对冷凝水、蒸汽、锅炉供水在线过程分析仪系统的建议
ODS采样和分析系统公司为荷兰独立系统集成商，专业提供在线过程分析系统的最佳解决方案，用以监测冷凝回水、锅炉供水、纯净水、蒸汽冷凝水等纯水的总有机碳污染程度。
在线控制对于利用蒸汽的工艺非常重要。当前，官方规定总有机碳极限必须非常低。通常将预警值设为0.1或者0.2毫克/升。市场上大多数的总有机碳分析仪缺乏稳定性，并且存在记忆问题，仅有几款设备能够正常工作。
实际检测时，将样品从提取处送到分析仪而不改变样品的构成非常重要。另外，系统的响应时间也必须足够短，要尽量避免任何纯净热水的损失。本文将对以上几个问题提出几点建议。

响应时间
监测系统的响应时间是降低运行成本、防止任何损害的重要因素。检测前，受污染的回水有可能会被抽到锅炉中。泄露发生后，由于湿润零件会吸附粘性物质，因此浓度回到正常值可能需要几个小时。在这段时间，分析仪得到的总有机碳读数将偏高。此时，昂贵、未受污染的蒸汽冷凝水或者锅炉供水将会冲刷排水管。因为经过严重污染后，必须用蒸汽将样品输送管冲洗干净，以防止碳氢化合物残留。

影响系统响应时间的因素
• 吸收效应和记忆效应
• 样品输送时延
• 分析仪的循环时间

吸收效应对响应时间的影响
通常，低浓度碳氢化合物在输送过程中会被湿润零件不断吸收，所以很难经过样品输送管进入过程分析仪。其中诸如石油、苯酚、甲醛等碳氢化合物则更容易被吸收。
这将导致从实际泄露发生到分析仪产生阈值警告的响应时间变长。总有机碳的浓度越低，响应时间越长。

降低吸收效应的方法
• 提高样品在输送管中的流动速度，最低要求为0.3米/秒，最佳速度为1米/秒。为了防止这些昂贵的冷凝水、蒸汽、锅炉供水发生泄漏，建议水流速度为1升/分钟。
• 使用小口径的样品输送管，这样湿润面积将会减小。通常我们推荐使用外径为6毫米或1/4英寸、内径大约为4毫米的管道。工业上将此视为非鲁棒性样品输送管尺寸，用户则倾向于选择3/4或1/2英寸，其实这并不可取。我们推荐使用线管或者保护套管来保护样品输送管。此外，使用小尺寸的输送管可以承受更大的压力。
• 使用316不锈钢制的无缝样品输送管。特殊场合下，可使用特种钢材，并对管内进行石英氧化处理。
• 将管道控制在较高温度，必要时对温度进行跟踪监测。
• 选择合适的材料制造过滤器、阀门、降压器及其他器件，例如316不锈钢、304不锈钢、玻璃纤维、聚四氟乙烯、氟橡胶以及石英玻璃。
• 连续不间断冲洗样品输送管和湿润零件。特别当使用样品定序器时，不要以关闭管道阀门的方式来阻断样品流动。

样品输送延迟时间
样品流速在1米/秒时，我们很容易计算管道输送响应时间。50米的样品输送管将会耗费50秒的时间。这个时间延迟将构成整个系统响应时间的一部分。

分析仪响应时间
ODS经验丰富，倾向于采用1200°C高温氧化法总有机碳分析仪，同时结合拉尔的多环路注射方法。这些检测仪具有以下几方面的优势：
• 低量程、精确、可靠的总有机碳或总碳分析仪。最低可测定阈值大约是2ppb(μg/l C)
• 避免外部空气中二氧化碳进入而污染样品。
• 注水环路体积固定，每次注水量不变，一般为400微克。
• 如果样品浓度很低，使用多环路注水。例如浓度为50ppb，注水4×400毫升。
• 样品输送不需要水泵。使用柔性管的蠕动泵会引起吸收效应。拉尔的QuickTOC使用的水泵位于回路的下游，该处吸收效应并不影响检测结果。
• 利用热氧化作用，在分析碳氢化合物时，100%的碳氢化合物被氧化成二氧化碳。总有机碳分析仪一般通过检测胺、腐蚀抑制剂、抗泡剂和去氧剂的含量来测量有机碳氢化合物基线。利用热氧化作用，我们可以得到最快响应的分析仪。
• 通常，浓度约为0.5～5ppm/mg/l时，正常响应时间为3～4分钟。低浓度的粘性物质以及使用多环路注水将会导致响应时间变长，大约为5～6分钟。

总有机碳水平和总有机碳范围
针对工作在100～120帕或者更高压强的蒸汽压力锅炉有大量的工程规范。根据这些规范，允许的水污染浓度为低于0.1～0.2毫克/升。工作压力为60～80帕的锅炉允许的水污染浓度略高，大约在0.5毫克/升。

总有机碳或总碳
锅炉所需要的纯水称为锅炉供水，主要通过补水箱提供。同时，利用混合床过滤器对地下水、河水或自来水进行过滤。当然，这种水处理需要成本。我们需要将水中的杂质尽量滤除，杜绝任何无机碳存在。碳酸盐会在锅炉中转化成碳氢酸，后者对锅炉金属壁工艺管道和热交换器有腐蚀性，因此也必须去除。
总有机碳分析仪只检测有机碳，而总碳分析仪不但对有机碳氢化合物有响应，还对无机碳（碳酸盐）有响应。因此，在此类应用中，我们强烈推荐使用总碳分析仪。
总碳分析仪的另一个优势
总碳分析仪的检测过程无需消耗酸，可以节省碳酸盐清除时间，因而响应时间比总有机碳分析仪更快。此外，配制酸溶液必然产生碳氢化合物污染，而酸污染同时会损害总有机碳分析仪。种种原因使我们倾向于选择总碳分析仪。
提取样品点
我们需要从大型工艺管道中提取样本。用户一般指定位于阀门与管道的接合处作为样品提取点。注意不要将水平管道的最低点作为样本提取点，因为该点易聚集金属氧化物等杂质颗粒。实践上，一家制药公司告诉我们因为全部管道为不锈钢管道，并且水流非常清洁，所以不可能会存在杂质。通过大量努力，我们发现这家制药公司的观点并不正确。黑色颗粒可以在几个小时之内污染整套样品调节系统，甚至损坏减压器等器件。杂质的存在毋庸置疑！我们从管道侧面（90或270）或者顶部（0）选取一点作为样品提取点，如果必须选择180度位置，则使用一个1/2部分为连接器、1/2部分为可伸缩探测器的阀门，将其安置在管道的中间。同时在该点处放置一个用于开关的阀门，安装一个焊接了20或100微米Y形加固器的过滤装置。该加固器必须方便工作人员进行操作，以便对过滤器进行必要的维护和更换。
压强和温度
通常，蒸汽高速通过样品输送管，释放热量，降低压强，最终在样品调节板处转化成冷凝水。然而，必须注意蒸汽调节引发的闪烁效应。样品被送到分析仪之后，需要进行样品调节。理论上，样品调节板由以下几部分构成：
• 降压到1帕左右；降压器
• 过压引气控制
• 降温至40C以下；利用水或空气的热量交换器
• 高温关闭阀门
• 精密样品过滤器；聚四氟乙烯或纸；2um
• 压强和温度监测

受污染颗粒
微小颗粒必须滤除，这不是因为分析仪不能对它们进行处理，而是因为这些颗粒一般处于一种“海绵”态并且被碳氢化合物污染。一个颗粒可能引发总有机碳出现反常峰值，从而使锅炉设备的运转陷入混乱。最简单的处理方法就是滤除。当需要更换过滤器的时候，必须佩戴清洁的塑料手套，新的过滤器刚开始工作的一小时里，分析仪的读数会很高，我们无须为此担心！

减热和降温
降低样品温度的方法有好几种。正常情况下，分析仪可以处理50C以上的样品。但是对工作人员而言，30～40C的温度显然更加安全。
ODS使用的是一个具有很小体积的空气冷却热交换器。事实上，样品以1升/分的速率连续输送，提取点到分析仪的距离越近越好。那么我们将这个速率分为一个大约为50毫升/分的样品流速和一个950毫升/分的排水流速。我们仅对前者进行冷却，冷却装置是一个6米长的铝质散热片，其中1/4的长度为不锈钢环形样品输送管。整个过程不使用任何自来水，且大约损耗200到400瓦的功率。剩下的热水经过不锈钢管道排到一个不锈钢蓄水池中。所有高温部分都需覆盖一层保护材料，防止烫伤工作人员。
校准
如何校准一个灵敏高达0.5毫克/升量程甚至更低量程的总有机碳分析仪？使用何种纯水进行定标？如何存储这个标准？这些都是非常重要的问题。
基于1200C的高温法，拉尔提高并简化了总有机碳分析仪的校准方法。对于任何一种方法，都必须提供一个校准标准，当然这需要很高的成本。通常认为针对日常饮用水的浓度水平标准很低，因此我们很难完成纯水浓度水平的远程自动化校准。
既然在1200C温度下，碳的氧化以及总有机碳的检测结果的可重复率已被证明是100%，那么拉尔可以向新的领域进军。拉尔公司已经申请了一项利用特殊校准气体进行校准的专利：
QuickTOCpurity分析仪的样品体积由注水环路定义，样品通过载气带入反应器。校准/验证气体替代标准水根据样品体积注入样品注水环路，同时通过载气注入反应器。在1200C高温条件下，可以利用体积确定的二氧化碳或者甲烷进行校准。这种校准气体稳定性高，可长期使用。
拉尔的QuickTOC分析仪（特别是专门为满足纯水应用要求而设计时）可以在任何时间进行校准。该过程为自动化过程，并且接近100%正常运行。

利用序列分析仪的2-蒸汽或多蒸汽
高温氧化总有机碳分析仪适合于2-蒸汽或多蒸汽应用。分析仪在制作和设计上可以在某种程度上减少“交叉”效应。“交叉”是指蒸汽1可以影响蒸汽2的浓度。样品线应直接连接构成封闭系统。切勿使用溢流杯！如果分析仪检测需要4分钟，那么一套2-蒸汽分析仪共需8分钟。我们可以设计、制造并提供3到8蒸汽序列系统。但是由于所述原因，样品线不能过长。
Atex Zone1和Zone2
分析仪为Atex Zone1和Zone 2提供一个特殊的隔仓。我们需要特别注意对系统以及分析仪的环境进行调节和冷却。

总结
对在蒸汽工艺以及锅炉供水应用中，对总有机碳污染的监测必须具有很短的响应时间，并且结果验证要求简单快速。到目前为止，包括从样品提取点到分析仪的整套分析系统都必须进行优化。本文对此提出了适当的建议。
由于在线分析——特别是采用1200C高温方法的分析仪——可以在任何时间进行简单快速的校准/验证，非常适合于实际应用。