背景
礦物燃料與核電力設施使用換熱器,使工藝蒸汽冷凝回到液體形態。熱交換器的工作原理是,通過從一種介質(蒸汽)中轉移熱量至另一種介質(空氣、水、或乙二醇)中。很多新近的封閉式冷卻水系統、電力設施使用乙二醇(C2H6O2)作為熱傳遞液體,因為乙二醇有很高的熱傳遞效率。
雖然乙二醇是超級好的熱傳遞流體,但如果它從冷卻器中泄漏并進入冷凝蒸汽中時,會造成嚴重問題。在升高的溫度與壓力下,水中乙二醇會降解為有機酸,會酸化冷凝液,導致系統內快速的腐蝕。有機酸的增長也會嚴重破壞離子交換樹脂床與礦物質脫除塔。發現早期針孔大的熱交換器泄漏,對于保持維護電力設施與工藝設備的完整性,非常重要。雖然很多工廠使用痕量水平的胺來中和,來控制回路的pH,但這些胺常規地都是按照控制來自二氧化碳溶解產生的碳酸,來給藥的。乙二醇泄漏造成的有機酸的大量流入,很容易壓垮這種pH控制,并造成冷凝液明顯的酸化。
問題
電廠通常檢測pH與陽離子電導率來監測蒸汽回路水的純度。然而,那些參數并不總是足夠。充分早地探測乙二醇的早期泄漏以預防顯著的下游問題十分重要。因為pH與陽離子電導率的偏離,僅僅在乙二醇分解之后才產生,這些檢測對于探測泄漏來說,經常已經太晚了。
乙二醇是一種含碳38.7%的有機分子,因此能夠使用在線、連續的總有機碳(TOC)分析來探測到。Sievers® M系列在線TOC分析儀能夠在乙二醇在冷凝液蒸汽中降解之前,更早地檢測到乙二醇的泄漏。
解決方案
在Sievers分析儀進行的實驗室研究中,Sievers M系列TOC分析儀表現出對乙二醇的回收率在97.3%-99.1% ,對于碳含量在0.5-25 ppm 碳 (1.3-64.7ppm 乙二醇)。Sievers M系列TOC分析儀的回收率總結如下表:
在圖2中,分析儀顯示出對檢測乙二醇有高的線性響應。基于定量回收率(≥97.3%),與高度的線性(R2=1.0000),Sievers M系列TOC分析儀很適用于檢測冷凝液蒸汽中寬廣范圍的乙二醇濃度。
幾個著名的組織(EPRI、VGB、與 Eskom)建議100-300 ppb作為蒸汽循環補給水的合適的背景TOC水平。水或蒸汽循環中的這個TOC背景很好地位于Sievers M系列TOC分析儀的檢測水平0.03 ppb之上,同時這個TOC背景也足夠低,可以輕松檢測背景TOC濃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,從設備維修與更換、以及停產期間損失的能量產出等方面,可能是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危險,額外的緩和被污染的冷凝水也非常關鍵。使用Sievers M系列在線TOC分析儀,冷凝蒸汽每2分鐘被分析一次,提供給設備操作者高解析度的數據,使用這些數據,可以快速識別并解決使用乙二醇溶液的熱交換器的泄漏。
參考文獻
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