WO2021047298A1 - 一种脱气氢电导率的测量系统及方法 - Google Patents
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Definitions
- the air passes through the filter element and enters the sampling bottle.
- the carbon dioxide in the air is completely removed, so that the conductivity of the water sample in the sampling bottle remains constant during the measurement process.
- the water sample output from the sampling bottle is divided into two channels, one of which is added.
- the acid output from the acid device adjusts the pH value and is discharged through the first channel of the degassing membrane; the other water sample passes through the electric regeneration cation exchanger to remove the cations in the water and then enters the first conductivity detector to measure the hydrogen conductivity of the water sample , And then enter the electric regeneration anion exchanger to remove anions, and the water sample that removes anions and cations enters the second channel in the degassing membrane, and then enters the second conductivity detector to measure the water conductivity, the second conductivity detector
- the outlet water sample sequentially enters the electrolyzed water passage of the electric regeneration cation exchanger and the electric regeneration anion exchanger, where the water is electrolyzed to generate H + and OH
- Figure 2 is a graph of the influence of pH on the distribution of total carbonic acid concentration in the present invention.
- a layer/element when referred to as being "on" another layer/element, the layer/element may be directly on the other layer/element, or there may be an intermediate layer/element between them. element.
- the layer/element may be located "under” the other layer/element when the orientation is reversed.
- the content of NH 4 + in the water vapor of the power plant is the highest.
- the present invention uses NH 4 + to conduct an experiment to investigate the removal rate of cations by the electric regeneration cation exchanger 5.
- the specific test data are shown in Table 1.
- the measurement process of the traditional measurement system is as follows: the water sample passes through the cation exchange column, and the CO 2 is removed by heating through the heating coil (generally the removal rate can reach 80%). After the water sample is cooled to about 40°C, the water sample passes The conductivity measured by the conductivity detector is the degassed hydrogen conductivity. The resin in the cation exchange column needs to be regenerated frequently, and the degassed hydrogen conductivity can only be measured online.
- the electric regeneration cation exchanger 5 can ensure the effective removal of cations in the water under the measurement conditions without any eluate.
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Abstract
一种脱气氢电导率的测量系统及方法，取样瓶（1）的出水口分为两路，其中一路与加酸装置（3）的出口通过管道并管后与脱气膜（4）中第一路通道的入口相连通，脱气膜（4）第一路通道的出口与排水管道（9）相连通；另一路与电再生阳离子交换器（5）的入水口相连通，电再生阳离子交换器（5）的出水口经第一电导检测器（6）与电再生阴离子交换器（7）的入水口相连通，电再生阴离子交换器（7）的出水口与脱气膜（4）第二路通道的入口相连通，脱气膜（4）第二路通道的出口与第二电导检测器（８）入口连通，第二电导检测器（８）出口与电再生阳离子交换器（５）及电再生阴离子交换器（７）的电解水通道相连通，电再生阴离子交换器（７）的电解水通道出口与排水管道（９）相连通，能够准确在线或者离线测定电厂水汽中的脱气氢电导率。
Description
本发明涉及一种测量系统及方法，具体涉及一种脱气氢电导率的测量系统及方法。
氢电导率是表征电厂水(汽)纯度及浸蚀性的重要指标，指被测水(汽)样中阳离子被去除(转换为H
+)后对其电导率进行监测所得的电导率值。这一过程中调节pH的氨和胺都被除去，剩下盐类杂质转换成酸的形式，浸蚀性阴离子(Cl
-等)的检测灵敏度被大幅提高。
但在实际应用中空气中的二氧化碳非常容易进入测量系统影响测量，所以在很多情况下要求测量水的脱气(CO
2)氢电导率，以便更准确的反映水中浸蚀性阴离子含量。目前电厂测量脱气氢电导率使用的方法都是将水通过离子交换树脂柱后，再利用沸腾法脱气(CO
2)后测量电导率。
现有技术的缺陷：脱气前使用离子交换柱去除阳离子，如未及时更换树脂，脱气氢电导率的数值会偏离实际值；更换的树脂再生不完全或未冲洗干净，释放出痕量杂质离子会引起正误差；阳离子交换树脂会释放低分子聚合物杂质，使背景电导率增加，导致脱气氢电导率测量不准确；目前最多的是利用沸腾法脱气，设备复杂，脱气效果不好，导致脱气氢电导率测量不准确；沸腾法脱气后测电导率时还需再降温，温度的差异导致脱气氢电导率测量准确性受到影响；只能进行在线测量，无法进行离线测量，且测量装置体积庞大；树脂失效时更换树脂麻烦且耗时，导致测量不能连续进行。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱气氢电导率的测量系统及方法，该系统及方法能够准确在线或者离线测定电厂水汽脱气氢电导率。
为达到上述目的，本发明所述的脱气氢电导率的测量系统包括取样瓶、滤芯、电再生阳离子交换器、加酸装置、脱气膜、排水管道、第一电导检测器、电再生阴离子交换器及第二电导检测器；
取样瓶的顶部开口处设置有瓶盖，瓶盖上设置有滤芯，取样瓶的出水口分为两路，其中一路水样与加酸装置的出口通过管道并管后与脱气膜第一路通道的入口相连通，脱气膜中第一路通道的出口与排水管道相连通；另一路水样与电再生阳离子交换器的入水口相连通，电再生阳离子交换器的出水口经第一电导检测器与电再生阴离子交换器的入水口相连通，电再生阴离子交换器的出水口与脱气膜中第二路通道的入口相连通，脱气膜中第二路通道的出口经第二电导检测器与电再生阳离子交换器的电解水通路入口相连通，电再生阳离子交换器的电解水通路出口与电再生阴离子交换器的电解水通路入口相连通，电再生阴离子交换器的电解水通路出口与排水管道相连通。
本发明所述的脱气氢电导率的测量方法包括以下步骤：
空气通过滤芯后进入到取样瓶中，空气中二氧化碳被彻底去除，使得取样瓶中水样的电导率在测量过程中保持恒定，取样瓶输出的水样分为两路，其中一路水样经加酸装置输出的酸调节pH值后经脱气膜的第一路通道后排出；另一路水样通过电再生阳离子交换器去除水中的阳离子后进入第一电导检测器中测量水样的氢电导率，然后进入到电再生阴离子交换器中去除阴离子，去除阴阳离子的水样进入脱气膜中的第二路通道中，然后再进入第二电导检测器中测量出水电导 率，第二电导检测器出口水样依次进入到电再生阳离子交换器及电再生阴离子交换器的电解水通路，水在其中电解产生H
+和OH
-对树脂进行再生，然后排入排水管道中。
电再生阳离子交换器及电再生阴离子交换器通过恒定电流电解水产生H
+和OH
-，以实现电再生阳离子交换器及电再生阴离子交换器中树脂的持续再生；两路水样以不同流速反向通过脱气膜，在脱气膜中进行二氧化碳交换，通过第二电导检测器测量的电导率与纯水电导率的比较，并结合流速条件计算原水样的二氧化碳含量，通过在第一电导检测器测量的氢电导率值中扣除二氧化碳的影响，得到水样的脱气氢电导率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的脱气氢电导率的测量系统及方法在具体操作时，通过第二电导检测器测量的水样的电导率与纯水的电导率进行比较，并结合流速条件计算原水样的二氧化碳含量，在第一电导检测器测量的氢电导率值中扣除二氧化碳的影响，得到水样的脱气氢电导率，可实现在线或离线测定水样脱气氢电导率的目的，节能环保，性能稳定，操作方便。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中pH值对总碳酸浓度分布的影响图。
其中，1-取样瓶，2-滤芯，3-加酸装置，4-脱气膜，5-电再生阳离子交换器，6-第一电导检测器，7-电再生阴离子交换器，8-第二电导检测器，9-排水管道。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步 骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的脱气氢电导率的测量系统包括取样瓶1、滤芯2、电再生阳离子交换器5、加酸装置3、脱气膜4、排水管道9、第一电导检测器6、电再生阴离子交换器7及第二电导检测器8；取样瓶1的顶部开口处设置有瓶盖，瓶盖上设置有滤芯2，取样瓶1的出水口分为两路，其中一路与加酸装置3的出口通过管道并管后与脱气膜4中第一路通道的入口相连通，脱气膜4中第一路通道的出口与排水管道9相连通；另一路水样与电再生阳离子交换器5的入水口相连通，电再生阳离子交换器5的出水口经第一电导检测器6与电再生阴离子交换器7的入水口相连通，电再生阴离子交换器7的出水口与脱气膜4中第二路通道的入口相连通，脱气膜4中第二路通道的出口经第二电导检测器8与电再生阳离子交换器5的电解水通路入口相连通，电再生阳离子交换器5的电解水通路出口与电再生阴离子交换器7的电解水通路入口相连通，电再生阴离子交换器7的电解水通路出口与排水管道9相连通，脱气膜4为脱二氧化碳膜。
本发明所述的脱气氢电导率的测量方法包括以下步骤：
空气通过滤芯2后进入到取样瓶1中，空气中的二氧化碳被彻底去除，使得取样瓶1中水样的电导率在测量过程中保持恒定，取样瓶1输出的水样分为两路，其中一路水样经加酸装置3输出的酸调节pH值后经脱气膜4的第一路通道后排出；另一路水样通过电再生阳离子交换器5去除水中的阳离子后进入第一电导检测器6中测量水样的氢电导率，然后进入到电再生阴离子交换器7中去除阴离子，去除阴阳离子的水样进入脱气膜4中的第二路通道中，然后再进入第二电导检测器8中测量出水电导率，第二电导检测器8输出的水样依次进入到电再生阳离子 交换器5及电再生阴离子交换器7中电解水通路，水电解产生H
+和OH
-，对电再生阳离子交换器5及电再生阴离子交换器7中树脂进行再生，然后排入排水管道9中。
电再生阳离子交换器5及电再生阴离子交换器7通过恒定电流电解水产生H
+和OH
-离子，以实现电再生阳离子交换器5及电再生阴离子交换器7中树脂的持续再生；两路水样以不同流速反向通过脱气膜4，在脱气膜中进行二氧化碳交换，通过第二电导检测器8测量的水样的电导率与纯水的电导率进行比较，并结合流速条件计算原水样的二氧化碳含量，通过在第一电导检测器6测量的氢电导率值中扣除二氧化碳的影响，得到水样的脱气氢电导率。
本发明中的脱气过程为：两路水样以不同流速反向流过脱气膜4，在此过程中通过加酸将一路水样的pH值调节至3以下，水样中各种形态的碳酸盐均转换为二氧化碳，参考图2，二氧化碳通过脱气膜4进入另一路纯水中，另一路纯水在脱气膜4中吸收二氧化碳后进入第二电导检测器8中，通过第二电导检测器8测量通过脱气膜4后水样的电导率，将该电导率与纯水的电导率进行比较，并结合流速条件可准确计算出原水样中溶入的二氧化碳含量，在第一电导检测器8测量的氢电导率值中扣除二氧化碳的影响，即可得到水样的脱气氢电导率，利用本发明测量脱气氢电导率的过程中，可准确扣除水中99％以上的二氧化碳。
本发明中通过电再生阳离子交换器5及电再生阴离子交换器7去除水样中的阳阴离子，其内装填的微量阳离子交换树脂及阴离子交换树脂，利用恒定电流电解水产生H
+和OH
-进行实时再生。
电厂水汽中NH
4
+含量最高，本发明以NH
4
+进行试验考察电再生阳离子交换器5对阳离子的去除率，具体试验数据见表1。
表1
电再生阳离子交换器5可有效的去除水汽中的阳离子，同时其中的阳离子交换树脂在交换过程中无溶出，使测量的结果更加准确可靠，其与常规氢电导柱出水阴离子测量结果的比较见表2。
表2
从表2可看出，电厂测氢电导率使用的常规阳离子交换柱由于装填了大量树脂，纯水经过交换柱后出水中含有少量的甲酸根、乙酸根和硫酸根，导致测量结果与实际测量值有一定的偏差；本发明中电再生阳离子交换器5中装填有极少量的阳离子交换树脂，其出水与进水阴离子含量相同，阳离子在此过程全部转换为H
+，出水中未测出溶出物，表明电再生阳离子交换器5可有效去除水中阳离子，同时出水中不会带入溶出物。
传统的测量系统的测量过程为：水样通过阳离子交换柱，通过加热盘管进行加热去除其中的CO
2(一般去除率可达80％)，在将水样冷却至40℃左右，水样 通过电导检测器测量的电导率即为脱气氢电导率，其中，阳离子交换柱中树脂需频繁再生，且脱气氢电导率只能在线测量。
使用本发明可准确反映水汽中侵蚀性阴离子含量，测试结果如表3所示。
表3
用本发明可在线或离线测量脱气氢电导率，从表3数据可看出，测量值与标液的理论电导率值基本吻合，本发明的测量结果可准确反映水汽中侵蚀性阴离子含量。
本发明彻底改变了常规脱气氢电导率的测量系统及流路，测量结果准确性更高，且可以离线测量也可以在线测量。
本发明与常规脱气氢电导率检测方法相比，具有以下技术特点：
1)本发明不采用沸腾加热法脱除CO
2，在常温下用脱气膜4脱除水中CO
2并准确计量，在氢电导率测量结果中进行扣除，节能环保。
2)电再生阳离子交换器5可保证测量条件下有效去除水中阳离子且无任何溶出物。
3)电再生阳离子交换器5及电再生阴离子交换器7利用低功耗恒流源持续提供电源电解水产生H
+和OH
-再生树脂，不产生任何酸碱废液。
4)整个测量系统体积简小，易于安装，可作为在线仪表使用，也可作为便携式表计离线使用，可准确反映水中浸蚀性阴离子含量大小。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (3)
- 一种脱气氢电导率的测量系统，其特征在于，包括取样瓶(1)、电再生阳离子交换器(5)、加酸装置(3)、脱气膜(4)、排水管道(9)、第一电导检测器(6)、电再生阴离子交换器(7)及第二电导检测器(8)；取样瓶(1)的顶部开口处设置有瓶盖，瓶盖上设置有滤芯(2)，取样瓶(1)的出水分为两路，其中一路水样与加酸装置(3)的出口通过管道并管后与脱气膜(4)中第一路通道的入口相连通，脱气膜(4)中第一路通道的出口与排水管道(9)相连通；另一路水样与电再生阳离子交换器(5)的入水口相连通，电再生阳离子交换器(5)的出水口与第一电导检测器(6)入水口连接，第一电导检测器(6)出水口与电再生阴离子交换器(7)的入水口相连通，电再生阴离子交换器(7)的出水口与脱气膜(4)中第二路通道的入口相连通，脱气膜(4)中第二路通道的出口与第二电导检测器(8)入口连通，第二电导检测器(8)出水口与电再生阳离子交换器(5)的电解水通路入口相连通，电再生阳离子交换器(5)的电解水通路出口与电再生阴离子交换器(7)的电解水通路入口相连通，电再生阴离子交换器(7)的电解水通路出口与排水管道(9)相连通。
- 一种脱气氢电导率的测量方法，其特征在于，基于权利要求1所述的脱气氢电导率的测量系统，包括以下步骤：空气通过滤芯(2)后进入到取样瓶(1)中，空气中的二氧化碳被去除，使得取样瓶(1)中水样的电导率在测量过程中保持恒定，取样瓶(1)输出的水样分为两路，其中一路经加酸装置(3)输出的酸调节pH值后经脱气膜(4)的第一路通道后排出；另一路通过电再生阳离子交换器(5)去除水中的阳离子后进入第一电导检测器(6)中测量水样的氢电导率，然后进入到电再生阴离子交换器(7)中去除阴离子，去除阴阳离子的水样进入脱气膜(4)中的第二路通道中， 然后再进入第二电导检测器(8)中测量出水电导率，第二电导检测器(8)输出的水样依次进入到电再生阳离子交换器(5)及电再生阴离子交换器(7)的电解水通路中，其中，水通过恒定电流电解产生OH-和H+，对电再生阳离子交换器(5)及电再生阴离子交换器(7)中的树脂进行实时再生，然后排入排水管道(9)中。
- 根据权利要求1所述的脱气氢电导率的测量方法，其特征在于，电再生阳离子交换器(5)及电再生阴离子交换器(7)通过恒定电流电解水产生H+和OH-，以实现电再生阳离子交换器(5)及电再生阴离子交换器(7)中树脂的持续再生；两路水样以不同流速反向通过脱气膜(4)，在脱气膜中进行二氧化碳交换，通过第二电导检测器(8)测量的电导率与纯水的电导率进行比较，并结合流速条件计算原水样的二氧化碳含量，在第一电导检测器(6)测量的氢电导率值中扣除二氧化碳的影响，得到水样的脱气氢电导率。
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