背景

　　美國(guó)田納西河谷管理局（TVA，Tennessee Valley Authority）所屬的艾倫聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠（Allen Combined Cycle Plant）位于田納西州孟菲斯市近郊，艾倫發(fā)電廠是田納西河谷管理局的第七家聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。發(fā)電廠于2018年新增2臺(tái)天然氣輪機(jī)（每臺(tái)33萬(wàn)千瓦）、1臺(tái)燃燒蒸汽輪機(jī)（42萬(wàn)千瓦）、以及3000塊太陽(yáng)能板（約1千千瓦）。發(fā)電廠的總發(fā)電量超過(guò)100萬(wàn)千瓦，為50多萬(wàn)戶家庭供電。

　　艾倫發(fā)電廠的前身是擁有55年歷史和三個(gè)燃煤機(jī)組的艾倫化石燃料發(fā)電廠。天然氣發(fā)電的排放很低，艾倫發(fā)電廠于2018年成為管理局的高效的天然氣發(fā)電廠1。在發(fā)電高峰時(shí)段2，發(fā)電廠每天要用7-10百萬(wàn)加侖（約26500-38000 m3/天）的水來(lái)冷卻冷凝器。由于在生產(chǎn)效率和資產(chǎn)優(yōu)化方面有較高要求，發(fā)電廠難以承受因停機(jī)而造成重大經(jīng)濟(jì)損失，因此采用了總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon）監(jiān)測(cè)法來(lái)預(yù)防因乙二醇（glycol）泄漏而導(dǎo)致停機(jī)，造成高昂損失。

　　挑戰(zhàn)

　　艾倫發(fā)電廠的鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理局的其它兩家發(fā)電廠的鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相同。去年，這三家發(fā)電廠的閉環(huán)冷卻水系統(tǒng)都發(fā)生了乙二醇泄漏，不得不停產(chǎn)維修，以維護(hù)設(shè)備安全。艾倫發(fā)電廠尋求建立一種更積極主動(dòng)的監(jiān)測(cè)工藝來(lái)避免再度發(fā)生此類停產(chǎn)維修。艾倫發(fā)電廠的技術(shù)人員檢查了冷卻水回路，測(cè)試了冷凝水和加有冷卻水（約含35％乙二醇）的冷凝水。測(cè)試結(jié)果表明，污染是由泄漏到鍋爐給水泵中的少量乙二醇引起。泄漏的原因有以下兩條，都涉及到密封不良：

　　1.當(dāng)發(fā)電設(shè)備不運(yùn)行而閉環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，冷卻水與鍋爐給水泵之間有約150 PSI的壓力差。如果給水泵的密封不良，就會(huì)導(dǎo)致乙二醇泄漏。

　　2.當(dāng)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，如果給水泵的密封不良，也會(huì)導(dǎo)致乙二醇泄漏。

　　發(fā)電廠只有迅速確定停機(jī)的根本原因，才能盡快恢復(fù)生產(chǎn)，降低經(jīng)濟(jì)損失。

　　解決方案

　　艾倫發(fā)電廠采用TOC分析法來(lái)測(cè)量有機(jī)污染物，TOC分析法是一種能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地檢測(cè)乙二醇泄漏的取樣工藝。TOC濃度與泄漏的乙二醇濃度呈正比線性關(guān)系，因此可以用TOC來(lái)檢測(cè)超純給水中的微量乙二醇，如圖2a所示。在開(kāi)始TOC監(jiān)測(cè)之前，管理局進(jìn)行了一系列測(cè)試，以確定能觸發(fā)TOC響應(yīng)的加標(biāo)乙二醇濃度（見(jiàn)圖2b）。

　　結(jié)論

　　一家大型跨國(guó)電力公司使用在線型監(jiān)測(cè)工具來(lái)保護(hù)設(shè)備資產(chǎn)、控制水處理工藝。保證蒸汽純凈，就能較大程度地提高生產(chǎn)效率，較大程度地減少停機(jī)時(shí)間，從而確保電力和天然氣的生產(chǎn)、配送、銷售。

　　即便是針孔般小的乙二醇泄漏，都會(huì)損壞發(fā)電廠的工藝設(shè)備。在較高的溫度和壓力下，乙二醇會(huì)降解為有機(jī)酸，進(jìn)而酸化水流，加快系統(tǒng)腐蝕。雖然無(wú)法準(zhǔn)確量化發(fā)電設(shè)備老化或管道壁變薄所造成的損失，但發(fā)電廠停產(chǎn)一天就會(huì)損失數(shù)百萬(wàn)美元的營(yíng)業(yè)收入。pH值和電導(dǎo)率都難以檢測(cè)到給水泵中的乙二醇泄漏，因而無(wú)法及時(shí)提醒操作人員系統(tǒng)中的有機(jī)酸降解。TOC分析法被證明是檢測(cè)乙二醇泄漏的較有效方法，實(shí)驗(yàn)室或在線的TOC檢測(cè)濃度從低到高，范圍非常廣。當(dāng)發(fā)現(xiàn)TOC濃度偏離了典型工藝濃度時(shí)，就表示有乙二醇泄漏。

　　艾倫發(fā)電廠采用TOC分析法來(lái)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，能夠及時(shí)采取措施保護(hù)設(shè)備，維持發(fā)電廠的正常運(yùn)營(yíng)。使用膜電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)的TOC分析儀能夠檢測(cè)到極低濃度的乙二醇泄漏，并且具有回收乙二醇和有機(jī)酸的超高靈敏度。事實(shí)證明，TOC分析儀非常有助于發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控。當(dāng)分析儀第一次檢測(cè)到乙二醇泄漏事件時(shí)，即完成了分析儀的投資回報(bào)。田納西河谷管理局艾倫聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠用TOC分析法建立了乙二醇檢測(cè)工藝，為發(fā)電廠帶來(lái)了更高的運(yùn)營(yíng)信心和更好的資產(chǎn)保護(hù)。

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