Natriummetingen in energiecentrales
advertisement
Applicatiebericht Power Editie 03 Natriummetingen in energiecentrales Introductie Waterkwaliteit is cruciaal voor de efficiëntie en prestaties van een stoomkrachtcentrale en de duurzaamheid van de apparatuur in een dergelijke centrale. Het natriumgehalte is tegenwoordig een van de belangrijkste indexen van waterkwaliteit in de stoom- en watercyclus van energiecentrales. Door zijn zeer hoge gevoeligheid levert de natriumanalyser een vroege waarschuwing over de chemische kwaliteit van het water in de centrale en deze analyser is daardoor een belangrijk gereedschap voor de bescherming van uw middelen. Dit document beschrijft de verschillende toepassingen in een energiecentrale en de voordelen van het meten van natrium met online analysers. Stoom Meting van natrium in stoom vóór de superheater is een zeer goede indicatie van mogelijke spanningscorrosie. H.D.TURBINES SiO2 SUPER HEATER Cond Na SiO2 KETEL Bij de hoge druk en temperatuur die tegenwoordig in energiecentrales wordt gebruikt, wordt het probleem van de oplosbaarheid van anorganische verbindingen in stoom steeds belangrijker. Van bijzonder belang is de oplosbaarheid (en contaminatie) van natriumzouten, bijv. natriumchloride (NaCl) en natriumhydroxide (NaOH), in stoom, omdat er een risico bestaat op barsten in het verwarmde gedeelte als gevolg van spanningscorrosie. De rechtstreekse meting van natrium in stoom, meteen voordat de stoom de superheater in gaat, wordt nu gezien als een goede indicatie van mogelijke spanningscorrosie in de superheater. Er moet worden opgemerkt dat corrosie alleen plaatsvindt als het natrium samen met chlorides of hydroxide-anionen aanwezig is, en niet met bijvoorbeeld sulfaten. Chlorides en hydroxides zijn corrosief, en natrium niet. Het natrium dient alleen als de drager. De meting van natrium in stoom is een uitstekende indicator van mechanische contaminatie van het vat naar de stoom. Dit geldt zeker voor centrales met een lage keteldruk (40-80 bar), aangezien niet-vluchtige ketelbehandelingen normaal gesproken op basis van natrium zijn (d.w.z. een mengsel van tribasisch natriumfosfaat en dibasisch natriumfosfaat). Condensaat Natriummetingen moeten de voorkeur genieten voor vroege waarschuwingen bij uitschieters van concentraties verontreinigingen in condensaten om de hiermee verwante risico’s te minimaliseren. Het polijsten van condensaat speelt een belangrijke rol in de chemische cyclus van Na L.D.DO energiecentrales. Het biedt Cond VERHITTERS de mogelijkheid de hoeveelheid metaaloxide en ionische verontreinigingen die naar de stoomgenerator worden vervoerd te verminderen tijdens alle bedrijfssituaties, met name tijdens het opstarten en verstoringen. CONDENSAATPOMP De voordelen van gepolijst condensaat zijn: ¢ Minder vertraging van inbedrijfstelling en opstarten als gevolg van chemische overgangen ¢ Bescherming van de stoomgenerator tijdens het binnendringen van verontreinigingen zoals bij lekkage in de condensor ¢ Verhoogde stoomzuiverheid wat resulteert in minder afzetting in de turbine en minder corrosie in de faseovergangszone ¢ Vermindering van verontreinigingen die naar de stoomgeneratoren worden gevoerd, waardoor er minder chemische reinigingen nodig zijn ¢ Chemisch beïnvloede defecten in de buizen van de ketel zijn vrijwel verleden tijd ¢ De hoge mate van zuiverheid van voedingswater die nodig is voor chemische regimes, zoals oxygenated treatment (OT), voor vaten en doorpompketels Applicatiebericht Power Editie 03 DEMINERALISATIEFABRIEK DO Turb Cond pH Ca SiO2 Na N2 H 4 WATERTOEVOER Cl Ca Cl2 REDOX SUPPLETIE Cond Turb CONDENSAATPOMP TOC TOC Cu pH Na Cond Na CONDENSOR L.D.VERHITTERS DO Cond Micr TUSSEN& L.D.-TURBINES Cond Cu Ca Na Cl Cl2 TOC REDOX ONTLUCHTER KOELTOREN DO REDOX Mo AANVOERPOMP DO DO PO4 SiO2 NAVERHITTER GENERATOR N2 H 4 Cond pH H.D.TURBINES SiO2 SUPER HEATER SiO2 DO NH3 Fe Cl VOORVERWARMER SiO2 Cu H.D.VERHITTERS Na Cond KETEL Locaties voor natriumbewaking Hoewel kation- en specifieke geleidbaarheid regelmatig worden gebruikt om uitschieters in een water-/stoomlus te meten, is het meten van de zeer kleine condensorlekken, die belangrijker zijn geworden in moderne centrales, niet langer voldoende. Onder dagelijkse omstandigheden, met mogelijke verstoringen in temperatuur, druk en doorstroming of hoge achtergrondgeleidbaarheid, zal de minimale variatie van betekenis 0,02 mS/cm zijn. Dit komt overeen met 11 ppb natrium. Demineralisatiefabriek Verzadiging en de regeneratietijd van kationische harsbedden kunnen zeer nauwkeurig en betrouwbaar worden gecontroleerd met online natriumanalysers. DEMINERALISATIEFABRIEK DO Turb Cond pH Natriumanalyse is echter veel gevoeliger. Een POLYMETRON 9245 natriumanalyser kan tot minder dan 0,1 ppb nauwkeurig meten. Dit is 100 keer gevoeliger dan een geleidbaarheidsmeting. Omdat waterkwaliteit cruciaal is, zijn vroege waarschuwingen van uitschieters ook cruciaal en zouden natriummetingen de voorkeur moeten hebben bij het minimaliseren van risico’s. Stoomzuiverheid kan nauwkeuriger worden beoordeeld door het natriumgehalte in zowel de stoom als het condensaat te meten en zo de «natriumbalans» te bepalen. De twee gehaltes zouden gelijk moeten zijn. Een hoger natriumgehalte in het condensaat wijst op een lek in de condensor. Een lager natriumgehalte in het condensaat wijst op afzetting van natrium in het stoomcircuit (op warmteoverdrachtoppervlakken, op turbinebladen etc.) Ca SiO2 Na N2H4 Cl Voor het beheer van ionenwisselaarhars in een demineralisatiefabriek draait alles om on-line natriummeting Voordelen van natriummetingen zijn: ¢ Beter gebruik van de harscapaciteit ¢ Minimalisatie van doorslag van natrium ¢ Optimalisatie van wegspoelen met zuren ¢ Optimalisatie van regeneratiecycli Kationische harsen verwijderen kationen zoals natrium (Na+). Natrium is het eerste kation dat doorslaat wanneer het harsbed is verzadigd. Bij het meten van natrium direct na kationische harsen wordt er een vroege waarschuwing gegeven in het geval van een doorslag. Door het verzadigde harsbed te verwijderen en te vervangen door een nieuw gegenereerd bed wordt de ionenwisselingscapaciteit van de mengbedharsen die verderop in de stroom zijn geplaatst, gewaarborgd. Online meting van natrium staat indien nodig regeneratie van de kationische hars toe. Na het mengbedhars verzekeren online natriumanalyses altijd de kwaliteit van demiwater dat aan de suppletieinstallatie wordt geleverd. Mengbedhars bevat een combinatie van zowel kationische als anionische wisselingshars voor een fijne polijsting van het zuivere water. De hars vermindert de hoeveelheid verontreiniging die nog in het water zit. Tegenwoordig kan voor natrium een gehalte verontreinigingsionen van 25 tot 35 ppt worden bereikt. Hier worden natriumanalysers gebruikt om de uiteindelijke waterkwaliteit te controleren en valideren en dienen ze als de laatste kwaliteitscontrole. POLYMETRON 9245 natriumanalysers worden gebruikt om de kwaliteit van het uiteindelijke water tot 20 pptniveaus te controleren. Er wordt eerder een veel preciezere waarschuwing gegeven bij gebruik van een natriumanalyser dan wanneer geleidbaarheid wordt gemeten. ¢ Het uitbreiden van oplossingen, wanneer wordt gepland in de toekomst nieuwe kanalen toe te voegen en zo maximaal 4 monsterleidingen te beheren. ¢ Vereenvoudigde procesvisualisatie en een enkel gebruikersinterface zijn gewenst Richtlijnen en algemene waarden Organisaties die actief zijn in waterchemie van energiecentrales doen enkele relevante aanbevelingen. In Europa worden bijvoorbeeld de VGB-richtlijnen (Technische Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber e.V.) regelmatig gepubliceerd in combinatie met technologieleveranciers en -gebruikers. Fossiele brandstoffen gestookte energiecentrales hebben het volgende: ¢ Lagedrukketels (<60 bar) werken met behulp van fosfaatbehandeling en natriumgehaltes zijn hoog (van 5 tot 10 ppb) ¢ Hogedrukketels (>60 bar) vereisen een hogere water-/stoomkwaliteit, die is terug te zien in de lagere natriumgehaltes (van 2 tot 5 ppb). Kerncentrales hebben, met name voor secundaire circuits, dezelfde bereikseisen als met fossiele brandstoffen gestookte energiecentrales die met hoge druk werken. Welke uitvoering van de analyser? Er zijn twee uitvoeringen van de analyser verkrijgbaar: De 1-kanaals POLYMETRON 9245, en de meerkanaals POLYMETRON 9240. De POLYMETRON 9245 wordt als oplossing aanbevolen wanneer een van de volgende criteria een belangrijke gewenste functie is: ¢ Responstijd moet minder dan 3 minuten zijn ¢ Het is noodzakelijk dat kanalen gesplitst kunnen worden en monsters minstens 200 ppb verschillen van natrium ¢ Temperatuurverschillen tussen twee opeenvolgende kanalen kunnen groter zijn dan 20 °C ¢ Elk monster met pH <5. In dit geval moeten analysers zo dicht mogelijk bij de monsterpunten worden geplaatst (minimaliseren van leidinglengte). Als alternatief wordt de POLYMETRON 9240 aanbevolen wanneer een van de volgende criteria belangrijk is: ¢ Het minimaliseren van de aanvankelijke kosten, de bedrijfskosten (en kosten voor reserveonderdelen), en de ruimte die door de analyser wordt ingenomen Monsterpaneel met een natriumanalyser Applicatiebericht Power Editie 03 De oplossing van HACH LANGE: POLYMETRON 9240 Natriumanalyser Systeemconfiguratie Betrouwbare gegevens met Autocal en Steekmonstercontrole Volledig automatische kalibratie van de 9240 analyser voorkomt het risico van verontreiniging of menselijke fouten. Het systeem volgt een kalibratiecyclus met meerdere stappen om gebruikersvariabiliteit en monsterverontreiniging te voorkomen. Met een handige steekmonsterfunctie kan de gebruiker de werking of meting van een eenmalig procesmonster controleren om laboratoriumtijd te verminderen. In tegenstelling tot bij andere analysers kan er een handmatig monster (250 mL) worden toegediend zonder dat er slangen hoeven te worden losgekoppeld. Na de monstername hervat de analyser automatisch de online bewaking. Automatische heractivering van elektrodes Optimaliseert bedrijfs- en responstijd Om een optimale responstijd te behouden, zelfs wanneer een voortdurend laag natriumgehalte wordt gemeten, biedt de 9240 analyser automatisch heractivering van elektrodes. Heractivering maakt gebruik van ongevaarlijke chemicaliën en maakt handmatige heractivering en etsen van elektroden overbodig. De POLYMETRON 9245 heeft een responstijd van 3 minuten. Eenvoudig te bedienen met complete menu’s Het systeem geeft begrijpelijke informatie weer voor iedere monsterstroom (maximaal 4 kanalen). Een ingebouwde datalogger legt meetwaardes, kalibratieresultaten en alarminformatie vast om later terug te lezen. Een stapsgewijs menu en submenu geleidt de gebruiker bij alle configuraties, onderhoud en troubleshooting. De POLYMETRON 9240 meerkanaals natriumanalyser wordt geleverd met reagentia en montagekit. Het kan worden geleverd als wandmontage- of paneelversie. DOC043. 56 .30203.Jan14 Onderhoudsarm Om de 9240 analyser te onderhouden hoeft alleen elke 100 dagen de reagentia te worden bijgevuld en moeten de reagensslangen en de natriumelektrode jaarlijks worden vervangen. Er worden duidelijke stapsgewijze instructies geleverd om onderhoudswerkzaamheden te vereenvoudigen.
