← Terug naar Ketels en verwarmingssystemen categorie

Ketelverontreinigingen die de werking en het onderhoud van de elektrische centrale belemmeren

Optimale positionering van analytische instrumenten op belangrijke punten in de water- en stoomcyclus en waterzuiveringsinstallatie op moderne krachtcentrales, kan operators een waardevol inzicht verschaffen in het verbeteren van de efficiëntie van de installatie en de kosteneffectiviteit.

Jon Penn van ABB Measurement & Analytics UK legt uit wat de voordelen zijn van een uitgebalanceerde ketelchemie en hoe belangrijke vervuiling in de hand kan worden gehouden om een ​​veilig en efficiënt proces te garanderen.

Jon Penn van ABB Measurement & Analytics UK

Jon Penn - ABB Measurement & Analytics UK

Het achterhouden van het ketelwater en stoomcontaminanten kan een veilig en efficiënt proces garanderen. Stroomopwekking vereist grote hoeveelheden water om stoom te produceren. Het bereiken van een uitgebalanceerde waterchemie kan de efficiëntie van stoomopwekking en -distributie optimaliseren.

De verhoogde temperaturen en drukken die inherent zijn aan toepassingen voor energieopwekking verhogen de snelheid van chemische reacties die plaatsvinden in een ketel enorm. De American Society of Mechanical Engineers (ASME) adviseert dat installaties om de afzetting en corrosie in de ketel te beheersen, moeten zorgen voor een effectieve bewaking van de kwaliteit van het make-upwater, condensaat, voedingswater en ketelwater.

De afwezigheid van adequate monitoring en controle zal vrijwel zeker leiden tot zowel hogere kosten als frequentere defecten van onderdelen. Er zijn aanwijzingen dat het toestaan ​​van ketelchemie om van gespecificeerde limieten te variëren kan resulteren in dure uitval van de fabriek, mogelijk kosten van meer dan $ 1,000,000 per dag.

Door het meten en bewaken van niet alleen het water in de ketel maar ook de stoomdistributielus en andere gebieden rond een energiecentrale, is het mogelijk om een ​​beter overzicht te krijgen van de huidige omstandigheden. Indien opgenomen in een gepland preventief onderhoudsprogramma, kan deze informatie helpen om het risico van niet-geplande uitval aanzienlijk te verminderen.

Waarom zou ik de ketelchemie meten?

Een belangrijke boosdoener achter veel ketelstoringen is de accumulatie van kalkaanslag en corrosie veroorzaakt door verontreinigd water dat de ketel binnendringt.

Zelfs in een goed gecontroleerd regime is het niet mogelijk om de aanwezigheid van potentiële verontreinigingen in ketelvoedingswater volledig te elimineren. In een 500 megawatt-ketel wordt bijvoorbeeld rond 1,500 ton water per uur afgekookt, wat neerkomt op één miljoen ton per maand. De meeste van de resulterende verontreinigingen die in het water aanwezig zijn, blijven in de boiler.

Nauwkeurige bewaking en regeling kan de optimale tijd bepalen voor het spuien van de ketel om een ​​maat van het vervuilde water af te tappen. Dit helpt voorkomen dat geprecipiteerde kalkafzetting de warmte-oppervlakken thermisch isoleert, wat de snelheid van het genereren van stoom kan verminderen en de efficiëntie van de werking kan verminderen.

Uitgebreide online monitoring van chemicaliën is nu een zeer gangbare praktijk in de energiesector. Online / monitoring maakt zorgvuldige beheersing van de waterchemie mogelijk om een ​​maximale efficiëntie te bereiken en de uitvaltijd te minimaliseren die wordt veroorzaakt door overmatige ketelcorrosie of afschilfering.

Ketelverontreinigingen. Navigator -500

Besmetting beheersen

Online analyse van de belangrijkste parameters die van invloed kunnen zijn op het ketelwater en de stoomkwaliteit, stelt operators in staat om een ​​continu beeld te krijgen van de omstandigheden in en rond de stoomopwekkings- en distributielus. Het volgende is een uitsplitsing van enkele van de belangrijkste parameters die moeten worden afgedekt door online monitoring.

Opgeloste zuurstof

Opgeloste zuurstof is een belangrijke oorzaak van corrosie in stoomsystemen. Zuurstofverontreiniging van stoomcondensaat kan leiden tot inefficiënte of onjuiste voedingswaterbeluchting, luchtlekkage bij pompafdichtingen, ontvangers en flenzen, lekkende warmtewisselaars en binnendringen in systemen die onder vacuüm zijn. Het kan ook plaatselijke putcorrosie bevorderen, wat een snel falen van kritieke apparatuur in het stoomsysteem kan veroorzaken.

Een manier om de opgeloste zuurstofniveaus te regelen, is door het voedingswater van de ketel te doseren met zuurstof-afvangende chemicaliën, zoals hydrazine. Wanneer deze chemicaliën worden gebruikt, kunnen operators de efficiëntie van hun doseerregime beoordelen door te meten op opgeloste zuurstof aan de economiser of boilerinlaat, waarbij eventuele fluctuaties kunnen worden aangepakt door de dosisgrootheden te verhogen of te verlagen.

De dramatische variaties in zuurstofniveaus tijdens de laadcyclus van een plant, gecombineerd met de verschillende niveaus die vereist zijn voor verschillende ketelchemische regimes, vereisen een analysator die een snelle reactie biedt voor zowel hoge als lage concentraties opgeloste zuurstof.

hydrazine

Als zuurstofvanger wordt hydrazine veel gebruikt om spoorniveaus van opgeloste zuurstof in ketelvoedingswater te verwijderen, waarbij stikstof en water worden gevormd. Bij hoge temperaturen en drukken vormt het ook ammoniak, wat de pH-waarde van het voedingswater verhoogt, waardoor het risico op zure corrosie wordt verminderd.

Hydrazine reageert ook met zachte hematietlagen op de ketelbuizen om een ​​harde beschermende magnetietlaag te creëren die de buizen beschermt tegen verdere corrosie.

Het plaatsen van een hydrazine-monitor bij de voedingswaterinlaat zal helpen controleren of het voedingswater wordt gedoseerd met de juiste hoeveelheid hydrazine. Te veel hydrazine is zowel verspilling als kostbaar, terwijl te weinig hydrolyse de opgeloste zuurstofniveaus niet adequaat kan regelen en een adequate vorming van magnetiet zal voorkomen. Typisch is de meest effectieve dosering van hydrazine 3: 1-onderdelen hydrazine tot het verwachte niveau van opgeloste zuurstof, wat zou moeten resulteren in een concentratie van opgeloste zuurstofconcentraties van vijf delen per miljard.

Natrium

Als zesde meest voorkomende element op aarde is natrium de oorzaak van veel verschillende soorten corrosie in boilers, waardoor het een van de belangrijkste parameters is om te meten in toepassingen van elektriciteitscentrales. Traditioneel werd geleidbaarheidsmeting gebruikt om de totale opgeloste vaste stoffen aan te geven. Het ontbreekt echter aan de gevoeligheid om natrium op lage niveaus te meten.

Een specifiek probleem met natrium is de cyclus die het ondergaat tijdens hydrolyse. Tijdens dit proces wordt natriumcarbonaat omgezet in natriumhydroxide, dat vervolgens ijzer in de ketel aanvalt. Als ijzer oplost, vormt het natriumferronaat, dat onder hydrolyse regenereert tot natriumhydroxide. Langdurige blootstelling aan deze cyclus zal ketelcomponenten zoals bochten en gewrichten constant aanvallen, waardoor ze bros worden en het risico op lekken en scheuren toeneemt.

Als het wordt overgedragen in de stoom, kan natrium zich ook op kritieke componenten opbouwen terwijl de stoom condenseert, inclusief de stoomturbine, waar het de turbinebladen kan aantasten.

Het belang van bescherming tegen natrium betekent dat exploitanten niveaus moeten meten op belangrijke punten in de stoomgeneratie- en distributielussen. Bemonsteringspunten moeten de waterzuiveringsinstallatie, de condensorafzuigpomp, de uitlaat van de polijstinstallatie en de verzadigde en oververhitte stoom distributielussen omvatten.

In de waterzuiveringsinstallatie kan monitoring op natrium worden gebruikt om een ​​doorbraak van natrium uit de kationenuitwisseling en uitmondingen in gemengd bed veroorzaakt door uitputting van de ionenuitwisselingsbedden te helpen identificeren.

Omdat natrium een ​​eenwaardig ion is, is het veel waarschijnlijker dat het als eerste doorbreekt en een vroege indicator is van beduitputting. Als zodanig fungeert monitoring voor natrium ook als een nuttige maat voor de bedefficiëntie evenals een precursormeting voor mogelijke natriumverontreiniging verderop in de lijn.

Online meting van natrium na de extractiepomp biedt een bruikbare indicator voor condensorlekkage.

De condensor die onder hoogvacuüm wordt gebruikt, is gevoelig voor lekken die ervoor zorgen dat er koelwater wordt vermengd met het condensaat.

Een belangrijk aandachtspunt hierbij is het indringen van chloride en sulfaat, die vooral in de vorm van natriumchloride en natriumsulfaat voorkomen. Aangezien natriummonitoren 10 tot 100 maal de gevoeligheid van online chloridemeettechnieken hebben, biedt het meten van natriumniveaus een goede manier om te detecteren op de aanwezigheid van chloride en sulfaat.

Op een vergelijkbare manier als een waterzuiveringsinstallatie kunnen polijstinstallaties natriummonitoren gebruiken om de uitputting van ionuitwisselingsbedden te detecteren en de waterkwaliteit te bewaken. In sommige krachtcentrales wordt de polijstinstallatie opgenomen in de hoofdwaterzuiveringsinstallatie.

In hogedrukketels kunnen eventuele chemische verontreinigingen die in de stoom aanwezig zijn zich snel in de keteltrommel ophopen en in de stoom naar de turbine kunnen worden overgebracht.

Monitoring voor natrium in de verzadigde en oververhitte stoom distributielussen helpt beschermen tegen corrosie en de vorming van natriumzouten op de oververhitter of turbines veroorzaakt door stoomoverdracht.

Door de zuiverheid van de stoom te meten en deze te vergelijken met de metingen van de verzadigde stoom vóór de oververhitter- en condensaatfasen, kunnen operators beoordelen of de kwaliteit wordt beïnvloed door problemen als afzetting van natriumzouten of condensorlekken. Dezelfde meting kan ook worden uitgevoerd voor een doorloopketel; omdat deze geen afzonderlijke oververhitters hebben, wordt het monster uit de oververhitte stoom vóór de turbine genomen.

silica

Silica is een grote boosdoener achter de opbouw van harde en dichte schaal in de boilers en turbines van energiecentrales. Het heeft een zeer lage thermische geleidbaarheid en vormt een dichte porseleinachtige schilfering die zelfs met zuur niet kan worden verwijderd. Zelfs een 0.5mm-ophoping van silica kan de thermische overdracht met 28% verminderen, waardoor de efficiëntie vermindert, wat leidt tot hotspots en uiteindelijk scheuren, wat uiteindelijk resulteert in uitval van de plant.

De enige manier om silicavorming te beheersen, is door middel van een effectief bewakingssysteem. Net als natrium, moet silica op meerdere punten rond het stoomsysteem worden gemeten, inclusief de demineralisatie-installatie, ketelvoedingwater, keteltrommels, oververhitter en condensoruitlaten.

Het meten van silica in de stoom van de ketel, hetzij aan de oververhitter of aan de ingang van de turbine, geeft een goede indicator van de totale stoomzuiverheid. Op voorwaarde dat de siliciumoxideconcentratie onder 20 delen per miljard blijft, zou het niveau van afzetting van kalkaanslag minimaal moeten zijn.

In tegenstelling tot veel andere potentiële verontreinigingen, is opgelost siliciumoxide slechts zeer zwak geïoniseerd, dus het kan niet worden gedetecteerd met behulp van een eenvoudige geleidbaarheidsmeting, maar in plaats daarvan heeft het een speciale monitor nodig.

Andere parameters die operators mogelijk ook willen monitoren zijn fosfaat, ammoniak en chloride, met behulp van 'sensoren die snelle reactietijden bieden, temperatuurtolerant zijn en minimaal onderhoud vereisen.

Ketelverontreinigingen. Ketelverontreinigingen

Tips voor online monitoring

Voor een optimaal rendement moeten online bewakingssystemen zelf goed worden onderhouden en moeten de nieuwste technologische ontwikkelingen worden gebruikt om ervoor te zorgen dat ze maximale voordelen bieden.

Om de kosten en onderhoudsinspanning te verminderen, moeten moderne analyseapparatuur voor energiecentrales het volgende omvatten:

  • Zorgvuldig ontworpen natte secties
  • Beheer op afstand
  • Automatische kalibratie en reiniging
  • Diagnostische berichten

Elk programma dat gericht is op het maximaliseren van de efficiëntie van online monitoringsystemen moet gebruikmaken van instrumenten die snel kunnen reageren op veranderingen in de chemie van de ketel en waar mogelijk zelfdetectiemogelijkheden bieden.

De locatie van bewakingsapparatuur is een essentiële factor om te zorgen voor het beste rendement op de investering in een energiecentrale.

Idealiter zou bewakingsapparatuur moeten worden geplaatst in een omgeving die minder kans op schade heeft, gemakkelijk toegankelijk is voor onderhoud en verbeterde meetnauwkeurigheid mogelijk maakt.

Door de integratie van digitale communicatietechnologie, zoals Ethernet, kunnen gegevens worden doorgegeven aan een centrale controlekamer, waardoor de bereikbaarheid van de meetgegevens buiten de lokale operator wordt vergroot.

Samenvatting

Het vermogen om de onderhoudsfrequentie te meten, in combinatie met verbeterde levenscycluskosten, biedt een gouden kans om de leverbetrouwbaarheid te verbeteren en ongeplande verstoringen tot een minimum te beperken.

Procesindustrie Informer

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.