Energiecentrales met gecombineerde cyclus

Diagram of two-circuit water-steam reactor

 

Het hier afgebeelde tweecircuit systeem bestaat uit het water-stoom circuit en het koelwater circuit.

Water, het werkmedium, wordt in de stoomgenerator gepompt (helemaal links), waar het wordt verwarmd door kernsplitsing of verbranding. De stoom migreert vervolgens door het buizensysteem naar de turbine die, aangedreven door de stoom, elektriciteit produceert. In de condensor condenseert de stoom door het overdragen van warmte-energie aan het koelwater. Vervolgens wordt dit alweer deels opgewarmde water terug in de stoomgenerator gebracht, en begint het proces weer opnieuw.


Aanpassen van de waterchemie voor een optimaal rendement van de reactor

De omstandigheden in de stoomgenerator zijn bevorderlijk voor corrosie en de vorming van afzettingen. Beide processen leiden tot een sterke vermindering van het rendement van de energiecentrale. Om dit tegen te gaan moet de waterchemie worden geoptimaliseerd.

Aan de ene kant moet het water ultrazuiver zijn; aan de andere kant moet de concentratie van de toegevoegde conditioneringsmiddelen, bijvoorbeeld fosfaten of zuurstofvangers, continu worden bewaakt.

De parameters en grenswaarden voor het water dat circuleert in het water-stoom circuit zijn nauwkeurig omschreven, bijvoorbeeld in de normen EN 12952 (ketels met pijpen en hulpinstallaties / water-tube boilers) en EN 12953 (vlampijpketels / shell boilers).

> > Overzicht van de eisen voor het voedingswater van stoomketels en heet-water ketels (EN 12953)

Monitoring van de waterchemie met Metrohm Process Analytics online analyzers

Water drop

Voor continue monitoring van concentraties en parameterwaarden zijn Metrohm Process Analytics instrumenten de beste keuze. Deze controleren de vereiste parameters volautomatisch en kunnen worden geconfigureerd om een specifieke actie te triggeren als één van de waarden niet binnen het ingestelde bereik ligt. Met als resultaat dat u het aantal interventies tot een minimum kunt beperken.

Metrohm Process Analytics analyzers kunnen een groot aantal analyten monitoren en zijn beschikbaar als eenvoudig te gebruiken één-parameter-, één-methode- of multiparameter instrumenten.

> Hier vindt u een overzicht van de analyten die colorimetrisch kunnen worden bepaald met instrumenten van Metrohm Process Analytics

Hydrazine: een effectieve zuurstofvanger

ICON

Opgelost zuurstof is één van de meest corrosieve middelen in watercircuits. Door thermisch ontgassen van het ketelvoedingswater wordt een groot deel van deze zuurstof verwijderd, maar er blijft altijd wat zuurstof achter.

Reductiemiddelen zoals hydrazine of sulfiet worden gewoonlijk gebruikt om de resterende zuurstof chemisch te verwijderen. Terwijl sulfiet als nadeel heeft dat het corrosief sulfaat in het water-stoom circuit introduceert, ontleedt hydrazine alleen tot vluchtige stikstof en ammoniak. Bijkomend voordeel van de hydrazine ontleding is een hogere pH-waarde en derhalve een lager corrosiepotentieel. Het enige nadeel van hydrazine is de toxiciteit.

De hydrazineconcentratie in ketelvoedingswater moet nauwlettend worden gevolgd. Alert analyzers zijn ideaal voor dit doel. Zij kunnen het hydrazinegehalte colorimetrisch bepalen binnen slechts tien minuten. De detectiegrens ligt in het lage µg/l bereik.

> Lees meer over de Plug and Analyze serie van Metrohm Process Analytics

 

Silica: niet zo onschuldig in water-stoom circuits

Detail of turbine blade

De aanwezigheid van te hoge gehaltes aan silica in ketelvoedingswater of suppletiewater komt erg nauw. Colloïdaal silica wordt niet vastgehouden door de ionenwisselaars en wordt in de ketel gehydrolyseerd tot oplosbare silica. Door zijn vluchtigheid kan het bij verhoogde drukken in het stoomcircuit komen en vervolgens neerslaan op turbinebladen, met name bij de aanwezigheid van aardalkalimetalen.

Silica kan colorimetrisch worden bepaald tot in het µg/l bereik, bijvoorbeeld met een Alert analyzer.

> Lees meer over de Plug and Analyze series van Metrohm Process Analytics

Downloads

Koper bepalen met voltammetrie

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations

Koperlegeringen worden tegenwoordig in vrijwel alle condensors van het water-stoom circuit gebruikt. Een nadeel is de gevoeligheid van koper en zijn legeringen voor corrosie door ammonia. De resulterende corrosieproducten leiden tot verdere corrosieve aantasting. Koperverbindingen slaan neer uit stoom in de hoge-druk regionen van stoomturbines en vormen afzettingen op de bladen.

Koper en andere metalen worden voltammetrisch bepaald volgens DIN 38406-16. Monstervoorbereiding is niet noodzakelijk.

> Lees meer over de voltammetrische bepaling van koper en andere verbindingen

IJzer bepalen met voltammetrie

Bij hoge temperaturen reageert stoom met het ijzer in het koolstofstaal van stoomketels. Dit leidt tot de vorming van een dunne laag van magnetiet, een ijzer (II, III) oxide,dat het staaloppervlak passiveert en zo beschermt tegen verdere corrosie (Schikorr reactie).

Onder ongunstige omstandigheden kan de remmende magnetietlaag afschilferen, wat leidt tot verhoogde ijzerconcentraties in het water-stoom circuit. Het regelmatig uitvoeren van een ijzerbepaling maakt controle mogelijk van niet alleen corrosieprocessen maar ook de vorming en afbraak van de beschermende magnetietlaag.

Adsorptive stripping voltammetrie (AdSV) maakt snelle en gevoelige detectie mogelijk van ijzer in het proceswater van het water-stoom circuit (ketelvoedingswater, suppletiewater, condensaat) in energiecentrales. Dit wordt bereikt door toevoeging van geschikte complexvormende middelen om het ijzer om te zetten in adsorbeerbare complexen die na een bepaalde preconcentratietijd worden gereduceerd op het elektrode oppervlak. Bij gebruik van 2,3-dihydroxynaftaleen (DHN) als complexvormend middel kunnen detectielimieten in het lage µg/l bereik worden gehaald.

Downloads

Anti-corrosie middelen

Chromatogram of corrosion inhibitors

Zinkionen, fosfaten en fosfonaten worden vaak gebruikt als anti-corrosie middel in stalen leidingen. Als er koper en koperlegeringen bij betrokken zijn, dan kunnen triazolen, bijvoorbeeld tolytriazol, benzotriazol en 2-mercaptobenzothiazol, worden gebruikt om corrosie tegen te gaan. De koperverbindingen van de triazolen zijn gevoelig voor oxidatie en reageren ook met microbiociden die zijn toegevoegd. Met als resultaat dat de triazolen moeten worden aangevuld. Dit maakt regelmatige bepaling van de triazolconcentratie noodzakelijk.

Dit kan door ionchromatografie met spectrofotometrische detectie.

> Lees meer over Metrohm ionchromatografie

Downloads

Monitoring van corrosieve anionen: chloride en sulfaat

Chromatogram for chloride and sulfate

Chloride veroorzaakt putcorrosie op turbinebladen en rotoren. In combinatie met sulfaat leidt het ook tot corrosievermoeidheid en spanningscorrosie (SCC). Om deze nadelige effecten te voorkomen, moeten energiecentrales deze anionen tot op sporenniveaus monitoren in het water-stoom circuit.

U kunt dit doen met behulp van ionchromatografie met inline preconcentratie en matrixeliminatie.

> Lees meer over Metrohm ionchromatografie

Downloads

Meer toepassingen en producten

Combustion IC complete system

Combustion IC voor brandstoffen

Fossiele brandstoffen kunnen grote hoeveelheden zwavel bevatten. Wanneer deze brandstoffen worden verbrand, ontstaat zwaveldioxide (SO2) dat in het milieu terechtkomt. Dit maakt monitoring van het zwavelgehalte van fossiele brandstoffen noodzakelijk.

Halogeenzouten bevorderen corrosie in de koelcircuits van energiecentrales en moeten dus worden gemeten.

Zowel zwavel als halogenen kunnen in vaste of vloeibare monsters worden bepaald met Combustion Ion Chromatography (CIC). In deze techniek wordt het monster verbrand (pyrohydrolysis) en wordt het resulterende gas geabsorbeerd in een oplossing, die vervolgens met ionchromatografie wordt geanalyseerd.

Lees meer over Combustion IC
Power plant with flue gas

Rookgasreiniging

Om CO2 uit rookgassen te verwijderen, wordt het gas behandeld met een aminebevattende wasoplossing. Het zure CO2 wordt reversibel chemisch gebonden aan de aminen en komt daarna weer vrij door verhitting. Hierna wordt het samengeperst, gedroogd en vloeibaar gemaakt.

U kunt het CO2-bindend vermogen van de wasoplossing bepalen met een ADI 2045TI Process Analyzer. Deze analyzer is in staat om verschillende monsterstromen te monitoren en het CO2-bindend vermogen van verschillende opeenvolgende amine scrubbers te bepalen.

ADI 2045TI Process Analyzer Lees de Process Application Note
Detail of turbine

Turbine- en smeeroliën

Turbine- en smeeroliën worden in energiecentrales blootgesteld aan extreme omstandigheden. Tal van internationale normen definiëren de eisen en testprocedures voor in-service onderhoud van de turbines.

De ASTM D 4378 norm specificeert dat het zuur- en het basegetal moeten worden bepaald met potentiometrische titratie en het watergehalte met Karl Fischer titratie.

Metrohm titratie Karl Fischer titratie

Downloads