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TOC分析儀用于鍋爐水監測
背景介紹
鍋爐系統是一個半封閉的循環系統，它的工作原理是先將水加熱使其轉換為水蒸氣后驅動發電機發電，與此同時蒸汽冷凝結成水后繼續回到系統循環使用。因此鍋爐水的化學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垢并對鍋爐系統產生腐蝕。水中的雜質在高溫的鍋爐管壁上很容易生成結垢和沉積物。結垢會隔離鍋爐管，降低鍋爐加熱效率，在生成同等蒸汽的情況下耗費更多燃料。例如，一個中度結垢的250HP鍋爐相比一個“潔凈”的鍋爐，在產能相同時，每年要多消耗幾千美元的燃料。而且腐蝕會降低設備的使用壽命，并需要更多的維修費用。
鍋爐系統中的腐蝕會快速損壞管路導致工廠停產。因此一個正常運作的脫氣器和一個準確的化學水處理方案可以有效解決腐蝕問題，大大延長鍋爐壽命。而有效的鍋爐防腐蝕方案也離不開有效的監控方案。
常用的一種技術是監測和控制進水的硬度和鐵離子含量。確保水質最適宜的化學組成可以大大降低沉積和結垢的風險。若您對鍋爐的化學性質不太了解，這種情況下您需要選擇更好的監控系統。
圖1：鍋爐系統示意圖
鍋爐系統通常由幾個易被腐蝕的關鍵部件組成。一旦腐蝕發生在任一部件上，會大大降低鍋爐的工作效率。目前判斷腐蝕是否發生的最好方法是監測鍋爐水中是否存在有機物。通過對鍋爐水中總有機碳（TOC）的檢測，可以很好地檢測系統的完整性及腐蝕情況，避免因腐蝕而產生嚴重的后果。
大部分工廠都會根據鍋爐工作壓力，對鍋爐進水的TOC值設置一個最高限值。通常來說，壓力越低，對雜質含量控制的要求就越低。大部分水中自然含有的有機物可以通過離子交換或物理過濾（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，有一項是因為二氧化碳（CO?）。二氧化碳能以可溶解氣體狀態進入冷凝系統，或者它也能與給水中堿性的碳酸氫鹽及碳酸鹽相結合。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1
2NaHCO?+熱量→Na?CO?+CO?+H?O
反應2
Na?CO?+H?O+熱量→2NaOH+CO?
反應1為完全反應，而反應2的完成度僅為 80%。
由二氧化碳而導致的侵蝕表征，通常為金屬的缺失，典型的癥狀為管路底部的管壁呈現腐蝕凹槽。在冷凝系統中最易發生這種情況的是管路的螺紋區域或者受壓區域。
圖2顯示了在較長的一段時間內對鍋爐水的一個監測結果。在這個工廠里，經理對TOC值設置了一個限值：80 ppm TOC，在監測的這段時間內TOC值一直低于限值。一旦TOC超過了規定值，操作員會快速報告情況并及時改進。
平均值（ppm） | 57.2 |
標準偏差（ppm） | 3.6 |
RSD | 6.3% |
圖2：鍋爐水中的TOC檢測
Sievers InnovOx工作原理
Sievers分析儀一直致力于開發TOC分析的創新技術，意在為復雜應用提供最為穩定的TOC分析儀。Sievers??InnovOx TOC分析儀將技術創新帶到了一個新的領域。采用極為有效的超臨界水氧化技術（SCWO），InnovOx能對幾千個水樣連續監測而無需重新校準，也無需儀器維護或者更換零部件。
Sievers InnovOx的操作原理基于濕式化學氧化技術，在水樣中加酸和氧化劑。無機碳通過吹掃可去除，然后水樣在過硫酸鹽和高溫作用下被充分氧化。所產生的二氧化碳由非色散紅外分光光度計測量。
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化為超臨界狀態。一旦進入該狀態，超臨界水氧化（SCWO）現象就發生了。這個創新技術能達到99%的氧化效率，從而使TOC測試達到極高的精確度和準確度。
Sievers InnovOx在每次測定結束時，也會去除有問題的樣品基體。因此，氧化副產物、鹽等物質不會在反應器、管道和閥中殘留。
總結
優化鍋爐的性能對于減少防護性的維護或者維修十分重要，而且能最大化盈利率。超臨界水氧化技術為目前的TOC檢測技術提供了創新和更綠色環保的解決方案。Sievers InnovOx提供可靠、有效的TOC監控解決方案，是整套鍋爐水系統不可或缺的組件。
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