试论总有机碳分析在电厂化学监督中的重要性

皮元丰

(江西科晨高新技术发展有限公司，江西 南昌 330096)

试论总有机碳分析在电厂化学监督中的重要性

皮元丰

(江西科晨高新技术发展有限公司，江西 南昌 330096)

总有机碳(TOC)分析是评价水体有机物污染程度的重要指标。介绍了TOC的主要来源，简述了TOC分析仪的检测过程及应用，并从不同角度论述了总有机碳(TOC)分析在电厂化学监督中的重要性。

总有机碳(TOC)；电厂化学监督；腐蚀

随着我国火力发电的发展，其装机容量也得到了大幅提升，大量扩容后的机组在建设使用中，电厂化学监督也越来越受到关注，相关部门对水中有机物的污染情况越来越重视。

1 总有机碳(TOC)及其分析方法

1.1 总有机碳(TOC)的概念及作用[1]

总有机碳(TOC，total organic carbon)是指有机化合物中所含的碳，经过氧化可转化为二氧化碳，但不包括总无机碳(TIC)。在TOC分析中，被氧化的碳包括生物圈天然产物中的碳、生物圈产物变异体中的碳和人造或合成的化合物中的碳。TOC作为评价水中有机物总含量的综合指标，被用来分析工业废水、生活污水、饮用水和海水中含碳化合物含量，代表着水体中所含有机物的总和，可以判断水质是否受到污染及污染程度。

1.2 TOC分析的演变

在水质分析中，确定有机物含量所采用的最早标准是生物化学耗氧量(BOD)，即，测量细菌在3 d～5 d内消耗氧气的量。此方法有着诸多明显的缺陷，如，测量数值受能快速分解的有机物、无机物的影响；有些有机物(如，腐植物)在3 d～5 d的测试过程中不能分解等。因此，测量化学耗氧量(COD)的方法诞生。此方法通过一个强氧化剂测量其耗氧量，通常选取的强氧化剂为重铬酸钾。但是这个方法也存在问题，例如，测量数值受能快速分解的无机物的影响；反应产生危险废水等。到了20世纪60年代初，燃烧法TOC分析出现，到了中期，过硫酸盐/100 ℃的TOC分析方法被使用，直到80年代，UV/过硫酸盐方法面世。TOC分析作为一种反映水质情况的分析方法，其结果基于可靠方法定量测量，比BOD与COD更准确地反映有机物总量的变化情况，同时具有检出限低、耗时短、费用低等优点，被广泛运用于现代水质检测。

1.3 TOC分析方法

目前，TOC分析中较常见的方法是湿化学氧化法与燃烧法。湿化学氧化法的一般流程是进样—氧化—监测—数据显示。将样品送入反应池后，首先，需要对总无机碳进行酸化，加入磷酸使溶液pH=2，将TIC转化为二氧化碳并进行吹扫排出，再加入过硫酸，将TOC转化为二氧化碳，进行检测。湿化学氧化法的优点在于其结果可以直接测得；在加大样品量时能够测得微量TOC；能够分析含氯离子样品；能分析带颗粒样品等。湿化学氧化法被应用于制药、半导体生产、发电厂等行业。

2 电厂中TOC的主要来源

2.1 锅炉补给水处理系统与终端设备材料

目前，电厂中的锅炉补给水系统与除盐系统对于有机物的去除无法彻底，仅能达到80%左右。另外，在系统之间联通的相关设备、管道中，其自身的材料也会出现有机物的滋生，并进入液体当中，这些未除尽与滋生的有机物便有可能进入热力系统当中。

2.2 树脂及其降解产物

树脂颗粒常会出现在锅炉补给水除盐系统、凝结水精处理系统及高速混床系统这3个系统中。当树脂接触到水中的氧化剂便会发生反应，产生降解产物。这些产物随之进入热力系统，在高温高压条件下分解产生有机酸，造成设备腐蚀损伤，降低设备寿命。

2.3 凝汽器泄漏

现阶段，我国热力设备所采用的冷却水，按照是否循环使用可分为直流冷却系统与开式冷却系统。直流冷却系统的冷却水为天然水，以此使用不重复利用，但在水中却含有大量不同形式的有机物。开放式循环冷却系统的冷却水循环使用，在循环过程中不断被蒸发浓缩，最终水中的有机物含量将更高。一旦凝汽管板存在渗漏等问题时，水中的有机物便会进入热力系统。有机物进入热力系统的部位及流向图见图1。

图1 有机物进入热力系统的部位及流向图

3 TOC-VWS分析仪的应用

TOC-VWS分析仪是由岛津制作于1984年开发的TOC分析仪，采用680 ℃燃烧-NDIR法，即使含高分子量化合物、悬浮装颗粒和耐熔化合物，TOC也可以完全氧化。

选取A、B、C、D 4个火电厂，分别针对原水处理系统、除盐系统和炉内水汽系统取样，运用TOC-VWS分析仪进行TOC含量测定，测定结果见表1。

表1 各电厂TOC含量测定

通过数据可以看到，4个电厂炉内水汽系统中水质均良好，TOC含量均较低，符合相关标准的要求，且精处理出口水与凝结水中的TOC含量接近，表明精处理混床树脂并未出现老化分解的现象。通过监测以上3个系统的TOC含量，可以分析具体评价机组中有机物污染情况。

4 TOC分析的重要性

4.1 TOC分析在锅炉补给水中的重要性

目前，在火力发电厂锅炉补给水系统中，除盐系统是其中之一。现阶段，常见的除盐原理是离子交换法、两级反渗透法与电去离子技术(EDI)。作为热力系统工作介质与冷却介质的水，水质要求极为严格。除盐系统作为保证系统水质的工序之一，在整个热力系统运行中有着至关重要的作用。在除盐系统中，无论采用哪一种方法，水中的TOC都必须严格控制，这也是电厂化学监督的一大重要内容。若水中溶解过多化合物，就可能造成反渗透膜出现污染，甚至可能导致反渗透产水量降低。这时，为了正常工作就必须对反渗透膜进行化学清洗，降低了其使用寿命。

4.2 TOC分析在热力系统的重要性

有机物随水进入炉本体后，高温高压发生分解，产物氢气、二氧化碳、单质碳等。氢气可能在一定条件下产生氢脆，弱化金属强度。高温中，蒸汽凝汽时，其中的二氧化碳可能会腐蚀金属，这种现象会在有氧条件下加剧。此外，蒸汽中的有机物在随着蒸汽进入汽轮机后，其自身因此做功，改变环境中的温度与压力，可能导致化合物溶解度降低，大多以盐形式析出，附着在汽轮机叶片上，长久便会产生积盐。无论是腐蚀，还是降低效率，都会对热力系统产生不良影响。

5 结语

综上所述，随着我国火力发电的发展，有机物的监督在电力生产中也越来越引起重视。有机物的去除不仅存在于机组、系统的设计阶段，而更多的应在实践中切实进行监督。本文通过介绍TOC的主要来源，简单阐述了TOC-VWS分析仪的工作流程以及在电厂中的应用。在实际工作中，不同的电厂可根据其自身机组的设计、特点、系统状况，结合理论，分析设备配置情况展开工作。本文希望能为我国火力发电厂中化学监督提供参考。

[1] 涂孝飞.总有机碳(TOC)分析在电厂化学监督中的重要性研究[J].石油和化工设备,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

皮元丰，女，1984年出生，2007年毕业于南昌大学，本科，工程师，从事电网及电厂等化学技术等方面工作。

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

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1004-7050(2017)03-0049-03

分析与测试