Brad Buecker, 万搏manbext手机版ChemTreat Ken Kuruc, Hach

Com declínio da geração生产能源carvão e a ascensão de fontes renováveis, uma grande ponte entre os do tem sido e continua a geração de energia de ciclo simple e especalmente combinado Com gás自然como combustível principal。

算法muito comum para as usinas existentes e planejadas de energia de ciclo combinado é a operação com uma equipe mínima。Para a parte de turina a gás dessas usinas，一个operação“精益和平均”(simplificada e otimizada) pode ser satisfatória。Porem,嗯因子muitas一旦negligenciado e, os geradores de蒸汽de recuperacao de液态气体(热回收蒸汽发生器,余热锅炉)exigem atencao significativa对位预防corrosao e deposicao nessas失去,o, de outra形式,poderia afetar disponibilidade da unidade e, em alguns卡索,吃mesmo ameacar seguranca dos funcionarios。Este artigo concentrisnas análises essenciais de química de água/vapor online necessárias para a equipe da usina optimize o desempenho e a conffiabilidade do HRSG。

Pontos de amostragem e parâmetros de monitoramento

As amostras de importância primária em toda a rede geradora de vapor são:

• 医疗系统água de alimentação
• Descarga da bomba de condenado
• Entrada de água de alimentação ou economizador
• Água de caldeira
• 蒸汽saturado
• 蒸汽原理

医疗系统Água de Alimentação

关于蒸汽的计算，água/蒸汽的持续过程。Essas perdas development ser compensadas com água de alta pureza。O过程主要de sistemas de alimentação mais comum é渗透反渗透(反渗透，RO) seguida por troca iônica de leito misto(混合床离子交换，MBIX) ou eletrodeionização (EDI) para“polir”O efluente da RO。如“正常系统”包括vários“仪器监控系统”pressão“温度系统”vazão“导电性系统”específica, são“正常系统”discussão à“部分系统”。一份关于限制高级推荐的列表três parâmetros关于推荐系统的流动的列表alimentação。

• 导电剂específica(比电导率，S.C.):≤0,1µS/cm
• Sílica:≤10份por bilhão (ppb)
• Sódio:≤2ppb

Essas medições garantem que a água de alta pureza seja distribuída aos geradores de vapor。这是一个关于价值的问题exaustão这是一个关于价值的问题。É necessária ação corretiva imediata。

(Observação: nesta e nas próximas seções está incluído o limit ou o intervalo superior normal para cada parâmetro。电力研究所[EPRI]。转口，ess文件正常estão disponíveis apenas para integrantes do EPRI。A国际水和蒸汽性质协会[IAPWS]的erece文件técnicos com informações semelhantes, embora mais resumidas, que podem ser baixadas do seu site，www.iapws.org）

Descarga da bomba de condenado(冷凝水泵排放，CPD)

Em unidades de energia geradoras de vapor, o主要本地para possível entrada de污染物é o凝聚，e especalmente凝聚resfriados água onde um vazamento no tubo permite que a água de resfriamento渗透o凝聚de alta pureza。O vazamento da água de resfriamento introduzirá uma série de impurezas no gerador de vapor, que, ao ser submetido ao ambiente agressivo nas caldeiras， (O termo comum para HRSGs é蒸发)，pode causar sérios问题。

As análises contínuas recommendations adas de CPD são:

• 导电体catiônica (CACE):≤0.2µS/cm
• s.c.: pH值一致性
• Sódio:≤2ppb
• Oxigênio dissolvideo:≤20 ppb
• pH: 9,6 a 10,0 (Essa é a faixa de pH para o projeto mais comum de HRSG, a um tipo de pressão tripla e de alimentação direta。* * * * * * * * * * * * *

O monitoramento de sódio é muito eficaz para detectar vazamentos no tubo do冷凝器。Com um冷凝器紧凑，os níveis de sódio无冷凝são normalmente muito baixos (<2 ppb) e, em muitos casos, abaixo de 1 ppb。Um aumento no sódio fornece uma indicação precoce de vazamento no tubo do冷凝器。

一个condutividade cationica信息自由redesignada为什么algumas organizacoes德尽管科莫”condutividade apo troca de阳离子(电导率阳离子交易所后,CACE)“para representar fato阿德,amostra e direcionada atraves de乌玛coluna de troca cationica对位substituir os阳离子,可以exemplo amonio, sodio、足球等运动de hidrogenio离子。Isso cria uma solução de ácido muito diluída，残留计量基础íons de cloreto e de sulfato, cuja condutiade é， então, medida。Como ororre com o sódio, um auumento na CACE indica vazamento de impurezas。一个CACE pode ser influciada pela entrada de dióxido de carbono, muitas vezes proveniente de um aumenento no vazamento de ar no冷凝物。Sendo assim, o que tem se tornado cada vez mais popular é a CACE desgaseificada, que utiliza um refervedor ou um compartimento de aspersão de nitrogênio para remover proximadamente约90% do CO₂。

如同análises de oxigênio dissolvido são importantes para monitorar o vazamento de ar do冷凝器。嗯，忏悔没有oxigênio dissolvido pode indicar uma falha mecânica没有凝结ou próxima a ele, o que permite que o ar em outesso entre no sistema。

Com relação à condutividade e ao pH específicos, a amônia (ou， às vezes, uma amina ou uma mistura de amônia/amina) é o agente condicionador de pH para o condenado /a água de alimentação。没有entanto, a medição direta de pH da água de alta pureza pode ser复杂的算法有孔器desenvolvidos para calculus o pH com base nas medições de s.c.e de CACE para obtenção de resultados mais precisos。A S.C. em água de alta pureza está diretamente correlacionada à concentração de amônia e, portanto, as medições de S.C. oferecem melhor control da alimentação de amônia do que de pH。

嗯parâmetro que, em geral, não é monitorado continuamente, mas que pode ter alguma importância é o carbono orgânico total(总有机碳，TOC)。Para geradores de vapor em utilization, o limit de TOC推荐na CPD é de 100 ppb。

Descarga da bomba de alimentação da caldeira/entrada do economizador LP

O主要问题no que diz respeito ao control químico no sistema de água de alimentação HRSG é a minimização da corrosão acelerada pela vazão, O que os autores discutiram em um artigo front sobreEngenharia de energia。[1]

Os parâmetros a seguir são recommendation para a química de água de alimentação:

• CACE:≤0,2µS/cm
• S.C: pH值一致性
• Sódio:≤2ppb
• Oxigênio dissolvido (intervalo): 5 a 10 ppb (a menos que o sistema de água de alimentação contenha ligas de cobre, que quase nunca estão presentnos sistemas de condenado /água de alimentação de HRSG)
• pH: 9,6 a 10,0 (Essa é a faixa de pH para o projeto mais comum de HRSG, a um tipo de pressão tripla e de alimentação direta。* * * * * * * * * * * * *
• Ferro:≤2 ppb

A discussão清醒CACE, s.c.， pH e sódio é A mesma清醒A descarga da bomba de condenado。作为medições podem oferecer redundância valiosa para determinar se uma possível异常é decorrente de um问题真实的ou error de instrumento。

观察inclusão de ferro nessa lista。O monitoramento de ferro forneca uma medição direta de FAC (ou, espera-se, a falta dela) e eficácia通讯员做程序químico de água de alimentação。Normalmente, 90% ou mais dos productos de corrosão de ferro gerados por FAC são de natureza particada。Existem vários métodos para monitorar a corrosão do aço carbono, os quais包括:

• Monitoramento contínuo de partículas
• Amostragem de produtos de corrosão
• Análise de amostra de coleta

没有办法解决问题último, estão disponíveis técnicas解决问题的办法são possíveis medições解决问题的办法até 1 ppb。Esse método pode fornecer dados praticamente em tempo real das taxas de corrosão, embora base seja limitada。

图1所示。digestão de ferro/espectrofotômetro para amostras de coleta。Fotos cedidas pela Hach。

Uma combinação de Uma análise de laboratório de ferro total colorimétrico simples com laser sensível, o analisador nefelométrico também pode fornecer um método para monitoramento de corrosão econômico，定量e em tempo real。

图2所示。嗯nefelômetro instalado em em painel de amostra de água/蒸汽。Foto cedida pela Hach。

测量仪器，作为测量仪器medição nefelométrica测量仪器与测量仪器concentração德铁。A concentração de ferro da água de alimentação é um indicador directo de corrosão do aço。没有entanto, qualquer uma das várias espécies pode estar presente dependent da química de água de alimentação utilizada没有过程。Elas包括Fe_3.O₄(magnetita, cor cinza-preta)， óxido de α-Fe (III) (hematita, cor vermelha) e uma concentração geralmente menor de ferro dissolvido。Cada uma dessas espécies produz uma resposta nefelométrica diferente à luz visível。一个磁石，一个吸收，一个反射，一个赤铁矿。O ferro溶解não produz nenhuma resposta nefelométrica。Além disso, os protos de corrosão variam em tamanho de亚微米a 10 μm de diâmetro, com diâmetro médio de 1 μm。[2] Essa faixa de tamanho代表，从外面的desafio para o monitoramento de partículas porque os nefelômetros不同形式的回应，不同的tamanhos de partículas。

Essas variáveis tornam impossível criar uma calibração nefelométrica通用para quantificação de produtos de corrosão。Uma calibração适当para um本地de amostra específico com características de corrosão próprias não será精确para Uma aplicação不同com parâmetros不同。Portanto，一个quantificação做ferro总por nefelometria deve ser realizada através达calibração específica做本地。

Água do蒸发器(caldeira)

一个amostragem de água做蒸发器é基本por vários动机。Primeiro, o control químico e/ou o monitoramento deficitários podem permitr a transferência inaceitável de impurezas overessivas ao vapor。Em segundo lugar, maioria dos HRSGs são unidades de várias pressões, onde a química Em cada circuito é diferente dos demais circuitos。O monitoramento abrangente é necessário para garantir a química适当地去做gerador de vapor。Em terceiro lugar, os maiores fluxos的热量和能量，特别是，做蒸发器HP，做HRSGs。Os efeitos da entrada de impurezas ou da química deficitária são ampliados pelas altas temperature aturas e pressões nescircuitos。考虑问题clássico解决问题hidrogênio，解决问题的偏见pressão há décadas。

Nesse mecanismo, o腐蚀的代理人，主要的gravidade, o cloreto，对瓦扎门托的durante de resfriamento，集中地depósitos de tubos de parede água e gerar ácido。一个sergute equação descreve um mecanismo comum:

A geração de ácidos é problemática por si só， mas os átomos de hidrogênio muito pequenos penetrarão A matriz de aço e, em seguida, reagirão com o carbono no aço。

formação de moléculas de metano volumosas induz rachaduras, o que pode, então, provocar falhas com pouquíssima perda de metal。

图3所示。Danos causados por hidrogênio。观察一下"厚嘴唇的失败" "金属之神"

O autor Brad Buecker观察在danos的坟墓中观察到的结果hidrogênio他们的蒸汽常规1.250 psig他们的结果corrosão扩展exigiu substituição完整的tubos de parede água。[3] O dano ao hidrogênio连续的sendo um dos原理机制corrosão nos geradores de vapor modernos e é por isso que, como a lista abaixo indica， é necessário desligar immediatamente a unidade se O pH da água da caldeira cair abaixo de 8,0。

análises建议água da caldeira包括:

• pH值(<8,0，直发韧带)
• CACE
• Condutividade especifica
• Cloreto
• 硅
• “Fosfato”(“pasas unidades no tratamento de Fosfato”)
• Ferro: <5 ppb

O leitor não perceberá limites diretos para a maioria dos parâmetros, com exceção de um limit劣considerável de pH. Isso se deve ao fato de que os limites ou as faxas de control são variáveis com base na pressão da caldeira。正如diretrise EPRI e IAPWS对清醒计算的解释是正确的，onde alguns ajustes podem ser necessários com base nos dados operacionais。

É necessário comentar清醒的o fosfato。Por décadas, o fosfato trissódico (Na_3.阿宝₄)生产现场químico贸易现场água卡尔代拉中央贸易现场。无entanto, o control da concentração de fosfato é difícil devido à solubilidade reversa do composto, também conhecida como“hide out”，acima de 300^oF. Alguns professionais，特别是没有setor de energia, mudaram para uma alimentação cáustica (NaOH) para eliminar o“hide out”de fosfato, mas é necessário um grande cuidado comesses programas para evitar a“caustic gouging”de tubos de parede água。Para evitar esses问题，inclusão de polidor de compado没有desenho da unidade oferece一个机会，de消除fosfato ou substância腐蚀，a partir do program de tratamento de água da caldeira。

蒸汽

如同medições de pureza do vapor são extremamente importantes, em grande parte porque a turina é o equipamento mais refinado e caro de todo o sistema。A deposição de污染物nas pás达涡轮波德levar à corrosão e A possíveis falhas na lâmina, o que representa uma situação possivelmente catastrófica, pois A涡轮gira vários milhares de rpm。parâmetros基本监测包括公告:

• CACE:≤0,2µS/cm
• Sódio:≤2ppb
• Sílica:≤10ppb

O sódio fornece uma indicação direta do sal ou da transferência de hidróxido de sódio com O vapor。Os sais se concentrarão nas últimas linhas da turbina de baixa pressão, onde podem causar corrosão e subsequente rachadura por corrosão por tensão(应力腐蚀开裂，SCC) e fadiga por corrosão(腐蚀疲劳，CF) nas pás e nos rotores da turbina。A transferência de hidróxido de sódio é um problem muito sério, pois A substância腐蚀pode provocar rapidamente A SCC dos components da涡轮。

A CACE fornecce uma medição indireta da transferência de cloreto e de sulfato, e o valor de≤0,2µS/cm tem sido uma direrez de longo prazo de fabricantes de turbinas。没有entanto，一个precisão da CACE é questionável para cloreto e sulfato。必然存在instrumentação confiável para monitorar os níveis de traços dessas duas impurezas。[4] Os limited atuais推荐para cloreto e sulfato são de 2 ppb, as em uma unidade bem operada eles podem e precisam ser muito menores。

Há muito tempo, sabe-se que a sílica没有蒸汽原因formação de precipitado清醒的pás da turbina。Embora o composto não seja腐蚀性，ele pode influciar a aerodinâmica达涡轮e reduzir a eficiência。我们建议预付10便士的最高额。

Vários蒸汽蓬estão disponíveis太阳蓬geração能量蓬。其他的还包括:蒸汽、饱和、再生的原理。O蒸汽的基本原理são这是重要的，这是清醒的，这是混乱的，这是混乱的，这是混乱的também这是混乱的，这是混乱的água。A análise蒸汽饱和é重要的，重要的，周期性的，对验证问题的transferência mecânica蒸汽，可导致事故的原因são danos ou falhas em separadores de umidade nos tambores。O monitoramento de sódio é melhor para esta avaliação。

Isenção de responsabilidade:Esta discussão代表uma prática de genharia推荐de envolvida ao longo de muitos anos de pesquisa e de experiência prática。没有联系，é responsabilidade do encarregados pela usina desenvolververem sistema de monitoramento confiáveis baseados na consulta de especialistas do setor。与此同时，我们还能看到其他的东西operação我们的系统química我们的系统água/蒸汽。

Referencias

1. Buecker, B.， Kuruc, K. e . L. Johnson，“铁监测对蒸汽生成化学控制的整体效益”电力工程2019年，里约热内卢。
2. Kuruc, K. e . L. Johnson，“监测流动加速腐蚀的新发现”;Relatório做35^th年度电力公用事业化学车间，2015年6月2日至4日，香槟，伊利诺伊州。
3. B. Buecker，“冷凝器化学和性能监测:可靠蒸汽装置运行的关键必要性;Relatório da 60^th年度国际水问题会议，1999年12月18日20日，匹兹堡，Pensilvânia。
4. B. Buecker，“蒸汽轮机化学监测的进展”;电力工程， março de 2018。

清醒的作者:布拉德·布克é redator técnico sênior da 万搏manbext手机版ChemTreat。e tem 35 anos de experiência direta ou indiretretente ligada ao setor de energia，大部分dela em货物relacionados à química de geração蒸汽，ao tratamento de água, ao控制de alidade à engenharia de resultados na城市水，光和电力(斯普林菲尔德，伊利诺伊州)e na estação de La Cygne，堪萨斯州，达城市电力和照明公司。Ele também atuou por dois anos como supervisor encarregado de água/água residual em uma usina química。Buecker tem bacharelado em química pela爱荷华州立大学，com curso互补em mecânica de流体，能源e equilíbrio de物质，e química inorgânica avançada。É membro da美国化学学会，做美国化学工程师学会，做美国机械工程师学会，做钢铁技术协会，做冷却技术学会(por meio de associação corporativa)，做全国腐蚀工程师协会，做comitê de planejamento做电力公用事业化学车间，做电厂和环境化学委员会patrocinado pelo EPRI e do comitê de planejamento da Power- gen国际。Buecker é autor de muitos artigos e de três livros清醒的时间de usina de energia e deQuímica de água/vapor。Seu e-mail para contato ébradley.buecker@万搏manbext手机版chemtreat.com。

肯Kurucé gerente de contas工业能源fóssil da Hach。Ele tem 25 anos de experiência专业na indústria能源，蒸汽原理。Seu foco nos primeiros anos foi em gas disvidos para monitoramento de corrosão como parte da Orbisphere, que desde então foi integrada à Hach。Kuruc tem bacharelado em ciências químicas pela约翰卡罗尔大学(大学高地，OH) e já foi palstrante清醒的esse assto, além de outros, em conferências de energia nos EUA。Seu e-mail para contato ékkuruc@hach.com。

Este artigo foi originalmente publicado na Revista电力工程。一个versão原始em inglês pode ser encontrada没有网站da电力工程：https://www.power-eng.com/2020/05/01/on-line-chemistry-monitoring-a-critical-necessity-for-heat-recovery-steam-generators/

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