

2017-03-07

皮元豐，女，1984年出生，2007年畢業(yè)于南昌大學(xué)，本科，工程師，從事電網(wǎng)及電廠等化學(xué)技術(shù)等方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.15

O65

A

1004-7050(2017)03-0049-03

分析與測(cè)試