总有机碳（TOC）分析在电厂化学监督中的重要性研究

总有机碳（TOC）分析在电厂化学监督中的重要性研究

孙国伟

（台山核电合营有限公司广东台山529228）

摘要：总有机碳（TOC）分析是对水中的污染以及杂质进行评价的标准与体系支持。文章从多个系统对总有机碳（TOC）分析技术进行管理，包括有热力系统、凝结水精处理系统以及锅炉供水系统，阐述TOC分析在目前电厂化学中的实际意义和重要的地位，同时也给出了相应的应对措施，从而达到减少对设备的腐蚀作用，保证机组可以高效安全的运行。

关键词：总有机碳（TOC）；电厂化学；监督；腐蚀；实际应用

1前言

随着国内火力发电电机设备的不断扩大与升级，目前已经有的300MW、600MW及1000MW机组不断出现，所以总有机碳的分析对于此类机组设备的提升就显得尤为重要，对水处理方式以及监督体系和标准，热力系统中对有机物含量的控制也显得越来越高。总有机碳（TOC）作为水中有机物实际评价的综合指标之一，它代可以直接反应出有机物的含量高低。为了更好的保障机组运行的安全、经济，同时长期处于高效稳定，就需要对TOC的日常监督进行合理化的管理和分析。

2TOC的主要来源

进入火力发电厂热力系统中的有机物主要都是在以下几个方面产生的：

2.1锅炉补给水处理系统有机物残留和终端设备材料有机物释放

使用目前技术相对比较规范的锅炉不给水的实际处理方式、除盐系统只可以对七到八成的有机物进行适当的处理，再加上整个锅炉补给水的设备再进行操作和处理的过程中，管道、水箱等设备都会产生较多的有机物的释放和滋生，当向热力系统中加入一些除盐水作为热力来源的过程中，有机物同时也就被带入了热力系统之中。

2.2树脂及其降解产物

锅炉补给水除盐系统、以及其他系统的混床系统在实际运作的过程中，会混入部分的小树脂颗粒，一些树脂在水氧的环境下会被催化氧化，从而产生一些氧化物，通过凝结器以及凝结水管道的输入，就会进入热力系统进行反应，在锅炉和管道的共同高压作用下，就会相应的产生一些有机物质，比如酸类等等，从而导致设备被其腐蚀。

2.3凝汽器泄漏

在中国最常见的的冷却设备，均采用直流或开放式冷却系统。直接冷却系统一般会使水作为交换物，流经冷凝器后，将水中的有机物进行排除，冷却水中的物质一般都呈悬浮、胶体和离子状态；通过冷凝器冷却水开放式循环冷却系统，它一般会经过冷却塔或者是冷却池的冷却，蒸发量逐渐随着有机物的含量增加而增加，利用冷凝器将这些有机物进行合理的排除。

2.4热力系统自身污染物

润滑油脂是热力系统中自身污染物的主要来源。大多是采用烷烃类或芳香烃类的石油，在经过裂解之后得到一系列的产物，会产生少量的磷、硫、氮等物质，对水中的有机物含量带来了大量的污染。

3总有机碳（TOC）在电厂化学中的的具体应用

3.1TOC分析在热力系统的实际应用

在锅炉高温高压的实际情况下，有机物会进入热力系统，同时有机物也会被分解成为氢气（H2）、二氧化碳（CO2）、以及游离碳等多种物质（C）等。产生的氢气在一些负荷比较高的地方会进一步产生氢脆，在这种情况下，金属就会适当产生一些氢脆裂纹，金属材料的自身结构强度就会大大减少；二氧化碳在实际的高温情况下，并不会对金属产生一系列腐蚀的作用，但当蒸汽产生凝汽时，就会导致金属产生腐蚀，尤其是当有氧气等物质的存在的过程中，腐蚀的效果就会显得更加明显；当实际的温度处于510℃-780℃的范围和区间内，合金钢中碳与铬会在高温的情况下发生催化的反应，从而产生Cr23C6的一系列化学物质，从溶体中就会产生沉淀从而从溶液中分离，物质的分离就会使得邻近金属的贫铬区，这样耐腐蚀的效果就会大大降低。在邻近区外的金属由于溶液中金属的实际浓度没有得到改善，所以就会产生微电池，加上面积比也不是特别合适，这一般就直接导致了贫铬区的晶间产生腐蚀作用。

蒸汽是有机污染，伴随着汽轮机的功率，温度和压力下降，蒸汽饱和溶解杂质会产生大量的沉淀。盐沉淀中的杂质，同时在涡轮叶片表面结垢和积盐，降低了汽轮机的效率；有机物在高温高压过热蒸汽中进一步分解。主要产品是羧酸、二氧化碳和水，常见的甲酸、乙酸的降解产物，热水系统会导致pH值降低，增加氢蒸汽的实际电导率，和醋酸形成铁锈引起腐蚀增加物，涡轮叶片也会产生应力腐蚀氯。因此，在一个特定的区域，如汽轮机、有机酸浓度初凝区高，且主要分布在液相中，在水中氨含量的初始区域较少，无法发挥调节水的pH值的作用，所以此时的低pH值区域，容易导致腐蚀。根据装置的理论计算，朱志平等人也发现了初凝区的汽轮机的腐蚀主要是由挥发性无机酸和有机酸引起的。初始凝结区水滴的pH值大幅度下降，导致初始凝析区的腐蚀。

3.2TOC分析在凝结水精处理系统中的实际应用

凝结水精处理系统一般使用的都是再生树脂或者是离子交换的树脂，这其中挥发的酸、碱是对热力系统产生威胁的最大存在因素。离子交换树脂的主要组成成分是烷烃、烯烃等物质，引入磺基（-SO3H）、羧基（-COOCH3）、胺基（=NH-NH2）从而聚合形成一系列的高分子有机物。离子交换树脂在水中会释放出一系列的低聚和有机物，有机物对凝结水进行处理之后，树脂会适当减少，最明显的现象就是高速混床出水导电率会有一个明显的提升，

出水中氯离子的含量会有一个较为明显的提升，在比较严重的过程中，有时会直接导致树脂板结成块，在混床过程中就会出现压力差比较明显的情况，对于混床在高速运行的过程中会产生比较大的影响，而且一旦粉末状的树脂进入到混床中后，会产生更加严重的停车事件，对于热力系统产生巨大影响。

3.3TOC分析在锅炉补给水系统

水中溶解的有机物主本身大多是带负电荷的，这些吸附能力较强的有机物会导致表面产生迅速的污染，开始凝胶或者是产生一系列胶块的问题，这类污染对于反应而言主要是在渗透前，会使得反渗透产水量处于一个下降的趋势，这就导致运行的工作人员需要利用化学药剂对其反渗透装置进行清洗，一方面缩短了使用的寿命，一方面运行的实际成本也就增加了；对于EDI除盐系统，有机物在膜层的表面快速聚集，会导致膜层的渗透能力大大降低，去离子的效率在这种情况下就会收到很大的影响，模块电阻的增加速率也会大大提高，在影响除盐水水质的情况之下，对于运行的成本也会起到很大的影响，所以目前有相关的行业规定，EDI装置入水TOC的含量不宜超过0.5mg/L；另外强碱阴树脂在水溶液中，对于有机物的吸附能力也是很有提升的，天然水中的有机物，主要种类包含有富维酸以及腐殖酸，在经过阳床交换及除碳后，pH值会有一个很明显的降低过程，有机物此时存在的状态几乎全为分子状态。因腐殖酸分子量大，疏水性强，所以在遇到强酸之后会产生较强大的范德华力，同时，这些有机酸都属于大分子的化合物，所以在其中含有的羧酸基团数量会大大增加，与OH型强碱阴树脂中的一些碱性的官能团产生化学极强的亲和作用，是的有机酸以较强的吸附力吸附在表面，有机物无法脱离，从而对树脂的交换工作产生较大的影响。

4结束语

随着国内火力发电设备等的不断更新，对于其检测的设备和技术也在不断发展，所以总有机碳的分析对于此类机组设备的提升就显得尤为重要，对水处理方式以及监督体系和标准，热力系统中对有机物含量的控制也显得越来越高，急需我们对TOC技术进行研究。

参考文献：

[1]孙琦.水汽系统氢电导率超标原因的研究[J].上海电力学院学报，2017，23（1）：8-11.

[2]幸梅.湿法氧化-非分散红外吸收法测定水中TOC（总有机碳）的影响因素[J].重庆环境科学，2015，25（11）：105-107.