電廠、鋼廠、化工廠配套的開式工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，普遍需要投加氯氣抑制藻類滋生，這也是日常運(yùn)維中常規(guī)處理手段。多數(shù)運(yùn)維班組都會(huì)遇到平衡難題：氯氣投加量偏少，換熱器短期內(nèi)會(huì)附著大量生物黏泥，裝置只能降低運(yùn)行負(fù)荷；氯氣投加過量，碳鋼管束腐蝕速率會(huì)有所上升，不銹鋼材質(zhì)設(shè)備也易出現(xiàn)氯離子引發(fā)的點(diǎn)蝕問題。
現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50050-2017)中提出相關(guān)要求，氧化型殺生劑投加設(shè)備可搭配余氯分析儀完成聯(lián)鎖控制，但不少現(xiàn)場依舊依靠肉眼觀察水體顏色、依托運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)藥劑投加量。該問題核心不在于加氯工藝本身，而是水質(zhì)監(jiān)測方式存在滯后性，水體水質(zhì)實(shí)時(shí)變化，人工取樣檢測存在時(shí)間差，使用余氯分析儀實(shí)現(xiàn)不間斷在線監(jiān)測，成為現(xiàn)場運(yùn)維的實(shí)際需求。
一、人工管控余氯難以把控合理區(qū)間的原因
循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)余氯消耗屬于動(dòng)態(tài)變化過程，多種工況條件都會(huì)改變余氯消耗速度：夏季水溫上升 3-5℃，水體異養(yǎng)菌繁殖、代謝速度加快，余氯消耗速度隨之提升；雨季補(bǔ)水帶入雜質(zhì)與有機(jī)物，水體氧化還原電位基準(zhǔn)發(fā)生改變；系統(tǒng)濃縮倍率提升后水體濁度增加，同樣會(huì)加快余氯損耗。多種變量疊加，使得水體合格余氯濃度僅能維持較短時(shí)段，濃度偏離標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間屬于常見情況。
目前多數(shù)現(xiàn)場每日僅開展 1-2 次人工取樣，按照 GB/T 14424-2008《工業(yè)循環(huán)冷卻水中余氯的測定》采用 DPD 分光光度法檢測。該檢測方式在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下數(shù)據(jù)穩(wěn)定，但存在明顯滯后問題：水樣從管道取出后，內(nèi)部余氯會(huì)持續(xù)發(fā)生反應(yīng)、濃度逐步衰減，等到檢測數(shù)據(jù)出具，管道內(nèi)實(shí)際余氯數(shù)值已經(jīng)發(fā)生變化。依靠滯后數(shù)據(jù)調(diào)整藥劑投加量，自然難以匹配現(xiàn)場實(shí)時(shí)水質(zhì)狀態(tài)。
早期投入使用的部分在線監(jiān)測設(shè)備使用效果不佳，長期閑置，背后存在多重技術(shù)層面因素：
試劑型在線比色設(shè)備：雖將檢測流程轉(zhuǎn)移至現(xiàn)場，但需要定期更換 DPD 試劑，同時(shí)產(chǎn)生比色廢液，日常耗材、維護(hù)工作量較大；循環(huán)水自帶色度、濁度容易干擾檢測，設(shè)備基線容易出現(xiàn)偏移。
無膜恒電壓電極設(shè)備：在潔凈水體中檢測表現(xiàn)穩(wěn)定，但工業(yè)循環(huán)水中存在懸浮物、鐵離子、微量油污，這類雜質(zhì)會(huì)直接附著電極表面，造成電極鈍化，設(shè)備投入使用一段時(shí)間后，檢測數(shù)據(jù)會(huì)逐步出現(xiàn)偏移。
當(dāng)在線設(shè)備長期輸出固定數(shù)值，或是檢測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室人工檢測偏差較大時(shí)，運(yùn)維人員會(huì)降低對(duì)設(shè)備的信任程度，重新采用人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)加藥量。
二、電極式在線監(jiān)測設(shè)備適配復(fù)雜工業(yè)水質(zhì)的核心要點(diǎn)
梳理傳統(tǒng)監(jiān)測方案在循環(huán)水工況下的各類短板后，選擇適配現(xiàn)場的余氯分析儀，需要重點(diǎn)關(guān)注三項(xiàng)性能：抗水體污染能力、低濃度區(qū)間檢測信號(hào)穩(wěn)定程度、適配水體 pH 波動(dòng)的校正能力。三項(xiàng)性能若無法滿足現(xiàn)場工況，即便檢測原理先進(jìn)，實(shí)際使用效果也會(huì)受到影響。
電化學(xué)電極監(jiān)測主要分為恒電壓電極、覆膜電極兩類路線：
恒電壓電極結(jié)構(gòu)簡單，電極工作面直接接觸水體，循環(huán)水中懸浮物、鐵離子、微量油污容易吸附在電極表面，或是形成絡(luò)合物沉積，設(shè)備檢測靈敏度會(huì)逐步下降；
覆膜電極在電極前端增設(shè)一層選擇性功能膜，允許目標(biāo)物質(zhì)穿透的同時(shí)，阻擋大分子物質(zhì)、顆粒雜質(zhì)接觸電極，借助物理結(jié)構(gòu)降低電極污染、鈍化速度。
兩類監(jiān)測路線不存在原理優(yōu)劣之分，主要區(qū)別在于面對(duì)復(fù)雜水體時(shí)，設(shè)備可承受的干擾范圍存在差異。
西安贏潤環(huán)?？萍技瘓F(tuán)推出的 ERUN-SZ4-K6 余氯分析儀采用覆膜式三電極傳感器結(jié)構(gòu)：工作電極選用黃金材質(zhì)，維持穩(wěn)定反應(yīng)界面；搭配獨(dú)立參比電極，緩解電位基準(zhǔn)偏移問題，針對(duì) 0.1mg/L 左右低濃度區(qū)間，減少背景噪聲對(duì)檢測信號(hào)的干擾。設(shè)備搭載恒電位控制模塊，穩(wěn)定電極反應(yīng)環(huán)境，配套高精度信號(hào)采集模塊，對(duì)微弱電流完成濾波、放大處理，整機(jī)分辨率達(dá)到 0.001mg/L，檢測下限不高于 0.030mg/L，可滿足國標(biāo)規(guī)定低濃度區(qū)間的數(shù)據(jù)采集需求，為自動(dòng)加藥設(shè)備調(diào)節(jié)提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
多數(shù)膜法電極僅對(duì)次氯酸分子產(chǎn)生響應(yīng)，循環(huán)水中次氯酸、次氯酸根占比會(huì)隨 pH 數(shù)值改變。系統(tǒng)濃縮倍率調(diào)整、投加酸性藥劑抬高水體 pH 后，電極原始檢測信號(hào)會(huì)和水體實(shí)際總余氯數(shù)值產(chǎn)生偏差。ERUN-SZ4-K6 余氯分析儀在信號(hào)處理環(huán)節(jié)內(nèi)置 pH 校正算法，依托實(shí)時(shí)采集的 pH 數(shù)據(jù)修正檢測結(jié)果，輸出數(shù)值可和 DPD 法測得總余氯數(shù)據(jù)保持統(tǒng)一。
設(shè)備配套傳感器防護(hù)等級(jí)達(dá)到 IP68，搭載 RS485 MODBUS 數(shù)字信號(hào)輸出接口，能夠直接對(duì)接 DCS、PLC 控制系統(tǒng)，滿足《石油化工循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50746-2012)、GB/T 50050-2017 中聯(lián)鎖控制的硬件配套要求。
三、連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)閉環(huán)帶來的運(yùn)維優(yōu)化效果
循環(huán)水投加氯氣抑制藻類、控制設(shè)備腐蝕，兩項(xiàng)管控目標(biāo)需要同步協(xié)調(diào)優(yōu)化，而協(xié)調(diào)管控的基礎(chǔ)，是獲取不間斷、可靠的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。
《石油化工循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50746-2012)建議循環(huán)回水總管余氯維持在 0.2-1.0mg/L 區(qū)間；《化學(xué)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50648-2011)要求水體異養(yǎng)菌總數(shù)不超過 1×10?個(gè) /mL，生物黏泥量不超過 3mL/m³。明確的管控?cái)?shù)值標(biāo)準(zhǔn)，讓余氯分析儀持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)成為現(xiàn)場剛需。
不間斷傳輸?shù)谋O(jiān)測信號(hào)可配套可編程加藥控制邏輯，在水體殺菌效果與設(shè)備防腐需求之間，找到藥劑、能耗消耗相對(duì)均衡的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間，推動(dòng)循環(huán)水運(yùn)維模式，從依靠經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐劳袑?shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)精細(xì)化管控。
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