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痕量氯离子在线监测技术可行性与可靠性比较和讨论

发布时间:2019-06-10 阅读:71

随着GB /T 12145-2016火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量的颁布实施,明确规定了高参数大容量机组炉水、给水和凝结水精处理出水中氯离子含量控制指标。凝结水精处理出水和机组给水中氯离子含量控制指标,亚临界汽包炉小于2. 0μg/L,各种容量的直流机组小于1.0μg/L。亚临界汽包炉炉水中氯离子含量小于400 μg/L,全挥发性处理炉水中氯离子含量小于30 μg/L。由于目前电厂水汽中氯离子的检测,采用定期取样离子色谱分析查定的方式,在线监测技术尚未得到成熟应用。所以上述指标,在考虑机组热力系统腐蚀防护工作需要的基础上,主要从目前离子色谱仪可能达到的检测水平而制定的。
针对电厂水汽中痕量氯离子在线监测问题,结合目前电厂在线化学仪表运行现状,对几种水中痕量氯离子自动化检测技术实现在线化的技术可行性和可靠性进行比较分析和讨论。
1、电厂在线化学仪表运行现状
目前现有的电厂化学仪表,如在线pH表、钠表、电导率表、硅表等,总体运行状况不容乐观,存在以下问题:
(1)仪表的技术管理工作不到位,包括仪表日常维护管理、专业人员技能培训等,这是多数电厂存在的共性问题。
(2)机组运行参数变化导致的水样水质、温度、压力等参数变化,也使在线化学仪表的运行条件偏离其zui佳运行条件,而疏于及时调整和校准,导致仪表较大的测量误差。
虽然电厂配置了技术先进的在线化学仪表,但因各项相关工作不到位导致仪表的先进性没有得到很好发挥,常存在仪表故障运行、监测数据不可靠等问题。
2、电厂水汽中痕量氯离子在线监测技术探讨
考虑到目前电厂在线化学仪表运行现状,为保证在线氯表现场运行的可靠性,在线氯表的设计要从仪表化学流路系统的稳定可靠性、技术指标可达性和购置及维护成本三方面达到或符合目前电厂的实际运行状况。
针对离子色谱法(IC)、连续动态法(CFA)和流动注射法(FIA)三种可行的痕量氯离子自动化检测技术的工业在线化,也需要从这三方面进行对比分析,探讨实现电厂水汽中痕量氯离子在线监测的技术可行性。三种自动检测方法的对比:
(1)化学流路系统的稳定可靠性分析
在线化学仪表流路系统越简单,其运行的稳定可靠性越高。离子色谱仪为高压液相色谱分析系统,流路系统中的设备、部件比较多,高压泵、分离柱、抑制器和检测器的运行条件比较严格,还需要压缩气体背压系统,整个系统很复杂,对进水水样条件要求苛刻,水样清洁度、水温、pH对仪器正常运行有较大影响。
将水样预浓缩应用到连续动态或流动注射分光检测系统中,对水样水质的要求程度,与离子色谱的保护柱和分离柱不分上下。该系统与离子色谱仪相比,不需要抑制器、载气系统等,系统和操作相对比较简单。
流路系统中涉及柱浓缩、柱分离等工艺,需要严格控制水样条件和柱子的各项工艺参数,使整个流路系统的抗外界干扰能力也比较弱。考虑到现场实际运行环境的复杂性和不确定性,离子色谱仪和基于水样预浓缩的连续动态或流动注射分光检测系统,作为实验室痕量氯离子分析仪比较适合。基于水样预浓缩的连续动态或流动注射分光检测系统,相比于离子色谱仪,系统简单,操作方便,仪表体积小,便于携带和安置,现场环境适应性强,对于机组水汽异常分析或精处理系统运行终点的现场监控,具有显著优势。
基于连续动态法的氯电极法和分光光度法,所用的检测器不同。相比之下,氯离子电极敏感膜易老化,日常维护工作量比较大。
基于分光光度法的连续动态法和流动注射分析法,分析流路系统是zui简单的,也是实现工业在线化zui为可靠的分析方法。
(2)技术指标可达性
从方法的检出下限比较,离子色谱的检出下限zui低。基于在线富集一分光光度法的连续动态和流动注射分析法也能满足要求。从分析速度看,FIA在线富集汾光光度法的分析速度是zui快的,达到了3-6样/h。这两种方法都适合于电厂给水和精处理出水中痕量氯离子的检测。基于分光光度法的连续动态法和流动注射法,检出下限为20μg/L,可实现连续快速检测,适合于电厂炉水中微量氯离子的自动检测。
(3)购置及维护成本
离子色谱仪的购置和维护成本是zui高的。目前,一台进口离子色谱仪购置成本约百万元,基于水样预浓缩的连续动态或流动注射分光检测系统开发的痕量氯离子分析仪,其购置成本约为离子色谱仪的20 %。而基于分光光度法的连续动态法和流动注射分析法的成本zui低,约为离子色谱仪的10%。基于连续动态币离子选择性电极电位法(ISE)的在线仪表,氯离子选择性电极的成本及维护费用比较高。
综合分析上述各项指标,对于实验室痕量氯离子自动分析检测,在具备良好的实验室环境和较高的操作技术水平,在经费允许条件下,离子色谱仪是比较理想的选择,可实现电厂水汽中痕量阴、阳离子含量,适用于电厂定期的水汽查定。FIA在线富集汾光光度法分析系统及自动分析仪,便携且现场环境适应性强,对于机组水汽异常分析或精处理系统运行终点的现场监控,具有显著优势,而且购置成本比较低,具有良好的推广应用价值。 对于电厂给水、蒸汽和精处理出水中痕量氯离子的工业在线监测,从工艺复杂性、购置成本及现场适应性考虑,FIA-在线富集洲分光光度法分析系统是比较合适的选择。需要考虑的是机组运行参数的不确定性变动导致水样参数变化对仪表长期运行稳定性的影响。仪表的采样进样系统需要充分考虑现场运行环境的复杂性。
基于分光光度法的连续动态法和流动注射法,可实现电厂炉水中微量氯离子的工业在线化监测。连续动态法追求的是物理和化学平衡,稳定性好。流动注射法追求的是物理和化学不平衡、高度时机重现性条件下的快速检测,分析速度快。从分析灵敏度角度考虑,流动注射分析法的检测灵敏度要比连续动态法高。从系统稳定性角度考虑,连续动态法更适合工业在线化。目前电厂的在线硅表、磷表就是基于连续动态分光光度法开发的。
随着仪器仪表技术的不断发展,离子色谱(IC)、流动注射法(FIA)与连续动态法(CFA)三个领域的相关理论及技术相互借鉴,有望实现电厂水汽中痕量氯离子的连续在线监测。3结论    通过对离子色谱(IC),基于分光光度法的流动注射法(FIA)和连续动态法(CFA),以及水样预浓缩技术在电厂水汽中痕量氯离子检测的应用和研究成果的分析与探讨,得出以下结论:
(1)离子色谱仪是比较理想的实验室痕量氯离子检测方法,适用于电厂定期的水汽查定。
(2) FIA在线富集汾光光度法分析系统及自动分析仪,便携且现场环境适应性强,对于机组水汽异常分析或精处理系统运行终点的现场监控,具有显著优势,而且购置成本比较低,具有良好的推广应用价值。
(3) FIA-在线富集汾光光度法与离子色谱法相比,因系统简单、易于集成、操作方便、成本低而易于实现工业在线化,适合于电厂给水、蒸汽和精处理出水等清洁度和杂质离子含量较低的水样中痕量氯离子的在线监测,分析速度为4-6样/h。
(4)基于分光光度法的流动注射法和连续动态法分析系统,适合于电厂炉水中微量氯离子的连续在线监测。离子色谱(IC )、流动注射法-FIA)与连续动态法(CFA)三个领域的相关理论及技术相互借鉴,有望实现电厂水汽中痕量氯离子的连续在线监测。


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