Natrium

Stoom

Aanwezigheid van natrium in een concentratie van slechts microgrammen of zelfs nanogrammen per liter in stoom vóór de oververhitter kan spanningscorrosie veroorzaken.

Bij de hoge druk en temperatuur die tegenwoordig in energiecentrales wordt gebruikt, wordt het probleem van de oplosbaarheid van anorganische verbindingen in stoom steeds belangrijker.

Van belang is de oplosbaarheid (en contaminatie) van natriumverbindingen, bijv. natriumchloride (NaCl) en natriumhydroxide (NaOH), in stoom, omdat er een risico bestaat van barsten in het oververhittende gedeelte als gevolg van spanningscorrosie. De rechtstreekse meting van natrium in stoom, onmiddellijk voordat de stoom de oververhitter in gaat, wordt nu herkend als een goede indicatie van mogelijke spanningscorrosie in de oververhitter.

Er moet worden opgemerkt dat corrosie alleen optreedt als natrium aanwezig is samen met chloriden of hydroxide-anionen en niet, bijvoorbeeld, met sulfaten. Chloriden en hydroxiden zijn corrosief, maar niet het natrium. De laatste component dient alleen als drager. Specifiek voor installaties met een lage keteldruk (40-80 bar). Omdat niet-vluchtige ketelbehandelingen gewoonlijk op natrium gebaseerd zijn (d.w.z. een mengsel van natriumfosfaat tribasisch en natriumfosfaat dibasisch), is de meting van natrium in de stoom een uitstekende indicatie van mechanische overdracht van de ketel naar de stoom.

Condensaat

Natriummetingen moeten de voorkeur genieten voor vroege waarschuwingen bij uitschieters van concentraties verontreinigingen in condensaten om de hiermee verwante risico's te minimaliseren.

Condensaatpolijsten speelt een belangrijke rol in de chemische cyclus van energiecentrales. Het biedt de mogelijkheid de hoeveelheid metaaloxide en ionische verontreinigingen die naar de stoomgenerator worden vervoerd te verminderen tijdens alle gebruiksfuncties, meestal tijdens het opstarten en verstoringen. De voordelen van condensaatpolijsten zijn:

• Minder vertragingen bij de inbedrijfstelling en het opstarten als gevolg van chemische overgangstoestanden
• Bescherming van de stoomgenerator bij het binnendringen van onzuiverheden, zoals bij lekkage in de condensor
• minder onzuiverheden die naar stoomgeneratoren worden gevoerd, Hierdoor wordt de frequentie van chemische reiniging
• geminimaliseerd - verbeterde stoomzuiverheid die resulteert in minder afzetting van de turbine en corrosie van de faseovergangszone
• virtuele eliminatie van chemisch beïnvloede defecten van de ketelbuis
• het bereiken van de hoge graad van zuiverheid van het voedingswater die nodig is voor chemische programma's; zoals zuurstofbehandeling voor drum en once-through ketels

Een zorgvuldig beheer van de systemen voor het polijsten van condensaat is essentieel; anders kunnen polijstinstallaties een bron van voortdurende vervuiling van het voedingssysteem worden. Het optimaal profiteren van de condensaatpolijstsystemen blijft een topprioriteit bij veel elektriciteitscentrales.

Hoewel kationische en specifieke geleidbaarheid vaak worden gebruikt om uitschieters in het water-/stoomcircuit te detecteren, is dit niet langer gevoelig genoeg om de zeer kleine condensorlekken te meten die in moderne fabrieksontwerpen steeds belangrijker zijn geworden. Onder dagelijkse omstandigheden (met mogelijke verstoringen in temperatuur, druk en doorstroming of hoge achtergrondgeleidbaarheid) zal de minimale nuttige variatie 0,02 mS/cm zijn. Dit komt overeen met 11 ppb natrium.

Natriumanalyse is veel gevoeliger. Een Hach NA5600 natriumanalyser kan tot minder dan 0,1 ppb nauwkeurig meten. Dit is 100 keer gevoeliger dan een geleidbaarheidsmeting. Net zoals de waterkwaliteit van cruciaal belang is, zijn vroege tekenen van uitschieters ook van cruciaal belang. Natriummetingen moeten de voorkeur genieten om het risico te minimaliseren.

Stoomzuiverheid kan nauwkeuriger worden beoordeeld door het natriumgehalte in zowel de stoom als het condensaat te meten en zo de "natriumbalans" te bepalen. De twee gehaltes zouden gelijk moeten zijn. Een hoger natriumgehalte in het condensaat wijst op een lek in de condensor. Een hoger natriumgehalte in het condensaat wijst op een lek in de condensor. Een lager natriumgehalte in het condensaat wijst op afzetting van natrium in het stoomcircuit (op warmteoverdrachtoppervlakken, op turbinebladen etc.).

Natriummeting is de enige online techniek die op elk moment een nauwkeurige en snelle respons bereikt om sporen van hydroxiden en chloriden te detecteren waarvan bekend is dat ze bijdragen aan de spanningscorrosie van austenitisch staal.

De oorsprong van het afgekoelde oververhitte water is condenswater. Over de kwaliteit van het afgekoelde oververhitte water mag geen enkele twijfel bestaan. Als het water verontreinigd is, zal deze verontreiniging direct in de afgekoelde oververhitte stoom worden geïntroduceerd. Het meest waarschijnlijk is dat dit probleem optreedt in het gedeelte van de oververhitter dat onmiddellijk volgt na het punt waarop het afgekoelde oververhitte spuitwater wordt geïnjecteerd. Het is gemaakt van austenitisch staal voor zijn mechanische gedrag (lage thermische dilatatiecoëfficiënt), maar is gevoeliger voor corrosie (verhoogd percentage ijzer versus koolstof). Om het catastrofale effect van onzuiverheden in het afgekoelde oververhitte water te voorkomen, moet elke uitschieter zo snel mogelijk worden gedetecteerd.

Online natriummeting is de enige techniek die nauwkeurige detectie van uitschieters mogelijk maakt. Een Hach NA5600sc-natriumanalyser zorgt op elk moment voor een snelle respons door regelmatige reactivering van de elektrode.

Demineralisatiefabriek

Voor een demineralisatiefabriek draaien online natriummetingen helemaal om het beheer van ionenwisselaarhars. (Meer informatie over hardheid). De voordelen voor de klant zijn:

• Beter gebruik van de harscapaciteit
• Minimalisatie van doorbraak van natrium
• Optimalisatie van wegspoelen met zuren
• Optimalisatie van regeneratiecycli

Uitputting en de regeneratietijd van kationische harsbedden kunnen zeer nauwkeurig en betrouwbaar worden gecontroleerd met online natriumanalysers. Kationen verwijderen kationen zoals natrium (Na ⁺). Natrium is het eerste kation dat doorbreekt wanneer het harsbed wordt uitgeput.

Bij het meten van natrium direct na kationische harsen wordt er een vroege waarschuwing gegeven in het geval van een doorbraak. Het verwijderen van het verzadigde harsbed en dit vervangen door een nieuw (geregenereerd) bed waarborgt de ionenuitwisselingscapaciteit van de mengbedharsen die verderop in de stroom zijn geplaatst.

De kwaliteit van het binnenstromende water, de harskwaliteit zelf en de temperatuur veranderen de ionenuitwisselingscapaciteit van het kationische harsbed. Dit beïnvloedt de tijd vóór de volgende regeneratie. Wanneer deze tijd wordt aangegeven door een eenvoudig volumemonster dat door de hars loopt, is dit een schatting die kan leiden tot verzadiging en doorbraak of onderbenutting van de harscapaciteit. Online meting van natrium staat indien nodig regeneratie van de kationische hars toe.

Na het mengbedharsen verzekeren de natriumanalyses altijd de kwaliteitsbeoordeling van demiwater dat aan de suppletie-installatie is geleverd. Mengbedhars bevat een mengsel van kationen- en anionenwisselende harsen voor een fijne polijsting van het zuivere water. De hars vermindert de hoeveelheid verontreiniging die nog in het water zit.

De afgelopen tien jaar is opmerkelijke vooruitgang geboekt om de niveaus van vervuilende ionen in het behandelde water van mengbedden te verminderen. In kerninstallaties (PWR) wordt de zuiverheid van mengbedbehandeld water in stabiele toestand gerapporteerd bij 25 tot 35 ppt voor natrium. Hier worden natriumanalysers gebruikt om de uiteindelijke waterkwaliteit te bewaken, als eindcontrole van de kwaliteit. Hach NA5600-natriumanalysers worden gebruikt om de kwaliteit van het uiteindelijke water te controleren tot een niveau van 20 ppt.

Bovendien wordt een storing in de regeneratiecyclus van de mengbedhars gedetecteerd door de natriumbewaking. Het vrijkomen van natrium kan plaatsvinden door het onbedoeld vrijkomen van bijtende stoffen wanneer er onvoldoende spoeling van de anionhars door het mengbed is. Nogmaals, de waarschuwing komt eerder en met een hogere nauwkeurigheid bij een natriumanalysator dan door middel van geleidbaarheid.

Meetbereik

Natriumniveaus lager dan 1 ppb worden gewoonlijk aangetroffen in de mengbed-output, zowel in het stoomcircuit als in het condensaat. Niveaus van 0 - 10 ppb kunnen onder normale bedrijfsomstandigheden per ongeluk gevonden bij de productie van kationwisselaars, maar dit kan bij de harsuitputting of in ketelwater oplopen tot 100 ppb.