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煉油廠使用在線型蒸汽冷凝水分析儀確定鍋爐污染源，恢復生產(chǎn)
案例背景
近來在美國德克薩斯州，一家大型煉油廠的鍋爐發(fā)生蒸汽冷凝水污染和嚴重結垢，導致意外停產(chǎn)。鍋爐受損、非常規(guī)維修、停產(chǎn)等帶來的經(jīng)濟損失，迫使煉油廠開始評估現(xiàn)行的冷凝水監(jiān)測技術。評估小組得出的結論是，現(xiàn)行的有機污染物濃度測量方法經(jīng)常報數(shù)偏低，而且定期吸樣的取樣方法不足以實現(xiàn)立即警報操作人員發(fā)生污染事件。
評估小組確定了以下兩點：在改進冷凝水監(jiān)測方法時，應改進取樣方法，提供更具代表性的油污染冷凝水樣品，從而更好地保護資產(chǎn)設備、延長生產(chǎn)運行時間；應采取更加頻繁的、連續(xù)的、實時的有機物監(jiān)測方法，使其能夠立即對操作人員發(fā)出污染警報。煉油廠還要求，他們在在線型監(jiān)測技術上的投資必須從實實在在的生產(chǎn)延長時間中得到補償。
以前，工廠蒸汽冷凝水的監(jiān)測，是通過收集吸取的樣品，并送到現(xiàn)場實驗室，進行有機碳分析。實驗室測定結果通常報告結果是，碳含量低于1 ppm。調(diào)查顯示，吸取樣品的方法無法為分析提供具有代表性的樣品。在運送樣品和等待分析的過程中，樣品會冷卻；在取樣過程中，結垢的主要成分烴類會通過揮發(fā)與分相丟失。
煉油廠的評估小組評估了能夠以冷凝水應用中常見的溫度來采集和分析樣品，以證明在碳分析中充分反映了實際烴污染的方法。他們還評估了用在線型分析儀來達到上述目的，從而為生產(chǎn)提供不間斷保護的方法。在線型儀器的生產(chǎn)廠家通常為了保護儀器部件而冷卻要進入的樣品，但煉油廠可以使用Sievers分析儀研發(fā)的在線型取樣器，該取樣器能夠處理溫度高達 85℃（185° F）的冷凝水樣品。
煉油廠和Sievers®分析儀聯(lián)合驗證了連續(xù)的在線型有機物分析技術方案能達到預期目標，因此決定采取此技術方案。評估小組采集并評估了兩個月時段的數(shù)據(jù)（見圖1）。數(shù)據(jù)顯示，有機碳的典型濃度約為2 ppm，時而發(fā)生的污染事故時濃度達20-40ppm。連續(xù)監(jiān)測還就一次嚴重的有機物污染事件向操作人員發(fā)出警報，當時碳濃度飆升到400 ppm以上。此類監(jiān)測就無法在實驗室分析中完成，這是因為污染事件的偶然性，以及吸取的樣品冷卻后，基體發(fā)生變化。
圖一：兩個月時段的有機物數(shù)據(jù)
煉油廠的維修人員通過數(shù)據(jù)確定了主要泄漏源，并進行維修。在線數(shù)據(jù)確認了維修成功，有機物平均濃度降到了2 ppm碳。
持續(xù)的監(jiān)測確認了偶爾發(fā)生的來源不明的有機物污染。煉油廠決定，將冷凝水流經(jīng)顆粒活性炭（GAC，granulated active charcoal）床，以消除較小的偏差。操作人員將分析儀的配置改為雙樣品流模式，分別測量流進和流出GAC床的樣品流。分析儀通過有機物百分比去除率計算來提供確定GAC床有效性的連續(xù)數(shù)據(jù)。
重復利用來自工業(yè)過程的冷凝水，會帶來有機物污染的風險。用在線型有機物監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測返回冷凝水質(zhì)量，能夠降低有機物污染的風險，減少因鍋爐結垢而造成的經(jīng)濟損失。準確測量冷凝水質(zhì)量，不但能降低結垢風險，而且能幫助用戶做出再利用或者棄置冷凝水的正確決定。
再利用冷凝水能降低工廠對補充水的需求量，從而降低生產(chǎn)成本，減少廢水處理開支。
此應用選擇的分析儀采用了超臨界水氧化（SCWO）技術，氧化樣品中的有機物。SCWO技術是一種用高溫高壓來分解有機物的廢水處理技術。有機物分析儀所采用的SCWO技術提供了強勁的氧化能力，能處理高濃度鹽、油及其它物質(zhì)，而此類物質(zhì)曾對工業(yè)應用中的在線型分析儀的可靠性造成損害。當SCWO技術同高溫取樣系統(tǒng)一起使用時，就能可靠地、連續(xù)地分析含有高濃度烴污染的難以對付的兩相樣品。這就使煉油廠能夠改進監(jiān)測方案，即時收到冷凝水污染警報，從而保護設備資本，延長生產(chǎn)運行時間。
