背景

　　美国田纳西河谷管理局（TVA，Tennessee Valley Authority）所属的艾伦联合循环发电厂（Allen Combined Cycle Plant）位于田纳西州孟菲斯市近郊，艾伦发电厂是田纳西河谷管理局的第七家联合循环发电厂。发电厂于2018年新增2台天然气轮机（每台33万千瓦）、1台燃烧蒸汽轮机（42万千瓦）、以及3000块太阳能板（约1千千瓦）。发电厂的总发电量超过100万千瓦，为50多万户家庭供电。

　　艾伦发电厂的前身是拥有55年历史和三个燃煤机组的艾伦化石燃料发电厂。天然气发电的排放很低，艾伦发电厂于2018年成为管理局的高效的天然气发电厂1。在发电高峰时段2，发电厂每天要用7-10百万加仑（约26500-38000 m3/天）的水来冷却冷凝器。由于在生产效率和资产优化方面有较高要求，发电厂难以承受因停机而造成重大经济损失，因此采用了总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）监测法来预防因乙二醇（glycol）泄漏而导致停机，造成高昂损失。

　　挑战

　　艾伦发电厂的锅炉给水系统的设计与管理局的其它两家发电厂的锅炉给水系统的设计相同。去年，这三家发电厂的闭环冷却水系统都发生了乙二醇泄漏，不得不停产维修，以维护设备安全。艾伦发电厂寻求建立一种更积极主动的监测工艺来避免再度发生此类停产维修。艾伦发电厂的技术人员检查了冷却水回路，测试了冷凝水和加有冷却水（约含35％乙二醇）的冷凝水。测试结果表明，污染是由泄漏到锅炉给水泵中的少量乙二醇引起。泄漏的原因有以下两条，都涉及到密封不良：

　　1.当发电设备不运行而闭环冷却水系统正常运行时，冷却水与锅炉给水泵之间有约150 PSI的压力差。如果给水泵的密封不良，就会导致乙二醇泄漏。

　　2.当发电设备运行时，如果给水泵的密封不良，也会导致乙二醇泄漏。

　　发电厂只有迅速确定停机的根本原因，才能尽快恢复生产，降低经济损失。

　　解决方案

　　艾伦发电厂采用TOC分析法来测量有机污染物，TOC分析法是一种能够快速、准确、可靠地检测乙二醇泄漏的取样工艺。TOC浓度与泄漏的乙二醇浓度呈正比线性关系，因此可以用TOC来检测超纯给水中的微量乙二醇，如图2a所示。在开始TOC监测之前，管理局进行了一系列测试，以确定能触发TOC响应的加标乙二醇浓度（见图2b）。

　　结论

　　一家大型跨国电力公司使用在线型监测工具来保护设备资产、控制水处理工艺。保证蒸汽纯净，就能较大程度地提高生产效率，较大程度地减少停机时间，从而确保电力和天然气的生产、配送、销售。

　　即便是针孔般小的乙二醇泄漏，都会损坏发电厂的工艺设备。在较高的温度和压力下，乙二醇会降解为有机酸，进而酸化水流，加快系统腐蚀。虽然无法准确量化发电设备老化或管道壁变薄所造成的损失，但发电厂停产一天就会损失数百万美元的营业收入。pH值和电导率都难以检测到给水泵中的乙二醇泄漏，因而无法及时提醒操作人员系统中的有机酸降解。TOC分析法被证明是检测乙二醇泄漏的较有效方法，实验室或在线的TOC检测浓度从低到高，范围非常广。当发现TOC浓度偏离了典型工艺浓度时，就表示有乙二醇泄漏。

　　艾伦发电厂采用TOC分析法来监控设备运行，能够及时采取措施保护设备，维持发电厂的正常运营。使用膜电导检测技术的TOC分析仪能够检测到极低浓度的乙二醇泄漏，并且具有回收乙二醇和有机酸的超高灵敏度。事实证明，TOC分析仪非常有助于发电厂的运营监控。当分析仪第一次检测到乙二醇泄漏事件时，即完成了分析仪的投资回报。田纳西河谷管理局艾伦联合循环发电厂用TOC分析法建立了乙二醇检测工艺，为发电厂带来了更高的运营信心和更好的资产保护。

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