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如何监测冷却水系统中的水质?

发布日期:2021-05-13 15:37:12 发布人员: 浏览次数:47

“TOC分析仪帮助您保护设备,保持生产率,减少工厂停产。”

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AMANDA SCOTT

苏伊士水务技术与方案,Sievers分析仪产品经理


在化学工业中,最常用的化合物之一是水——不仅在加工过程中作为溶剂来使用,而且在冷却或加热循环中用作能量的载体。对水质进行监测可以预测水质的表现,并保护设备。

Chemical Processing杂志采访了苏伊士水务技术与方案——Sievers分析仪产品经理Amanda Scott,了解了如何在关键控制点进行监测,才能有助于确保效率和生产率,比如使用总有机碳TOC分析仪监测闭环冷却水系统。

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问:在闭环冷却水系统中,工厂应对哪些特定问题进行检查?

答:闭环冷却水系统有许多优点——可以精确控制化学品,且十分高效。这些系统被各监管机构公认为是,对环境生物和用水影响最低的最佳可行技术。但其可能会发生泄漏,任何未发现的泄漏都可能严重影响性能,破坏设备资产甚至导致工厂停工。主动监测水质有助于降低风险,防止出现三个关键问题:结垢、腐蚀和污染。

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问:TOC分析仪可以检测哪些问题?

答:TOC分析仪可用于检测所有有机化合物,从而检测所有碳污染物。我们知道某些有机物会氧化成有机酸,如乙酸,并产生有害的腐蚀性离子。例如,磺化或卤化有机物可能无害,且在室温下不会被离子传感器检测到,但当其暴露于锅炉系统高温和高压条件下时,会产生有害的氯化物和硫酸盐。如果它们没有被检测到,这些化合物会随时间累积,损坏管壁和设备。

pH或电导率等传统监测方法可能无法在其氧化之前检测到这些化学物质。而TOC分析仪则能快速检测离子和非离子有机污染物,帮助防止出现酸腐蚀。TOC分析仪还可以用于监测无机碳(碳酸氢盐、碳酸盐和二氧化碳),有助于工厂纠正由于存在二氧化碳而导致的阳离子电导率。有必要进行监测和脱除碳酸盐,以减少结垢。

有机物的存在会以多种方式影响工艺。水处理系统源水中的有机物,如多糖、腐殖酸或氯化有机物,可能会影响处理效率。检测源水中有机物的变化对于防止膜结垢、优化化学品投药量并维持锅炉补水的可接受水质至关重要。

有机物也可以作为微生物生长的食物。与等待确认是否出现微生物污染问题相比,主动检测有机物可以帮助您消除潜在的微生物污染并防止微生物滋生。此外,TOC数据可用于进行不明原因的故障排除。如果TOC保持不变,但又出现问题,则可以将其确定为无机物“入侵”。使用这些工具可以防止出现灾难性破坏、降低运营成本或防止意外排污,从而提高生产率。

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问:为什么传统的监测技术在检测这种泄漏方面不那么有效?

答:对于闭环系统,化学品非常重要。当采用如pH和电导率之类的传统方法时,可能无法检测到所有关键污染物。由于采用了腐蚀抑制化学品,pH可能无法使用,而电导率显然也只能检测离子污染物。乙二醇已成为一种难以检测的化合物,对工厂设备有明显的腐蚀作用。例如,在室温和常压压力条件下,很难检测到乙二醇,尤其是痕量乙二醇。而在较高温度和压力条件下,乙二醇分解生成有机酸,这些有机酸会腐蚀工厂设备。

我们从几家工厂获悉,即使12盎司(约340克)的泄漏也会造成灾难性破坏,且工厂可能需要停工。工厂需要一种具有出色灵敏度的工具,以便在出现问题时迅速提醒操作人员。TOC可以准确地检测乙二醇浓度,通常为µg/L级。

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问:能即刻提醒操作人员吗?

答:借助连续的有机碳在线监测工具,操作人员可以在几分钟内获得结果。如上所述,TOC分析可完全氧化并分析样品中存在的所有有机化合物。这可以用于确定监测基准,检测变化并对结果做出反应。TOC分析仪的灵敏度不同于其它监测工具,比如传感器。

传感器提供的结果用于与参考值进行比较,而分析仪则检测样品中存在的真实污染物含量。传感器可提供更快的检测结果,但通常其灵敏度较低,准确性也较低,且无法按照检查标准来进行验证。由于干扰,传感器需要频繁校准,但其投资成本较低。分析仪的投资成本较高,但可以防止检测结果漂移。这完全取决于工厂愿意承担的风险量。高风险无任何监测措施,中风险可能采用检测结果会发生漂移的传感器,而低风险则使用分析仪作为关键控制工具。

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问:有效检测程序的必要要求是什么?

答:检测的最终目标是对水处理进行优化——不仅能够采用正确的化学方法和工艺,而且能够对水质进行监测。首先,需要了解数据用途,可以是了解工厂工艺流程、保护设备或提高生产率的需要。通过确定目标、设定限值并确定监测点,使工厂能够对工艺假设进行验证。

举一个例子,某工厂通过检查其冷却水回路来改进工厂工艺。该工厂对冷凝水和含有乙二醇的冷凝水进行了检测。对于该工厂而言,检测乙二醇泄漏很重要。(由于没有及时发现乙二醇泄漏,发生过导致其另两个平行工厂停工数日。)

结果表明,污染是由于少量乙二醇通过两种可能途径泄漏进锅炉给水泵引起的,这两种可能的泄露途径均涉及密封不良。工厂最后确定了问题的根源,同时,明确了使用何种工具进行检测并设定了限值,确定冷凝水TOC应控制在200 µg/L。如果样品超过200 µg/L,操作人员应分析另一个样品以进行确认或切换到备用给水泵。根据数据设定工厂限值并制定响应措施,使操作人员能够快速应对出现的问题。

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问:监测方法如何帮助满足法规要求?

答:从外部角度来看,锅炉给水水质有标准。某些电力机构,如EPRI,建议的TOC低于100 ppb(µg/L)。欧洲发电和供热技术协会VGB的建议值低于200 ppb。更高的温度和压力系统需要更高的蒸汽纯度。

设备制造商也可能已经制定了内部准则。锅炉本身或涡轮可能需要满足某些参数,以确保设备的完整性和可靠性。

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问:Sievers® TOC分析仪与所有其它类似产品有何不同?

答:苏伊士提供一系列TOC解决方案,可满足从超纯水到废水的特定监测需求。如,用于超纯水的分析工具必须提供稳定、灵敏的结果,污水分析仪则必须能够处理复杂的基质和颗粒。

所有的TOC分析仪都是将有机物氧化为二氧化碳,然后对二氧化碳进行测量。但有很多种二氧化碳氧化和检测的方法。

对于源水、锅炉给水和冷凝水,苏伊士提供了一种多功能同时又简单的分析仪——Sievers M系列分析仪。这些分析仪易于维护,运行时间长,检测范围从30 ppt至50 ppm(mg/L),可提供便携式、实验室型和在线型分析仪。

对于有机颗粒和盐含量较高的复杂应用,Sievers提供了InnovOx系列TOC分析仪,其动态范围为50 ppb至50,000 ppm,可用于分析高温、含固体、含分散油以及颗粒达800 µm的样品。

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问:还有其他需要补充的吗?

答:如果不进行检测,就无法对其进行控制。如果工厂在发电、冷却和水处理系统上希望增加时间和资金投入,设置关键控制点以确保这些系统的高效运行是非常有益的。


原文英文版刊登于WWW.CHEMICALPROCESSING.COM主办的电子杂志《CHEMICAL PROCESSING》2020年9月刊中。

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