高純蒸汽和高效電力生產(chǎn)的總有機碳TOC和硼的在線監(jiān)測

來源：威立雅Sievers分析儀 2025年05月09日 16:03

簡介

一家跨國能源公司、全球電力和天然氣生產(chǎn)巨擘，發(fā)現(xiàn)其下屬一家發(fā)電廠有二氧化硅沉積問題。沉積物損壞了氣輪機葉片，導(dǎo)致計劃外維修。該公司專長于研發(fā)和創(chuàng)新技術(shù)的使用，想要了解發(fā)電廠問題的根源所在，并尋找一種可持續(xù)的解決方案，以防止以后可能再次發(fā)生停產(chǎn)，同時維持最佳發(fā)電效率。

發(fā)電廠根據(jù)市場需求和燃料成本來決定開機和停機。當(dāng)工廠重新開機時，必須確保蒸汽純度，以便克服開機和停機時的溫度和壓力波動。

問題

發(fā)電廠的操作人員發(fā)現(xiàn)了發(fā)電量下降和氣輪機振動的問題。他們停機并打開氣輪機后，看到了很明顯的白色沉積物，那是各種厚度的二氧化硅沉積在氣輪機葉片的邊緣處。發(fā)現(xiàn)此問題后，操作人員和研究人員就不得不評估水質(zhì)和水處理過程。

在鍋爐前面，發(fā)電廠使用由陽離子、陰離子、混合樹脂層單元組成的脫鹽系統(tǒng)。發(fā)電廠重新評估了控制脫鹽系統(tǒng)再生和保持鍋爐給水純度的監(jiān)測參數(shù)。當(dāng)發(fā)電廠開機和停機時，減少污染物就變得尤其重要，因為在重新開機時，污染物可能進入蒸汽，然后進入氣輪機。

以前，發(fā)電廠使用在線型二氧化硅分析儀來監(jiān)測二氧化硅，防止其進入蒸汽并沉積在氣輪機中。但當(dāng)二氧化硅分析儀達到報警限值（10 ppb）時，往往來不及停止鍋爐給水和再生混合樹脂層。微量二氧化硅已經(jīng)泄漏到蒸汽中，并進入氣輪機。

解決方案

與在線型二氧化硅分析儀相反，在線型硼（Boron）分析儀經(jīng)常被用作0污染監(jiān)測工具，來控制二氧化硅從離子去除工藝（例如：混合樹脂層的離子交換工藝）中泄漏出來。在其他離子泄漏之前，硼從樹脂層中洗脫出來（見圖1）。在線型硼分析可以檢測到低10 ppt濃度的硼（見圖2），因此硼分析儀不僅能夠防止二氧化硅進入鍋爐，還能防止弱酸、弱堿、以及處理工藝中的其他污染物進入鍋爐。除了防止二氧化硅泄漏和管理樹脂層耗盡之外，發(fā)電廠還用簡單、內(nèi)部的方法來決定接受或拒絕鍋爐給水。總有機碳（TOC）分析法能夠測量樣品水中的離子形式和非離子形式的有機化合物總和。非離子形式有機物能夠從處理系統(tǒng)漏出，并在高溫高壓鍋爐中分解成腐蝕性酸氣。在脫鹽系統(tǒng)的后面，發(fā)電廠用TOC分析法來決定是否允許水流入鍋爐以產(chǎn)生蒸汽進入氣輪機。工廠的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)是TOC<40 ppb。此時電導(dǎo)率大部分來自TOC，因此冗余參數(shù)為電導(dǎo)率<0.4 μS/cm。

方程1：電導(dǎo)率和TOC

圖1. 硼、二氧化硅、電阻率的相關(guān)性

（a）Sievers^®在線硼分析儀監(jiān)測超純水中1、2、3或4個樣品流路中的硼，檢測范圍：10 ppt - 100 ppb。

（b）Sievers^® M500在線TOC分析儀檢測超純水中的TOC，檢測范圍：30 ppt - 2.5 ppm。

（c）Sievers^® M9在線TOC分析儀的動態(tài)TOC檢測范圍：30 ppt – 50 ppm，檢測范圍廣，結(jié)果穩(wěn)定而準(zhǔn)確。

（d）Sievers^® M9便攜TOC分析儀的動態(tài)TOC檢測范圍：30 ppt – 50 ppm，檢測范圍廣，結(jié)果穩(wěn)定而準(zhǔn)確。

圖2

結(jié)論

大型跨國電力公司使用在線型監(jiān)測工具來保護設(shè)備資產(chǎn)、控制水處理工藝。保證蒸汽純凈，就能大程度地提高生產(chǎn)效率，大程度地減少停機時間，從而確保電力和天然氣的生產(chǎn)、配送、銷售。

參考文獻

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Dennis, K. (Intel); Godec, R. (GE Analytical Instruments); Kosenka, P. (GE Analytical Instruments), “Progress Report on New On-Line Boron Analysis Research,” Executive Forum Proceedings, Watertech 2000年
Sushma Malhotra (AMD), Otto Chan (AMD), Theresa Chu (Balazs Analytical), and AgotaFusko (Balazs Analytical), “Correlation of Boron Breakthrough versus Resistivity and Dissolved Silica in a RO/DI System,” Ultrapure Water, pp. 22-26, Vol. 13, No. 4, 1996年
Wickham, R. (IDT), Godec, R. (GE Analytical Instruments), “Controlling Boron Levels in Semiconductor UPW using an Experimental On-Line Boron Analyzer,” Semiconductor Pure Water and Chemicals Conference, Proceedings, pp 15-33, 2001年
Johnson, E. (Micron), Somerville, K. (Micron), Godec, R. (GE Analytical Instruments), Dunn, R. (GE Analytical Instru-ments), “The Analysis of Boron, Colloidal Silica, and Reactive Silica Leakage from Primary and Secondary Regenerable Mixed Ion Exchange Beds in an UPW System,” Executive Fo-rum Proceedings, Watertech 2002年, Portland, OR.
Dunn, R.,“New Analytical Technique Promotes Elimination of Silica in Feed, Steam and Condensate Systems,” Presented at International Water Conference, Pittsburgh, PA, 2002年10月
Godec, Richard, “Preventing the Release of Nano Materials from Depleting Ion-Exchange Beds by Using an Online Boron,” Presented at ULTRAPURE WATER Conference, Port-land, OR, 2011年11月, Tall Oaks Publishing, Inc.

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