背景

       美國(guó)田納西河谷管理局（TVA，Tennessee Valley Authority）所屬的艾倫聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠（Allen Combined Cycle Plant）位于田納西州孟菲斯市近郊，艾倫發(fā)電廠是田納西河谷管理局的第七家聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。發(fā)電廠于2018年新增2臺(tái)天然氣輪機(jī)（每臺(tái)33萬(wàn)千瓦）、1臺(tái)燃燒蒸汽輪機(jī)（42萬(wàn)千瓦）、以及3000塊太陽(yáng)能板（約1千千瓦）。發(fā)電廠的總發(fā)電量超過(guò)100萬(wàn)千瓦，為50多萬(wàn)戶家庭供電。

       艾倫發(fā)電廠的前身是擁有55年歷史和三個(gè)燃煤機(jī)組的艾倫化石燃料發(fā)電廠。天然氣發(fā)電的排放很低，艾倫發(fā)電廠于2018年成為管理局的最GX的天然氣發(fā)電廠1。在發(fā)電高峰時(shí)段2，發(fā)電廠每天要用7—10百萬(wàn)加侖（約26500—38000 m3/天）的水來(lái)冷卻冷凝器。由于在生產(chǎn)效率和資產(chǎn)優(yōu)化方面有較高要求，發(fā)電廠難以承受因停機(jī)而造成重大經(jīng)濟(jì)損失，因此采用了總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon）監(jiān)測(cè)法來(lái)預(yù)防因乙二醇（glycol）泄漏而導(dǎo)致停機(jī)，造成高昂損失。

挑戰(zhàn)

      艾倫發(fā)電廠的鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理局的其它兩家發(fā)電廠的鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相同。去年，這三家發(fā)電廠的閉環(huán)冷卻水系統(tǒng)都發(fā)生了乙二醇泄漏，不得不停產(chǎn)維修，以維護(hù)設(shè)備安全。艾倫發(fā)電廠尋求建立一種更積極主動(dòng)的監(jiān)測(cè)工藝來(lái)避免再度發(fā)生此類停產(chǎn)維修。

      艾倫發(fā)電廠的技術(shù)人員檢查了冷卻水回路，測(cè)試了冷凝水和加有冷卻水（約含35％乙二醇）的冷凝水。測(cè)試結(jié)果表明，污染是由泄漏到鍋爐給水泵中的少量乙二醇引起。泄漏的原因有以下兩條，都涉及到密封不良：

01、當(dāng)發(fā)電設(shè)備不運(yùn)行而閉環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，冷卻水與鍋爐給水泵之間有約150 PSI的壓力差。如果給水泵的密封不良，就會(huì)導(dǎo)致乙二醇泄漏。

02、當(dāng)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，如果給水泵的密封不良，也會(huì)導(dǎo)致乙二醇泄漏。

       發(fā)電廠只有迅速確定停機(jī)的根本原因，才能盡快恢復(fù)生產(chǎn)，降低經(jīng)濟(jì)損失。

       乙二醇在室溫和正常壓力下為非離子狀態(tài)，因此無(wú)法用pH值或電導(dǎo)率等傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)乙二醇泄漏。但當(dāng)給水進(jìn)入低壓（70—80 PSI）、中壓（300—350 PSI）和高壓（1600—1800 PSI）桶之后，水中的乙二醇會(huì)氧化成乙酸等有害的有機(jī)酸，使水的pH值從10迅速降到5。隨著水從液體變?yōu)檎羝?，低pH值的環(huán)境會(huì)使金屬呈熔融狀態(tài)，使管道壁被腐蝕變薄。低pH值甚至還能在24至48小時(shí)內(nèi)使管道壁穿孔，造成更嚴(yán)重的管道破損。艾倫發(fā)電廠在調(diào)查鍋爐事故時(shí)，最初以為需要幾加侖的乙二醇才能造成這樣的鍋爐損壞，但實(shí)際上只需半升乙二醇就能造成發(fā)電廠停產(chǎn)（見(jiàn)圖1，1加侖約為3.79升）。

圖1. 左側(cè)為最初估計(jì)的導(dǎo)致設(shè)備損壞和pH值偏移所需的乙二醇量，右側(cè)為實(shí)際上能造成發(fā)電廠停產(chǎn)和管道老化的乙二醇量。

      停產(chǎn)會(huì)給發(fā)電廠帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。管理局估計(jì)，停產(chǎn)5天的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)170萬(wàn)美元。沒(méi)有蒸汽就無(wú)法發(fā)電，因此艾倫發(fā)電廠用一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)作為備用，以減少停機(jī)損失。如果沒(méi)有備用輪機(jī)，管理局的發(fā)電廠可能會(huì)面臨500萬(wàn)美元以上的停產(chǎn)損失，具體損失金額取決于當(dāng)時(shí)的發(fā)電量需求。此外，設(shè)備損壞還會(huì)使發(fā)電設(shè)施加速老化，從而進(jìn)一步加大損失。

解決方案

       艾倫發(fā)電廠采用TOC分析法來(lái)測(cè)量有機(jī)污染物，TOC分析法是一種能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地檢測(cè)乙二醇泄漏的取樣工藝。TOC濃度與泄漏的乙二醇濃度呈正比線性關(guān)系，因此可以用TOC來(lái)檢測(cè)超純給水中的微量乙二醇，如圖2a所示。在開(kāi)始TOC監(jiān)測(cè)之前，管理局進(jìn)行了一系列測(cè)試，以確定能觸發(fā)TOC響應(yīng)的加標(biāo)乙二醇濃度（見(jiàn)圖2b）。

圖2

（a）蘇伊士WTS分析儀器實(shí)驗(yàn)室先前完成的測(cè)量結(jié)果，以及在寬濃度范圍內(nèi)回收率大于97％的乙二醇（ethylene glycol）測(cè)量結(jié)果。

（b）管理局用丙二醇（propylene glycol）進(jìn)行的類似測(cè)量結(jié)果。

       此時(shí)用正常測(cè)量值的基線與峰值結(jié)果相比較來(lái)定義行動(dòng)限。測(cè)試結(jié)果表明，僅幾盎司乙二醇的泄漏就會(huì)產(chǎn)生400—700 ppb的TOC結(jié)果。在正常情況下，純冷凝水中的TOC濃度應(yīng)低于100 ppb，通常在20 ppb附近。

       TOC分析儀將有機(jī)化合物氧化成CO2，并測(cè)量所產(chǎn)生的CO2。有多種方法可以用來(lái)進(jìn)行氧化和檢測(cè)，而艾倫發(fā)電廠采用膜電導(dǎo)檢測(cè)和紫外過(guò)硫酸鹽氧化法。這種TOC方法被廣泛用于飲用水處理、制藥、半導(dǎo)體等行業(yè)的從原水到超純水的監(jiān)測(cè)。

       測(cè)試程序包括TOC分析和各種樣品檢查，能夠有效預(yù)防有害的乙二醇泄漏。操作人員可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)制定日常監(jiān)測(cè)步驟，也可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)決定是否切換或關(guān)閉設(shè)備。圖3是決策流程示意圖。

圖3.田納西河谷管理局艾倫發(fā)電廠采用TOC分析法來(lái)檢測(cè)乙二醇泄漏的操作程序流程示意圖，包括行動(dòng)限和步驟。

       在開(kāi)始操作之前，先從鍋爐給水泵的水池中取樣，測(cè)量TOC。發(fā)電廠有兩個(gè)鍋爐給水泵。如果在泵A中測(cè)出高于痕量的TOC，則測(cè)試并使用泵B，除非在泵B中也測(cè)出高于痕量的TOC。每天進(jìn)行兩次樣品分析，檢查是否有足以損壞設(shè)備或系統(tǒng)的TOC結(jié)果。

       也可以從低壓桶中取樣，因?yàn)榈蛪和笆禽^早的檢測(cè)點(diǎn)。在更換鍋爐給水泵的機(jī)械密封材料時(shí)完成低壓桶取樣，以確保密封材料保持良好性能。如果發(fā)現(xiàn)低壓桶中有泄漏，應(yīng)徹底沖洗和清潔系統(tǒng)，去除有機(jī)酸并恢復(fù)較高的pH值。以往的測(cè)試方法具有破壞性，在不進(jìn)行破壞性測(cè)試的情況下很難徹底分析管道壁變薄的原因。但TOC測(cè)試法則不同，能夠提供易測(cè)量和可重復(fù)的TOC數(shù)據(jù)，是一種穩(wěn)健耐用的檢測(cè)技術(shù)，幫助艾倫發(fā)電廠在發(fā)生停機(jī)事件和設(shè)備老化之前就能夠監(jiān)控、測(cè)量、預(yù)防乙二醇泄漏。

      此項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)提高了發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)信心，未來(lái)可以在全管理局推廣，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)。

結(jié)論

      即便是針孔般小的乙二醇泄漏，都會(huì)損壞發(fā)電廠的工藝設(shè)備。在較高的溫度和壓力下，乙二醇會(huì)降解為有機(jī)酸，進(jìn)而酸化水流，加快系統(tǒng)腐蝕。雖然無(wú)法準(zhǔn)確量化發(fā)電設(shè)備老化或管道壁變薄所造成的損失，但發(fā)電廠停產(chǎn)一天就會(huì)損失數(shù)百萬(wàn)美元的營(yíng)業(yè)收入。pH值和電導(dǎo)率都難以檢測(cè)到給水泵中的乙二醇泄漏，因而無(wú)法及時(shí)提醒操作人員系統(tǒng)中的有機(jī)酸降解。TOC分析法被證明是檢測(cè)乙二醇泄漏的最有效方法，實(shí)驗(yàn)室或在線的TOC檢測(cè)濃度從低到高，范圍非常廣。當(dāng)發(fā)現(xiàn)TOC濃度偏離了典型工藝濃度時(shí)，就表示有乙二醇泄漏。

       艾倫發(fā)電廠采用TOC分析法來(lái)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，能夠及時(shí)采取措施保護(hù)設(shè)備，維持發(fā)電廠的正常運(yùn)營(yíng)。使用膜電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)的TOC分析儀能夠檢測(cè)到極低濃度的乙二醇泄漏，并且具有回收乙二醇和有機(jī)酸的超高靈敏度。事實(shí)證明，TOC分析儀非常有助于發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控。當(dāng)分析儀DY次檢測(cè)到乙二醇泄漏事件時(shí)，即完成了分析儀的投資回報(bào)。田納西河谷管理局艾倫聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠用TOC分析法建立了乙二醇檢測(cè)工藝，為發(fā)電廠帶來(lái)了更高的運(yùn)營(yíng)信心和更好的資產(chǎn)保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

1.“Allen Combined Cycle Plant.” TVA, www.tva.gov/Energy/Our-Power-System/Natural-Gas/Allen-Combined-Cycle-Plant. 

2.“Allen Combined-Cycle Power Plant, Tennessee, United States of America.” Power Technology | Energy News and Market Analysis, www.power-technology.com/projects/allen-combined-cycle-power-plant-tennessee/.

介紹 

       美國(guó)藥典 USP <645> 要求報(bào)告制YY水的電導(dǎo)率。要求用校準(zhǔn)的儀器準(zhǔn)確測(cè)量制YY水的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率必須符合 USP <645> 規(guī)定的規(guī)格和操作參數(shù)。 

       配置了樣品電導(dǎo)率檢測(cè)功能的 Sievers* M9 總有機(jī)碳 （TOC）分析儀可以同時(shí)報(bào)告階段 1 電導(dǎo)率和 TOC。 M9 分析儀完全符合 USP <643> 和 <645> 規(guī)則要求。請(qǐng) 在以下文獻(xiàn)中查看對(duì) M9 分析儀的詳細(xì)分析及其如何符 合上述兩種規(guī)則的要求：白皮書“電導(dǎo)率、溫度依賴性 和 Sievers M9 分析儀 （ Electrical Conductivity,  Temperature Dependence, and the Sievers M9  Analyzer）”；應(yīng)用文獻(xiàn)“Sievers 精益實(shí)驗(yàn)室：在實(shí)驗(yàn)室 同時(shí)測(cè)量制YY水的階段 1 電導(dǎo)率和 TOC（Sievers  Lean Lab: Simultaneous Stage 1 Conductivity and TOC  Lab Testing of Pharmaceutical Water）”。1,2 

       USP <645> 規(guī)定的在 25°C 下的階段 1 電導(dǎo)率限值為 1.3  μS/cm。在如此低的電導(dǎo)率水平下，很難確認(rèn)電導(dǎo)計(jì)和探頭或在線測(cè)量裝置的性能。低電導(dǎo)率的樣品和標(biāo)樣容易被容器或空氣中的二氧化碳所污染，污染物會(huì)溶解到樣品中，并在樣品中分解。 

       為了避免對(duì)低濃度標(biāo)樣所受污染進(jìn)行不必要的調(diào)查，同時(shí)確保電導(dǎo)率測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，本應(yīng)用文獻(xiàn)中的研究證明了 M9 分析儀在低電導(dǎo)率下的線性。而對(duì)于較 高的電導(dǎo)率來(lái)說(shuō)，可以在日常分析中確認(rèn)儀器的性能。

M9 分析儀在低電導(dǎo)率下的線性 

       蘇伊士公司進(jìn)行了以下研究，證明了 Sievers M9 TOC 分析儀在測(cè)量樣品電導(dǎo)率時(shí)的線性和準(zhǔn)確性，特別是在低電導(dǎo)率下測(cè)量樣品電導(dǎo)率的線性和準(zhǔn)確性。

       在 Sievers “電導(dǎo)率和 TOC 兩用樣瓶（DUCT，Dual  Use Conductivity & TOC）” 中，用高純度的去離子水將市面上買得到的 100 μS/cm 氯化鈉（NaCl）標(biāo)樣 稀釋至 9 種不同濃度。Sievers DUCT 樣瓶帶有ZL的內(nèi)涂層，可防止通過(guò)浸出或吸收，對(duì)電導(dǎo)率和 TOC 造成影響。 

       測(cè)量結(jié)果如圖 1 和圖 2 所示。所有數(shù)據(jù)均經(jīng)空白矯正， 且溫度補(bǔ)償至 25°C。圖 2 具體顯示了低于 10 μS/cm 的電導(dǎo)率測(cè)量值，表明了 M9 分析儀在低電導(dǎo)率水平 下的線性和準(zhǔn)確性。

圖 1：1 至 100 μS/cm 的實(shí)測(cè)與預(yù)期的電導(dǎo)率比較

圖 2：1 至 10 μS/cm 的實(shí)測(cè)與預(yù)期的電導(dǎo)率比較

結(jié)論 

       研究結(jié)果表明了 Sievers M9 TOC 分析儀在很寬的電導(dǎo) 率動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的樣品電導(dǎo)率測(cè)量的高準(zhǔn)確性和線性。因 此，用戶可以用 M9 分析儀來(lái)測(cè)量階段 1 樣品電導(dǎo)率以 達(dá)到 USP <645> 要求，即使在低電導(dǎo)率水平下也可以放 心使用 M9 分析儀。 

       研究證明了 M9 分析儀對(duì) 10 μS/cm 以下的樣品電導(dǎo)率 的測(cè)量具有高線性度和準(zhǔn)確性，而對(duì)于較高電導(dǎo)率水平 （如 25 μS/cm）來(lái)說(shuō)，可以對(duì) M9 分析儀的電導(dǎo)率準(zhǔn)確 性進(jìn)行日常確認(rèn)，以Z大限度減少確認(rèn)標(biāo)樣污染造成的影響。 

       使用 Sievers M9 分析儀來(lái)同時(shí)測(cè)量 TOC 和電導(dǎo)率，可 以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)室流程，幫助公司能夠提高工作效率。

介紹

美國(guó)藥典USP <645>要求報(bào)告制藥 用水的電導(dǎo)率。要求用校準(zhǔn)的儀器準(zhǔn)確測(cè)量制藥 用水的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率必須符合USP <645>規(guī)定的規(guī)格和操作參數(shù)。

配置了樣品電導(dǎo)率檢測(cè)功能的Sievers? M9總有機(jī)碳（TOC）分析儀可以同時(shí)報(bào)告階段1電導(dǎo)率和TOC。M9分析儀完全符合USP <643>和<645>規(guī)則要求。

USP <645>規(guī)定的在25°C下的階段1電導(dǎo)率限值為1.3 μS/cm。在如此低的電導(dǎo)率水平下，很難確認(rèn)電導(dǎo)計(jì)和探頭或在線測(cè)量裝置的性能。低電導(dǎo)率的樣品和標(biāo)樣容易被容器或空氣中的二氧化碳所污染，污染物會(huì)溶解到樣品中，并在樣品中分解。

為了避免對(duì)低濃度標(biāo)樣所受污染進(jìn)行不必要的調(diào)查，同時(shí)確保電導(dǎo)率測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，本文中的研究證明了M9分析儀在低電導(dǎo)率下的線性。而對(duì)于較高的電導(dǎo)率來(lái)說(shuō)，可以在日常分析中確認(rèn)儀器的性能。

M9 分析儀在低電導(dǎo)率下的線性

Sievers分析儀進(jìn)行了以下研究，證明了Sievers M9 TOC分析儀在測(cè)量樣品電導(dǎo)率時(shí)的線性和準(zhǔn)確性，特別是在低電導(dǎo)率下測(cè)量樣品電導(dǎo)率的線性和準(zhǔn)確性。

在Sievers“電導(dǎo)率和TOC兩用樣品瓶（DUCT，Dual Use Conductivity & TOC）”中，用高純度的去離子水將市面上買得到的100 μS/cm氯化鈉（NaCl）標(biāo)樣稀釋至9種不同濃度。Sievers DUCT樣品瓶帶有專 利的內(nèi)涂層，可防止通過(guò)浸出或吸收，對(duì)電導(dǎo)率和TOC造成影響。

測(cè)量結(jié)果如圖1和圖2所示。所有數(shù)據(jù)均經(jīng)空白矯正，且溫度補(bǔ)償至25°C。圖2具體顯示了低于10 μS/cm的電導(dǎo)率測(cè)量值，表明了M9分析儀在低電導(dǎo)率水平下的線性和準(zhǔn)確性。

圖1：1至100 μS/cm的實(shí)測(cè)與預(yù)期的電導(dǎo)率比較

圖2：1至10 μS/cm的實(shí)測(cè)與預(yù)期的電導(dǎo)率比較

結(jié)論

研究結(jié)果表明了Sievers M9 TOC分析儀在很寬的電導(dǎo)率動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的樣品電導(dǎo)率測(cè)量的高準(zhǔn)確性和線性。

因此，用戶可以用M9分析儀來(lái)測(cè)量階段1樣品電導(dǎo)率以達(dá)到USP <645>要求，即使在低電導(dǎo)率水平下也可以放心使用M9分析儀。

研究證明了M9分析儀對(duì)10 μS/cm以下的樣品電導(dǎo)率的測(cè)量具有高線性度和準(zhǔn)確性，而對(duì)于較高電導(dǎo)率水平（如25 μS/cm）來(lái)說(shuō)，可以對(duì)M9分析儀的電導(dǎo)率準(zhǔn)確性進(jìn)行日常確認(rèn)，以最 大限度減少確認(rèn)標(biāo)樣污染造成的影響。

使用Sievers M9分析儀來(lái)同時(shí)測(cè)量TOC和電導(dǎo)率，可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)室流程，幫助公司能夠提高工作效率。

挑戰(zhàn) 

       在許多工業(yè)過(guò)程中，硝酸等無(wú)機(jī)酸被用作原料或成分。在確定這些酸是否適用于生產(chǎn)時(shí)，質(zhì)量評(píng)估手 段起關(guān)鍵作用。 

       無(wú)機(jī)酸溶液中的可溶性雜質(zhì)會(huì)給生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品造成損害。微量的有機(jī)物雜質(zhì)是可以接受的，但過(guò)量 的有機(jī)污染物會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題： 

- 生產(chǎn)過(guò)程受到干擾或生產(chǎn)停頓 

- 產(chǎn)品污染 

- 生產(chǎn)批次不合格 

- 生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 

       這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量降低、生產(chǎn)效率低下、設(shè)備 損壞、產(chǎn)品潛在的降解或損失。 

       化工行業(yè)需要監(jiān)測(cè)無(wú)機(jī)酸原料和成分的質(zhì)量，以確保其符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。這些行業(yè)應(yīng)用包括：原料藥 （API，Active Pharmaceutical Ingredient）、化肥、 化學(xué)衍生物等生產(chǎn)行業(yè)?，F(xiàn)行的有機(jī)物監(jiān)測(cè)方法均 采用耗時(shí)的、勞動(dòng)密集型的分析技術(shù)，無(wú)法幫助企業(yè)進(jìn)行快速?zèng)Q策，監(jiān)測(cè)方法也達(dá)不到可接受的精確度。

解決方案 

       測(cè)量總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon）是測(cè)量樣品中雜質(zhì)的有效方法，是一種簡(jiǎn)單的、非特定的、適用范圍廣的有機(jī)污染物測(cè)量方法。 

      為了提供穩(wěn)定可靠的測(cè)量結(jié)果，有機(jī)物監(jiān)測(cè)工具必須對(duì)酸性基體有化學(xué)耐受性，并能夠在低 pH 值下GX地氧化有機(jī)碳，以獲得有效的、可接受的、可操作的測(cè)量結(jié)果。

      Sievers InnovOx ES 實(shí)驗(yàn)室型 TOC 分析儀采用超 臨界水氧化 （ SCWO ， Supercritical Water  Oxidation）技術(shù)，能夠測(cè)量酸溶液中的 TOC。分析儀的分析時(shí)間為 15 - 30 分鐘，具體時(shí)間取決于所選的操作模式（TOC 或 NPOC）和所選的分析任務(wù)。 

       用 Sievers InnovOx ES 實(shí)驗(yàn)室型 TOC 分析儀測(cè)量含有 100 ppm TOC 蔗糖的 6N (26.5%) HNO₃樣品溶液中的 TOC 值。上述酸濃度和有機(jī)物的預(yù)期含量通常在 API、化肥、化學(xué)衍生物行業(yè)中都有需要。 

       由于 pH 值較低，無(wú)機(jī)碳（IC，Inorganic Carbon） 的預(yù)期含量也較低，因此無(wú)需在不可去除有機(jī)碳 （NPOC，Non-purgeable Organic Carbon）模式下吹掃樣品。 

       在運(yùn)行樣品之前，先從儀器中取出酸劑，代之以去離子水。用去離子水替換酸劑之后，至少進(jìn)行 10 次沖洗，確保儀器中沒(méi)有殘留酸劑（先前使 用 3N HCl）。 在 NPOC 模式下，用 Sievers 自動(dòng)進(jìn)樣器對(duì) 20 個(gè)樣品進(jìn)行 2 次運(yùn)行分析。每次運(yùn)行之后，用 8 個(gè)樣品瓶去離子水沖洗掉儀器中的 HNO₃。結(jié)果 見(jiàn)表 1，其中 σ 是標(biāo)準(zhǔn)偏差，RSD 是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表 1：6N HNO₃樣品的 NPOC 和 TOC 結(jié)果

結(jié)論 

       Sievers InnovOx ES 實(shí)驗(yàn)室型 TOC 分析儀能夠準(zhǔn)確地、精確地測(cè)量 6N HNO₃中的 100 ppm TOC。 運(yùn)行這些樣品的建議模式是 NPOC，無(wú)需吹掃樣品， 使用 10-15％的氧化劑。在分析 6N HNO₃樣品之后， 請(qǐng)務(wù)必用去離子水漂洗儀器，以盡量減小儀器損壞的可能。 

建議 

       Sievers InnovOx ES 實(shí)驗(yàn)室型 TOC 分析儀非常適合上述應(yīng)用。如果使用以下附件和配置，分析儀的 性能就可以進(jìn)一步加強(qiáng)?？蛇x的空氣過(guò)濾器可以讓分析儀使用環(huán)境空氣來(lái)代替加壓氮?dú)饣騼x表空氣作為載氣。 

       此外，Sievers 自動(dòng)進(jìn)樣器Z多可以使用 120 個(gè) 35 ml 樣品管，或者 63 個(gè) 40 ml 或 60 ml 樣品瓶。建議使用可選的攪拌站和清洗臺(tái)，以保持樣品的均勻性，并且每天清洗自動(dòng)進(jìn)樣器的針。 

       請(qǐng)務(wù)必使用帶隔片并經(jīng)過(guò) TOC 測(cè)量認(rèn)證的玻璃樣瓶。經(jīng)過(guò)認(rèn)證的樣瓶能夠大大減少來(lái)自樣品容器的污染，樣瓶的隔片能夠在分析過(guò)程中保持良好的密封。請(qǐng)勿使用塑料容器，因?yàn)樗芰蠒?huì)向樣品中釋放有機(jī)物。Sievers 提供各種類型的樣瓶。 

       請(qǐng)及時(shí)維護(hù)和更換分析儀的部件（例如管子），確保分析儀在應(yīng)用中達(dá)到Z佳性能。

背景介紹 

       鍋爐系統(tǒng)是一個(gè)半封閉的循環(huán)系統(tǒng)，它的工作原理 是先將水加熱使其轉(zhuǎn)換為水蒸氣后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電， 與此同時(shí)蒸汽冷凝結(jié)成水后繼續(xù)回到系統(tǒng)循環(huán)使用。 因此鍋爐水的化學(xué)組成直接影響了鍋爐效率和燃料的消耗。不合理的水處理容易使鍋爐生成結(jié)垢并對(duì) 鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。水中的雜質(zhì)在高溫的鍋爐管壁 上很容易生成結(jié)垢和沉積物。結(jié)垢會(huì)隔離鍋爐管， 降低鍋爐加熱效率，在生成同等蒸汽的情況下耗費(fèi) 更多燃料。例如，一個(gè)中度結(jié)垢的250HP鍋爐相比 一個(gè)“潔凈”的鍋爐，在產(chǎn)能相同時(shí)，每年要多消耗 幾千美元的燃料。而且腐蝕會(huì)降低設(shè)備的使用壽命， 并需要更多的維修費(fèi)用。

圖1：鍋爐系統(tǒng)示意圖

       鍋爐系統(tǒng)中的腐蝕會(huì)快速損壞管路導(dǎo)致工廠停產(chǎn)。 因此一個(gè)正常運(yùn)作的脫氣器和一個(gè)準(zhǔn)確的化學(xué)水處 理方案可以有效解決腐蝕問(wèn)題，大大延長(zhǎng)鍋爐壽命。 而有效的鍋爐防腐蝕方案也離不開(kāi)有效的監(jiān)控方案。

常用的一種技術(shù)是監(jiān)測(cè)和控制進(jìn)水的硬度和鐵離子 含量。確保水質(zhì)Z適宜的化學(xué)組成可以大大降低沉 積和結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。若您對(duì)鍋爐的化學(xué)性質(zhì)不太了解， 這種情況下您需要選擇更好的監(jiān)控系統(tǒng)。

       鍋爐系統(tǒng)通常由幾個(gè)易被腐蝕的關(guān)鍵部件組成。一旦腐蝕發(fā)生在任一部件上，會(huì)大大降低鍋爐的工作效率。目前判斷腐蝕是否發(fā)生的Z 好方法是監(jiān)測(cè)鍋 爐水中是否存在有機(jī)物。通過(guò)對(duì)鍋爐水中總有機(jī)碳 （TOC）的檢測(cè)，可以很好地檢測(cè)系統(tǒng)的完整性及 腐蝕情況，避免因腐蝕而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

       大部分工廠都會(huì)根據(jù)鍋爐工作壓力，對(duì)鍋爐進(jìn)水的 TOC 值設(shè)置一個(gè)Z 高限值。通常來(lái)說(shuō)，壓力越 低，對(duì)雜質(zhì)含量控制的 要求就越低。大部分水 中自然含有的有機(jī)物可 以通過(guò)離子交換或物理 過(guò)濾（例如超濾）等方法去除。但部分氧化物， 需要額外的步驟才能被去除或降解。

       鍋爐腐蝕的諸多重要形 成原因中，有一項(xiàng)是因 為二氧化碳（CO2）。二氧化碳能以可溶解氣體狀 態(tài)進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，或者它也能與給水中堿性的碳酸 氫鹽及碳酸鹽相結(jié)合。通常脫氣水中往往不含可溶 解的二氧化碳。但下方的化學(xué)方程式顯示了碳酸氫 鹽或碳酸鹽是如何自然地分解成二氧化碳的。

反應(yīng) 1：2NaHCO3+ 熱量 => NaOH + CO2 + H2O 

反應(yīng) 2： Na2CO3 + H2O + 熱量 => 2NaOH + CO2

反應(yīng) 1 為完全反應(yīng)，而反應(yīng) 2 的完成度僅為 80%。 

       由二氧化碳而導(dǎo)致的侵蝕表征，通常為金屬的缺失， 典型的癥狀為管路底部的管壁呈現(xiàn)腐蝕凹槽。在冷凝系統(tǒng)中Z易發(fā)生這種情況的是管路的螺紋區(qū)域或 者受壓區(qū)域。 

圖 2 顯示了在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)鍋爐水的一個(gè)監(jiān) 測(cè)結(jié)果。在這個(gè)工廠里，經(jīng)理對(duì) TOC 值設(shè)置了一 個(gè)限值：80ppm TOC，在監(jiān)測(cè)的這段時(shí)間內(nèi) TOC 值一直低于限值。一旦 TOC 超過(guò)了規(guī)定值，操作 員會(huì)快速報(bào)告情況并及時(shí)改進(jìn)。

圖 2：鍋爐水中的 TOC 回收

Sievers InnovOx工作原理

       Sievers 分析儀一直致力于開(kāi)發(fā) TOC 分析的創(chuàng)新技 術(shù)，意在為復(fù)雜應(yīng)用提供Z為穩(wěn)定的 TOC 分析儀。 Sievers* InnovOx TOC 分析儀將技術(shù)創(chuàng)新帶到了一個(gè)新的領(lǐng)域。采用極為有效的超臨界水氧化技術(shù) （SCWO），InnovOx 能對(duì)幾千個(gè)水樣連續(xù)監(jiān)測(cè)而無(wú)需重新校準(zhǔn)，也無(wú)需儀器維護(hù)或者更換零部件。

       Sievers InnovOx 的操作原理基于濕式化學(xué)氧化技術(shù)，在水樣中加酸和氧化劑。無(wú)機(jī)碳通過(guò)吹掃可去 除，然后水樣在過(guò)硫酸鹽和高溫作用下被充分氧化。 所產(chǎn)生的二氧化碳由非色散紅外分光光度計(jì)測(cè)量。

       InnovOx 將水樣和氧化劑的混合物加熱到高溫，保 證充分氧化并將液體水樣轉(zhuǎn)化為超臨界狀態(tài)。一旦 進(jìn)入該狀態(tài)，超臨界水氧化（SCWO）現(xiàn)象就發(fā)生 了。這個(gè)創(chuàng)新技術(shù)能達(dá)到 99%的氧化效率，從而使 TOC 測(cè)試達(dá)到極高的精確度和準(zhǔn)確度。

       Sievers InnovOx 在每次測(cè)定結(jié)束時(shí)，也會(huì)去除有 問(wèn)題的樣品基體。因此，氧化副產(chǎn)物、鹽等物質(zhì)不 會(huì)在反應(yīng)器、管道和閥中殘留。

總結(jié) 

       優(yōu)化鍋爐的性能對(duì)于減少防護(hù)性的維護(hù)或者維修十分重要，而且能Z大化盈利率。超臨界水氧化技術(shù) 為目前的 TOC 檢測(cè)技術(shù)提供了創(chuàng)新和更綠色環(huán)保的解決方案。Sievers InnovOx 提供可靠、有效的 TOC 監(jiān)控解決方案，是整套鍋爐水系統(tǒng)不可或缺的組件。

預(yù)防措施

  ?。?） 要特別注意水容量較大的鍋筒的鍋殼、封頭或管板、爐膽等主要受壓部件的材料、強(qiáng)度，聯(lián)接型式、焊接與冷加工組裝等在設(shè)計(jì)和制造上是否符合有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)?；鸸苠仩t由于鍋筒直徑較大以及鍋筒內(nèi)受壓部件較多，聯(lián)接型式較復(fù)雜等情況，因此更要注意這個(gè)問(wèn)題。

　?。?） 檢驗(yàn)與修理鍋爐時(shí)，對(duì)鍋筒的苛性脆化、嚴(yán)重腐蝕與變形以及起槽裂紋，要高度警惕，檢查要周到細(xì)致，修理則必須保證質(zhì)量，防止因強(qiáng)度不足或裂紋擴(kuò)展而突然撕裂。

　　（3） 司爐人員必須切記：發(fā)生嚴(yán)重缺水事故時(shí)，一定不能再進(jìn)水，以免鍋筒鋼板在過(guò)熱燒紅的情況下，遇水突然冷縮而脆裂。

　?。?） 鍋爐的安全附件，特別是安全閥，必須經(jīng)常保持靈敏、準(zhǔn)確、可靠。多數(shù)小鍋爐爆炸事故都有一個(gè)共同的重要原因，就是沒(méi)有裝置安全閥或安全閥失靈而造成超壓。如安全閥正常，控制在較低的壓力下運(yùn)行，爆炸事故是完全可以避免的。

　?。?） 應(yīng)注意易被忽視的薄弱環(huán)節(jié)。有很多爆炸事故發(fā)生在炊事、洗澡、采暖、熱飯用的鍋爐，甚至熱水鍋爐和茶水爐也多有發(fā)生。這些鍋爐體積小，壓力低，又多在生活部門，往往不被注意和重視，很易成為鍋爐安全管理的薄弱環(huán)節(jié)和漏洞，所以，應(yīng)特別注意。

       成本的增加，時(shí)間的限制以及法規(guī)的壓力，都要求我們首次分析就能拿到準(zhǔn)確的總有機(jī)碳（ TOC）測(cè)試數(shù)據(jù)。但由于樣品瓶的污染，導(dǎo)致必須進(jìn)行調(diào)查和重復(fù)測(cè)試，這成本是公司所不愿承受的。

       Sievers 分析儀，ling先的低背景TOC 標(biāo)準(zhǔn)品和 Sievers* TOC 分析儀所采用的TOC測(cè)試技術(shù)供應(yīng)商，也提供預(yù)清洗的 TOC 樣品瓶，幫助提高客戶對(duì) TOC 測(cè)試質(zhì)量的信心。這些樣品瓶可靠、經(jīng)濟(jì)、超潔凈，并且經(jīng)過(guò)認(rèn)證， TOC 含量低于 10ppb。

經(jīng)認(rèn)證樣品瓶的特性及優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)用廣泛

       在必須要遵守法規(guī)規(guī)范的行業(yè)， Sievers 經(jīng)認(rèn)證的樣品瓶是正確的選擇。其常用的應(yīng)用場(chǎng)合包括：醫(yī)藥行業(yè)的純化水、注射用水和清潔驗(yàn)證測(cè)試，以及市政飲用水行業(yè)的源水和出廠水取樣。

降低污染和操作誤差

       Sievers 經(jīng)認(rèn)證的 TOC 樣品瓶帶有特氟龍表面的硅樹(shù)脂材料墊片，可以保護(hù)樣品的完整性。每個(gè)樣品瓶的瓶蓋都是防塵設(shè)計(jì)，避免了可能由實(shí)驗(yàn)室或工廠內(nèi)的誤操作所導(dǎo)致的潛在污染。

超潔凈

       Sievers 經(jīng)認(rèn)證的 TOC 樣品瓶是在 ISO 9001 質(zhì)控環(huán)境中，用經(jīng)驗(yàn)證的自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行清洗的。樣品瓶在Z后清洗步驟時(shí)，用低 TOC 試劑水進(jìn)行沖洗，因此有機(jī)物殘留很低，潔凈度高。而且每批次都經(jīng)過(guò)檢測(cè)，確保Z小化 TOC 背景。 Sievers 樣品瓶經(jīng)過(guò)認(rèn)證，確保 TOC 低于 10ppb， 能適用于各種關(guān)鍵應(yīng)用，包括 USP 和 EP 的水質(zhì)檢測(cè)。

兼容于其他品牌TOC儀

       Sievers經(jīng)認(rèn)證的TOC樣品瓶適用于絕大部分的主要TOC分析儀品牌，包括Sievers,島津，OI Analytical,Teledyne-Tekmar和Skalar等。

預(yù)酸化的樣品瓶

       除了提供 72 個(gè) 40 mL 樣品瓶的標(biāo)準(zhǔn)包裝，我們也提供 Sievers 預(yù)酸化的樣品瓶。他們用于清潔驗(yàn)證應(yīng)用，以確保所有有機(jī)物都能被分析，而且樣品酸度 pH 值能接近 2.5。這個(gè)預(yù)處理過(guò)程中加入的是試劑級(jí)別的磷酸，能避免蛋白質(zhì)粘附在樣品瓶上。 Sievers使用特殊的jing準(zhǔn)注射技術(shù)，保證每個(gè)樣品瓶都經(jīng)過(guò)酸化處理 。 我們自 動(dòng) 、高質(zhì)量系統(tǒng)所生產(chǎn)的Sievers 預(yù)加酸樣品瓶，能避免客戶處理過(guò)程中產(chǎn)生的差異、超標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果（ OOS）調(diào)查、人工過(guò)失造成的損失以及縮短冗長(zhǎng)的樣品準(zhǔn)備時(shí)間。

72個(gè)經(jīng)驗(yàn)證樣品瓶的標(biāo)準(zhǔn)包裝

先進(jìn)的樣品瓶清洗及上蓋技術(shù)

Sievers經(jīng)認(rèn)證TOC樣品瓶的驗(yàn)證測(cè)試

TOC清潔驗(yàn)證套裝

       Sievers TOC清潔驗(yàn)證套裝的特色是低TOC背景的取樣棉簽。每個(gè)套裝都包含72個(gè)Sievers經(jīng)認(rèn)證的TOC樣品瓶和80個(gè)低TOC的Alpha取樣棉簽。Alpha取樣棉簽由生產(chǎn)關(guān)鍵潔凈產(chǎn)品的世界ling導(dǎo)者所生產(chǎn)并認(rèn)證，確保了極低的TOC背景水平。棉簽堅(jiān)硬的長(zhǎng)手柄和熱合聚酯棉頭能平均，有力地擦拭取樣區(qū)域。除此外，折斷點(diǎn)的設(shè)計(jì)能使棉簽頭經(jīng)Z小化處理，輕易地折斷在樣品瓶中，降低污染風(fēng)險(xiǎn)。棉簽吸收力好，能有效吸附去除表面的殘留物，并完全在稀釋劑中釋放。