Мониторинг водно-химического режима электростанций
advertisement
Оперативный контроль параметров водно-химического режима электростанций: электропроводность, pH, растворенный кислород, ионы натрия Примечания по применению Мониторинг водно-химического режима электростанций Область применения В основе каждой экономически эффективной электростанции лежит программа оптимальной водоподготовки. Надлежащая очистка воды нужна для непрерывной подачи высокочистой воды на экономайзер, котел, в паровую и конденсатную системы, а также в системы ядерных реакторов с кипящей водой (BWR) и водой под давлением (PWR). Необходимо вести непрерывный мониторинг режима подпиточной и питательной воды для обнаружения нарушений, утечек и уносов, а также исследования постепенных изменений, чтобы предотвратить создание условий для коррозии или образования накипи. При применении неадекватных систем измерения могут возникать условия, требующие расширенного или внепланового техобслуживания, увеличения расходов на оборудование, возможно также снижение к.п.д. поверхностей теплопередачи и потеря прибыли из-за простоев. По мере технологического повышения выработки станции допустимые нормы параметров воды становятся все жестче, а, следовательно, возрастают и требования к точности измерений, призванных обеспечить качество воды в допустимом диапазоне рабочих значений. Повышение эксплуатационной эффективности и как можно больший срок службы компонентов сегодня важны, как никогда. Примерно половину вынужденных отключений электростанций можно отнести на счет загрязнений и других проблем с водно-химическим режимом. Каждое такое отключение обходится электростанции в миллионы долларов, а с учетом всевозрастающей конкуренции между системами электроснабжения пренебрежение надлежащими измерениями в рамках программы водоподготовки усугубляет имеющиеся проблемы. Углубленное понимание, организация и внедрение таких измерений - это один из самых верных путей к улучшению качества воды на электростанции. Это оборачивается гарантированным ростом прибыли, эффективностью эксплуатации, долгосрочной сохранностью конструкционных материалов и улучшением рабочих характеристик станции. В основе каждой системы водоподготовки лежат измерения основных параметров – проводимости, pH, концентрации растворенного кислорода и ионов натрия. Поэтому очевидно первостепенное значение непрерывного осуществления и совершенствования измерения именно этих важнейших параметров для увеличения срока эксплуатации такой системы, работоспособности всей электростанции и ее производительности. Однако, многие прикладные задачи этих базовых измерений, равно как и сами измерения, часто недооцениваются и, как следствие, ими пренебрегают. К таким прикладным задачам относятся измерения параметров подпиточной воды, конденсата, питательной воды, сбросов, пара, воды градирен и сточных вод. Измерения Одна из главных проблем при выполнении измерения таких параметров чистоты воды, как проводимость, pH, концентрация растворенного кислорода и ионов натрия, заключается в сохранении чистоты пробы. Особенно сложно это сделать в условиях электростанций, где точки забора проб существенно различаются по давлению, температурам и скорости потока. Ввиду низкой концентрации ионов чистая вода быстро «вымывает» следы загрязнений из линий забора проб, проточных камер, баков и даже из атмосферы. Новые или не бывшие в применении линии забора проб необходимо промывать чрезвычайно долго, прежде чем можно будет получить представительную пробу. Постоянным источником угрозы загрязнения является атмосферный воздух, который содержит кислород, O2, а также углекислый газ, CO2. Кислород, попадая в систему из воздуха, может восприниматься в виде повышенной концентрации растворенного кислорода. Углекислый газ ионизируется в воде, образуя слабый раствор угольной кислоты. Двуокись углерода может вызывать погрешности отсчета как pH, так и проводимости. Поэтому все измерения на чистоту воды должны выполняться в закрытых проточных пробоотборниках без каких-либо просачиваний извне. Скорость потока проб пара или содержимого котлов должна быть достаточно высокой для того, чтобы исключить возможность попадания частиц оксида железа или смол из деионизатора в линии отбора проб или проточные камеры. Ионный обмен между изотопами и скоплением частиц в линиях отбора проб или проточных электродных камерах может вызывать погрешности, которые часто очень трудно устранить. Эту проблему можно свести к минимуму, используя проточные камеры малого объема и линии отбора проб малого диаметра, за счет чего возрастает скорость потока. Проводимость / Удельное сопротивление / TDS (общее количество твердых растворенных веществ) Проводимость или электропроводность – это способность пробы воды проводить электрический ток. Носителями тока в воде могут быть лишь вещества в ионной форме – типично-минеральные загрязняющие вещества, распадающиеся на положительно и отрицательно заряженные ионы. Измерения проводимости остаются первостепенными мерами защиты путем обнаружения нарушений, недопустимых загрязнений и других возможных состояний, связанных с коррозией и обрастанием. Высокая надежность, чувствительность и сравнительно небольшая стоимость кондуктометрических приборов делает этот параметр основным в любой программе мониторинга качества воды. Во многих случаях отсчет производится в единицах сопротивления, обратных единицам проводимости. В рамках других условий применения требуется измерение общего количества твердых растворенных веществ (TDS), которое связано с проводимостью коэффициентом, зависящим от уровня и типа загрязняющих примесей. При применении кондуктометрии в отношении воды на электростанциях измеряется содержание примесей, состоящих, главным образом, из минеральных солей, хотя нередко встречаются также двуокись углерода из воздуха, органические кислоты, образовавшиеся в результате разложения аминов в процессе очистки, а также другие кислоты и щелочи. Проводимость является неспецифическим параметром и зависит от концентрации любого проводящего материала, растворенного в воде. При этом прибор не отличает химикаты, используемые для водоподготовки от самих загрязняющих примесей. Однако, имеется два типа измерений проводимости – удельной и катионной, с помощью которых можно получить более точное представление об уровне загрязнений на фоне используемых на данной станции химикатов. Удельная проводимость Прямое измерение электропроводности воды или конденсированного пара включает и реакцию на используемые для водоподготовки химикаты типа аммиака или аминов, агрессивные минеральные загрязнения и двуокись углерода. Сама по себе, эта удельная проводимость не позволяет их отличать, общая проводимость пробы совместно создается всеми ионами сразу. Однако, в нормальных условиях эксплуатации наблюдается наивысшая концентрация ионов как раз упомянутых химикатов, вклад которых в электропроводность является доминирующим. В связи с этим удельную проводимость наряду с pH используют в качестве достоверного показателя уровней концентрации применяемых при водоочистке химикатов. Катионная электропроводность По уровню удельной проводимости можно обнаружить только большие количества агрессивных загрязнений, поскольку концентрация применяемых при водоочистке химикатов перекрывает более низкие уровни обычных примесей. Можно повысить чувствительность к этим агрессивным загрязнениям, пропуская пробу воды через катионный фильтр, который предусматривает два механизма повышения чувствительности к загрязнениям. Вопервых, катионообменная смола картриджа собирает аммиак и амины, эффективно подавляя их фоновое влияние на величину электропроводности. Второй состоит в том, что минеральные соли остаются в фильтре и заменяются кислотой, которая фактически повышает электропроводность, а вместе с ней растет и чувствительность измерений. Таким образом, фильтр с катионообменной смолой подавляет влияние на проводимость используемых при водоподготовке химикатов и усиливает электропроводность за счет загрязняющих веществ. В связи с этим катионная проводимость по-прежнему остается наиболее полезным параметром для обнаружения загрязняющих веществ. pH Уровень pH характеризует содержание свободных кислот или щелочей в растворе, которым в данном случае является вода. Измерение pH необходимо для того, чтобы не допустить возникновения условий для коррозионных процессов, которые можно назвать второй основной причиной выходов котлов из строя. Однако измерять pH в высокочистой воде очень сложно. Для чистой воды характерно высокое сопротивление и высокая уязвимость для загрязнения, причем часто она находится в условиях высоких температур пароводяного цикла. Это часто очень усложняет измерение pH, снижая его точность. Было доказано, что pH чистой воды измерять не стоит, поскольку измерение проводимости гораздо проще и обеспечивает высокую степень чистоты. Если бы системы водоподготовки всегда выдавали чистую воду, не было бы необходимости измерять pH, однако эти системы далеки от совершенства. Зная электропроводность, определить тип примеси невозможно, поэтому необходимо измерять еще и pH, чтобы различать тип загрязнений по тому, как изменяется уровень pH, становясь более кислотным или более щелочным. Это делает pH очень важным параметром для диагностики нарушений в системе, таких, например, как утечка конденсата в конденсаторе. Для надлежащего выявления загрязнений на фоне pH-регулирующих аммиака или аминов также требуется измерение не только проводимости, но и pH. Растворенный кислород (D.O.) Показатель количества растворенного кислорода в воде используется для контроля работы деаэраторов, регулировки количества добавляемых химреагентов и обнаружения притока воздуха на уязвимых в этом отношении участках системы питательной воды и конденсата. Обусловленная наличием кислорода коррозия и связанные с ней продукты коррозии составляют существенную статью расходов на связанное с подачей воды оборудование станций. Точечная кислородная коррозия часто возникает в экономайзерах во время их работы, в то время как пароперегреватели и подогреватели особенно подвержены коррозии в ненагруженном состоянии. Все компоненты системы из углеродистой стали уязвимы для такого воздействия. Коррозия медных сплавов в системах конденсата и питательной воды тоже зависит от присутствия кислорода. Кислород может вызывать коррозионную усталость трубок котла, а также дисков и лопаток турбины. Полностью удалить кислород из воды практически невозможно. Кислород может поступать через негерметичные компенсирующие стыки между турбиной и конденсатором, фланцы и соединения нагревательных элементов низкого давления, диафрагмы турбин, неплотные трубные соединения и т.п. Поскольку кислород всегда найдет, как попасть в систему, необходимо постоянно контролировать и регулировать его уровень. Обычно это делается с помощью механического деаэратора и/или химической реакции. Вне зависимости от используемого способа водоподготовки уровень растворенного кислорода всегда контролируется вплоть до миллиардных долей. Непрерывное измерение растворенного кислорода в ряде пунктов имеет критическое значение с точки зрения долговременной надежности необходимых компонентов, это особенно касается котла. Ионы натрия «Он-лайн» измерение концентрации ионов натрия обычно отличается гораздо большей, чем в случае проводимости, чувствительностью при выявлении нарушений, недопустимых уровней загрязнения или других связанных с коррозией и отстоем состояний. Натрий является всепроникающим загрязняющим веществом и может добавляться в систему котлов для выявления утечек конденсатора, выброса котловой воды, уноса пара испарителя, прорыва в катионных фильтрах и фильтрах конденсатоочистки, а также содержания натрия в источниках водоснабжения и других процессах. Концентрацию ионов натрия часто измеряют вместо измерения электропроводности при контроле функций катионных фильтров, отходами которых является разбавленная кислота с высокой электропроводностью, а натрий является первым видом ионов, прорывающихся сквозь слой деионизатора. Это измерение используется также и для мониторинга прошедшей обработку котловой воды и конденсата, содержащих pH-регулирующие присадки или поглотитель кислорода, которые могут увеличивать фоновую электропроводность. Объекты применения Существенная часть оборудования на любой электростанции относится к системе водоочистки. Существует также множество процессов подготовки, которой подвергается вода на своем пути от пункта подачи на станцию (подпиточная вода) до пункта ее удаления (сточные воды). На каждой станции используется своя аппаратура и свои методы очистки, которые зависят от технических условий и качества используемой воды. Редко можно встретить две абсолютно одинаковые станции, поскольку на каждой из них могут быть разные уровни выработки и типы котлов или парогенераторов, разная металлургия и виды топлива, не говоря уже о разных параметрах водоснабжения. Будь-то электростанция на органическом топливе или атомный энергоблок, у них есть много общего: это наличие подпиточной воды, конденсата, питательной воды, сброса, пара, воды градирни и сточных вод. На рис. 1 показана схема процессов типичной электростанции на ископаемом топливе. Рис. 2 и 3 – это схемы оборудования типичных атомных электростанций. Подпиточная вода Ввиду регулярных потерь циркулирующей воды по тем или иным причинам, нужен постоянный источник ее подачи. Обработка этой воды – это начало начал химии водного тракта электростанций. Очистка подпиточной воды практически всегда состоит в обессоливании с целью удаления растворенных в воде загрязняющих примесей. Еще одна группа оборудования предварительной очистки состоит из умягчителей, осветлителей и фильтров. Дальше наступает очередь применения мембранных технологий в сочетании с ионообменными фильтрами для более эффективного обессоливания. Целью такой обработки путем обессоливания является получение на выходе высокочистой воды для последующего ее использования в общем цикле питательной воды / конденсата. На рис. 4 показана типовая подпиточная система водоподготовки. Водоподготовка с помощью ионообменников обычно включает применение, как минимум, одного катионообменного фильтра, после которого вода поступает на анионообменный фильтр. После этих фильтров часто устанавливают фильтр со смешанным обменным слоем, иногда в связке с вакуумным дегазатором. Для более эффективного обессоливания часто используется мембранная технология очистки по типу обратного осмоса (RO) или электродиализа (ED). Такая водоподготовка часто осуществляется до ионообменных фильтров, чтобы уменьшить наличие растворенных твердых веществ, тем самым снижая нагрузку на ионообменники. Подпиточная вода обычно не сразу подается в систему; а хранится в резервуаре запаса подпиточной воды в количестве, достаточном для работы электростанции в течение непродолжительного периода времени в случае такой необходимости. При этом непрерывно контролируется чистота этой воды и при необходимости осуществляется ее повторное обессоливание. Неочищенная вода Насыщенный пар Обработка подпиточной воды Турбина высокого давления Турбина низкого давления Химические реагенты Обессоливание Конденсатор Охлаждающая вода Барабан Сборник конденсата Паропере Бак запаса конденсата греватель Экономайзер Коррозия Сброс Котел Подогреватель Нагреватели высокого давления Деаэратор Отложение Нагреватели низкого давления Попадание загрязнения Фильтры конденсатоочистки С= Проводимость P-pH DO=Растворенный кислород Химические реагенты Рис. 1. Типичный для электростанции пароводяной цикл. N=Ионы натрия Неочищенная вода турбина низкого давления турбина высокого давления Обработка подпиточной воды Обессоливание Охлаждающая вода Испарительный конденсатор Защитная оболочка Сборник конденсата Пар Бак запаса конденсата Реактор Фильтр конденсатоочистки Рис. 2. Пароводяной цикл реактора с кипящей водой. Неочищенная вода турбина высокого давления турбина низкого давления Защитная оболочка Обработка подпиточной воды Обессоливание Охлаждающая вода Испарительный конденсатор Пар Сборник конденсата Парогенератор Бак запаса конденсата Вторичный контур Реактор Фильтр конденсатоочистки Первичный контур Рис. 3. Пароводяной цикл реактора с водой под давлением. Контроль ORP (хлорирование) Неочищенная вода Известко вый слой Контроль pH и ORP Ионнообменный умягчитель Фильтры отношение проводимости / 2 ячейки Удельная проводимость / сопротивление Двухходовой обратный осмос Катионитный фильтр % снижения проводимости / 2 ячейки отношение проводимости / 2 ячейки Проводимость ppm CO2 / 2 ячейки Удельная проводимость / сопротивление Дегазатор К баку запаса конденсата Фильтр со смешанным слоем Анионитный фильтр Рис. 4. Типичная система подпиточного водоснабжения. Водоконденсат Конденсатный участок цикла включает испарительный конденсатор, сборник конденсата и фильтры конденсатоочистки. На конденсатор подается охлаждающая вода из градирен (башенных охладителей) для конденсации пара и получения воды, которая собирается в сборнике конденсата. Кроме того, подпиточная вода также обычно подается в сборник конденсата или бак запаса конденсата. Затем смесь подпиточной воды и конденсата с помощью конденсатного насоса подается на систему фильтрации конденсата для дальнейшей очистки. Несмотря на то, что в качестве подпиточной должна использоваться высокочистая вода, конденсат часто содержит воду повышенной жесткости, продукты коррозии и примеси, обычно возникающие из-за негерметичности испарительного конденсатора. Необходимо предусмотреть очистку, чтобы эти агрессивные продукты и загрязнения не проникали в циркулирующую среду данного цикла и не вызывали сбоев в работе бойлера (электростанции на ископаемых видах топлива), парогенератора (атомные электростанции) или турбины. Система фильтрационной очистки основана на сочетании фильтрации и ионообменных процессов, хотя на некоторых атомных энергоблоках применяется и мембранная технология. Система фильтрации должна обеспечивать эффективное удаление нерастворенных агрессивных продуктов. Ионный обмен необходим для устранения растворенных твердых веществ, хотя его можно использовать и в качестве фильтра. Обычно для этих целей используют смешанный слой ионитного фильтра. Состав такой системы зависит от требований, предъявляемых к воде, и ее характеристик. Пройдя фильтры конденсатоочистки, вода обычно поступает на нагреватели высокого и низкого давления и на механический деаэратор. На этом участке температура воды существенно повышается, а содержание в ней растворенного кислорода снижается до приемлемых уровней. Такая вода получает название питательной. Питательная вода Водоочистка питательной воды на электростанциях призвана свести к минимуму количество загрязнений и агрессивных продуктов, попадающих в котел или ядерный реактор. Этот этап считается самым важным с точки зрения химии водного цикла. Параметры контроля химического состава питательной воды могут изменяться в широких пределах в зависимости от типа котла или реактора, рабочего давления и характеристик поступающей на станцию воды. Задача котла заключается в превращении воды в пар. Большинство применяемых на электростанциях котлов, вне зависимости от рабочего давления, можно отнести к котлам прямоточного или барабанного типа. От типа котла в значительной степени зависит режим контроля химии воды. Барабанный котел оснащен барабаном для отделения пароводяной смеси. Поскольку большинство примесей находятся в воде, их удаляют путем сброса. На станциях с котлами барабанного типа фильтры конденсатоочистки обычно не применяют, хотя ввиду их эффективности эти фильтры следует использовать для оптимизации вводно-химического режима пароводяного цикла. В прямоточных котлах нет отделяющего барабана, поэтому пароводяная смесь из котла поступает прямо на пароперегреватель. Из-за этого загрязнения и примеси влияют на работу и состояние компонентов системы, находящихся за котлом. Поэтому в случае прямоточных котлов нужно ужесточить контроль водно-химического режима, для чего практически всегда используют фильтры конденсатоочистки. Обычно используются три вида очистки питательной воды, выбор которых зависит, во-первых, от типа котла и, во-вторых, от металлургических факторов. На станциях с котлами барабанного типа обычно применяют фосфатный режим очистки или режим с летучими добавками. В случае прямоточных котлов применяется режим с летучими добавками. Но в обоих случаях может быть применен новый вид очистки - кислородный. На станциях с котлами барабанного типа часто применяют согласованную pH/фосфатную обработку. Такая обработка используется для выделения жестких фракций воды и корректировки щелочного уровня pH, что снижает коррозию котла. В программу такого типа включено молярное натрийфосфатное отношение в узком диапазоне примерно от 2.1 до 2.9. Это отношение должно поддерживаться в этом заданном диапазоне регулирования для того, чтобы предотвратить образование фосфорной кислоты (значения ниже 2.1) или свободного едкого натра (значения выше 2.9). Уровень pH обычно колеблется от 8.4 до 10.6 в зависимости от давления в котле. Фосфатный режим обеспечивает великолепную буферную защиту от потенциально агрессивных примесей. Задача режима с летучими добавками (AVT) заключается в обеспечении высокого уровня pH, высокой степени чистоты, низко-кислородной среды для сведения к минимуму коррозии металлических поверхностей. Типичные конструкционные материалы барабанных и прямоточных котлов теплоэлектростанций – это углерод и низколегированная сталь. В системе котлов высокотемпературного режима (свыше 400° F) для предотвращения коррозии стальные поверхности покрываются защитным металл-оксидным слоем магнетита (Fe3O4). Однако, при более низких температурах стальные поверхности в пароводяном контуре (главным образом, это касается тракта конденсата/питательной воды), остаются активными и уязвимыми для коррозии. Задачи AVT выполняются за счет добавления аммиака или морфолина для повышения уровня pH примерно до 8.8 - 9.6, в зависимости от присутствующих металлов. Механические деаэраторы и поглотители кислорода, такие как гидразин или сульфит натрия, используются для снижения концентрации растворенного кислорода до уровня ниже 7 ppb. В то время как AVT базируется на повышении pH, новый метод борьбы с коррозией под названием «оксигенирование» (OT) сводит к минимуму коррозию в тракте питательной воды с помощью окисленной ультрачистой воды. На станциях с применением OT в систему подается кислород, за счет чего образуется защитный оксидированный слой гематита (Fe2O3) на поверхностях низкотемпературного пароводяного контура. При применении OT для прямоточных котлов на всех участках цикла держится уровень кислорода 30-150 ppb. Применение кислорода в качестве ингибитора коррозии обеспечивает нормальные эксплуатационные параметры в широком диапазоне pH; благодаря чему допускается снижение уровня pH до 8 - 8.5 (прямоточные котлы), или до 9 - 9.5 (барабанные котлы). Следует отметить, что для применения OT важно, чтобы все компоненты системы после конденсатора были выполнены из черных металлов. В ядерных реакторах с водой под давлением (PWR) два контура: первичный и вторичный. Вода первичного контура проходит через сам реактор и нагревается. Затем тепло первичного контура передается во вторичный, в котором эта вторичная питательная вода превращается в пар. Передача тепла в реакторах PWR происходит в парогенераторе, а водно-химический режим очень похож на режим котла барабанного типа. Ядерный реактор другого типа – с кипящей водой (BWR) имеет всего один контур, а вода превращается в пар, соприкасаясь с самим реактором. Истечение теплоносителя (сброс) После отгонки пара из котла барабанного типа остаются присутствующие в воде химические и загрязняющие вещества. Концентрация твердых веществ (накипеобразующих солей) возрастает с добавлением каждого галлона подпиточной воды, а накопившийся в барабане шлам ухудшает передачу тепла через стенку барабана. Кроме того, возрастает опасность проникновения накопившихся твердых веществ в паропроводы, что может привести к выходу из строя парового оборудованиям. Для предотвращения (или хотя бы сведения к минимуму) нарастания концентрации твердых веществ в барабане по мере отгонки пара, вода постоянно понемногу удаляется. Это так называемое истечение теплоносителя или сброс. Такое истечение теплоносителя выполняется и на атомных электростанциях. Поскольку одного сброса обычно недостаточно, ему, как правило, сопутствует добавление химикатов для регулировки осаждения или корректировки отстоя. Такой сброс неэкономичен, так как из цикла изымается нагретая вода; поэтому важно надлежащим образом регулировать вводно-химический режим, чтобы свести сброс к минимуму. Действующие положения предусматривают эксплуатацию при минимальном сбросе 1 % (100 циклов). Пар Конечной целью программы поддержания хорошего водно-химического режима является непрерывный выход пара высочайшего качества. Независимо от источника получения такого пара – будь-то котел или парогенератор ядерного реактора, главное – это чистота пара. Степень этой частоты для данной системы зависит от предназначения получаемого пара. Пределы возможной чистоты пара сильно зависят от типа котла или реактора, от типа турбины, а также типа компонентов и исходной чистоты воды. Покинув котел или парогенератор, пар обычно поступает на пароперегреватель, в котором происходит его нагрев до температуры выше той, при которой он был получен в котле. Это помогает расширить температурный диапазон парового цикла и снизить последующую конденсацию. Затем перегретый пар проходит через первую турбину. Выходящий из этой турбины со стороны высокого давления пар обычно снова отправляется на пароперегреватель, где он снова нагревается и подается на ступени турбины низкого давления. Обычно эти ступени состоят из одной турбины низкого давления или сочетания промежуточной турбины, за которой следует турбина низкого давления. После этой заключительной стадии пар поступает на конденсатор, глее он снова превращается в воду. Градирни Для подачи охлаждающей воды на теплообменники, которые есть в конденсаторе, линии отбора проб, и на другие участки электростанции необходима надлежащим образом содержащаяся градирня или охладительная башня. Значение водно-химического режима градирен часто недооценивают и, как следствие, не контролируют, хотя этот участок тоже относится к критическим по своему влиянию на экономичность и к.п.д. всей электростанции. Даже притом, что вода градирен обычно полностью отделена от той, которая циркулирует через котел, надлежащий вводно-химический режим этой воды также жизненно необходим для предотвращения накипи, коррозии и микробиологического загрязнения, что в свою очередь обеспечивает максимально эффективный теплообмен. Водно-химический режим градирни всегда зависит от имеющейся подпиточной воды и конструкционных материалов. В каждой градирне на постоянной основе используется множество химикатов, что помогает сохранять максимальный уровень теплообмена. Практически во всех градирнях осуществляется циклический сброс. Качественная водоподготовка позволяет свести к минимуму сброс и забор подпиточной воды. Сточные воды Любая вода, которую нельзя использовать повторно на каком-либо участке электростанции, обычно получаемая в результате сброса из котла или градирни, подлежит удалению. При этом любая вода, удаляемая из системы электростанции, должна отвечать нормам, установленным стандартами по защите окружающей среды. Обычно концентрация растворенного кислорода должна быть снижена до уровня ppm (миллионных частей), а уровень pH нужно нейтрализовать до 6 – 9 pH. Многие электростанции не рассчитаны на какойлибо сброс сточных вод. Это означает, что никакую воду со станции удалять нельзя. Вода, сбрасываемая из котла или градирни, подлежит рециркуляции, обычно путем подачи в систему подготовки подпиточной воды, предназначенной для котла, а иногда для градирни. Если целью является отсутствие сточных вод, параметры этой оборотной воды тоже подлежат постоянному контролю. Точки отбора проб и измерений Подпиточная вода — В зависимости от компонентов системы подпиточной водоподготовки практически всегда на непрерывной основе измеряется проводимость, а также pH, окислительновосстановительного потенциала (ORP) и концентрация ионов натрия. • Катионную проводимость измеряют в баке запаса подпиточной воды, чтобы убедиться в ее чистоте. Обычно электропроводность этой воды не ниже 1 мегом-см проводника (электропроводность 1 микромо/см) при обычном диапазоне от 5 до 10 мегом-cm сопротивления. • ORP можно отслеживать при определенной форме хлорирования / дехлорирования для контроля поступающей воды или для защиты некоторых типов обратного осмоса или деионизационных смол. • Удельную и катионную проводимость обычно измеряют во многих местах для определения эффективности ионообменных фильтров, умягчителей и систем обратного осмоса • Измерение pH или проводимости может являться частью цикла ионообменной регенерации. • Концентрация ионов натрия может измеряться на входе и выходе ионообменных фильтров для определения их эффективности и потребности в регенерации. Конденсационная вода — обычно измеряют ее pH, проводимость, концентрацию ионов натрия и растворенного кислорода. • Непрерывный контроль удельной и катионной проводимости обычно выполняется на входе и выходе фильтра конденсатоочистки. Это делается для проверки общего уровня растворенных твердых веществ, а также для определения эффективности процесса, чистоты воды и потребности в регенерации. • Мониторинг растворенного кислорода ведется на входе и выходе фильтра конденсатоочистки для обнаружения притока воздуха. • Контроль pH может осуществляться непрерывно или периодически на входе и выходе фильтра конденсатоочистки для контроля протеканий и подтверждения не образующего накипь уровня pH. • Концентрацию ионов натрия измеряют на входе и выходе фильтра конденсатоочистки для того, чтобы определить эффективность процесса и потребность в регенерации. • Непрерывный контроль удельной и катионной проводимости осуществляется после конденсатного насоса для определения общего качества воды. • Непрерывный мониторинг удельной и катионной проводимости осуществляется на входе деаэратора для контроля чистоты воды. Кроме того, проводимость обычно измеряют на входе и/или выходе нагревателей высокого и низкого давления. • Концентрацию растворенного кислорода измеряют на входе и выходе деаэратора для контроля его эффективности. Кроме того, этот параметр обычно измеряют на входах и/или выходах нагревателей высокого и низкого давления для обнаружения притока воздуха. • Электропроводность обычно измеряют в поддонах обнаружения утечек испарительного конденсатора и/или в зонах сборников конденсата для того, чтобы обнаружить утечку конденсатора намного раньше выкида конденсатного насоса. Питательная вода — Для выполнения требований к подающейся в котел воде осуществляется непрерывное измерение проводимости, pH, концентрации ионов натрия и растворенного кислорода. Некоторые из этих измерений выполняются также в отношении питательной воды для реакторов с кипящей водой (BWR) или с водой под давлением (PWR). • Концентрация растворенного кислорода измеряется в питательной воде на выходе водоподготовки для подтверждения отсутствия технологических утечек, а также для упреждающего регулирования любого поглотителя кислорода, который может быть задействован для дальнейшего снижения уровня кислорода. • Удельную и катионную проводимость, а иногда и концентрацию натрия измеряют на непрерывной основе в готовой питательной воде для того, чтобы обеспечить ее соответствие нормам чистоты, касающимся воды для котлов. • уровень pH измеряется в готовой питательной воде для контроля уровня pH в котле с целью предотвращения создания условий для коррозии или образования накипи. Сброс — измеряется электропроводность в рамках мониторинга периодического или постоянного сброса (истечения теплоносителя) из котла или градирни • На основании показаний удельной проводимости определяется цикл концентрации для определения потребности в сбросе. • pH часто измеряется для того, чтобы убедиться в отсутствии условий для коррозии или накипи. • Концентрацию растворенного кислорода в воде сброса часто измеряют для обнаружения коррозионно-опасных уровней кислорода. Пар — Отбор проб пара, будь-то насыщенного или перегретого, осуществлять сложно, поэтому на многих станциях этого и не делают. Однако, наличие данных о чистоте пара помогает обнаружить присутствие загрязняющих примесей в линиях парового тракта. • Непрерывное измерение катионной проводимости часто выполняется для перегретого, насыщенного, холодного и горячего промежуточного пара. • Непрерывный контроль концентрации ионов натрия в насыщенном паре помогает убедиться в отсутствии чрезмерного уноса пара. Вода градирни — обычно в системах подготовки воды для градирен выполняется измерение уровня pH, электропроводности и ORP для сведения к минимуму накипи, коррозии и биологического обрастания. • Для контроля положения с образованием накипи и коррозией необходимо измерять уровень pH, обычно регулируемый за счет добавления серной кислоты. • Значения ORP используются для мониторинга оптимального уровня окислительных биоцидов, таких как хлор, бром или озон, которые добавляют в воду градирен, чтобы контролировать биологическое обрастание. Кроме того, по показателям ORP можно судить о наличии технологических протечек в теплообменниках градирни. • Показания электропроводности используют для определения режима сброса воды из градирни. Сточные воды — для контроля соответствия параметров сточных вод требованиям по охране окружающей среды необходимо измерять на постоянной основе уровень pH и концентрации растворенного кислорода. • Концентрацию растворенного кислорода измеряют для того, чтобы обеспечить соблюдение экологических норм содержания кислорода в воде. Для этого иногда требуется определенный вид аэрации, регулирование которой базируется на показаниях уровня растворенного кислорода. • pH необходимо измерять для того, чтобы убедиться в безопасности уровней pH в сточных водах.. Для этого может потребоваться нейтрализация путем добавления определенных реактивов, количество и тип которых зависит от результатов измерения pH. Аналитические решения Honeywell Измерение pH Универсальный Анализатор/контроллер Honeywell UDA2182 является воплощением множества новаторских решений в одном надежном приборе. На плоской передней панели расположены удобный для пользователя дисплей с выводом текстовых сообщений и четко размеченная клавиатура с тактильной обратной связью. Функция компенсации воздействий температуры раствора позволяет компенсировать изменения уровня pH с привязкой к 25°C. Имеются разные электроды и монтажные крепления, включая два типа специально для контроля параметров высокочистой воды. Особенности • Большой цифровой индикатор для отсчета pH, ORP, или температуры • Специальные электроды и крепления для измерений в условиях высокочистой воды. • До четырех реле сигнализации тревоги • До трех выходов 4-20 мА • Контроль одного или двух реагентов путем пропорционального воздействия за счет регулировки тока, частоты следования или длительности импульсов Преимущества • Идеально подходит для измерений в условиях высокочистой воды, когда срок службы и коррозия компонентов зависят от точности измерений • Температурная компенсация изменений параметров электрода и раствора Измерение проводимости / Сопротивления / TDS На основании принятых в отрасли алгоритмов анализатор UDA2182 осуществляет прецизионную компенсацию изменений электропроводности при изменении температуры, благодаря чему он идеально подходит для широкого спектра применений в отношении воды, подающейся в котлы. Великолепное электронное решение обеспечивает надежность подачи сигналов от каждой из ячеек во всем диапазоне индикации с возможностью удаления ячейки и анализатора друг от друга на расстояние до 300 м (1,000 футов) без ущерба для точности. Широкий выбор ячеек для измерения проводимости раствора с постоянными ячейки, рассчитанными на отдельные процессы, обеспечивает достоверность и непрерывность измерений. Особенности • Компенсация температурных воздействий в условиях высокочистой воды для нейтральных солей, катионов / кислоты, аммиака или морфолина • Измерения степени чистоты пара • Большой цифровой дисплей для отсчета проводимости / сопротивления, температуры, общего количества растворенных твердых веществ (TDS) или расчетных параметров (% принятия, % непринятия, соотношение, разность) • Один или два входа для сигналов ячеек • Несколько выходов для передачи до трех измеренных или расчетных параметров • До 4 реле • Выдерживает давление до 250 psig и температуру до 285°F(140°C) • Ячейки, специально предназначенные для характерных процессов в котлах, обеспечивают максимальную точность • Предлагаются ячейки в прочных корпусах из различных материалов, включая нержавеющую сталь и полиэфирсульфон (PES), титан и высокоплотный графит Преимущества • Повышенная точность благодаря температурной компенсации специально для условий высокочистой воды • Снижение расходов на ячейки благодаря применению прочных конструкционных материалов • Снижение расходов на установку благодаря универсальности монтажных узлов • Расчетные возможности автоматического вычисления для усовершенствованных технологий Измерение концентрации растворенного кислорода Анализатор серии Honeywell UDA2182 уникален как по технологии, так и по своему принципу действия. В нем сочетаются запатентованный датчик равновесия – без наслоения инертных веществ и внесения изменений в режим потока – с управляемым в режиме меню анализатором / контроллером. Следует помнить, что датчик равновесия фирмы Honeywell не следует использовать в воде реактора с кипящей водой (BWR) из-за возможного присутствия в ней растворенного водорода. Особенности • Уникальная технология датчика равновесия, не требующая внутреннего ухода и не зависящая от режима потока • Компенсация по температуре и давлению • Широкие возможности диагностики датчика и анализатора, включая сохранение данных о дате и времени сигнализаций тревоги и результатов диагностики • Изолированные выходы, контакты реле сигнализации, а также ПИД - регулирование, все выходы стандартные • Автоматическая калибровка/очистка воздуха Преимущества • Мембрана для тяжелых условий – исключена потребность в заменах • Сокращены расходы на техобслуживание • Точный и достоверный отсчет концентрации растворенного кислорода, не зависящий от обрастания и изменений скорости потока • Сокращены расходы на химреагенты для поглотителя кислорода Измерение концентрации ионов натрия Система измерения концентрации ионов натрия обеспечивает непрерывное измерение содержания ионов натрия в различных режимах воды для котлов. Эта высокочувствительная система состоит из микропроцессорного анализатора в сочетании с высокочувствительным натрий-селективным электродом со средствами калибровки и системой отбора проб. Особенности • Кондиционирование проб (при необходимости) с помощью аммиака или аминов, в зависимости от уровня pH • Четыре однополюсных на два направления (SPDT) реле сигнализации • Двух-, трех- или четырехразрядные диапазоны логарифмического и билинейного выходов • Автоматическая калибровка • Автоматическое переключение диапазонов линейного выхода Преимущества • Обнаружение уровня натрия вплоть до 0.1 ppb • Обнаружение уровней натрия в обработанной аммиаком воде без применения pH-регулирующих реагентов • Двухпотоковое переключение проб • Точность измерений обеспечивает система пробоотбора за счет исключения помех от подобных ионов. Более подробную информацию об Оперативных измерениях параметров водно-химического режима, а также обо всех аналитических приборах фирмы Honeywell можно у Вашего представителя Honeywell, или на нашем сайте в Интернете http://content.honeywell.com/imc/
