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电力设备蒸汽冷凝水中的乙二醇泄漏的早期探测

发布日期:2020-11-06 16:13:07 发布人员: 浏览次数:439

背景 

矿物燃料与核电力设施使用换热器,使工艺蒸汽冷 凝回到液体形态。热交换器的工作原理是,通过从 一种介质(蒸汽)中转移热量至另一种介质(空气、 水、或乙二醇)中。很多新近的封闭式冷却水系统、 电力设施使用乙二醇(C2H6O2)作为热传递液体, 因为乙二醇有很高的热传递效率。 


虽然乙二醇是超级好的热传递流体,但是如果它从冷却器中泄漏并进入冷凝蒸汽中时,会造成严重问题。在升高的温度与压力下,水中乙二醇会降解为有机酸,会酸化冷凝液,导致系统内快速的腐蚀。有机酸的增长也会严重破坏离子交换树脂床与矿物质脱除塔。 


早期发现针孔大的热交换器泄漏,对于保持维护电 力设施与工艺设备的完整性,非常重要。虽然很多 工厂使用痕量水平的胺来中和,来控制回路的pH, 但是这些胺常规地都是按照控制来自二氧化碳溶解 产生的碳酸,来给药的。乙二醇泄漏造成的有机酸 的大量流入,很容易压垮这种pH控制,并造成冷凝 液明显的酸化。

问题 

电力厂通常检测pH与阳离子电导率,监测蒸汽回路 水的纯度。然而,那些参数并不总是足够,充分早 地探测乙二醇的早期泄漏,以预防显著的下游问题。 因为pH与阳离子电导率的偏离,仅仅在乙二醇分解 之后才产生,这些检测对于探测泄漏来说,经常已经太晚了。

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水中乙二醇在热的高压蒸汽回路中降解。如果热交换器中发生泄漏,这种泄漏的现象在乙二醇降解之 前,可能通过pH与电导率不会被探测到。在这一点上,工艺设备(例如:矿物质脱除塔、树脂床、冷 凝液抛光器、锅炉、涡轮机等)可能已经暴露在酸性的冷凝液或蒸汽中。


乙二醇是一种含碳38.7%的有机分子,因此能够使 用在线、连续的总有机碳(TOC)分析来探测到。Sievers* M系列在线TOC分析仪能够在乙二醇在冷 凝液蒸汽中降解之前,早期检测到乙二醇的泄漏。


解决方案 

在Sievers分析仪进行的实验室研究中,Sievers M 系列TOC分析仪表现出对乙二醇的回收率在97.3% -99.1%,对于碳含量在0.5-25 ppm 碳(1.3- 64.7ppm 乙二醇)。Sievers M系列TOC分析仪的回 收率总结如下表:

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在图2中,分析仪显示出对检测乙二醇有高的线性 响应。基于定量回收率(≥97.3%),与高度的线 性(R2=1.0000),Sievers M系列TOC分析仪很适 用于检测冷凝液蒸汽中宽广范围的乙二醇浓度。


几个著 名的组织(EPRI、VGB、与Eskom)建议 100-300 ppb作为蒸汽循环补给水的合适的背景 TOC水平。水或蒸汽循环中的这个TOC背景很好地 位于Sievers M系列TOC分析仪的检测水平0.03 ppb 之上,同时这个TOC背景也足够低,可以轻松检测 背景TOC浓度之上的乙二醇泄漏造成的TOC偏移。


由于乙二醇泄漏造成的事故的成本,从设备维修与更换、以及停产期间损失的能量产出等方面,可能 是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危险,额外的缓和被污染的冷凝水也非常关键。使用Sievers M 系列在线TOC分析仪,冷凝蒸汽每2分钟被分析一 次,提供给设备操作者高解析度的数据,使用这些 数据,可以快速识别并解决使用乙二醇溶液的热交换器的泄漏。


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参考文献

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2.EPRI Lead in Boiler Chemistry R&D. Personal  Communication. January 28, 2015.

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