背景介紹
鍋爐系統是一個半封閉的循環系統，它的工作原理是先將水加熱使其轉換為水蒸氣後驅動發電機發電，同時蒸汽冷凝結成水後繼續回到系統循環使用。因此鍋爐水的化學組成直接影響了鍋爐效率和燃料的消耗。不合理的水處理容易使鍋爐產生結垢並對鍋爐系統產生腐蝕。水中的雜質在高溫的鍋爐管壁上很容易產生結垢和沈積物。結垢會隔離鍋爐管，降低鍋爐加熱效率，在產生同等蒸氣的情況下耗費更多燃料。例如，一個中度結垢的 250 HP 鍋爐相比一個「潔淨」的鍋爐，在產能相同時，每年要多消耗數千美元的燃料。而且腐蝕會降低設備的使用壽命，並需要更多的維修費用。
鍋爐系統中的腐蝕會快速損壞管路導致工廠停產。因此一個正常運作的脫氣器和一個準確的化學水處理方案可以有效解決腐蝕問題，大大延長鍋爐壽命。而有效的鍋爐防腐蝕方案也離不開有效的監控方案。
常用的一種技術是監測和控制進水的硬度和鐵離子含量。確保水質最適合的化學組成可以大大降低沉積和結垢的風險。如果您對鍋爐的化學性質不太了解，這種情況下您需要選擇更好的監控系統。
圖 1：鍋爐系統示意圖
鍋爐系統通常由幾個易被腐蝕的關鍵部件組成。一旦腐蝕發生在任一部件上，會大大降低鍋爐的工作效率。目前判斷腐蝕是否發生的最佳方法是監測鍋爐水中是否有有機物。透過鍋爐水中總有機碳 (TOC) 的檢測，可以很好地檢測系統的完整性及腐蝕情況，避免因腐蝕而產生嚴重的後果。
大部分工廠都會根據鍋爐工作壓力，對鍋爐進水的 TOC 值設定一個最高限值。通常來說，壓力越低，對雜質含量控制的要求就越低。大部分水中自然含有的有機物可以透過離子交換或物理過濾 (例如：超濾) 等方法去除。但部分氧化物，需要額外的步驟才能被去除或降解。
鍋爐腐蝕的許多重要形成原因中，有一項是因為二氧化碳 (CO₂)。二氧化碳能以可溶解氣體狀態進入冷凝系統，或它也能與給水中鹼性的碳酸氫鹽及碳酸鹽結合。通常脫氣水中往往不含可溶解的二氧化碳。但下方的化學方程式顯示了碳酸氫鹽或碳酸鹽是如何自然地分解成二氧化碳的。
反應1
2NaHCO₃ + 熱量 → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
反應2
Na₂CO₃ + H₂O + 熱量 → 2NaOH + CO₂
反應 1 為完全反應，而 反應 2 的完成度僅 80%。
由二氧化碳而導致的侵蝕表徵，通常為金屬的缺失，典型的症狀為管路底部的管壁呈現腐蝕凹槽。在冷凝系統中最容易發生這種情況的是管路的螺紋區域或受壓區域。
圖 2 顯示了在較長的一段時間內對鍋爐水的一個監測結果。在這個工廠裡，經理為 TOC 值設定了一個限值：80 ppm TOC，在監測的這段時間內 TOC 值一直低於限值。一旦 TOC 超過了規定值，操作員會快速報告情況並及時改進。
平均值 (ppm) | 57.2 |
標準差 (ppm) | 3.6 |
RSD | 6.3% |
圖 2：鍋爐水中的 TOC 檢測
Sievers InnovOx 工作原理
Sievers分析儀一直致力於開發 TOC 分析的創新技術，意圖為複雜應用提供最穩定的 TOC 分析儀。 Sievers® InnovOx TOC 分析儀將技術創新帶到了一個新的領域。採用極為有效的超臨界水氧化技術 (SCWO)，InnovOx 能對數千個水樣本連續監測而無需重新校準，也無需儀器維護或更換零件。
Sievers InnovOx 的操作原理是基於濕式化學氧化技術，在水樣本中加酸和氧化劑。無機碳可透過吹掃去除，然後水樣本在過硫酸鹽和高溫作用下被充分氧化。所產生的二氧化碳由非色散紅外線分光光度計測量。
InnovOx 將水樣和氧化劑的混合物加熱到高溫，保證充分氧化並將液體水樣轉化為超臨界狀態。一旦進入該狀態，超臨界水氧化 (SCWO) 現象就發生了。這個創新技術能達到 99% 的氧化效率，使 TOC 測試達到極高的精確度與準確度。
Sievers InnovOx 在每次測定結束時，也會移除有問題的樣品基體。因此，氧化副產物、鹽等物質不會在反應器、管路和閥中殘留。
總結
優化鍋爐的性能對於減少防護性的維護或維修十分重要，而且能最大化盈利率。超臨界水氧化技術為目前的 TOC 檢測技術提供了創新和更綠色環保的解決方案。 Sievers InnovOx 提供可靠、有效的 TOC 監控解決方案，是整套鍋爐水系統不可或缺的組件。
