Systém pro analýzu páry a vody - Steam and water analysis system

Tento článek obsahuje seznam obecných Reference, ale zůstává z velké části neověřený, protože postrádá dostatečné odpovídající vložené citace. Prosím pomozte zlepšit tento článek představuji přesnější citace. (Srpna 2019) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Systém pro analýzu páry a vody (SWAS)^[1] je systém určený pro analýza z parní nebo voda. v elektrárny, obvykle se používá k analýze páry a vody v kotli, aby se zajistilo, že voda použitá k výrobě elektřiny je čistá od nečistot, které mohou způsobit korozi jakéhokoli kovového povrchu, například v kotli a turbíně.^[2][3]

Systém pro analýzu páry a vody (SWAS)

Koroze a eroze jsou hlavními obavami v tepelných elektrárnách pracujících na páru. Pára, která se dostává k turbínám, musí být ultra čistá, a proto je třeba sledovat její kvalitu. Dobře navržený systém pro analýzu páry a vody (SWAS) může pomoci při monitorování kritických parametrů v páře. Mezi tyto parametry patří pH, vodivost, oxid křemičitý, sodík, rozpuštěný kyslík, fosfát a chloridy. Dobře navržený SWAS musí zajistit, aby byl vzorek reprezentativní až do bodu analýzy. K dosažení tohoto cíle je důležité postarat se o následující aspekty vzorku:

1. Extrakce vzorku
2. Přeprava vzorku
3. Kondicionování
4. Analýza
5. Řízení

Tyto aspekty jsou dobře vysvětleny v mezinárodních standardech, jako je ASME PTC 19.11-2008 a VGB S006 -00 2012_09_EN. Mezinárodní asociace pro vlastnosti vody a páry (IAPWS ) také poskytuje dobré informace o důležitých bodech měření a jejich významu.

Komponenty systému pro manipulaci se vzorky jsou nejdůležitějšími tlakovými částmi systému pro manipulaci se vzorky a musí mít certifikaci od ASME Sekce VIII Div1 & Div2 nebo PED. Mnohokrát se vyžaduje také certifikace pro konkrétní zemi

• Američan: ASME Section VIII Div 1 and Div 2
• Indie: Indické nařízení o kotlích (IBR) formulář IIIC
• Malajsie: DOSH
• Rusko: GOST-R

Extrakce vzorku

Aby bylo zajištěno, že vzorek, který má být extrahován pro analýzu, přesně reprezentuje podmínky procesu, je důležité zvolit správnou sondu pro extrakci vzorku. Platnost analýzy do značné míry závisí na tom, zda je vzorek skutečně reprezentativní. Protože sonda bude přímo připojena k potrubí procesu, bude možná muset vydržet náročné podmínky. U většiny aplikací se vzorkovací sonda vyrábí podle přísných předpisů platných pro vysokotlaké a vysokoteplotní potrubí.

Výběr správného typu sondy je výzvou. Jeho použití závisí na parametru procesního proudu, který se má měřit, požadovaném průtoku vzorku a umístění bodu odběru (který se také nazývá „bod odběru“). Důležitým aspektem konstrukce sondy pro extrakci vzorku je, že pára musí vstupovat do sondy stejnou rychlostí jako pára proudící v potrubí, odkud byl vzorek (může to být pára nebo voda). Tyto sondy jsou konstruovány podle ASTM D1066 Standard pro odsávání páry a musí být navržen a testován na jejich strukturální integritu při vysokém tlaku, vysoké teplotě a vyšší rychlosti vzorků.

Sondy pro extrakci vzorků jsou nesmírně důležité a nezbytné pro správnou analýzu suspendovaných nečistot, jako jsou produkty koroze, celkové železo, měď, přenosové efekty.

Přeprava vzorků

Sekce # 4 ve standardu ASME PTC 19.11-2008 popisuje podrobnosti pro navrhování přepravních linek vzorků. Při navrhování těchto přepravních linek je třeba věnovat následující pozornost:

(1) Výběr velikosti čáry:

Při navrhování vzorových přepravních linek jsou velmi důležité následující aspekty.

(a) Doba přepravy, tj. (Rychlost) vzorku ze sond pro extrakci izokinetického vzorku do systému odběru, by měla být minimální. Místnost SWAS musí být umístěna v blízkosti nízkotlakých vzorků vody (kondenzátu) z výpustí CEP a kondenzátu Leštící zařízení s nižšími rychlostmi.

b) Pokles tlaku v potrubí je důležitým aspektem. Je velmi důležité, aby vzorek splňoval nejmenší odpor. Spoje a ohyby v potrubí proto musí být minimální. Vzorkovací linky musí být také neustále skloněny, aby se zabránilo hromadění vzorků v řádcích.

(2) Materiál linky:

Pro transportní linky vzorku je nutné použít materiál z nerezové oceli SS316. Tím se zabrání korozi vedení, která vede k nesprávnému měření a analýze. U vzorků s vysokým tlakem a teplotou (přehřátá pára, přehřátá pára, nasycená pára, odtoky odlučovače, napájecí voda na vstupech ekonomizéru) musí být použit SS316H, který vydrží vysokou teplotu vzorků.

Ukázkový systém klimatizace

V některých zemích se také nazývá systém úpravy vzorků systém odběru vzorků, Mokrý panel nebo Mokrý stojan. To je určeno k uložení různých komponentů pro úpravu vzorků. Může to být otevřený stojan nebo uzavřený kryt s chodbou mezi nimi.^[4] Systém obsahuje zařízení pro úpravu vzorků a záchytné jímky pro odběr vzorků. V této fázi systému se vzorek nejprve ochladí v chladičích vzorků, odtlakuje se v regulátoru tlaku^[5] a poté se přivádí do různých analyzátorů, zatímco průtokové charakteristiky se udržují konstantní pomocí regulátoru zpětného tlaku.

Existuje potřeba podmínit vzorek, protože senzory používané pro online analýzu nejsou schopny zvládnout vzorek vody / páry při vysokých teplotách nebo tlacích. Aby byla zachována společná referenční hodnota pro analýzu, měla by se analýza vzorku provádět při 25 ° C. Vzhledem k logice teplotní kompenzace, která je dnes k dispozici ve většině analyzátorů, je však zvykem ochladit vzorek na 25–40 ° C. pomocí dobře navrženého systému pro úpravu vzorků a poté upravený vzorek přiveďte do analyzátorů.

Pokud však má být analyzován nekompenzovaný vzorek, je nezbytné vzorek ochladit na 25 ° C +/- 1 ° C. Toho lze dosáhnout dvoustupňovým chlazením. V prvním stupni chlazení (také známém jako „primární chlazení“) se vzorek ochladí pomocí dostupné chladicí vody. Ve většině zemí je chladicí voda k dispozici v rozmezí 30–32 ° C. Tato chladicí voda může ochladit vzorek na 35 ° C (s ohledem na přístupovou teplotu 3 až 5 ° C). Chladič vzorků^[6] slouží k dosažení tohoto cíle. Chladič vzorků je výměník tepla speciálně navržený pro aplikace SWAS. Upřednostňovaným chladičem vzorků pro primární chlazení je cívka s dvojitou spirálou v provedení pláště, která poskytuje výměnu tepla proti proudu.

Zbývající části chlazení (tj. Z 35 na 25 ° C) je dosaženo použitím chlazené vody v sekundárním chladicím okruhu. Z výrobny je vyžadován přívod chlazené vody, jinak lze pro tento účel uvažovat o nezávislém chladicím zařízení společně se SWAS.^[7]

Systémem vzorkování může být konstrukce typu „open-frame free standing“ nebo zcela nebo částečně uzavřený design, v závislosti na volbě uživatele, prostředí, ve kterém má fungovat, a kritičnosti provozu.^[8]

Chladiče vzorků

Ve vzorkovacím systému hrají chladiče vzorků hlavní roli při snižování teploty horké páry (nebo vody) na teplotu přijatelnou pro senzory on-line analyzátoru. Mezi důležité konstrukční aspekty chladičů vzorků patří:

1. Výhodně by měl být chladič vzorků v provedení s dvojitou spirálou, typu cívky ve tvaru skořepiny, navržený tak, aby zajišťoval protiproudou výměnu tepla. Díky tomu je chladič vzorků kompaktnější a přesto vysoce účinný z hlediska výměny tepla.
2. Cívky vzorků z nerezové oceli SS-316 jsou vhodné pro normální podmínky chladicí vody. Pokud je však obsah chloridů v chladicí vodě vysoký (více než 35 ppm), je třeba v závislosti na kvalitě chladicí vody použít jiné vhodné spirálové materiály, jako je Monel nebo Inconnel.
3. „Zabudovaný“ bezpečnostní pojistný ventil na straně pláště chladiče je nutností, aby se zabránilo výbuchu pláště v případě poruchy cívky vzorku.
4. Konstrukce chladiče vzorků musí splňovat standardní požadavky ASME PTC 19.11.

Reduktory tlaku

Po ochlazení vzorku musí být tlak vzorku snížen, aby vyhovoval požadavkům senzorů, které tento vzorek přijímají. Senzory jako pH, vodivost, oxid křemičitý, sodík a hydrazin obvykle vyžadují pro zdravý provoz nízkotlaký vzorek.

Reduktor tlaku typu tyč v trubce je nejúčinnější metodou snižování tlaku doporučenou ve standardu ASME PTC19.11-2008.

Podle nejnovější technologie je to Sample reduktor tlaku v trubce s tepelným a bezpečnostním pojistným ventilem^[9] zařízení je považováno za nejspolehlivější a nejbezpečnější zařízení. Single Rod in Tube System ^[10] je systém sám o sobě, který se stará o některé důležité aspekty úpravy vzorků. Reduktor tlaku v systému odběru vzorků je dimenzován na vysoký velmi vysoký tlak 450 barů. Před redukcí tlaku v tyči není potřeba filtru, protože čištění je on-line, bez použití jakéhokoli nářadí. Z důvodu údržby není při čištění těchto redukčních ventilů nutné žádné vypnutí.

Bezpečnost analyzátorů proti vysoké teplotě

Analyzátory musí být chráněny před vysokoteplotními vzorky. Tím se zabrání situacím v případě poruchy chladicí vody do primárních chladičů vzorků. V takové situaci lze zastavit vzorek analyzátoru různými způsoby. Nejoblíbenější a nejjednodušší metodou je použití mechanických tepelných uzavíracích ventilů. Tyto ventily uzavírají a blokují vzorky analyzátoru v případě selhání chladicí vody.

Tyto ventily musí být s:

(1) Vysoký tlak a navržený v souladu s normami ASME, aby byla zajištěna bezpečnost obsluhy a následných nástrojů.

(2) Tyto ventily musí být v provedení MANUAL RESET, jak je doporučeno ve standardech ASME PTC 19.11-2008.

(3) Tyto ventily musí být vybaveny bezpotenciálovým výstražným kontaktem pro indikaci obsluhy v řídicím systému.

Systém analýzy vzorků

V některých zemích se také nazývá systém analýzy vzorků Panel analyzátoru, Suchý panel nebo Suchý stojan. Obvykle se jedná o samostatně stojící uzavřený panel.^[11] Systém obsahuje elektroniku vysílače, obvykle je namontován na panelech. V této fázi systému je vzorek analyzován na svém pH, vodivost, oxid křemičitý,^[12] fosfát, chlorid, rozpuštěného kyslíku, hydrazin, sodík atd.^[13]

Druhy měření vodivosti

Obvykle se provádějí tři typy měření vodivosti:

1. Měrná vodivost,
2. Kationtová vodivost a
3. Odplyněná kationtová vodivost.

Mezi těmito třemi typy měření je rozdíl.

1. Specifická vodivost udává celkovou hodnotu vodivosti vzorku a je nejobecnějším měřením
2. Kationtová vodivost je měření vodivosti po kationtovém sloupci. Na kationtovém sloupci nahrazují H + pryskyřice kladné ionty všech rozpuštěných látek v roztoku. Když k tomu dojde, chemikálie pro úpravu, které jsou žádoucí (a mají zásaditou nebo zásaditou povahu), se převedou na H2O, tj. Vodu. (např. NH4OH + H (+) dává NH4 + a H20). Nečistoty nejsou nic jiného než soli různé povahy. Ty se přeměňují na příslušné kyseliny (např. NaCl + H (+) dává HCl a CL-). Tím jsou eliminovány maskující účinky chemikálií pro úpravu na hodnotu vodivosti, zatímco přeměna solí na odpovídající kyseliny má za následek zvýšení jejich odpovídající hodnoty vodivosti na přibližně trojnásobek původní hodnoty. Ve skutečnosti tedy kationtová vodivost působí jako zesilovač vodivosti v důsledku nečistot a eliminátor vodivosti v důsledku chemikálií pro úpravu.
3. Vodivost odplyněného plynu je nejlepší úroveň měření vodivosti. Zde se odstraní maskovací účinky rozpuštěných plynů, zejména CO2, na měření vodivosti. V systému vodivosti De-Gassed je k dispozici varná komora pro zahřívání vzorku, takže se uvolňují rozpuštěné plyny, a poté je zde chladicí mechanismus, kterým se horká kapalina znovu ochladí. Vodivost měřená po tomto procesu je skutečně „skutečnou“ hodnotou vodivosti kvůli „rozpuštěným“ nečistotám po vyloučení rozpuštěných plynů. Degasové kolony jsou navrženy v souladu s normou ASTM D4519. Tato měření se také doporučují v normách jako ASME PTC 19.11-2008 a VGB S006 -00 2012_09_EN. Můžete také odkázat Pokyny IAPWS Pro více informací.
4. Tato tři měření vodivosti jsou velmi důležitá a používají se také k výpočtu hodnot pH a rozpuštěného CO2 v cyklech páry a vody.

Křemičitý problém

Pokud jde o bezpečnost a účinnost parní turbíny a kotle v elektrárně, stává se oxid křemičitý jedním z nejdůležitějších faktorů, které je třeba sledovat. Usazování různých nečistot na lopatkách turbíny bylo identifikováno jako jeden z nejběžnějších problémů. Na lopatkách turbíny se usazují různé sloučeniny. Ze všech těchto sloučenin se mohou usazeniny oxidu křemičitého (SiO2) vyskytovat také při nižších provozních tlacích.^[14] Usazování oxidu křemičitého je proto v turbínách zcela běžné než jiné typy usazenin. Oxid křemičitý se obvykle usazuje v středotlakých a nízkotlakých částech turbíny. Tyto usazeniny se těžko odstraňují, narušují geometrii lopatek turbíny a nakonec vedou k vibracím, které způsobují nerovnováhu a ztrátu výkonu z turbíny.

Další důležitou oblastí, pokud jde o depozici oxidu křemičitého, je trubka kotle. Oxid křemičitý je jedním z nejtěžších k odstranění. Díky své nízké tepelné vodivosti může velmi tenká vrstva oxidu křemičitého značně snížit přenos tepla, což snižuje účinnost, což vede k horkým místům a nakonec k prasknutí.

Z důvodu všech těchto problémů je nesmírně důležité pečlivě sledovat hladinu oxidu křemičitého pomocí on-line analyzátorů oxidu křemičitého, které mohou měřit hladinu oxidu křemičitého na úroveň ppb (části na miliardu).

Viz také

• Kotel (výroba energie)
• Superkritický parní generátor

Reference