Autor. Patrycja Malucha ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki. Wstęp

Transkrypt

1 Autor Patrycja Malucha ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki Wstęp W świetle ciągłego wstrzymywania nowych inwestycji w energetyce, w tym również modernizacji i/lub budowy stacji przygotowania i demineralizacji wody, należy przyjrzeć się obiektom gospodarki wodnej i ściekowej funkcjonującym już od kilkudziesięciu lat. W okresie tym zmieniły się nie tylko stosowane technologie, ale również zaobserwowano zmiany w jakości wody surowej używanej w stacjach uzdatniania wody (SUW). Powoduje to również zmiany w jakości wody produkowanej przez poszczególne instalacje. Zła jakość wody do celów energetycznych, spowodowana nieprawidłowym funkcjonowaniem urządzeń uzdatniania wody, nieuchronnie prowadzi do zakłóceń i awarii na skutek osadzania się osadów lub zachodzących procesów korozyjnych. Zatem obiekty te, aby mogły utrzymywać swoją dotychczasową wydajność, zarówno pod względem jakości, jak i ilości produkowanej wody, powinny podlegać regularnym przeglądom i kontroli. Kontrola taka powinna być przeprowadzana przez firmy zewnętrzne. Oczywiście z uwagi na znajomość obiektu, współpraca z eksploatacją w trakcie badań jest bezcenna i niezbędna do pogłębionej analizy problemów w funkcjonowaniu danego obiektu bądź do uzyskania efektów poprawy pracy urządzeń i odpowiedniej jakości wody. Zaletą przeprowadzania kontroli pracy obiektu przez firmę zewnętrzną powinno być bogate doświadczenie i wiedza jej pracowników, dotyczące zarówno zagadnień eksploatacyjnych, jak i dotyczących technologii i techniki, w tym znajomości najnowszych osiągnięć. Poprzez zlecenie badań firmie zewnętrznej eliminuje się również rutynowe podejście, jakie mogą prezentować pracownicy obiektu, prowadzące do pogarszającego się stanu urządzeń gospodarki wodnej. W niniejszym referacie przedstawiono najistotniejsze elementy kontroli procesów technologicznych. 1 / 6

2 Wymagania jakościowe wody Mówiąc o wodzie na potrzeby energetyczne nie sposób pominąć kwestii formalnych wymagań dotyczących jej jakości. Poniżej zestawiono normy i wytyczne opisujące wymagania jakościowe wody zasilającej: - PN-EN :2006: Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze Część 12: Wymagania dotyczące jakości wody zasilającej i wody kotłowej. - Dyrektywa VGB-L 450 L dotycząca jakości wody zasilającej, wody kotłowej oraz pary dla elektrowni zawodowych i elektrowni przemysłowych. - Wymagania producenta kotłów. - Inne wymagania dot. jakości wody do celów przemysłowych. Należy jednak pamiętać, iż wymagania zawarte w normie PN-EN :2006 oraz wytyczne zawarte w dyrektywie VGB-L 450 L stosowane są zwykle w przypadku kierowania wody do wysokoprężnych obiegów wodno-parowych (zwłaszcza, jeśli chodzi o zawartość DOC i TOC). Omówienie wybranych parametrów wody: - Przewodność elektrolityczna, stanowiąca miarę stężenia elektrolitów w wodzie, jest najbardziej istotną wielkością pomiarową, szczególnie w przypadku kontroli jakości wód o dużej czystości, tj. kondensatu turbinowego i wody zasilającej kotły wysokoprężne. Ciągły pomiar przewodności elektrolitycznej kondensatu turbinowego pozwala na szybkie wykrycie nieszczelności skraplacza turbiny i przedsięwzięcie środków zapobiegających szkodliwemu działaniu związków przedostających się do obiegu z wodą chłodzącą. Pomiaru dokonuje się zwykle po przepuszczeniu badanej próbki przez kolumnę wypełnioną silnie kwaśnym kationitem, który zatrzymuje obecny w wodzie amoniak i kationy soli, zamieniając je na odpowiednie kwasy wykazujące w przypadku mocnych kwasów około trzykrotnie wyższą przewodność elektrolityczną niż odnośne sole. - Pomiar stężenia sodu w kondensacie i wodzie zasilającej nabiera szczególnego znaczenia w przypadku, gdy w obieg wodny włączone są urządzenia do jonitowego oczyszczania kondensatu turbinowego. Stężenie sodu w wodzie opuszczającej te urządzenia jest ważnym wskaźnikiem wyczerpania kationitu. W przypadku stosowania alkalicznego środowiska wody zasilającej, tj. dawkowania do obiegu lotnych środków alkalizujących, pomiar przewodności elektrolitycznej kondensatu bez użycia kolumny z kationitem służyć może jako wskaźnik stężenia amoniaku pochodzącego z korekcji wody zasilającej. - Wartość ph określa odczyn wody, czyli stężenie jonów wodorowych. Korozyjne działanie 2 / 6

3 wody na elementy stalowe obiegu zasilającego zależy w dużym stopniu od jej odczynu. - Wskaźnik zwany indeksem nadmanganianowym obejmuje część substancji organicznych zawartych w wodzie. W wielu przypadkach stwierdzono, że pewne substancje organiczne, np. niektóre detergenty przechodzą przez całą instalację uzdatniania wody, łącznie z wymiennikami anionitowymi (demineralizacja) i ulegają w kotle rozpadowi. Prowadzi to często do obniżenia wartości ph zarówno wody kotłowej, jak również kondensatu turbinowego (CO 2 jako produkt rozpadu). Ustalenie maksymalnej, dopuszczalnej ilości związków organicznych w wodzie zasilającej związane jest jednak przede wszystkim z dążeniem do eliminowania skłonności wody kotłowej do pienienia się i unikania pogorszenia jakości pary nasyconej. - Oleje mineralne zawarte w wodzie zasilającej pochodzić mogą od kondensatów technologicznych względnie przypadkowego zanieczyszczenia obiegu wodno-parowego. Oleje mogą tworzyć na powierzchniach ogrzewanych osady typu koksowego, pewne rodzaje olejów rozkładają się z wydzieleniem kwasów organicznych powodujących korozje stali, zaś lotne z parą mogą powodować tworzenie się osadów na łopatkach turbiny. - Woda nieodkrzemiona o określonej twardości szczątkowej może tworzyć w kotle osady krzemianów wapnia i magnezu o bardzo małej przewodności cieplnej, które już przy niezbyt grubych warstewkach powodować mogą pęknięcia rur kotłowych wskutek przegrzania materiału rur. Kontrola procesów technologicznych W dalszej części referatu przedstawiono podstawowe elementy kontroli procesów technologicznych, dotyczących stacji przygotowania wody i stacji demineralizacji wody. Wzięto pod uwagę urządzenia gospodarki wodnej najczęściej stosowane na obiektach długo eksploatowanych, takie jak: akcelatory, filtry żwirowe i węglowe (antracytowe), wymienniki jonitowe. Analizę procesów zachodzących na stacjach wstępnego przygotowania wody, jak również stacjach demineralizacji wody należy rozpocząć od zgromadzenia dokumentacji technicznej. Proces ten sprowadza się do zebrania dokumentacji technicznej potrzebnej do przeprowadzenia pomiarów w zakresie danych technicznych poszczególnych urządzeń, opisu technologii uzdatniania wody, schematów technologicznych, rodzajów i ilości materiałów filtracyjnych zasypanych w poszczególnych filtrach i wymiennikach jonitowych, a także dokumentów dotyczących parametrów gwarantowanych w pracy instalacji lub wymagań dotyczących jakości wody. Należy również pamiętać o danych dotyczących gospodarki substancjami chemicznymi takimi 3 / 6

4 jak stosowane koagulanty, flokulanty, substancje wykorzystywane do regeneracji ich dawki, czasy dozowania, stężenia itp. Stacje wstępnego przygotowania wody - W trakcie badań przeprowadza się kontrolę obejmującą: - stan techniczny urządzeń, - stan techniczny opomiarowania pracującego w systemie on-line, - sprawdzenie prawidłowości wskazań opomiarowania on-line, - sprawdzenie i dobór dawek używanych substancji chemicznych lub dobór nowych, - kontrolę jakości wody po poszczególnych etapach uzdatniania wody, a co za tym idzie poprawności pracy urządzeń, - sprawdzenie skuteczności filtracji poprzez badania jakości filtratu, - określenie wysokości oporów hydraulicznych występujących w złożach filtracyjnych podczas filtracji z wydajnością nominalną, - określenie cyklu pracy filtrów żwirowych i węglowych, - sprawdzenie przebiegu procesu płukania filtrów oraz zużycia wody w tym procesie. Stacje demineralizacji wody techniki jonitowe W trakcie eksploatacji przeprowadza się kontrolę urządzeń zgodnie z poniższą listą: - Długość cyklu pracy ciągów jonitowych. - Pobór i analiza wód po poszczególnych wymiennikach w celu określenia prawidłowej ich pracy. - Sprawdzenie wskazań pomiarów aparatury pracującej w systemie on-line. - Obserwacja przebiegu regeneracji jonitów. - Kontrola zużycia substancji chemicznych w czasie regeneracji ciągów. - Określenie roboczych zdolności wymiennych jonitów. - Określenie ilości jonitu w poszczególnych wymiennikach. - Ocena pracy desorbera. Wnioski z kontroli procesu pracy wymienników mogą prowadzić m.in. do korekcji dawek regeneracyjnych, wykrycia ubytków mas jonowymiennych oraz innych nieprawidłowości zachodzących w trakcie ich pracy bądź regeneracji. Wpływa to zarówno na wydłużenie pracy jonitów, jak i poprawę ekonomiczności zachodzącego procesu. 4 / 6

5 Laboratoryjna kontrola jakości jonitów Badania jonitów nowych przeprowadza się w celu określenia ich stanu wyjściowego, stanowiącego punkt odniesienia do badań jonitów dokonywanych w okresie eksploatacji. Jonity eksploatowane badane są w celu określenia ich aktualnej kondycji, stwierdzenia przydatności do dalszej pracy na obiekcie oraz wskazania konieczności przeprowadzenia odpowiednich procesów, np. oczyszczania w przypadku zanieczyszczeń organicznych lub przekroczonej zawartości żelaza. Zakres analiz laboratoryjnych obejmuje: - przygotowanie próbki do badań, - analizę granulometryczną, analizę mikroskopową, odporność na uderzenia osmotyczne badania te określają stan mechaniczny jonitów, - zawartość wilgoci w próbce, - oznaczenie zdolności wymiennych (silnie i słabo zasadowych anionitów oraz słabo i silnie kwasowych kationitów) badania zdolności wymiennych określają właściwości użytkowe masy i są obliczane na podstawie przeprowadzonych oznaczeń analitycznych, - zawartość żelaza, - zawartość substancji organicznych, - wyznaczenie krzywych eluacyjnych krzywe te opisują tendencje jonitów do oddawania zanieczyszczeń skumulowanych w ich matrycy do wody, a tym samym o możliwości wtórnego zanieczyszczania wody. Na rys. 2 i 3 przedstawiono zdjęcia mikroskopowe jonitów w trakcie oceniania ich stanu mechanicznego. Badania te zakończone są wnioskami dotyczącymi stanu jonitów oraz zaleceniami eksploatacyjnymi. Często zdarza się, że jonity, które w trakcie eksploatacji zostają zakwalifikowane do wymiany, po przeprowadzonych badaniach i zastosowaniu się do zaleceń pracują jeszcze przez kilka lat. 5 / 6

6 Podsumowanie Długo eksploatowane obiekty gospodarki wodnej wymagają szczególnej uwagi i kontroli w celu ich prawidłowej eksploatacji. Kontrola taka powinna być przeprowadzana przez firmy zewnętrzne, posiadające duże doświadczenie eksploatacyjne, co pozwoli na przeprowadzenie audytu, a w efekcie identyfikację obszarów, które wymagają wprowadzenia zmian. Zmiany te mogą dotyczyć: - rodzajów stosowanych substancji chemicznych (szczególnie w przypadku wód powierzchniowych), - dawek reagentów, - sposobu prowadzenia eksploatacji itp. Zaleca się przeprowadzanie tego rodzaju badań co najmniej raz na dwa lata. 6 / 6