Elektrik Santrallerinde Katyonik İletkenlik Ölçümü ile
Transkript
Elektrik Santrallerinde Katyonik İletkenlik Ölçümü ile
Uygulama Raporu Elektrik: No 5 Elektrik Santrallerinde Katyonik İletkenlik Ölçümü ile Hesaplanmış pH Giriş Elektrik santrallerinde bulunan saf suyun pH değerinin ölçülmesi, geleneksel pH elektrotları için bir zorluk oluşturur. Öte yandan, ikili iletkenlik kullanılarak hesaplanmış pH ölçümleri son derece güvenilir bir ölçüm sağlar ve geleneksel bir pH elektroduna göre daha doğru sonuçlar verebilir. Bu raporda pH ölçümlerinin zorlukları, hesaplanmış pH’ın nasıl çalıştığı ve hesaplanmış pH ile katyonik iletkenlik ölçümlerinin avantajları açıklanmaktadır. Son olarak bir çözüm sunulmaktadır. Su kimyası ve pH pH ölçüm zorluğu VGB (Avrupa Enerji ve Isı Üretimi Teknik Birliği) ve EPRI (Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü, ABD) gibi kuruluşların önerdiği üzere, korozyon kontrolünün oksijen konsantrasyonları ile birlikte su sisteminin pH değeri ve saflığı ile değerlendirilmesi tavsiye edilmektedir. Su saflığının yüksek olması, daha yüksek oksijen konsantrasyonları ve daha düşük pH değerleri sağlayarak çelik boruların daha iyi korunmasına olanak tanır. pH teknolojisi oldukça geliştirildiği halde, saf su içinde ölçüm geleneksel pH elektrotları için bir zorluk oluşturmaktadır: Yüksek su saflığına ulaşılamadığı durumlarda korumanın düşük oksijen konsantrasyonlarında daha yüksek pH değerlerine dayanması gerekir. Bu nedenle pH, santralin suyunu AVT, OT gibi değerler açısından belirli bir rejimde tutmak için önemli bir parametredir. ¢ Elektrotlar arasındaki potansiyel, yüksek saflık derecesine sahip suyun özelliklerinden etkilenerek pH ölçümünü dengesiz hale getirir ve zorlaştırır. ¢ Yüksek saflık derecesine sahip suyun çok düşük iyon içeriği pH camını daha az hassas hale getirir; aynı zamanda ölçüm elektrodunun daha hızlı aşınmasına neden olarak değiştirme sıklığını artırır. ¢ Referans bağlantı noktası girişim yapan elektrik potansiyelleri oluşturur. ¢ Sensör yüzeylerinde girişim yapan statik yükler oluşur ve ölçüm, gürültüye karşı son derece hassas hale gelir. Buna ek olarak pH için toplanmış numuneler gerçek zamanlı veriler sağlamaz ve tam olarak doğru değildir. Yukarıda sözü edilen nedenlere bağlı olarak, hesaplanmış pH çözümü daha cazip hale gelmiştir. Kazanın içindeki stabil manyetit katman (donuk siyah veya gri renkte Fe3 O4) Hesaplanmış pH nasıl çalışır? Özel iletk. NH4+ OHNa+ Ca++ H+ CIHCO3- 1. İletkenlik katyonik reçineden önce ölçülür. Başlıca olarak amonyak ve NaCl’ye bağlıdır. İletk1 = iletk. NH 3 + iletk. NaCl 2. Katyonlar, reçinedeki H+ iyonlarıyla değiştirilir. Katyonlara daha fazla eğilimli olan reçine, katyonları toplarken H+ iyonlarını serbest bırakır. Serbest bırakılan H + iyonları, suda kalan anyonlarla birlikte asitler oluşturur. İletk1 R - NH4+ R - Na+ R - Ca++ R - H+ Katyon değiştirici 3. İletkenlik reçineden sonra ölçülür; bu durumda katkıda bulunan başlıca madde HCl’dir. İletk2 = iletk. HCl 4. Hesaplamaya ile NaCl’nin İletk1’e etkisi ortadan kaldırılır ve bilinmeyen iletk. NH 3 kalır. Katyonik iletk. H+ CICO2 HCO3OH- İletk2 5. Saf amonyak (NH 3) çözeltisi ile iletkenlik arasındaki ilişki bilinmektedir. Nihai formül, İletk1, İletk2 ve eşdeğer bir amonyak çözeltisinin pH değerinin logaritması arasında doğrudan bir ilişki verir: pH = log [İletk1 – (İletk2 / 3)]+ 8,6 Şekil 1: Katyonik reçineden önce ve sonra iyonlar Geçerli bir pH hesaplaması için aşağıdaki numune özelliklerinin karşılanması gerekir: ¢ pH değeri 7,5 ile 10,5 arasında olmalıdır ¢ Fosfat konsantrasyonu 0,5 mg/L’den düşük olmalıdır ¢ Kazan besleme suyunun koşullandırması, amonyak veya sodyum hidroksit olmak üzere yalnızca bir alkalin reaktifle alkalin bazlı olmalıdır ¢ pH değeri 8’den düşük olduğunda, kirliliklerin konsantrasyonunun alkalin reaktife kıyasla daha düşük olması gerekir POLYMETRON 9523 hesaplanmış pH analizörü, pH hesaplaması geçerli sınırların dışında olduğunda (NH 3: 7<pH<10, NaOH: 7<pH<10,7) etkinleşen bir sistem alarmına sahiptir. DEMİNERALİZASYON TESİSİ BulaDO SU BESLEMESİ Ca ORP nıklık İletk. pH Ca SiO2 Na N2H4 Cl Cl2 HAZIRLAMA Bulaİletk. nıklık TOK KONDENSAT POMPASI TOK İletk. Na pH Cu Na KONDENSATÖR ARA VE L.P. TÜRBİNLER TOK Na Mikr. İletk. Ca Cl2 Cu DEGAZÖR Cl ORP BESLEME POMPASI SiO2 İletk. TEKRAR ISITICI SÜPER ISITICILAR İletk. DO Na EKONOMİZÖR SiO2 KAZAN Hesaplanmış pH izleme konumları DO ORP SOĞUTMA KULESİ H.P. TÜRBİNLER SiO2 L.P. ISITICILAR İletk. Mo DO JENERATÖR DO Cl PO4 pH NH3 Cu DO N2 H 4 SiO2 Fe H.P. ISITICILAR Hesaplanmış pH ölçümünün avantajları ¢ Düşük iletkenlik içeren uygulamalarda, genellikle geleneksel cam elektrotlara bağlı olarak oluşan sınırlamalar olmadan doğru pH değeri sağlanır ¢ İletkenlik sensörleri zaman içinde son derece kararlı kalırlar ve pH elektrotları gibi kapsamlı bakım işlemleri gerektirmezler. ¢ Normal su kimyası koşullarında, algoritma uzun süre güvenilir sonuçlar verir ¢ Daha yüksek hassasiyet ve doğrusal yanıt. Örnek olarak pH’da ki sadece 0,3 değerindeki bir değişim hem konsantrasyon hem de iletkenlik açısından iki kat (%100) değişimi temsil eder. Değişen konsantrasyonla birlikte oluşan doğrusal iletkenlik yanıtı, geleneksel pH elektrotlarının logaritmik yanıtıyla sağlanana göre daha yüksek bir pH hassasiyeti verir. Katyonik iletkenlik Katyonik reçineden sonra yapılan iletkenlik ölçümü (bkz. Şekil 1) elektrik santrali kimyageri için önemli bir ek parametre olan katyonik iletkenliğini (veya asit iletkenliğini) sağlar. Katyonik reçineden sonra iletkenliğin ölçülmesi, kirleticilere karşı hassasiyeti iki açıdan artırır: 1. Oksijen tutucu olan ve çok yüksek iletkenlik değerleri veren amonyak ve aminler giderilir. Böylece numunede bulunan kirlilikler için özel bir ölçümünün yapılması sağlanır. 2. Katyon reçine; Na+, Ca++ ve Mg++ gibi düşük iletkenliğe sahip mineral iyonları yüksek iletkenliğe sahip H+hidrojen iyonu içeren bir asit formuna dönüştürür. Asit formu ilgili tuzlara göre üç ila altı kat daha yüksek iletkenliğe sahip olduğu için proses, kirliliklerin ölçülmesi açısından standart iletkenlik ölçümüne göre çok daha hassas olur. İletkenlik ölçümü havada mevcut olan CO2’ye bağlı etkileşimlerden etkileneceği için toplanmış numune analizi ile mümkün değildir. Bu nedenle katyon değişim sütunu, mineraller ve organik asit kirleticiler (asetatlar ve formatlar) için bir “iletkenlik yükseltici” olarak görülebilir. Katyon iletkenliği, sürekli buhar izleme için en önemli parametre olarak önerilmektedir. Ayrıca, özellikle kısa başlatma süreleri gerektiren ve pik yükle çalışan elektrik santralleri için buhar türbininin çalıştırılmasını sağlayan belirleyici kriter (0,2 μS/ cm’den düşük değerlerde) olduğu kanıtlanmıştır. Katyonik iletkenlik ölçümlerinin avantajları Kolaylık ve Güvenilirlik İletkenlik probları, su kimyası analizinde kullanılan en basit problardır. Hiçbir reaktif veya karmaşık numune alma cihazının kullanılmaması, minimum bakım maliyetleri ve son derece güvenilir ölçümler sağlar. Kazandıran kombinasyon Katyonik iletkenlik ölçümü, iz kirleticileri tespit etme özelliğini; iletkenlik sensörlerinin kolaylığı, güvenilirliği ve düşük fiyat avantajıyla bir arada sunar. Çözüm: POLYMETRON 9523 Hesaplanmış pH Analizörü Hepsi bir arada panel analizör veya tek transmiterli versiyon olarak sunulmaktadır Panel versiyonu, tercih edilen, hızlı kurulum sağlayan, kullanıma hazır ve “anahtar teslim” bir çözümdür. Tüm elektrik santrali numune alma panellerine kolay entegrasyon için tek transmiterli versiyon da temin edilebilir. Geleneksel pH elektrotlarına kıyasla uygun maliyetli analiz Hesaplanmış pH analizörü, elektrik santrallerinde bulunan standart su kimyası koşullarıyla daha dengeli bir ölçüm sağlar ve tipik pH elektrotlarının aksine bakım gerektirmez. Hesaplanmış pH ve katyonik (asit) iletkenliği ölçülmesini sağlar Katyonik iletkenlik, katyonik reçineden sonra sağlanır. Bu, su döngüsünde düşük kontaminasyonu izlemek için verimli bir yol sunar ve pik yük ile çalışan elektrik santrallerinde devreye alma koşulları için önemli bir parametredir. Numune akışı ve reçine tüketimi için hızlı görselleştirme Şeffaf akış haznesi, akış koşulları için hızlı görsel kontrol sağlar. Aynısı, zaman içindeki reçine tüketimini gösteren indikatör boyanın değişimini görselleştiren kartuş için de geçerlidir. Sistem yapılandırması POLYMETRON 9523 hesaplanmış pH analizörü; kontrol ünitesi, problar, kablolar, akış hücresi ve kurulum donanımı dahil olmak üzere analiz yapmak için gereken tüm parçaları içeren eksiksiz bir panel halinde sunulur. Sistem, VGB-S-006-00-2012-09-EN sayılı VGB standardına göre yapılandırılmıştır. Esnek servis sözleşmeleriyle sorunsuz çalışma sağlayın Hach Lange Servisi, bakım ve destek ihtiyaçlarınıza yardımcı olarak sorunsuz çalışma ve güvenilir sonuçlar sağlar. HACH LANGE, ihtiyaçlarınıza uygun esnek servis sözleşmeleri ve garanti süresini 5 yıla kadar uzatma seçeneği sunar! DOC043. 94 .30215.Aug14 Bir elektrik santrali ister haftanın 7 günü 24 saat boyunca çalışıyor, ister pik talebi karşılamak için devreye alınıyor olsun, tesisinizdeki buhar döngüsünün su kalitesinin ve atık suyun izlenmesiyle ilgili bazı zorluklarla karşılaşabilirsiniz.