Elektrik Santrallerinde Katyonik İletkenlik Ölçümü ile

Uygulama Raporu
Elektrik: No 5
Elektrik Santrallerinde Katyonik İletkenlik
Ölçümü ile Hesaplanmış pH
Giriş
Elektrik santrallerinde bulunan saf suyun pH değerinin ölçülmesi, geleneksel pH elektrotları için bir zorluk oluşturur. Öte yandan,
ikili iletkenlik kullanılarak hesaplanmış pH ölçümleri son derece güvenilir bir ölçüm sağlar ve geleneksel bir pH elektroduna göre daha
doğru sonuçlar verebilir.
Bu raporda pH ölçümlerinin zorlukları, hesaplanmış pH’ın nasıl çalıştığı ve hesaplanmış pH ile katyonik iletkenlik ölçümlerinin
avantajları açıklanmaktadır. Son olarak bir çözüm sunulmaktadır.
Su kimyası ve pH
pH ölçüm zorluğu
VGB (Avrupa Enerji ve Isı Üretimi Teknik Birliği) ve EPRI (Elektrik
Enerjisi Araştırma Enstitüsü, ABD) gibi kuruluşların önerdiği üzere,
korozyon kontrolünün oksijen konsantrasyonları ile birlikte su
sisteminin pH değeri ve saflığı ile değerlendirilmesi tavsiye edilmektedir. Su saflığının yüksek olması, daha yüksek oksijen
konsantrasyonları ve daha düşük pH değerleri sağlayarak çelik
boruların daha iyi korunmasına olanak tanır.
pH teknolojisi oldukça geliştirildiği halde, saf su içinde ölçüm
geleneksel pH elektrotları için bir zorluk oluşturmaktadır:
Yüksek su saflığına ulaşılamadığı durumlarda korumanın düşük
oksijen konsantrasyonlarında daha yüksek pH değerlerine dayanması gerekir. Bu nedenle pH, santralin suyunu AVT, OT gibi
değerler açısından belirli bir rejimde tutmak için önemli bir
parametredir.
¢ Elektrotlar arasındaki potansiyel, yüksek saflık derecesine sahip
suyun özelliklerinden etkilenerek pH ölçümünü dengesiz hale
getirir ve zorlaştırır.
¢ Yüksek saflık derecesine sahip suyun çok düşük iyon içeriği pH
camını daha az hassas hale getirir; aynı zamanda ölçüm elektrodunun daha hızlı aşınmasına neden olarak değiştirme sıklığını
artırır.
¢ Referans bağlantı noktası girişim yapan elektrik potansiyelleri
oluşturur.
¢ Sensör yüzeylerinde girişim yapan statik yükler oluşur ve ölçüm,
gürültüye karşı son derece hassas hale gelir.
Buna ek olarak pH için toplanmış numuneler gerçek zamanlı veriler
sağlamaz ve tam olarak doğru değildir.
Yukarıda sözü edilen nedenlere bağlı olarak, hesaplanmış pH
çözümü daha cazip hale gelmiştir.
Kazanın içindeki stabil manyetit katman (donuk siyah veya gri renkte
Fe3 O4)
Hesaplanmış pH nasıl çalışır?
Özel iletk.
NH4+
OHNa+
Ca++
H+
CIHCO3-
1. İletkenlik katyonik reçineden önce ölçülür. Başlıca olarak
amonyak ve NaCl’ye bağlıdır.
İletk1 = iletk. NH 3 + iletk. NaCl
2. Katyonlar, reçinedeki H+ iyonlarıyla değiştirilir. Katyonlara daha
fazla eğilimli olan reçine, katyonları toplarken H+ iyonlarını serbest bırakır. Serbest bırakılan H + iyonları, suda kalan anyonlarla
birlikte asitler oluşturur.
İletk1
R - NH4+
R - Na+
R - Ca++
R - H+
Katyon değiştirici
3. İletkenlik reçineden sonra ölçülür; bu durumda katkıda bulunan
başlıca madde HCl’dir.
İletk2 = iletk. HCl
4. Hesaplamaya ile NaCl’nin İletk1’e etkisi ortadan kaldırılır ve
bilinmeyen iletk. NH 3 kalır.
Katyonik iletk.
H+
CICO2
HCO3OH-
İletk2
5. Saf amonyak (NH 3) çözeltisi ile iletkenlik arasındaki ilişki bilinmektedir. Nihai formül, İletk1, İletk2 ve eşdeğer bir amonyak
çözeltisinin pH değerinin logaritması arasında doğrudan bir
ilişki verir:
pH = log [İletk1 – (İletk2 / 3)]+ 8,6
Şekil 1: Katyonik reçineden önce ve sonra iyonlar
Geçerli bir pH hesaplaması için aşağıdaki numune özelliklerinin
karşılanması gerekir:
¢ pH değeri 7,5 ile 10,5 arasında olmalıdır
¢ Fosfat konsantrasyonu 0,5 mg/L’den düşük olmalıdır
¢ Kazan besleme suyunun koşullandırması, amonyak veya
sodyum hidroksit olmak üzere yalnızca bir alkalin reaktifle
alkalin bazlı olmalıdır
¢ pH değeri 8’den düşük olduğunda, kirliliklerin konsantrasyonunun alkalin reaktife kıyasla daha düşük olması gerekir
POLYMETRON 9523 hesaplanmış pH analizörü, pH hesaplaması
geçerli sınırların dışında olduğunda (NH 3: 7<pH<10, NaOH:
7<pH<10,7) etkinleşen bir sistem alarmına sahiptir.
DEMİNERALİZASYON
TESİSİ
BulaDO
SU BESLEMESİ
Ca
ORP
nıklık
İletk. pH
Ca SiO2 Na N2H4
Cl
Cl2
HAZIRLAMA
Bulaİletk.
nıklık TOK
KONDENSAT POMPASI
TOK
İletk.
Na
pH
Cu
Na
KONDENSATÖR
ARA VE L.P.
TÜRBİNLER
TOK
Na
Mikr.
İletk.
Ca
Cl2
Cu
DEGAZÖR
Cl
ORP
BESLEME POMPASI
SiO2
İletk.
TEKRAR ISITICI
SÜPER ISITICILAR
İletk.
DO
Na
EKONOMİZÖR
SiO2
KAZAN
Hesaplanmış pH izleme konumları
DO
ORP
SOĞUTMA KULESİ
H.P. TÜRBİNLER SiO2
L.P. ISITICILAR
İletk.
Mo
DO
JENERATÖR
DO
Cl
PO4
pH
NH3
Cu
DO
N2 H 4
SiO2
Fe
H.P. ISITICILAR
Hesaplanmış pH ölçümünün
avantajları
¢ Düşük iletkenlik içeren uygulamalarda, genellikle geleneksel
cam elektrotlara bağlı olarak oluşan sınırlamalar olmadan
doğru pH değeri sağlanır
¢ İletkenlik sensörleri zaman içinde son derece kararlı kalırlar ve
pH elektrotları gibi kapsamlı bakım işlemleri gerektirmezler.
¢ Normal su kimyası koşullarında, algoritma uzun süre güvenilir
sonuçlar verir
¢ Daha yüksek hassasiyet ve doğrusal yanıt. Örnek olarak pH’da
ki sadece 0,3 değerindeki bir değişim hem konsantrasyon hem
de iletkenlik açısından iki kat (%100) değişimi temsil eder. Değişen konsantrasyonla birlikte oluşan doğrusal iletkenlik yanıtı,
geleneksel pH elektrotlarının logaritmik yanıtıyla sağlanana göre
daha yüksek bir pH hassasiyeti verir.
Katyonik iletkenlik
Katyonik reçineden sonra yapılan iletkenlik ölçümü (bkz. Şekil 1)
elektrik santrali kimyageri için önemli bir ek parametre olan
katyonik iletkenliğini (veya asit iletkenliğini) sağlar.
Katyonik reçineden sonra iletkenliğin ölçülmesi, kirleticilere
karşı hassasiyeti iki açıdan artırır:
1. Oksijen tutucu olan ve çok yüksek iletkenlik değerleri veren
amonyak ve aminler giderilir. Böylece numunede bulunan
kirlilikler için özel bir ölçümünün yapılması sağlanır.
2. Katyon reçine; Na+, Ca++ ve Mg++ gibi düşük iletkenliğe sahip
mineral iyonları yüksek iletkenliğe sahip H+hidrojen iyonu içeren
bir asit formuna dönüştürür. Asit formu ilgili tuzlara göre üç ila
altı kat daha yüksek iletkenliğe sahip olduğu için proses, kirliliklerin ölçülmesi açısından standart iletkenlik ölçümüne göre çok
daha hassas olur.
İletkenlik ölçümü havada mevcut olan CO2’ye bağlı etkileşimlerden
etkileneceği için toplanmış numune analizi ile mümkün değildir.
Bu nedenle katyon değişim sütunu, mineraller ve organik asit kirleticiler (asetatlar ve formatlar) için bir “iletkenlik yükseltici” olarak
görülebilir.
Katyon iletkenliği, sürekli buhar izleme için en önemli parametre olarak önerilmektedir. Ayrıca, özellikle kısa başlatma süreleri gerektiren ve pik yükle çalışan elektrik santralleri için buhar
türbininin çalıştırılmasını sağlayan belirleyici kriter (0,2 μS/
cm’den düşük değerlerde) olduğu kanıtlanmıştır.
Katyonik iletkenlik ölçümlerinin
avantajları
Kolaylık ve Güvenilirlik
İletkenlik probları, su kimyası analizinde kullanılan en basit problardır. Hiçbir reaktif veya karmaşık numune alma cihazının kullanılmaması, minimum bakım maliyetleri ve son derece güvenilir
ölçümler sağlar.
Kazandıran kombinasyon
Katyonik iletkenlik ölçümü, iz kirleticileri tespit etme özelliğini; iletkenlik sensörlerinin kolaylığı, güvenilirliği ve düşük fiyat avantajıyla
bir arada sunar.
Çözüm: POLYMETRON 9523
Hesaplanmış pH Analizörü
Hepsi bir arada panel analizör veya tek transmiterli versiyon
olarak sunulmaktadır
Panel versiyonu, tercih edilen, hızlı kurulum sağlayan, kullanıma
hazır ve “anahtar teslim” bir çözümdür. Tüm elektrik santrali
numune alma panellerine kolay entegrasyon için tek transmiterli
versiyon da temin edilebilir.
Geleneksel pH elektrotlarına kıyasla uygun maliyetli analiz
Hesaplanmış pH analizörü, elektrik santrallerinde bulunan standart
su kimyası koşullarıyla daha dengeli bir ölçüm sağlar ve tipik pH
elektrotlarının aksine bakım gerektirmez.
Hesaplanmış pH ve katyonik (asit) iletkenliği ölçülmesini
sağlar
Katyonik iletkenlik, katyonik reçineden sonra sağlanır. Bu, su döngüsünde düşük kontaminasyonu izlemek için verimli bir yol sunar
ve pik yük ile çalışan elektrik santrallerinde devreye alma koşulları
için önemli bir parametredir.
Numune akışı ve reçine tüketimi için hızlı görselleştirme
Şeffaf akış haznesi, akış koşulları için hızlı görsel kontrol sağlar.
Aynısı, zaman içindeki reçine tüketimini gösteren indikatör
boyanın değişimini görselleştiren kartuş için de geçerlidir.
Sistem yapılandırması
POLYMETRON 9523 hesaplanmış pH analizörü; kontrol ünitesi,
problar, kablolar, akış hücresi ve kurulum donanımı dahil olmak
üzere analiz yapmak için gereken tüm parçaları içeren eksiksiz bir
panel halinde sunulur. Sistem, VGB-S-006-00-2012-09-EN sayılı
VGB standardına göre yapılandırılmıştır.
Esnek servis sözleşmeleriyle sorunsuz çalışma sağlayın
Hach Lange Servisi, bakım ve destek ihtiyaçlarınıza yardımcı olarak sorunsuz çalışma ve güvenilir
sonuçlar sağlar.
HACH LANGE, ihtiyaçlarınıza uygun esnek servis sözleşmeleri ve garanti süresini 5 yıla kadar
uzatma seçeneği sunar!
DOC043. 94 .30215.Aug14
Bir elektrik santrali ister haftanın 7 günü 24 saat boyunca çalışıyor, ister pik talebi karşılamak için
devreye alınıyor olsun, tesisinizdeki buhar döngüsünün su kalitesinin ve atık suyun izlenmesiyle
ilgili bazı zorluklarla karşılaşabilirsiniz.