CACE 技术在氢电导率测量中的应用案例：某联合循环电厂的实践与突破

一、项目背景：高 pH 工况下的监测困境

北京某燃气热电有限公司拥有 2 台 9F 级燃机组成的 “二拖一” 联合循环机组，设计供电负荷 845MW，供热负荷超 596MW。为满足热力设备防腐要求，其汽水系统需在高 pH 值（9.60~9.80）环境下运行，导致传统阳树脂法测氢电导率时面临严峻挑战：

· 树脂失效频繁：低压饱和蒸汽、低压过热蒸汽等测点的阳树脂柱平均每 3.3 天失效一次，年更换次数超 100 次；

· 数据监测中断：每次更换树脂需 2 小时冲洗，仅低压过热蒸汽测点年数据缺失达 90 小时，形成设备腐蚀监控盲区；

· 维护成本高企：再生剂用量为树脂容量的 3 倍以上，年人工及材料成本超 7 万元，且酸性废液处理难度大。

二、技术升级：CACE 法的原理与实施路径

1. 技术原理革新

CACE（Conductivity After Cation Exchanger）技术基于氢型电除盐（PEDI）原理，通过 “电场驱动 + 电化学再生” 实现突破：

· 电场迁移除离子：样水中 NH₄⁺、Na⁺等阳离子在电场作用下穿透阳离子交换膜，进入浓水侧排放；

· H⁺原位补偿：阳电极电解水生成 H⁺（2H₂O→2H⁺+2OH⁻+H₂↑），持续置换水样中的阳离子，形成高灵敏度的氢电导率测量体系；

· 多参数协同监测：集成比电导率（SC）与氢电导率（CC）电极，通过函数关系计算 pH 值，实现 “一机三测”。

2. 现场实施细节

· 仪表选型：采用 AMICACE 在线 PEDI 计算型 pH / 氢电导率分析仪，内置比导电极、氢导电极及智能流量控制模块，可根据样水氨浓度自动调节电压电流；

· 安装优化：在低压饱和蒸汽测点加装 50kPa 背压阀，稳定样水压力，避免机组负荷波动（150~250MW）对测量的干扰；

· 系统集成：将 CACE 表计数据接入电厂 SIS 系统，实现实时上传、历史曲线追溯及超限报警功能。

三、应用成效：数据对比验证技术优势

1. 测量准确性提升

· 传统法缺陷：树脂再生度不足 70% 时，曾出现氢导值 “假低” 现象（传统法测值 0.3μS/cm，CACE 法实测 0.8μS/cm），经离子色谱检测证实为树脂漏钠导致；

· CACE 法优势：连续运行时，氢导值与比导波动高度同步。当机组负荷骤升时，CACE 法测值波动范围仅 ±0.05μS/cm，而传统法因树脂失效出现 0.5~1.2μS/cm 的跳变。

2. 监测连续性突破

· 传统法：2018 年低压过热蒸汽测点因树脂更换导致 90 小时数据缺失，占全年监测时间的 1.03%；

· CACE 法：投用后 12 个月内数据完整率 100%，实时捕捉到 Cl⁻浓度超 5μg/L 的异常工况 17 次，为设备防腐提供精准数据支撑。

3. 成本效益分析

· 传统法：按 5 天再生 1 次计算，年成本 = 人工（50 元 / 次 ×73 次）+ 树脂（30 元 / L×2L / 次 ×73 次）≈7.3 万元；

· CACE 法：初期设备投入 8 万元，运行 3 年累计节约维护费用 15.2 万元，投资回收期约 2.5 年，且无酸性废液排放成本。

四、延伸价值：从技术应用到管理升级

1.腐蚀防控智能化
基于 CACE 法的连续数据，电厂将热力设备腐蚀预警响应时间从原来的 4 小时缩短至 30 分钟，2022 年汽轮机叶片积盐问题发生率下降 62%。

2.运维模式革新
CACE 技术无需人工再生树脂，维护量减少 90%，仅需季度检查流量，为电厂 “无人值守” 化改造提供支撑。其自带的树脂交换率自动检测功能，每年节省实验室化验成本 2 万元。

3.行业适应性验证
在机组启停阶段，CACE 法仅需 15 分钟稳定测值，而传统树脂法需 2~3 小时冲洗，显著提升了动态工况下的水质监控能力，尤其适用于联合循环机组频繁调峰的需求。

五、结语

该案例表明，CACE 技术通过电化学再生原理，彻底解决了高 pH 工况下传统阳树脂法的监测痛点。其价值不仅在于数据可靠性的提升，更推动了电厂化学监督从 “被动维护” 向 “主动预警” 的模式转型。随着能源行业智能化进程加速，CACE 技术或将成为水汽品质监测领域的核心解决方案，为构建智慧电厂提供关键技术支撑。