Система анализа пара и воды - Steam and water analysis system

Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Август 2019 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Система анализа пара и воды (SWAS)^[1] это система, посвященная анализ из пар или же воды. В энергостанции, он обычно используется для анализа котельного пара и воды, чтобы убедиться, что вода, используемая для выработки электроэнергии, чиста от примесей, которые могут вызвать коррозию любой металлической поверхности, например, в котле и турбине.^[2][3]

Система анализа пара и воды (SWAS)

Коррозия и эрозия являются основными проблемами на тепловых электростанциях, работающих на паре. Пар, попадающий в турбины, должен быть сверхчистым и, следовательно, должен контролироваться на предмет его качества. Хорошо спроектированная система анализа пара и воды (SWAS) может помочь в мониторинге критических параметров пара. Эти параметры включают pH, проводимость, диоксид кремния, натрий, растворенный кислород, фосфаты и хлориды. Хорошо спроектированный SWAS должен гарантировать репрезентативность образца до момента анализа. Для этого важно позаботиться о следующих аспектах выборки:

1. Извлечение образца
2. Образец транспорта
3. Кондиционирование
4. Анализ
5. Управление

Эти аспекты хорошо объяснены в международных стандартах, таких как ASME PTC 19.11-2008 и VGB S006 -00 2012_09_EN. Международная ассоциация свойств воды и пара (IAPWS ) также дает хорошую информацию о важных точках измерения и их значении.

Компоненты системы обработки проб являются наиболее важными частями системы обработки проб, работающими под давлением, и должны иметь сертификацию ASME Section VIII Div1 & Div2 или PED. Также часто требуется сертификация для конкретной страны, например

• Американский: ASME Section VIII Div 1 и Div 2
• Индия: Индийское регулирование котлов (IBR) форма IIIC
• Малайзия: DOSH
• Россия: ГОСТ-Р

Отбор образца

Чтобы гарантировать, что образец, который будет извлечен для анализа, точно соответствует условиям процесса, важно выбрать правильный зонд для отбора образца. Достоверность анализа во многом зависит от того, действительно ли образец является репрезентативным. Поскольку зонд будет непосредственно прикреплен к технологической трубе, ему, возможно, придется выдерживать суровые условия. Для большинства применений пробоотборник изготавливается в соответствии со строгими стандартами, применимыми к трубопроводу высокого давления и высокой температуры.

Выбор правильного типа зонда является сложной задачей. Его использование зависит от измеряемого параметра технологического потока, требуемой скорости потока пробы и местоположения точки отбора проб (которая также называется «точкой отбора»). Важным аспектом конструкции зонда для отбора пробы является то, что пар должен входить в зонд с той же скоростью, что и пар, протекающий в трубопроводе, из которого был отобран образец (это может быть пар или вода). Эти датчики разработаны в соответствии с ASTM D1066 стандарт для отбора пара и должен быть спроектирован и испытан на предмет структурной целостности при высоком давлении, высокой температуре и более высокой скорости образцов.

Зонды для отбора проб чрезвычайно важны и необходимы для правильного анализа взвешенных примесей, таких как продукты коррозии, общее количество железа, медь, эффекты уноса.

Образец транспорта

Раздел № 4 в стандарте ASME PTC 19.11-2008 описывает детали для проектирования образцов транспортных линий. При проектировании этого примера транспортных линий необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

(1) Выбор размера линии:

Следующие аспекты очень важны при проектировании типовых транспортных линий.

(a) Время транспортировки, т. е. (скорость) пробы от зондов для изокинетической экстракции пробы в систему отбора проб должно быть минимальным. Помещение SWAS должно быть расположено рядом с пробами воды (конденсата) низкого давления из отводов ХЭП и конденсатных установок для полировки с меньшими скоростями.

(б) Падение давления в линиях - важный аспект. Очень важно, чтобы образец имел наименьшее сопротивление. Следовательно, стыки и изгибы трубопровода должны быть минимальными. Кроме того, линии отбора проб должны иметь непрерывный наклон, чтобы избежать скопления образцов в строках.

(2) Материал линии:

Для линий транспортировки образцов необходимо использовать как минимум нержавеющую сталь SS316. Это необходимо для предотвращения коррозии линий, которая приводит к неправильным измерениям и анализу. Для образцов с высоким давлением и температурой (перегретый пар, подогретый пар, насыщенный пар, стоки сепаратора, питательная вода на впусках экономайзера) должен использоваться SS316H, который выдерживает высокую температуру образцов.

Система кондиционирования проб

Система кондиционирования проб в некоторых странах также называется система отбора проб, Мокрая панель или же Мокрая стойка. Он предназначен для размещения различных компонентов для кондиционирования проб. Это может быть открытый стеллаж или закрытый корпус с коридором между ними.^[4] Система включает оборудование для подготовки проб и приемник для отбора проб. На этом системном этапе проба сначала охлаждается в охладителях проб, а давление сбрасывается в регуляторе давления.^[5] а затем подается в различные анализаторы, при этом характеристики потока поддерживаются постоянными с помощью регулятора обратного давления.

Необходимость кондиционирования пробы существует, поскольку датчики, используемые для онлайн-анализа, не могут обрабатывать пробу воды / пара при высоких температурах или давлениях. Чтобы сохранить общий эталон анализа, анализ пробы следует проводить при 25 ° C. Однако, поскольку логика температурной компенсации доступна сегодня в большинстве анализаторов, на практике обычно охлаждают образец до 25–40 ° C. с помощью хорошо спроектированной системы кондиционирования образца, а затем подайте кондиционированный образец в анализаторы.

Однако, если необходимо проанализировать некомпенсированный образец, необходимо его охладить до 25 ° C +/- 1 ° C. Этого можно добиться двухступенчатым охлаждением. На первой стадии охлаждения (также известной как «первичное охлаждение») образец охлаждается с использованием доступной охлаждающей воды. В большинстве стран температура охлаждающей воды составляет 30–32 ° C. Эта охлаждающая вода может охладить образец до 35 ° C (с учетом температуры приближения от 3 до 5 ° C). Охладитель образцов^[6] используется для этого. Охладитель образцов - это теплообменник, специально разработанный для приложений SWAS. Предпочтительным охладителем образцов для первичного охлаждения является змеевик с двойной спиралью в кожухотрубной конструкции, обеспечивающий встречный теплообмен.

Оставшаяся часть охлаждения (т.е. от 35 до 25 ° C) достигается за счет использования охлажденной воды во вторичном контуре охлаждения. От установки требуется подача охлажденной воды, в противном случае для этой цели можно рассмотреть возможность использования независимого чиллера вместе с SWAS.^[7]

В зависимости от выбора пользователя, среды, в которой он должен работать, и критичности работы система отбора проб может быть конструкцией типа «открытая, отдельно стоящая» или полностью или частично закрытой.^[8]

Охладители образцов

В системе отбора проб охладители проб играют важную роль в снижении температуры горячего пара (или воды) до температуры, приемлемой для датчиков анализатора, работающего в режиме онлайн. Некоторые из важных аспектов конструкции охладителей проб:

1. Предпочтительно конструкция охладителя проб должна быть двойной спиралью, змеевик в кожухе, чтобы обеспечивать встречный теплообмен. Это делает охладитель образцов более компактным, но при этом высокоэффективным с точки зрения теплообмена.
2. Змеевики для проб из нержавеющей стали SS-316 подходят для нормальных условий охлаждающей воды. Однако, если содержание хлоридов в охлаждающей воде велико (более 35 частей на миллион), тогда необходимо использовать другие подходящие материалы змеевика, такие как монель или инконель, в зависимости от качества охлаждающей воды.
3. Обязательно наличие «встроенного» предохранительного клапана на кожухе охладителя, чтобы предотвратить взрыв кожуха в случае выхода из строя змеевика.
4. Конструкция охладителя проб должна соответствовать требованиям стандарта ASME PTC 19.11.

Редукторы давления

После охлаждения образца давление образца должно быть уменьшено, чтобы удовлетворить требованиям датчиков, принимающих этот образец. Обычно для таких датчиков, как pH, проводимость, кремнезем, натрий и гидразин, для нормальной работы требуется образец низкого давления.

Редуктор давления типа стержень в трубе является наиболее эффективным методом снижения давления, рекомендованным стандартом ASME PTC19.11-2008.

В соответствии с новейшими технологиями, редуктор давления в виде стержня в трубе с тепловым и предохранительным клапаном.^[9] устройство считается самым надежным и безопасным устройством. Система одинарного стержня в трубке ^[10] представляет собой систему, которая заботится о некоторых важных аспектах кондиционирования проб. Редуктор давления в системе отбора проб рассчитан на высокое очень высокое давление 450 бар. Нет необходимости в фильтрах перед стержневыми редукторами давления, так как очистка осуществляется в оперативном режиме без использования каких-либо инструментов. Для проведения технического обслуживания для очистки этого редуктора давления отключение не требуется.

Безопасность анализаторов от высоких температур

Анализаторы должны быть защищены от высокотемпературных проб. Это сделано для того, чтобы избежать ситуаций в случае отказа охлаждающей воды к первичным охладителям проб. В такой ситуации существуют различные способы остановки пробы до анализатора. Самый популярный и простой метод - это использование механических запорных термоклапанов. Эти клапаны закрывают и блокируют пробы к анализатору в случае отказа охлаждающей воды.

Эти клапаны должны быть с:

(1) Высокое номинальное давление и конструкция в соответствии со стандартами ASME для обеспечения безопасности оператора и приборов, находящихся ниже по потоку.

(2) Эти клапаны должны быть с ручным сбросом, как рекомендовано в стандартах ASME PTC 19.11-2008.

(3) Эти клапаны должны быть оборудованы потенциально свободным сигнальным контактом для индикации оператора в системе управления.

Система анализа проб

Система анализа проб в некоторых странах также называется Панель анализатора, Сухая панель или же Сухая стойка. Обычно это отдельно стоящая закрытая панель.^[11] Система содержит электронику передатчика, обычно она монтируется на панели. На этом системном этапе образец анализируется на его pH, проводимость, кремнезем,^[12] фосфат, хлористый, растворенный кислород, гидразин, натрий и Т. Д.^[13]

Типы измерения проводимости

Обычно проводят три типа измерения электропроводности:

1. Удельная проводимость,
2. Катионная проводимость и
3. Проводимость дегазированных катионов.

Между этими тремя типами измерений есть разница.

1. Удельная проводимость дает общее значение проводимости образца и является наиболее общим измерением.
2. Катионная проводимость - это измерение проводимости после катионной колонки. В катионной колонке смолы H + заменяют положительные ионы всех растворенных веществ в растворе. Когда это происходит, химические вещества для обработки, которые являются желательными (и имеют щелочную или щелочную природу), превращаются в H2O, то есть воду. (например, NH4OH + H (+) дает NH4 + и H2O). Примеси представляют собой не что иное, как соли различной природы, которые превращаются в соответствующие кислоты (например, NaCl + H (+) дает HCl и CL-). Таким образом, устраняется маскирующее влияние химических веществ на значение проводимости, в то время как преобразование солей в соответствующие кислоты приводит к увеличению их соответствующего значения проводимости примерно в 3 раза от исходного значения. Таким образом, в действительности катионная проводимость действует как усилитель проводимости из-за примесей и устранитель проводимости из-за химикатов для обработки.
3. Электропроводность без газа - это самый точный уровень измерения электропроводности. Здесь устраняется маскирующее влияние растворенных газов, в основном CO2, на измерение проводимости. В системе проводимости De-Gassed есть камера повторного кипения для нагрева образца, так что растворенные газы высвобождаются, а затем есть механизм охлаждения, с помощью которого горячая жидкость снова охлаждается. Электропроводность, измеренная после этого процесса, действительно является «реальным» значением электропроводности из-за «растворенных» примесей после удаления растворенных газов. Колонны дегазации разработаны в соответствии со стандартом ASTM D4519. Эти измерения также рекомендуются такими стандартами, как ASME PTC 19.11-2008 и VGB S006 -00 2012_09_EN. Вы также можете сослаться Рекомендации IAPWS для дополнительной информации.
4. Эти три измерения проводимости очень важны и также используются для расчета значений pH и растворенного CO2 в паровом и водяном циклах.

Проблема кремнезема

Когда дело доходит до безопасности и эффективности паровой турбины и котла на электростанции, диоксид кремния становится одним из наиболее важных факторов, требующих контроля. Отложение различных примесей на лопатках турбин считается одной из наиболее распространенных проблем. На лопатках турбины оседают различные соединения. Из всех этих соединений отложения кремнезема (SiO2) могут возникать также при более низких рабочих давлениях.^[14] Таким образом, отложения кремнезема в турбинах довольно распространены, чем другие типы отложений. Кремнезем обычно откладывается в секциях среднего и низкого давления турбины. Эти отложения трудно удалить, они нарушают геометрию лопаток турбины и в конечном итоге приводят к вибрациям, вызывающим дисбаланс и потерю мощности турбины.

Еще одна важная область, вызывающая озабоченность с точки зрения отложения кремнезема, - это котельные трубы. Накипь из кремнезема - одна из самых сложных для удаления накипи. Из-за своей низкой теплопроводности очень тонкий осадок кремнезема может значительно снизить теплопередачу, снижая эффективность, что приводит к возникновению горячих точек и, в конечном итоге, к разрывам.

Из-за всех этих проблем чрезвычайно важно внимательно следить за уровнями диоксида кремния, используя онлайн-анализаторы диоксида кремния, которые могут измерять уровни диоксида кремния до уровня ppb (частей на миллиард).

Смотрите также

• Котел (производство электроэнергии)
• Генератор сверхкритического пара

Рекомендации