1.引言
TOC（Total Oxygen Carbon），总有机碳，是水汽中有机物总量的综合指标，常用来评价水体中有机物污染程度。
随着电厂实际运行经验的丰富，人们也逐渐认识到TOC对热力系统的影响，主要原因是有机物进入热力系统后，通过高温高压或辐照作用后，其分解的酸性物质会引起锅炉、汽轮机及低压缸的腐蚀；分解的二氧化碳会增加汽轮机叶片的疲劳损失；有机物在高温下还会碳化，在炉管上形成碳化沉积物，影响传热，导致金属过热损坏，甚至引起爆管事故；另外有机物存在会引起水汽电导率升高，严重影响电导率测定的可靠性。
目前，高参数、大容量发电机组的不断建设和投运，对水汽品质提出了越来越高的要求，不仅对水汽电导要求越来越高，同时也将水汽有机物含量指标总有机碳（TOC）作为重要的控制指标。
2.分析
2.1 除盐水中TOC的主要来源
除盐水中TOC的来源主要有以下几个方面。
1）原水残留。
原水中TOC含量与水源及相应环境有直接关系，一般，江河水及水库水等地表水TOC含量较地下水要高。污染少的地区原水TOC较低。
2）处理设备自身有机物降解
各种水处理设备本身含有有机材质，例如离子交换器露出的小树脂颗粒以及树脂在被水中氧化剂作用下的降解产物，各种纤维过滤器、容器本体衬胶层、衬胶管道阀门胶层、除盐水容器防腐涂层等在使用中也会不断分解产生TOC。
采用玻璃布加环氧树脂或者聚脲喷涂等做防腐衬层的容器也会大量析出有机物，成为除盐水的长期潜在污染源。
3）外部污染
在系统运行中，有机物还会由外部携带进入热力系统，如敞口容器由于风吹等因素带入有机物及各种设备在安装过程中使用的油脂未冲洗干净等。
2.2 传统的除盐水工艺系统对TOC的总体去除效果
为了研究评价传统除盐水工艺系统对TOC的去除效果，我们通过选取搜集了6家使用不同水源和不同处理工艺的发电厂作为调研对象，调研对象涵盖水库水、江河水、地下水、海水四种水源，以及离子交换、反渗透+离子交换、超滤+反渗透+离子交换、超滤+反渗透+EDI等四种除盐水处理工艺，其结果如表一。
通过上表所列的6家电厂除盐水系统水样的检测分析，我们可以看出对于传统除盐水工艺，有反渗透除盐装置的系统其除盐水TOC比没有反渗透装置的除盐水TOC平均要低，但总体TOC去除效率均在90%左右，且除盐水系统的TOC含量随原水TOC的增加而增加。
2.3 不同的水处理单体设备对TOC的去除效果
为了进一步研究各单体设备对有机物的去除效率，我们从已有研究结果中选取了预处理（澄清、过滤）、离子交换、超滤、反渗透、EDI等常用除盐水处理单体设备的进出口水质进行分析，其分析结果如下表所示。
分析上表数据中各单体水处理设备对TOC的去除率效可以得出以下结论：
（1）反渗透装置除去有机物的能力最强，去除效率均在60%以上，按照反渗透膜的特性，其对于不同尺寸的有机物，除去效果相差比较大，对于分子量小于50 Dalton（简记D）的效果较差，50D～100 D 的效果较好，分子量大于100 D 的效果非常好，其去除率可以达到98%以上。
（2）阴离子交换器对TOC去除率很高。这主要是因为阴离子交换树脂与天然水体中的有机物都属于疏水性物质，二者之间有很强的范德华吸附力。同时天然水中的有机物带高价负电荷，阴离子交换树脂带相反的正电荷，二者之间的静电引力对范德华力起着重要的推动作用。
（3）活性炭与阴离子交换器去除有机物的机理是相似的，都是靠范德华力。但是活性炭颗粒大，其表面积远小于阴离子交换器内的阴树脂，所以它的去除率低于阴离子交换器。
（4）介质过滤器对TOC的去除效率接近20%，这主要是除去非溶解态有机物即尺寸大于 0.45μm 的有机物，包括悬浮态和胶态有机物。
（5）EDI 装置去除率并不高。对EDI 装置，进水中如果有机物含量过高，会造成树脂和选择透过性膜的有机污染，导致系统运行电压上升，产水水质下降。同时也容易在浓缩水通道形成有机胶体，堵塞通道。
（6）阳离子交换器和混合离子交换器对TOC的去除效率较低，有时还会呈现负值，这说明阳树脂在使用过程中，特别是刚装入的新树脂或使用时间比较长的老化树脂，其会溶解析出有机物，增加原水中的TOC。
（7）超滤对TOC基本无太大的去除效果。
3.结论
TOC对热力系统的影响很大，在火力发电厂，TOC的分解产物可造成锅炉、汽轮机及低压缸等这些电厂中的主要设备的腐蚀；在核电站，有机物分解的酸性物质不仅会影响二回路的水化学控制，而且会引起一回路系统的腐蚀，并对核燃料的冷却剂造成危害。
随着大容量、高参数机组的不断建设和投运，TOC的影响将越来越凸显。超低TOC除盐水制备工艺作为一种新型除盐水工艺，旨在保证补给水的TOC值。此工艺系统不仅在除盐效果上比传统除盐水更胜一筹，而且因其设有专门的TOC去除设备，保证了补给水的TOC值，从源头上降低了整个水汽系统的有机物，消除发电厂主要设备的安全隐患。
论文作者:杜亚强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/18
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