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摘要：总有机碳（TOC）作为综合评价水中有机物质总含量的综合指标，它代表了水体中所含有机物质的总和，直接反应了水体被有机物污染的程度。《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》、《超临界火力发电机组水汽质量标准》对电厂锅炉补给水和给水中TOC含量规定了相应的标准。为了保证火电机组安全、经济、稳定、高效地运行，对运行机组开展总有机碳（TOC）的日常分析监督日趋重要。本文分析了总有机碳分析在电厂化学监督中的重要性。
关键词：总有机碳；电厂化学监督；重要性；
电厂补给水系统和水汽系统中的有机杂质对机组的安全、经济运行有很大的影响, 随着水体污染程度的加重, 火电厂用水中有机物含量不断增加, 导致补给水系统中的活性炭失效, 树脂严重污染, 甚至提前报废; 进入水汽系统的有机物受热分解后产生低分子有机酸和CO2, 除了导致氢电导率超标和水质pH 值下降外, 可挥发的有机酸还会对蒸汽流通部分和汽轮机产生腐蚀作用。因此, 电厂水质中有机物含量的监督越来越重要。
一、总有机碳(TOC)及其分析方法
1．总有机碳(TOC)的概念及作用。总有机碳(TOC)是指有机化合物中所含的碳，经过氧化可转化为二氧化碳，但不包括总无机碳(TIC)。在TOC分析中，被氧化的碳包括生物圈天然产物中的碳、生物圈产物变异体中的碳和人造或合成的化合物中的碳。TOC作为评价水中有机物总含量的综合指标，被用来分析工业废水、生活污水、饮用水和海水中含碳化合物含量，代表着水体中所含有机物的总和，可以判断水质是否受到污染及污染程度。
2.TOC分析的演变。在水质分析中，确定有机物含量所采用的最早标准是生物化学耗氧量(BOD)，即，测量细菌在3 d～5 d内消耗氧气的量。此方法有着诸多明显的缺陷，如，测量数值受能快速分解的有机物、无机物的影响；有些有机物(如，腐植物)在3 d～5 d的测试过程中不能分解等。因此，测量化学耗氧量(COD)的方法诞生。此方法通过一个强氧化剂测量其耗氧量，通常选取的强氧化剂为重铬酸钾。但是这个方法也存在问题，例如，测量数值受能快速分解的无机物的影响；反应产生危险废水等。燃烧法TOC分析出现，到了中期，过硫酸盐／100℃的TOC分析方法被使用，TOC分析作为一种反映水质情况的分析方法，其结果基于可靠方法定量测量，比BOD与COD更准确地反映有机物总量的变化情况，同时具有检出限低、耗时短、费用低等优点，被广泛运用于现代水质检测。
3.TOC分析方法。目前，TOC分析中较常见的方法是湿化学氧化法与燃烧法。湿化学氧化法的一般流程是进样一氧化一监测一数据显示。将样品送人反应池后，首先，需要对总无机碳进行酸化，加入磷酸使溶液，将TIC转化为二氧化碳并进行吹扫排出，再加入过硫酸，将TOC转化为二氧化碳，进行检测。湿化学氧化法的优点在于其结果可以直接测得；在加大样品量时能够测得微量TOC；能够分析含氯离子样品；能分析带颗粒样品等。湿化学氧化法被应用于制药、半导体生产、发电厂等行业。
二、总有机碳分析在电厂化学监督中的重要性
1.TOC分析在锅炉补给水中的重要性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，在火力发电厂锅炉补给水系统中，除盐系统是其中之一。现阶段，常见的除盐原理是离子交换法、两级反渗透法与电去离子技术(EDI)。作为热力系统工作介质与冷却介质的水，水质要求极为严格。除盐系统作为保证系统水质的工序之一，在整个热力系统运行中有着至关重要的作用。在除盐系统中，无论采用哪一种方法，水中的TOC都必须严格控制，这也是电厂化学监督的一大重要内容。若水中溶解过多化合物，就可能造成反渗透膜出现污染，甚至可能导致反渗透产水量降低。这时，为了正常工作就必须对反渗透膜进行化学清洗，降低了其使用寿命。水中溶解的有机物主要是带负电的化合物，吸附在反渗透膜表面的有机物可造成反渗透膜的快速污染，开始凝胶或结块的污染过程，这种污染主要产生在反渗透膜的前端，造成反渗透产水量逐渐下降，迫使运行人员增加反渗透装置的化学清洗频率，缩短了反渗透膜的使用寿命，增加了运行成本；对于EDI除盐系统，有机物和膜表面吸附，会引起活性层受阻，降低去离子的效率，模块电阻也会增加，在影响除盐水水质的同时增加了运行成本，故明确规定EDI装置入水TOC应＜0.5 mg/L；另外强碱阴树脂对有机物有着很强的吸附力，天然水中的有机物（以富维酸和腐殖酸为代表）经过阳床交换及除碳后，因pH值降低，有机物几乎全部以分子状态存在于阴床进水中。因腐殖酸分子量大，疏水性强，与强碱阴树脂的苯乙烯—二乙烯苯聚合的骨架具有较强的吸附能力—范德华力，同时，这些大分子的有机酸都含有多个羧酸基团，与OH型强碱阴树脂的季胺基官能团也具有较强的化学亲和力，因此使有机酸被强碱树脂牢固地吸附于颗粒表面，且该有机物很难再生洗脱，从而影响树脂的工作交换容量和出水质量。
2. TOC分析在热力系统的重要性。有机物随水进入炉本体后，高温高压发生分解，产物氢气、二氧化碳、单质碳等。氢气可能在一定条件下产生氢脆，弱化金属强度。高温中，蒸汽凝汽时，其中的二氧化碳可能会腐蚀金属，这种现象会在有氧条件下加剧。离子交换树脂在高纯水中释放低聚合度的有机物性质，有机物对凝结水精处理树脂污染后，直接表现是高速混床的出水电导率升高，出水中的氯离子含量增加，严重时甚至树脂板结成块，使混床出入口压差增大，影响高速混床的正常运行；树脂变质的裂解产物和机械磨损形式的粉末树脂如果导入给水系统，后果将更为严重，会进一步对热力系统产生不良影响。此外，蒸汽中的有机物在随着蒸汽进入汽轮机后，其自身因此做功，改变环境中的温度与压力，可能导致化合物溶解度降低，大多以盐形式析出，附着在汽轮机叶片上，长久便会产生积盐。无论是腐蚀，还是降低效率，都会对热力系统产生不良影响。被有机物污染的蒸汽，随着蒸汽在汽轮机内做功，温度及压力下降，蒸汽中溶解杂质逐渐饱和而析出，杂质若以盐型析出，则发生结垢或在汽轮机叶片表面产生积盐，降低汽轮机的效率；有机物在过热蒸汽的高温高压下进一步分解，其产物主要是羧酸、二氧化碳和水，常见的降解产物为甲酸、乙酸等，将导致热力系统中水汽pH值降低，蒸汽品质中氢电导率增加，并且乙酸可与铁形成复合物加剧腐蚀，促进汽轮机叶片氯诱导应力腐蚀。因此在汽轮机的某特定区域，如蒸汽初凝区有机酸浓度较高，而且在次区域主要分配在液相，初凝区域的水中氨含量较少，无法起到调节水中pH值的作用，因此次区域的pH值较低，容易导致腐蚀。根据机组情况进行理论推算也得出汽轮机初凝区的腐蚀主要是挥发性无机酸和有机酸引起初凝区水滴pH值大幅下降，从而导致初凝区的腐蚀。
通过检测电厂原水预处理系统、除盐系统和炉内水汽系统中的TOC 含量, 可以了解电厂水处理设备去除有机物的效率和机组水汽被有机物污染的情况。水处理系统首先要调整好澄清池的运行工况并做好维护工作, 使其充分发挥去除有机物的高效能。TOC分析应作为火力发电厂化学监督中日常监测的一个重要指标，对热力系统减少或消除汽轮机叶片的酸性腐蚀有着重要作用，进而达到机组安全、经济、稳定运行的目的。
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论文作者:张冉,周慧艳,王威,胡宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/24
标签：有机物论文; 汽轮机论文; 系统论文; 电厂论文; 化学论文; 蒸汽论文; 水中论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;