試論總有機碳分析在電廠化學監督中的重要性

皮元豐

(江西科晨高新技術發展有限公司，江西 南昌 330096)

試論總有機碳分析在電廠化學監督中的重要性

皮元豐

(江西科晨高新技術發展有限公司，江西 南昌 330096)

總有機碳(TOC)分析是評價水體有機物污染程度的重要指標。介紹了TOC的主要來源，簡述了TOC分析儀的檢測過程及應用，并從不同角度論述了總有機碳(TOC)分析在電廠化學監督中的重要性。

總有機碳(TOC)；電廠化學監督；腐蝕

隨著我國火力發電的發展，其裝機容量也得到了大幅提升，大量擴容后的機組在建設使用中，電廠化學監督也越來越受到關注，相關部門對水中有機物的污染情況越來越重視。

1 總有機碳(TOC)及其分析方法

1.1 總有機碳(TOC)的概念及作用[1]

總有機碳(TOC，total organic carbon)是指有機化合物中所含的碳，經過氧化可轉化為二氧化碳，但不包括總無機碳(TIC)。在TOC分析中，被氧化的碳包括生物圈天然產物中的碳、生物圈產物變異體中的碳和人造或合成的化合物中的碳。TOC作為評價水中有機物總含量的綜合指標，被用來分析工業廢水、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物的總和，可以判斷水質是否受到污染及污染程度。

1.2 TOC分析的演變

在水質分析中，確定有機物含量所采用的最早標準是生物化學耗氧量(BOD)，即，測量細菌在3 d～5 d內消耗氧氣的量。此方法有著諸多明顯的缺陷，如，測量數值受能快速分解的有機物、無機物的影響；有些有機物(如，腐植物)在3 d～5 d的測試過程中不能分解等。因此，測量化學耗氧量(COD)的方法誕生。此方法通過一個強氧化劑測量其耗氧量，通常選取的強氧化劑為重鉻酸鉀。但是這個方法也存在問題，例如，測量數值受能快速分解的無機物的影響；反應產生危險廢水等。到了20世紀60年代初，燃燒法TOC分析出現，到了中期，過硫酸鹽/100 ℃的TOC分析方法被使用，直到80年代，UV/過硫酸鹽方法面世。TOC分析作為一種反映水質情況的分析方法，其結果基于可靠方法定量測量，比BOD與COD更準確地反映有機物總量的變化情況，同時具有檢出限低、耗時短、費用低等優點，被廣泛運用于現代水質檢測。

1.3 TOC分析方法

目前，TOC分析中較常見的方法是濕化學氧化法與燃燒法。濕化學氧化法的一般流程是進樣—氧化—監測—數據顯示。將樣品送入反應池后，首先，需要對總無機碳進行酸化，加入磷酸使溶液pH=2，將TIC轉化為二氧化碳并進行吹掃排出，再加入過硫酸，將TOC轉化為二氧化碳，進行檢測。濕化學氧化法的優點在于其結果可以直接測得；在加大樣品量時能夠測得微量TOC；能夠分析含氯離子樣品；能分析帶顆粒樣品等。濕化學氧化法被應用于制藥、半導體生產、發電廠等行業。

2 電廠中TOC的主要來源

2.1 鍋爐補給水處理系統與終端設備材料

目前，電廠中的鍋爐補給水系統與除鹽系統對于有機物的去除無法徹底，僅能達到80%左右。另外，在系統之間聯通的相關設備、管道中，其自身的材料也會出現有機物的滋生，并進入液體當中，這些未除盡與滋生的有機物便有可能進入熱力系統當中。

2.2 樹脂及其降解產物

樹脂顆粒常會出現在鍋爐補給水除鹽系統、凝結水精處理系統及高速混床系統這3個系統中。當樹脂接觸到水中的氧化劑便會發生反應，產生降解產物。這些產物隨之進入熱力系統，在高溫高壓條件下分解產生有機酸，造成設備腐蝕損傷，降低設備壽命。

2.3 凝汽器泄漏

現階段，我國熱力設備所采用的冷卻水，按照是否循環使用可分為直流冷卻系統與開式冷卻系統。直流冷卻系統的冷卻水為天然水，以此使用不重復利用，但在水中卻含有大量不同形式的有機物。開放式循環冷卻系統的冷卻水循環使用，在循環過程中不斷被蒸發濃縮，最終水中的有機物含量將更高。一旦凝汽管板存在滲漏等問題時，水中的有機物便會進入熱力系統。有機物進入熱力系統的部位及流向圖見圖1。

圖1 有機物進入熱力系統的部位及流向圖

3 TOC-VWS分析儀的應用

TOC-VWS分析儀是由島津制作于1984年開發的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個火電廠，分別針對原水處理系統、除鹽系統和爐內水汽系統取樣，運用TOC-VWS分析儀進行TOC含量測定，測定結果見表1。

表1 各電廠TOC含量測定

通過數據可以看到，4個電廠爐內水汽系統中水質均良好，TOC含量均較低，符合相關標準的要求，且精處理出口水與凝結水中的TOC含量接近，表明精處理混床樹脂并未出現老化分解的現象。通過監測以上3個系統的TOC含量，可以分析具體評價機組中有機物污染情況。

4 TOC分析的重要性

4.1 TOC分析在鍋爐補給水中的重要性

目前，在火力發電廠鍋爐補給水系統中，除鹽系統是其中之一。現階段，常見的除鹽原理是離子交換法、兩級反滲透法與電去離子技術(EDI)。作為熱力系統工作介質與冷卻介質的水，水質要求極為嚴格。除鹽系統作為保證系統水質的工序之一，在整個熱力系統運行中有著至關重要的作用。在除鹽系統中，無論采用哪一種方法，水中的TOC都必須嚴格控制，這也是電廠化學監督的一大重要內容。若水中溶解過多化合物，就可能造成反滲透膜出現污染，甚至可能導致反滲透產水量降低。這時，為了正常工作就必須對反滲透膜進行化學清洗，降低了其使用壽命。

4.2 TOC分析在熱力系統的重要性

有機物隨水進入爐本體后，高溫高壓發生分解，產物氫氣、二氧化碳、單質碳等。氫氣可能在一定條件下產生氫脆，弱化金屬強度。高溫中，蒸汽凝汽時，其中的二氧化碳可能會腐蝕金屬，這種現象會在有氧條件下加劇。此外，蒸汽中的有機物在隨著蒸汽進入汽輪機后，其自身因此做功，改變環境中的溫度與壓力，可能導致化合物溶解度降低，大多以鹽形式析出，附著在汽輪機葉片上，長久便會產生積鹽。無論是腐蝕，還是降低效率，都會對熱力系統產生不良影響。

5 結語

綜上所述，隨著我國火力發電的發展，有機物的監督在電力生產中也越來越引起重視。有機物的去除不僅存在于機組、系統的設計階段，而更多的應在實踐中切實進行監督。本文通過介紹TOC的主要來源，簡單闡述了TOC-VWS分析儀的工作流程以及在電廠中的應用。在實際工作中，不同的電廠可根據其自身機組的設計、特點、系統狀況，結合理論，分析設備配置情況展開工作。本文希望能為我國火力發電廠中化學監督提供參考。

[1] 涂孝飛.總有機碳(TOC)分析在電廠化學監督中的重要性研究[J].石油和化工設備,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年畢業于南昌大學，本科，工程師，從事電網及電廠等化學技術等方面工作。

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

O65

A

1004-7050(2017)03-0049-03

分析與測試