在理想情况下，连续监测器将持续监测，但对于某些仪器，在进行维修操作时需要停机。为了克服这个问题，Swan Analytical Instruments 开发了一种用于电力和工业水/蒸汽监测系统的新技术，以实现不间断运行。
South Humber Bank 发电站（英国）的化学家对这种创新的电导率仪器进行了评估，证明了它能够避免重要数据流中的空白，同时还能节省成本并降低劳动力需求。Swan 的 AMI CACE（阳离子交换后电导率）无需每月补充仪器的阳离子交换树脂，这意味着几乎完全避免了停机时间。
安装的 CACE 系统
在 AMI CACE 不间断运行近一年后，南亨伯银行电站化学家 Paul Kelk 说：“CACE 是一项极其重要的测量，因为它放大了电导率读数，因此我们可以测量腐蚀的潜在威胁。我们发现这款新仪器非常可靠，响应时间快，并且由于不需要每个月手动补充树脂，因此节省了大量成本。但是，对我来说，主要优点是仪器不必下线；与传统的基于树脂的 CACE 仪器不同。”
South Humber Bank 电站是一座 1,365MW 联合循环燃气轮机 (CCGT) 电站，由 EP Power Europe 的子公司 EP UK Investments 所有。该电厂于 1997 年和 1999 年分两期建设。一期由三台 166MW 燃气轮机和三台热回收蒸汽发生器和一台 255MW 汽轮机组成。第二阶段由两台 169MW 燃气轮机和两台热回收蒸汽发生器和一台 171MW 蒸汽轮机组成。该工厂使用从大约一英里进入亨伯河河口的深水取水口以每秒约 23 立方米的速度运行单程冷却。
在这种情况下，电导率是水/蒸汽循环中水携带电流的非特定能力。这是由于存在溶解物质——阴离子和阳离子，它们可能是处理化学品、溶解气体或污染物。这些污染物的存在对发电站资产构成威胁，因为它们能够在水/蒸汽循环中的点处积聚，并且因为它们可能在主锅炉、汽轮机集管、冷凝器管和冷凝器等位置造成腐蚀。热井。这些重要资产的腐蚀需要采取补救措施，导致部分或全部工厂停工，并带来严重的财务后果。涡轮叶片也容易受到腐蚀，考虑到它们以 3,000 转/分的速度运行，任何损坏都可能是灾难性的。
得益于各种电导率测量，南亨伯岸电站多年来一直能够基本无故障运行。然而，着眼于未来，Kelk 说：“我们一直在寻找能够提供提高性能机会的新技术。”
电站防腐
腐蚀发生在水和氧气的存在下，当金属恢复到氧化状态时，更稳定，因此避免了冷却系统中的溶解氧。碳酰肼被用作南亨伯银行电站的水处理化学品。作为强大的除氧剂，碳酰肼可促进形成保护性磁铁矿层，而不会干扰其他处理化学品的作用。磁铁矿是一种氧化铁 (Fe3O4)，在钢表面形成薄层并使它们钝化；从而保护表面免受腐蚀。
腐蚀是一种电化学过程，任何溶解污染物的积累都可能损害磁铁矿层并使钢表面暴露于腐蚀风险中。在高压和高温加速腐蚀过程的情况下，这种风险被放大。因此，电导率监测为蒸汽循环系统的操作员提供了潜在严重问题的早期预警。但是，为了保护植物而添加的碱化剂的存在可能会掩盖污染水平。因此，直接监测电导率和 pH 值，作为处理化学品水平的指标。
为了持续监测腐蚀性污染物的潜在威胁，有必要从样品中去除处理化学品，以便测量潜在的电导率。这是在测量仪器内通过使水样通过阳离子交换树脂来实现的。
CACE解决方案
在传统的 CACE 仪器中，树脂柱将污染物转化为酸形式，从而放大电导率，从而及早检测出低含量的污染物。碱化剂可以掩盖污染物，因为在测量电导率之前和之后的阳离子交换步骤中，色谱柱通过用质子替换它们，从而将污染物从样品中去除。此过程会消耗树脂，因此需要定期更换树脂以确保可靠的监测数据。
几乎每个发电站都会监控 CACE，以保护自己免受循环蒸汽/水中污染物引起的潜在严重腐蚀影响。Kelk 说：“该站点的主要威胁是氯离子和硫化物离子，因此我们使用了 14 个 CACE 监测器，在高压和低压位置都有采样点，以便我们可以监测水平的任何增加，并及时采取行动保护植物。”
传统仪器更换树脂的频率取决于树脂的类型、质量和体积，以及样品的 pH 值、温度和流速。例如，核电站在较高的 pH 值下运行会增加树脂的消耗，需要更频繁地更换或再生。在 South Humber 工厂，Kelk 估计每台 CACE 监测器每四个星期需要更换一次树脂。“我们通常预先准备色谱柱以加快交换过程。从仪器中取出色谱柱后，将移除并丢弃剩余的树脂。然后用盐酸清洗色谱柱，这显然带来了安全挑战。最后，更换树脂并将色谱柱放回仪器中，然后需要冲洗色谱柱。”
色谱柱更换过程总共需要大约 20 分钟，并且必须每个月为工厂的 14 台 CACE 仪器中的每台进行一次。“除了更换树脂的成本和避免浪费树脂之外，更换色谱柱的创建和每月更换色谱柱，都代表着持续的大量劳动力需求。” 凯尔克解释道。“然而，主要问题是更换树脂柱会导致仪器读数偏离刻度一到两个小时，因此我们显然非常有兴趣了解更多关于无需定期更换色谱柱的新仪器的信息。”
Swan 的 AMI CACE 采用的创新技术是电去离子 (EDI)；离子交换树脂就地连续再生的过程。给水中的离子通过离子交换膜进入浓缩液流，从而与样品分离。再生所需的质子和氢氧根离子是通过水电解产生的，这消除了对再生化学品的需求，这意味着可以在单个交换步骤中消除高达 40 µS cm-1 以上的比电导率的碱化剂。
AMI CACE 测量阳离子交换前后的电导率，并自动计算 pH 值和碱化剂浓度。
样品从给水和冷凝水系统的收集罐中连续收集，并通过包括减压阀和冷却盘管的定制系统传送到工厂的分析仪。还定期收集手动样本用于实验室分析 - 进行更广泛的测试并检查在线监测器是否正常运行。
电导率监测应持续监测
连续监测系统的主要优势在于，它们能够提供整个循环过程中过程条件的完整图片，同时还能检测突然的峰值，从而发出警报。因此，当分析仪每个月必须离线一到两个小时来更换树脂时，这种情况就不太理想了。通过开发一种能够消除这一步骤的仪器，Swan 实现了对发电厂 CACE 的真正连续监测。
近年来，随着发电厂需要更快地响应需求变化，具有快速响应时间的连续监控系统变得更加重要。
总而言之，英国 Swan Analytical 的 John Saxton 说：“有效的过程控制需要持续分析，因此使用传统 CACE 仪器的挑战不可避免地需要解决，我们显然很高兴是我们公司开发了解决方案。即使没有节省运营成本，用采用 EDI 的仪器替换传统 CACE 监测器的案例也是势不可挡的；鉴于他们保护的资产的巨大资本和战略价值。”