簡(jiǎn)介

一家跨國(guó)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(wèn)題。沉積物損壞了氣輪機(jī)葉片，導(dǎo)致計(jì)劃外維修。該公司專長(zhǎng)于研發(fā)和創(chuàng)新技術(shù)的使用，想要了解發(fā)電廠問(wèn)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(shí)維持最 佳發(fā)電效率。

發(fā)電廠根據(jù)市場(chǎng)需求和燃料成本來(lái)決定開(kāi)機(jī)和停機(jī)。當(dāng)工廠重新開(kāi)機(jī)時(shí)，必須確保蒸汽純度，以便克服開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)的溫度和壓力波動(dòng)。

問(wèn)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(jī)振動(dòng)的問(wèn)題。他們停機(jī)并打開(kāi)氣輪機(jī)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(jī)葉片的邊緣處。發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題后，操作人員和研究人員就不得不評(píng)估水質(zhì)和水處理過(guò)程。

在鍋爐前面，發(fā)電廠使用由陽(yáng)離子、陰離子、混合樹(shù)脂層單元組成的脫鹽系統(tǒng)。發(fā)電廠重新評(píng)估了控制脫鹽系統(tǒng)再生和保持鍋爐給水純度的監(jiān)測(cè)參數(shù)。當(dāng)發(fā)電廠開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)，減少污染物就變得尤其重要，因?yàn)樵谥匦麻_(kāi)機(jī)時(shí)，污染物可能進(jìn)入蒸汽，然后進(jìn)入氣輪機(jī)。

以前，發(fā)電廠使用在線型二氧化硅分析儀來(lái)監(jiān)測(cè)二氧化硅，防止其進(jìn)入蒸汽并沉積在氣輪機(jī)中。但當(dāng)二氧化硅分析儀達(dá)到報(bào)警限值（10 ppb）時(shí)，往往來(lái)不及停止鍋爐給水和再生混合樹(shù)脂層。微量二氧化硅已經(jīng)泄漏到蒸汽中，并進(jìn)入氣輪機(jī)。

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)常被用作零污染監(jiān)測(cè)工具，來(lái)控制二氧化硅從離子去除工藝（例如：混合樹(shù)脂層的離子交換工藝）中泄漏出來(lái)。在其他離子泄漏之前，硼率先從樹(shù)脂層中洗脫出來(lái)（見(jiàn)圖1）。在線型硼分析可以檢測(cè)到最 低10 ppt濃度的硼（見(jiàn)圖2），因此硼分析儀不僅能夠防止二氧化硅進(jìn)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(jìn)入鍋爐。除了防止二氧化硅泄漏和管理樹(shù)脂層耗盡之外，發(fā)電廠還用簡(jiǎn)單、內(nèi)部的方法來(lái)決定接受或拒絕鍋爐給水。總有機(jī)碳（TOC）分析法能夠測(cè)量樣品水中的離子形式和非離子形式的有機(jī)化合物總和。非離子形式有機(jī)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(lái)決定是否允許水流入鍋爐以產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)。工廠的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)是TOC<40 ppb。此時(shí)電導(dǎo)率大部分來(lái)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(cè)超純水中1、2、3或4個(gè)樣品流路中的硼，

檢測(cè)范圍：10 ppt - 100 ppb。

（b）Sievers? M500在線TOC分析儀檢測(cè)超純水中的TOC，

檢測(cè)范圍：30 ppt - 2.5 ppm。

（c）Sievers? M9在線TOC分析儀的動(dòng)態(tài)TOC檢測(cè)范圍：

30 ppt – 50 ppm，檢測(cè)范圍廣，結(jié)果穩(wěn)定而準(zhǔn)確。

（d）Sievers? M9便攜TOC分析儀的動(dòng)態(tài)TOC檢測(cè)范圍：

30 ppt – 50 ppm，檢測(cè)范圍廣，結(jié)果穩(wěn)定而準(zhǔn)確。

圖2

結(jié)論

大型跨國(guó)電力公司使用在線型監(jiān)測(cè)工具來(lái)保護(hù)設(shè)備資產(chǎn)、控制水處理工藝。保證蒸汽純凈，就能最 大程度地提高生產(chǎn)效率，最 大程度地減少停機(jī)時(shí)間，從而確保電力和天然氣的生產(chǎn)、配送、銷售。

參考文獻(xiàn)

1. Sauer et al., “Boron Removal Experiences at AMD,” Ul-trapure Water, pp. 62-68, Vol. 17, No. 5, 2000年5/6月

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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.

6. 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

7. 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.