Chroń urządzenia w elektrociepłowni, mierząc OWO

Transkrypt

1 ENERGETYKA Perspektywy w analizie czystych wód 13 Nowości THORNTON Wiodąca analityka czystych wód Chroń urządzenia w elektrociepłowni, mierząc OWO Skuteczna ochrona systemów wytwarzających energię elektryczną i parę w elektrociepłowni wymaga ciągłego śledzenia stężeń zarówno zanieczyszczeń nieorganicznych jak i organicznych. Wśród monitorowanych parametrów można wymienić ogólny węgiel organiczny (OWO, ang. TOC) oraz przewodnictwo. Instalacja Elektrociepłownia mieszcząca się w mieście Guaíra położonym w brazylijskim stanie São Paulo, pracuje na potrzeby zakładu produkcji cukru i etanolu. Elektrociepłownia w warunkach maksymalnego obciążenia jest w stanie wyprodukować 20MW energii elektrycznej. Taka ilość energii wystarczy, aby zaspokoić potrzeby 40-tysięcznego miasta. Właścicielem cukrowni jest firma Colorado Mill należąca do dużego brazylijskiego concernu Colorado Group, którego przedmiotem działalności jest wytwarzanie energii, produkcja żywności, usługi transportowe oraz produkcja sprzętu rolniczego. Proces wytwarzania energii i pary w skojarzeniu W elektrociepłowni wytworzona para służy do napędzania turbin produkujących energię elektryczną i jest wykorzystywana jako źródło ciepła. Energia elektryczna i ciepło są wykorzystywane w procesach produkcyjnych. Czysty skroplony kondensat jest ponownie kierowany do kotła. Czynnik obiegowy może ulec zanieczyszczeniu substancjami organicznymi. W tym przypadku głównym źródłem zanieczyszczeń jest cukier. Substancje organiczne stwarzające problemy W trakcie produkcji surowego cukru następuje podgrzanie soku z trzciny cukrowej przy pomocy pary technologicznej. Celem jest usunięcie nadmiaru wody. Skroplona para z tego procesu w formie kondensatu jest podawana ponownie do kotłów - urządzeń wytwarzających parę o wysokiej czystości. Jeśli w trakcie procesu odparowania wody z trzciny nastąpi zanieczyszczenie kondensatu substancjami organicznymi, to może to mieć katastrofalne skutki dla urządzeń energetycznych. W kotłach substancje organiczne mogą osadzać się na powierzchniach wymiany ciepła, przyczyniając się w ten sposób do pogorszenia współczynnika wymiany ciepła. Obecność substancji organicznych

2 może powodować pienienie się wody w walczaku, wodzące w czystej wodzie. W przypadku pomiaru OWO odbywa się to poprzez pełne utlenienie wywołując tym samym przechodzenie także innych zanieczyszczeń do pary. Skutkiem tego może być związków organicznych do dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla, rozpuszczając się w wodzie, tworzy uruchomienie procesów korozyjnych w turbinach, które są bardzo kosztownymi urządzeniami. kwas węglowy - związek przewodzący, którego obecność można mierzyć. Substancje organiczne obecne w czystym kondensacie ulegają częściowemu rozkładowi termicznemu oraz utlenianiu w wysokich temperaturach dzona przy pomocy czujnika 5000TOC Mettler-To- Detekcja zanieczyszczeń organicznych jest prowa- występujących w kotle. W procesie tym powstają ledo Thornton zainstalowanego w wodzie zasilającej. Uznano, że temperatura kondensatu jest zbyt kwasy organiczne obniżające ph wody, co jest bezpośrednim źródłem korozji prowadzącej do wysoka, co wymusiło konieczność zainstalowania awarii urządzeń energetycznych. Kontrola jakości pętli kondycjonowania próbki na wlocie do czujnika kondensatu opuszczającego proces odparowania w celu obniżenia temperatury próbki do temperatury pokojowej. Na trasie próbki zainstalowany został wody z soku trzcinowego poprzez pomiar takich kluczowych parametrów jak ogólny węgiel organiczny, ph i przewodnictwo pozwala skutecznie również filtr do wychwytywania cząstek stałych. chronić urządzenia przed zanieczyszczeniami i zapobiegać tym samym pojawianiu się osadów oraz THORNTON 770MAX. Istniała możliwość zastoso- Czujnik 5000TOC współpracuje z przetwornikiem występowaniu procesów korozyjnych. wania innej konfiguracji montażu czujnika i przetwornika. Czujnik można było zainstalować w pobliżu źródła próbki. Skrócenie trasy transportu próbki Pomiar OWO w wodzie zasilającej Pomiar przewodnictwa umożliwia śledzenie poziomu zanieczyszczeń nieorganicznych. Do konden- dynamikę zmian w badanym układzie. Przetwornik do czujnika pozwala bardziej skutecznie śledzić satu mogą dostawać się także zanieczyszczenia 770MAX mógł być 90 m dalej na panelu kontrolnym organiczne takie jak cukier. Substancje organiczne w celu wygodnego odczytu wyników oraz komunikatów alarmowych. Aby móc prowadzić skuteczną to najczęściej związki o charakterze nieprzewodzącym, a zatem nie ma możliwości wykrycia ich kontrolę procesu w przetworniku 770MAX, górny obecności przy pomocy czujnika przewodnictwa. limit alarmowy dla OWO ustawiono na poziomie Detekcja związków organicznych wymaga ich 350 ppb. uprzedniego przeprowadzenia w substancje prze- Dążąc do zapewnienia skutecznej ochrony kotłów Czujnik 5000TOC THORNTON przed zanieczyszczeniami organicznymi i nieorganicznymi, zdefiniowano wartości dopuszczalne dla OWO i przewodnictwa w wodzie zasilającej. Jeśli wartość OWO przekracza zdefiniowaną wartość dopuszczalną, kondensat jest kierowany do zbiornika, z którego jest on dalej kierowany do stacji przygotowania wody. W tej aplikacji wartość dopuszczalna dla nieorganicznych związków przewodzących została ustawiona na poziomie 15 μs/cm. Obserwacja wartości przewodnictwa i OWO w zakładzie Colorado Mill pokazała, że nie zawsze istnieje zbieżność pomiędzy zanieczyszczeniami organicznymi i nieorganicznymi. Istnieje możliwość zanieczyszczenia wody tylko związkami organicznymi, gdzie pomiar przewodnictwa nie wykazuje obecności związków nieorganicznych. W tym zakładzie było już kilka przypadków skierowania wody z elektrociepłowni do zbiornika w celu jej oczyszczenia z powodu zbyt wysokiego poziomu OWO. Ciągły pomiar OWO jest kluczowym parametrem, którego śledzenie pozwala skutecznie chronić urządzenia energetyczne. Po co mierzyć OWO? Pomiar OWO stanowi bardzo cenne uzupełnienie dla pomiaru przewodnictwa. Pomiar ten pozwala wykryć obecność organicznych substancji mających zazwyczaj charakter nieprzewodzący, takich jak np. cukier. Cukier w kondensacie może ulegać rozkładowi. Produktami tego procesu są kwasy organiczne obniżające ph wody. Para wytworzona z wody o takich parametrach może zapoczątkować zjawiska korozyjne w turbinie. Zbyt duże stężenie cukru w wodzie zasilającej może powodować jego rozkład na powierzchniach ogrzewalnych kotła, przyczyniając się w ten sposób do spadku jego sprawności. Jeśli poziom OWO przekracza zadaną wartość dopuszczalną, kondensat jest kierowany do zbiornika, z którego jest on dalej podawany na stację przygotowania wody. Wydawca Mettler-Toledo AG Dział analizy procesowej Im Hackacker 15 CH-8902 Urdorf Szwajcaria Podlega zmianom technicznym. Mettler-Toledo AG 08/09 Przetwornik 770MAX 2

3 Skuteczna wymiana wyposażenia Korzyści dla użytkownika: Ciągły pomiar OWO pomaga chronić turbiny przed korozją wywołaną przez obecne w parze kwasy organiczne. Zmniejszenie ryzyka pojawiania się osadów na powierzchniach wymiany ciepła przyczynia się do poprawy wydajności procesu oraz zmniejsza częstotliwość odstawień. Właściwa jakość kondensatu obecnego w Modernizacja pomiarów ciągłych przy pomocy miernika wieloparametrowego Podczas wymiany starego panelu poboru i przygotowania próbek w elektrowni należy rozważyć szereg kwestii natury logistycznej. Przeprowadzona modernizacja opisana w niniejszym artykule odbyła się bez konieczności odstawiania urządzeń energetycznych, a wszystko to dzięki zastosowaniu unikalnej technologii inteligentnego czujnika. Potrzeba modernizacji Elektrownia Platte, której właścicielem jest miasto Grand Island położone w amerykańskim stanie Nebraska, posiada blok energetyczny o mocy 100MW. Blok opalany węglem kamiennym został uruchomiony w 1982 roku. Korekcja czynnika w obiegu wodno-parowym odbywa się przy pomocy fosforanów i amin. Pomiary analityczne są prowadzone na zdemineralizowanej wodzie dodatkowej, wodzie zasilającej, odsolinach, parze nasyconej i kondensacie oraz dodatkowo na wodzie chłodzącej pochodzącej z chłodni kominowej. Po ćwierćwieczu eksploatacji aparatura kontrolno-pomiarowa oraz panel poboru i przygotowania próbek uległy zużyciu do tego stopnia, że zaistniała konieczność ich pilnej wymiany. Zasadniczym celem programu wymiany panelu poboru i przygotowania próbek było zainstalowanie najnowocześniejszej aparatury zapewniającej większą dokładność, zainstalowanie bardziej kompaktowych elementów oraz dostarczenie kilku dodatkowych pomiarów. Wykorzystanie wody powierzchniowej do schładzania próbki ma swoje dobre i złe strony. Wysoka zawartość związków nieorganicznych w wodzie obiegu wodno-parowym powoduje zmniejszenie zapotrzebowania na wodę dodatkową, a zatem zmniejszeniu ulegają koszty operacyjne. System pomiarowy 5000TOC/770MAX Mettler-Toledo Thornton jest bezkonkurencyjny, jeśli chodzi o koszty inwestycyjne i koszty konserwacji, pozostawiając inne systemy daleko w tyle. głębinowej powoduje konieczność zastosowania systemu oddzielającego wodę chłodzącą, aby ograniczyć intensywność wytrącania się osadów w schładzalnikach próbki oraz zapewnić łatwe czyszczenie (system izolujący został zainstalowany piętro wyżej od systemu pomiarowego). Z drugiej jednak strony, woda powierzchniowa miała stabilną temperaturę, co eliminowało konieczność instalacji drogiego dodatkowego systemu chłodzącego. Wybór aparatury Personel elektrowni Platte po przeprowadzonych konsultacjach z przedstawicielami firmy Waters Equipment, która dostarczyła panel poboru i przygotowania próbek doszedł do przekonania, że najbardziej skuteczną odpowiedzią na zidentyfikowane potrzeby pomiarowe będzie przetwornik 770MAX i czujniki Mettler Toledo THORNTON. Wieloparametrowy przetwornik zapewnia prostotę i jednolitość obsługi, a przy tym ma niewielkie potrzeby w zakresie części zamiennych. Przetwornik umożliwia śledzenie różnych parametrów z czterech czujników, co pozwoliło czujniki te pogrupować w wygodny sposób na niewielkiej powierzchni panelu. Wielokanałowy i wieloparametrowy przetwornik 770MAX pozwala w bardzo tani sposób śledzić jednocześnie ph i przewodnictwo parametry, które się nawzajem uzupełniają. Jeśli chcesz prowadzić w swoim zakładzie pomiar OWO, odwiedź stronę internetową: Systemy 770MAX przypadły do gustu również technikom odpowiedzialnym za konserwacje ze względu na zastosowanie w czujnikach szybko rozłączanych złączy. Do 13 punktów pomiarowych wybrano odpowiednie inteligentne czujniki THORNTON umożliwiające pomiar przewodnictwa właściwego i przewodnictwa kationowego, ph, potencjału redoks, i tlenu rozpuszczonego. Charakteryzująca się wysoką dokładnością kompensacja temperaturowa jest szczególnie ważna w przypadku pomiaru przewodnictwa kationowego. Próbkę można schłodzić do temperatury zbliżonej do wartości referencyjnej 25 C, ale temperatura próbki, która wchodzi do komory pomiarowej po uprzednim przejściu przez kolumnę kationową oraz po podróży na długiej trasie doprowadzającej próbkę do czujnika może ulegać dość poważnym wahaniom. Wpływ na to ma temperatura otaczającego powietrza, która może się zmieniać w ciągu 3

4 Dobra Praktyka Dokonaj uproszczenia swojego procesu, korzystając z rozwiązań wieloparametrowych dnia oraz w poszczególnych porach roku. Sprawdzona kompensacja temperatury firmy THORNTON radzi sobie ze zmianami temperatury próbki znacznie lepiej niż rozwiązania innych producentów. Dane dotyczące identyfikacji i kalibracji czujników przechowywane są w układzie scalonym umiejscowionym w głowicy inteligentnego czujnika. Dane te są przesyłane do przetwornika 770MAX w momencie podłączenia do niego czujnika. W pamięci tej przechowywane są również informacje konfiguracyjne. Tak więc, gdyby w przyszłości nastąpiła wymiana przetwornika, to podłączenie czujnika do nowego przetwornika wymagałoby wykonania jedynie drobnych działań konfiguracyjnych. Dzięki zastosowaniu czujników z kablami wyposażonymi w złącza oraz terminali sygnału wyjściowego, każdą wymianę można wykonać bardzo szybko. Za pomocą jednego przetwornika można śledzić cztery różne parametry. Instalacja Montaż nowego panelu w elektrowni Platte był niezwykły w tym sensie, że odbywał się on obok starego panelu przed jego demontażem. Umożliwiło to wykonanie zamiany w warunkach normalnej eksploatacji elektrowni. Z tytułu prowadzonych prac montażowych nie było żadnych odstawień bloku. Prowadzenie bloku z nową aparaturą jest bardzo wygodne. Sygnały pomiarowe wysyłane przez aparaturę kontrolno-pomiarową są rejestrowane w ustanowionym w elektrowni systemie gromadzenia danych. Rozwiązanie to pozwala prowadzić skuteczny monitoring oraz analizę danych historycznych. Przyszłe wymagania W późniejszym okresie pojawiła się potrzeba zainstalowania pomiaru stężeń substancji stosowanych przy regeneracji mas jonowymiennych wykorzystywanych do oczyszczania wody dodatkowej. Dostępne na rynku kwas i zasada posiadają wysokie stężenia i należy je odpowiednio rozcieńczyć, aby proces regeneracji mas jonowymiennych przebiegł w optymalnych warunkach. Pomiar ciągły umożliwi stałe monitorowanie stężeń bez konieczności częstego ręcznego pobierania próbek niebezpiecznych chemikaliów w celu oznaczenia ich gęstości. Ciągły strumień danych dostarczanych przez pomiar on-line dostarcza ci informacje potwierdzające, że twój proces przebiega prawidłowo, wskazując również momenty, w których występują problemy. Informacje te pomagają z jednej strony zwiększyć wydajność produkcji, z drugiej zaś zmniejszyć koszty badań prowadzonych w laboratorium. Więcej informacji można znaleźć na stronie: Przetworniki przewodnictwa i przetworniki wieloparametrowe Mettler-Toledo Thornton zapewniają bezpośredni odczyt stężenia. Korzystając z jednego przetwornika M300 lub 770MAX można przy pomocy dwóch czujników śledzić stężenia obu czynników regenerujących. Pomiary te prowadzane są z kompensacją temperatury, której charakterystyka jest konkretnie dostosowana do właściwości tych chemikaliów. Analiza wykazała, ze aparatura Mettler-Toledo Thornton doskonale sprawdza się podczas pomiarów wykonywanych w elektrowni, w tym na obiegach wodno-parowych, układzie przygotowania wody dodatkowej, systemie chłodzenia stojana generatora, na oczyszczalni ścieków, w chłodniach kominowych oraz skruberach. Więcej informacji można znaleźć na stronie: 4

5 Czujniki M300 Zapewnienie prawidłowego działania czujników przewodnictwa Kluczowym elementem zapewnienia czystości wody procesowej na wymaganym poziomie jest stosowanie bardzo dokładnego pomiaru przewodnictwa. Zastosowanie autopętli sprawia, że czujniki przewodnictwa THORNTON działają niezawodnie i są dokładne. Zapobieganie korozji W energetyce głównym nośnikiem umożliwiającym wytwarzanie energii elektrycznej jest czysta para. Para i woda pozostają w kontakcie z bardzo kosztownymi urządzeniami energetycznymi. Warunki panujące w miejscach kontaktu mogą przyczyniać się do występowania korozji, erozji, powstawania osadów. Właściwa jakość wody oraz prawidłowo prowadzony proces jej przygotowania stanowią klucz do bezpiecznego prowadzenia bloków oraz zapewnienia wysokiej sprawności produkcji energii elektrycznej. Najlepszym wyznacznikiem jakości wody jest przewodnictwo we wszystkich jego formach: właściwe, kationowe (kwaśne) i niekiedy przewodnictwo pod odgazowaniu próbki. Wytyczne m. in. EPRI, VGB, Eskom kładą duży nacisk na dopuszczalne wartości przewodnictwa dla poszczególnych obszarów obiegu wodno-parowego oraz wody dodatkowej wchodzącej do obiegu. THORNTON, wiodący dostawca systemów pomiaru przewodnictwa Firma Mettler Toledo THORNTON jest już od wielu lat wiodącym producentem czujników przewodnictwa dedykowanych dla wód ultraczystych. Zasadniczym elementem naszego sukcesu jest opracowanie na początku lat 90- tych ubiegłego wielu i stosowanie od tego momentu autopętli serii systemów recyrkulacji wody ultraczystej stosowanych jako narzędzi do przeprowadzania wewnętrznych kalibracji czujników przewodnictwa. Tak naprawdę to inni producenci wyposażenia zaopatrują się w firmie Mettler-Toledo Thornton w czujniki oraz zakupują usługę kalibracji ich własnego wyposażenia. System kalibracji Nasi pracownicy z działu badawczo-rozwojowego we współpracy z personelem z działu produkcji opracowali bardzo nowoczesny system autopętli do sprawdzania i kalibracji wszystkich nowych i bedących w eksploatacji czujników przewodnictwa THORNTON wykorzystywanych do wykonywania pomiarów w wodach ultraczystych. Autopętla została wykonana z najbardziej zaawansowanych materiałów dostępnych w tej chwili na rynku w celu zapewnienia wysokiej wiarygodności procesu kalibracji oraz zabezpieczenia tego procesu przed zanieczyszczeniami oraz innymi niekorzystnymi wpływami. W autopętli realizowana jest bardzo rygorystyczna procedura czyszczenia i kalibracji. Jej celem jest zapewnienie, że czujniki przewodnictwa THORNTON charakteryzują się odpowiednią dokładnością, a ich wskazania są odniesione do odpowiedniej klasy wzorców. Podjęcie takich działań daje pewność osiągnięcia najwyższych standardów obowiązujących w przemyśle, a nawet ich przewyższenia. Autopętla w zasadzie składa się z dwóch niezależnych systemów recyrkulacji wody. W obu pętlach równolegle użytkuje się różne moduły sprawdzające, co pozwala jednocześnie kalibrować czujniki przewodnika o różnych konstrukcjach oraz wartościach stałych. Ta elastyczność procesu kalibracji przekłada się bezpośrednio na szybszą realizację zleceń klientów firmy Mettler Toledo związanych z ponowną kalibracją czujników. Kalibracja produkcji Po zakończeniu kalibracji każdego czujnika wydawane jest świadectwo kalibracji oraz drukowany jest identyfikacyjny kod kreskowy. Na świadectwie kalibracji podana jest wartość stałej czujnika oraz współczynniki temperaturowe. Wszystkie dane są odniesione do wzorca temperatury NIST oraz wzorców przewodnictwa D1125 i 5391 ASTM. Prawidłowo przeprowadzona kalibracja czujnika przewodnictwa oraz zintegrowanego z nim czujnika temperatury to kluczowy element zapewnienia dokładności każdego systemu pomiaru przewodnictwa oraz zachowania zgodności z wymaganiami przepisów prawnych obowiązujących dla tego obszaru badań. Dzięki zastosowaniu autopętli firma Mettler-Toledo Thornton nadal ustanawia ogólnoświatowe standardy w zakresie dokładności, wzorcowania oraz spójności pomiarowej czujników przewodnictwa. Więcej informacji można znaleźć na stronie: 5

6 Rozwiązania THORNTON Jeden przetwornik wieloparametrowy do pomiarów OWO, ph, przewodnictwa, tlenu rozpuszczonego Rozwiązania THORNTON Firma Mettler-Toledo Thornton to wiodący na rynku dostawca rozwiązań dedykowanych do zastosowania w aplikacjach, w których prowadzone są badania wód czystych i ultraczystych. Nasz przetwornik 770MAX jest miernikiem wieloparametrowym wyposażonymn w szereg opcji dotyczących konfiguracji czujników. Czujnik on-line 5000TOC umożliwia szybką detekcję zanieczyszczeń organicznych w czasie rzeczywistym. Oprócz czujników OWO, firma THORN- TON wytwarza czujniki do pomiaru ph / redoks, tlenu rozpuszczonego, ozonu rozpuszczonego, przewodnictwa, przepływu oraz ciśnienia. Szeroka oferta instrumentów dla twojego procesu... Przepływ Wieloparametrowy przetwornik 770MAX Czujnik 5000TOC przeznaczony do prowadzenia pomiarów ciągłych ogólnego węgla organicznego Czujniki ph dla wód ultraczystych 2-elektrodowe i 4-elektrodowe indukcyjne czujniki przewodnictwa redoks tlen rozpuszczony/ ozon rozpuszczony 6

7 Korzyści wynikające ze stosowania rozwiązań THORNTON Dostawca rozwiązań typu wszystko w jednym. Oferta czujników umożliwia zaspokojenie wszystkich potrzeb w zakresie pomiarów w czystych wodach Przetwornik wieloparametrowy pozwala oszczędzić cenną powierzchnię dostępną na panelu, obniżając przy tym koszt w przeliczeniu na jeden parametr Przetwornik 770MAX ciśnienie/ poziom w zbiorniku Czujnik 5000TOC umożliwia prowadzenie ciągłego pomiaru zawartości ogólnego węgla organicznego w trybie on-line W przypadku czujnika OWO nie ma potrzeby stosowania żadnych gazów lub odczynników, ani też ich przechowywania lub wymiany; brak ruchomych części pozwala zminimalizować zakres rutynowo przeprowadzanych konserwacji Technologia inteligentnego czujnika zapewnia komunikację typu podłącz i mierz z czujnika do przetwornika Czujniki z możliwością sterylizacji i o długim okresie użytkowania przewodnictwo OWO 7

8 Skontaktuj się z METTLER TOLEDO Przewodnictwo odsolin z kotła Pomiar bez konieczności schładzania próbki Ciągły pomiar przewodnictwa w odsolinach z kotła, które mają wysoką temperaturę i znajdują się pod wysokim ciśnieniem przy pomocy czujnika przewodnictwa THORNTON może przyczynić się do zmniejszenia ilości przypadków odstawienia kotła w celu jego czyszczenia oraz dokonania potrzebnych napraw, co automatycznie przekłada się na znaczące oszczędności finansowe w długim okresie czasu. Pomiary on-line mają przewagę nad pomiarami wykonywanymi ręcznie. Zastosowanie tych pierwszych pozwala zmniejszyć zużycie energii oraz chemikaliów stosowanych w systemach korekcji wody poprzez wyeliminowanie nadmiernego odsalania wody kotłowej. Jednocześnie zmniejszeniu ulega intensywność procesów korozyjnych oraz ilość powstających osadów. Aby uzyskać więcej informacji Mettler-Toledo Sp. z o.o. ul. Poleczki Warszawa Telefon: Faks: Internet: