Проводимость дегазации - Degas conductivity

Применение электропроводности в анализе пара

Проводимость измерения в водяном / паровом цикле энергостанции обычно используются как индикаторы качества воды, используемой в процессе. Чрезмерные значения проводимости часто указывают на высокое коррозия потенциал, особенно в случае определенных ионов, таких как хлористый и ацетат ионы. Это может быть особенно опасным для лезвий в паровая турбина.

Обычно используются три основных типа измерения проводимости:

  • Удельная проводимость, измерение, которое показывает общее количество растворенных твердых веществ в водном растворе.
  • Катионная проводимость - измерение, проводимое после того, как образец воды прошел через слой смолы (известный как катионообменник).
  • Проводимость дегазации, измерение, проведенное после того, как образец воды прошел через смолу и был удален диоксид углерода в процессе дегазации.

Обычно проводимость дегазации измеряется от конденсированный и охлажденные образцы первичного пара. Это также может быть актуально для анализа возврата конденсата, особенно в тех случаях, когда конденсат возвращается с отдельной установки, которая использовала пар в другом процессе.

Выше трех измерений проводимости дает одно из самых надежных измерений. Также с помощью трех измерений можно рассчитать:

(1) pH конденсата / питательной воды пара и котла. (См. VGB-S-010-T-00; 2011-12.EN-электронная книга )

(2) Расчетные значения CO2 (см. Стандарт ASTM D4519 )

Методология

CO2 в зависимости от pH.tif

После ионы были удалены из системы кондиционирования оборотной воды (например, аммоний NH4+) в катионит, ионы, образующиеся из газообразных компонентов, должны быть удалены для определения проводимости дегазации. Обычно это газы из атмосферы, которые проникли в систему из-за утечек в пароводяном контуре. Из всех газов, присутствующих в атмосфере, обычно только углекислый газ (CO2) химически растворяется в циркулирующей воде на ионы. Остальные газы (кислород, азот и т. д.) физически растворяются и не образуют ионов, поэтому не вносят вклад в проводимость. В химические реакции углекислого газа в воде действуют согласно следующему уравнению реакции (закон действия масс):

А) СО2 + 2 часа2O <--> HCO3 + H3О+ рК = 6,3

Б) HCO3− + 2 часа2O <--> CO32− рК = 10,3

См. График относительного содержания CO2 концентрация. После катионита образец значение pH обычно составляет 5,5-6, так что это означает, что почти только CO2 присутствует в виде газа, и только около 6% карбонат-иона CO32−. В бикарбонат ион (HCO3−) практически отсутствует.

Однако ионные компоненты диоксида углерода гораздо менее опасны для коррозии, чем ионы солевых компонентов, например Cl−. Чтобы получить селективное значение проводимости для этих ионов, содержащих солевой раствор (с максимальным потенциалом коррозии), весь оставшийся диоксид углерода должен быть удален из образца, чтобы точно определить присутствие коррозионных ионов.

Degassing Curve.tif

Обычно существует два метода удаления диоксида углерода из пробы воды: использование ребойлер нагреть образец и удалить CO2, и использование инертных газов. В последнем методе инертный газ, не содержащий CO2 проходит через пробу воды, в результате чего газовые компоненты в пробе воды замещаются газовыми компонентами инертного газа. Использование инертных газов в баллонах может быть проблематичным в некоторых промышленных применениях. Ребойлеры очень эффективны при дегазации с результатами более 92%, но для достижения полезных результатов им обычно требуется от 20 до 45 минут.[1] Производителями ребойлеров являются Swan Analytical, Mettler Toledo и Sentry Systems.

Новый вариант метода инертного газа (известный как «динамический метод Гроновского»).[2]) был недавно разработан совместно с партнером-производителем Waltron, при этом инертный газ генерируется в колонне декарбонизации путем пропускания воздуха через колонку, заполненную газировка со вкусом лайма. Удаление диоксида углерода осуществляется в теплообменной колонне по принципу противотока. Инертный газ вытесняет диоксид углерода из пробы воды, поэтому карбонат-ион не может образовываться. В пробе воды остаются солеподобные (кислотоподобные) ионы и органические компоненты, а также кислород и азот, которые не образуют ионы в водной среде. Динамический метод Гроновски чрезвычайно быстр, обеспечивая примерно 94% дегазации за 45 секунд, повышая конечную эффективность до еще большей.[3] См. График (справа), взятый из реальных данных испытаний.

Причины измерения дегазированной пробы конденсированного пара

Рост возобновляемых (но нестабильных) источников энергии возложил большую нагрузку на современные газовые электростанции по включению и выключению цикла для поддержания стабильного и надежного производства электроэнергии между возобновляемыми источниками и Базовая нагрузка. Эти установки используют комбинацию газа (70%) и пара (30%). турбины производить электричество. Критически важным для максимальной эффективности является быстрое попадание чистого пара на вторую ступень.

Во время запуска электростанция, чистота генерируемого пара определяет, можно ли его направить в паровую турбину или его нужно перепустить в конденсатор. Традиционно инструменты «Катионная проводимость» используются для анализа качества пара, но помимо измерения вредных ионных соединений (например, ионов хлорида) они также включают CO2, что, как указано выше, не оказывает значительного вреда для паровой турбины. Кроме того, типичным анализаторам катионной проводимости требуется 3-4 часа для получения полезных показателей чистоты пара. Во многих случаях это означает, что установка никогда не достигает 100% эффективности, пока не перейдет в автономный режим. Это означает, что газотурбинная установка с комбинированным циклом будет гореть. топливо на 100%, но выход только на 70% и отвод избыточного тепла и выхлопных газов.

Сравнивается экономия от динамической дегазации по сравнению с дегазацией ребойлера.

В случае традиционной электростанции с базовой нагрузкой, цикл намного реже - в некоторых случаях только два раза в год для обслуживания. По сравнению с измерением только катионной проводимости, экономия затрат от ускоренного запуска с использованием проводимости дегазации потенциально очень велика. При цене 0,50 доллара за МВт-минуту (30 долларов за МВтч) угольная электростанция мощностью 750 МВт, запускающая на три часа быстрее каждый цикл, принесет дополнительные 133 875 долларов годового дохода от того же топлива.

Исходя из аналогичных предположений, экономия затрат при использовании различных методик дегазации значительна. Если используется динамическая система, подобная системе Гроновски, то за почти 30 минут времени запуска, сэкономленное по методу ребойлера, типичная установка с комбинированным циклом будет генерировать еще больший доход от того же топлива, потребляемого при каждом запуске системы, особенно при использовании типичные «пиковые» цены на электроэнергию. Дополнительные преимущества - лучшая энергоэффективность и снижение выбросов тепла и выхлопных газов.

Приборы для измерения проводимости Degas Cation предназначены для измерения всех трех значений проводимости (удельная, катионная и дегазированная катионная проводимость), а также обеспечивают вывод рассчитанных значений pH и CO2 в питательной воде или конденсате.

использованная литература

  1. ^ Тернер, Рэнди. «МОНИТОРИНГ ПРОВОДИМОСТИ КАТИОНОВ ДЛЯ БЫСТРОГО ЗАПУСКА - НОВЫЙ ПОДХОД» (PDF). Лебедь Аналитический. Получено 2016-11-11.
  2. ^ «Анализтехник». gronowski.com. Получено 2016-11-16.
  3. ^ "9096 Проводимость дегазированной кислоты" (PDF). waltron.net. Уолтрон Булл энд Робертс, ООО. Получено 2016-11-16.