Sód

Para wodna

Obecność sodu w stężeniu równym mikrogramom lub nawet nanogramom na litr pary przed przegrzewaczem może prowadzić do korozji naprężeniowej.

W warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia w dzisiejszych elektrowniach problem rozpuszczalności związków nieorganicznych w parze wodnej nabiera coraz większego znaczenia.

Istotna (poza przenoszeniem) jest rozpuszczalność w parze wodnej związków sodu, np. chlorku sodu (NaCl ) i wodorotlenku sodu (NaOH), ze względu na możliwość pęknięć pod wpływem korozji naprężeniowej w sekcji procesu przegrzewania. Pomiar sodu w parze wodnej bezpośrednio w strumieniu, tuż przed wejściem do przegrzewacza, jest sprawdzoną metoda wykrywania potencjalnej korozji naprężeniowej.

Należy pamiętać, że korozja może wystąpić, tylko jeśli sód jest obecny wraz z anionami chlorkowymi lub wodorotlenkowymi, a nie na przykład z siarczanami. Żrące są chlorki i wodorotlenki, ale nie sam sód. Ten ostatni służy tylko jako nośnik. Specjalnie dla zakładów o niskim ciśnieniu kotła (40-80 barów). Ponieważ nielotne metody czyszczenia kotła zazwyczaj wykorzystują sód (tj. mieszaninę trójzasadowego fosforanu sodu i dwuzasadowego fosforanu sodu), pomiar zawartości sodu w parze stanowi doskonały wskaźnik mechanicznego przenoszenia ze zbiornika do pary.

Kondensat

Pomiar sodu powinien być preferowaną opcją dla wczesnego ostrzegania o nagłych skokach kondensatu, aby zminimalizować związane z tym ryzyko.

Doczyszczanie kondensatu odgrywa istotną rolę w procesach chemicznych obiegu elektrowni, dostarcza środków obniżających transport tlenku metalu i zanieczyszczeń jonowych przedostających się do wytwornicy pary podczas każdego trybu pracy, szczególnie w warunkach rozruchu i zakłóceń. Korzyści z doczyszczania kondensatu to:

• zmniejszenie opóźnień przy oddawaniu do eksploatacji i uruchamianiu w wyniku nieustalonych stanów chemicznych
• ochrona generatora pary podczas przenikania zanieczyszczeń, takich jak w przypadku nieszczelności skraplacza
• zmniejszenie ilości zanieczyszczeń podawanych do generatory pary, a tym samym zminimalizowanie częstotliwości czyszczenia chemicznego
• podniesienie poziomu czystości pary, co zmniejsza osadzanie się na turbinie i korozję strefy przejścia fazowego
• praktycznie wyeliminowanie awarii rur kotła związanych z działaniem substancji chemicznych
• osiągnięcie wysokiego stopnia czystości wody zasilającej niezbędnego do przeprowadzania programów chemicznych, takich jak utlenianie w przypadku kotłów bębnowych i jednorazowych

Kluczowe jest staranne zarządzanie układami doczyszczania kondensatu — w przeciwnym razie same zakłady doczyszczania mogą stać się stałym źródłem podawania zanieczyszczeń do układu. Czerpanie jak największych korzyści z układów doczyszczania kondensatu pozostaje najwyższym priorytetem w wielu zakładach elektrociepłowniczych.

Chociaż często do wykrywania nagłych zmian skokowych w obiegu wodno-parowym stosowane są pomiary kationów i przewodności właściwej, nie są one już wystarczająco czułe, aby zmierzyć niewielkie nieszczelności w skraplaczu, które stały się istotniejsze w nowszych projektach zakładów. W warunkach codziennej pracy (przy dopuszczalnych zmianach temperatury, ciśnienia i przepływu lub wysokim poziomie przewodności tła) minimalna mająca znaczenie zmiana wynosi 0,02 mS/cm. Odpowiada to stężeniu 11 ppb sodu.

Analiza sodu jest o wiele bardziej czuła. Analizator sodu Hach NA5600 może dokładnie mierzyć wartości poniżej 0,1 ppb. Oznacza to, że jest to metoda 100 razy bardziej czuła niż pomiar przewodności. Podobnie jak krytyczne znaczenie ma jakość, równie istotne są wczesne oznaki skoków stężenia. Preferowanym rozwiązaniem w celu zminimalizowania ryzyka powinien być pomiar stężenia sodu.

Czystość pary można dokładniej ocenić poprzez pomiar stężenia sodu zarówno w parze, jak i w skroplinach, określając w ten sposób „równowagę sodową”. Oba stężenia powinny być równe. Wyższy poziom sodu w skroplinach oznacza nieszczelność skraplacza. Niższy poziom sodu w skroplinach wskazuje na odkładanie się sodu w obiegu pary (na powierzchniach grzejnych, łopatkach turbiny itp.).

Pomiar sodu to jedyna bezpośrednia technika, która zapewnia dokładną i szybką reakcję w dowolnym momencie na wykrycie śladowych ilość wodorotlenków i chlorków, które są uznawane za czynniki przyczyniające się do korozji naprężeniowej stali austenitycznej.

Źródłem wody schładzającej jest woda ze skroplin. Jakość wody schładzającej nie może pozostawiać wątpliwości. Jeśli jest zanieczyszczona, zanieczyszczenia te zostaną wprowadzone bezpośrednio do schładzanej pary z przegrzewacza. Najbardziej prawdopodobne jest wystąpienie tego w części przegrzewacza natychmiast za miejscem, w którym wtryskiwana jest woda schładzająca zraszająca. Ta część wykonana jest ze stali austenitycznej ze względu na jej właściwości mechaniczne (niski współczynnik dylatacji cieplnej), ale jest też przez to bardziej podatna na korozję (zwiększona procentowa zawartość żelaza względem węgla). Aby uniknąć katastrofalnego wpływu zanieczyszczeń w wodzie schładzającej, należy jak najszybciej wykryć wszelkie skoki stężenia.

Bezpośredni pomiar sodu jest jedyną techniką, która zapewnia dokładne wykrywanie skoków. Analizator sodu Hach Na5600sc gwarantuje szybką reakcję w każdym momencie dzięki regularnej reaktywacji elektrody.

Zakład demineralizacji

W przypadku zakładu demineralizacji bezpośredni pomiar sodu ma znaczenie dla zarządzania żywicą jonowymienną. (Dowiedz się więcej o twardości). Korzyści dla klientów znajdziesz na stronie:

• Lepsze wykorzystanie pojemności żywicy
• Zminimalizuj przebicia sodu
• Zoptymalizuj ilość kwasu do płukania
• Optymalizacja liczby cykli regeneracji

Wyczerpywanie się złoża żywicy kationowej i odmierzanie czasu jego regeneracji można monitorować z dużą czułością i niezawodnością przy użyciu bezpośrednich analizatorów sodu. Żywice kationowe usuwają kationy, takie jak sód (Na ⁺). Sód jest pierwszym kationem, który powoduje przebicie, gdy wyczerpuje się złoże żywicy kationowej.

Mierzenie poziomu soda bezpośrednio za żywicami kationowymi służy jako system wczesnego ostrzegania o przebiciu. Usunięcie nasyconej żywicy i zastąpienie jej nową (zregenerowaną) chroni zdolność wymienną jonitu żywic złoża mieszanego zainstalowanych dalej w strumieniu.

Jakość wody wpływającej, sama jakość żywicy oraz temperatura zmieniają zdolność wymienną jonitu złoża żywicy kationowej. Ma to wpływ na czas do kolejnej regeneracji. Gdy czas ten jest określany na podstawie prostej objętości próbki przechodzącej przez żywicę, jest to szacunkowa wartość, która może prowadzić do nasycenia i przebicia lub niedostatecznego wykorzystania zdolności wymiennej żywicy. Bezpośredni pomiar sodu umożliwia regenerację żywicy kationowej w razie potrzeby.

Za mieszanymi złożami żywicy bezpośrednia analiza sodu zapewnia weryfikację jakości wody demineralizowanej dostarczanej do zakładu uzupełniającego. Mieszane złoże żywicy zawiera zarówno żywice kationo-, jak i anionowymienne, dzięki czemu zapewniają dokładne doczyszczanie wody czystej. Zmniejsza to ilość zanieczyszczeń pozostających w wodzi czystej.

W ciągu ostatniej dekady poczyniono znaczne postępy w celu zmniejszenia poziomu jonów zanieczyszczających w uzdatnionej wodzie z mieszanych złóż. W szczególności w elektrowniach jądrowych (PWR) czystość wody uzdatnionej z mieszanych złóż jest podawana dla stanu ustalonego o zawartości sodu 25 do 35 ppt. W takim przypadku analizatory sodu służą do monitorowania końcowej jakości wody, stanowiąc ostateczną kontrolę jakości. Analizatory sodu NA5600 firmy Hach służą do sprawdzania jakości wody końcowej do poziomów nawet 20 ppt.

Ponadto monitorowanie sodu wykrywa usterkę cyklu regeneracji mieszanego złoża żywicy. Sód może zostać uwolniony w wyniku przypadkowego uwolnienia ługowego, jeżeli występuje niewystarczające przemywanie żywicy anionowej w złożu mieszanym. Również w tej sytuacji ostrzeżenie pojawia się wcześniej i z większą precyzją, jeśli używa się analizatora sodu, niż gdyby polegało się na pomiarach przewodności.

Zakres pomiaru

Stężenia sodu na poziomie poniżej 1 ppb powszechnie występują na wyjściu ze złoża mieszanego, zarówno w obiegu pary, jak w skroplinach. Poziomy od 0 do 10 ppb mogą występować w normalnych warunkach pracy na wyjściu żywic kationowymiennych, ale mogą wynosić nawet do 100 ppb w przypadku wyczerpaniu żywicy lub w wodzie kotłowej.