Hvorfor og hvordan holder man styr på ledningsevnen i kedelvand
Hvis man ikke har styr på ledningsevnen, kan det komme til at koste dyrt at få anlægget til at køre igen.
Når man snakker kedler, er det også vigtig at snakke vandkvalitet. Vi har tidligere beskrevet i Insanyt, hvorfor det er vigtigt at måle pH i kedelvand, og i denne artikel vil vi beskrive, hvorfor og hvordan man holder styr på ledningsevnen i kedelvandet.
Der anvendes vand til at lave damp med, og der anvendes vand til køling. Det er vigtigt at kedelvandet er rent og ikke indeholder salte, som kan føres med ind i kedlerne og dampturbinerne. Hvis der dannes belægninger på turbineskovlene, vil det betyde ubalance, hvilket kan resultere i havarier. Skulle der ske et havari af turbinerne, koster det driftsstop og reparationer, som kan være enormt bekostelige. Belægning i kedlen giver i første omgang lav virkningsgrad, men kan også resultere i havari.
Færdig løsning leveret af Insatech: Vandbar til kedelvand.
Sur ledningsevne
Vandet til et kraftværk vil typisk gennemgå en behandling, hvor urenheder, salte og ilt fjernes. Det vil ske ved en filtrering, ionbytning, og ved afgasning for at nævne de vigtigste trin. For at sikre at vandet ikke korroderer rørsystemet, vil man yderligere sikre sig, at vandet ikke er for surt. Dette gøres ved at tilsætte ammoniak eller lud. Ved tilsætning af ammoniak eller lud vil flg. ligevægte indstille sig:
Ammoniak:
NH3 + H2O <-> NH4OH
NH4OH <-> NH4+ + OH-
Lud:
NaOH <-> Na+ + OH-
Ved disse ligevægte dannes altså hydroxid-ioner, hvorved pH bringes op omkring pH 9-10. Denne pH regulering bidrager til ledningsevnen, og hvis man vil have et udtryk for renheden af vandet, dvs. hvor meget salt der er, kan man ikke anvende ledningsevne til denne måling, pga. ludens eller ammoniakkens bidrag til ledningsevnen. De bidrager til ledningsevnen, da brintioner og hydroxid-ioner er elektrisk ledende. For at måle renheden af vandet, bliver man derfor nødt til at måle sur ledningsevne, hvor man fjerner ledningsevnebidraget fra pH reguleringen, og derved får en måling af renheden i vandet, som også viser, om der er kontamination fra uønskede urenheder.
Vandet sendes igennem en kationbytter, hvorved alle kationer udbyttes med brintioner. Anioner derimod vil ikke påvirkes. Kationer er for eksempel Na+ eller Ca++, mens anioner er for eksempel Cl- eller SO4--. Hvis der for eksempel er Na+ ioner, vil disse udbyttes med H+ ioner. OH- ioner vil derimod ikke påvirkes, og hvis der er tilsat lud, NaOH, ses det, at der efter ionbytning er H+ og OH- ioner tilbage dvs. H2O. Rent vand i sig selv har meget lav ledningsevne, hvorfor evt. tilsat NaOH ikke måles efter ionbytningen. Er der i stedet for NaOH tilsat ammoniak, vil der ske det samme. NH4+ ionen vil ionbyttes med H+, mens OH- ionen ikke påvirkes. Efter ionbytning haves igen H2O. Hvis der derimod er salt i vandet, som for eksempel NaCl, fjernes kun Na+, og dermed er der HCl tilbage, som giver et bidrag til ledningsevnen. Man får endda et endnu større signal, idet det dannede HCl (saltsyre, deraf navnet Sur ledningsevne) har en højere ækvivalent ledningsevne end NaCl. Den indsatte kationbytter giver altså 2 fordele: Den fjerner basis-bidraget fra NaOH eller NH3, samt fungerer som en kemisk forstærker, så der fås et tydeligt signal ved den mindste forurening.
En kationbytter kan endvidere også kombineres med 2 ledningsevnesonder, for at opnå en driftsikker pH-måling i det meget rene kedelvand iht. VGB-R 450L – en metode til at omregne en ledningsevneændring over en kationbytter til pH. Det kræver naturligvis at der anvendes NaOH eller NH3, så disse kan fjernes og ikke generer målingen.
Formlen for pH via 2 x ledningsevne er:
pH = 8.6 + log (SC direct - 1/3 SC cation)
Temperaturafhængig måling
Ledningsevne er stærkt temperaturafhængigt pga. den øgede ionaktivitet ved stigende temperatur. Lidt forenklet kan man sige, at ionerne i vandet har mere energi, og derved lettere kan lede en elektrisk strøm ved højere temperatur. Typiske fejl der kan måles, er således op til 50 %, hvis man ikke temperaturkompenserer sin ledningsevnemåling korrekt. Figur 1 viser, hvordan ledningsevnen varierer afhængig af temperaturen. Figuren viser ledningsevnen ved 5 forskellige koncentrationer af 0 til 1000 ppb NaCl i rent vand, sammenholdt med ledningsevnen ved 25 °C. Ved rent vand, øverste kurve, er temperaturafhængigheden meget kraftig, og ledningsevnen stiger med en faktor ca. 14 i intervallet 25 til 100 °C. Hvorimod ved vand med 1000 ppb NaCl, nederste kurve, er afhængigheden slet ikke lige så kraftig, og her stiger den kun med en faktor ca. 3 i intervallet 25 til 100 °C.
Da temperaturafhængigheden ikke er lineær, skal man være opmærksom på, at det kan være forbundet med fejl at anvende en lineær kompenseringskurve. Derfor anbefaler vi, at man anvender en matrix, hvor koncentrationen er en funktion af temperatur og ledningsevne. Man kan så ekstrapolere en given ledningsevne til koncentration ved en given temperatur, med en Yokogawa EXA transmitter. Denne har som standard et polynomium indlagt til beregning af ledningsevne for ultrarent vand.
Figur 1. Ledningsevne i vand som funktion af temperatur og koncentration af NaCl sammenholdt med ledningsevne ved 25°C.
Vandbar
For at kontrollere sin vandforsyning og vandbehandling nøje har man typisk en såkaldt vandbar. Det er kort beskrevet en opstilling med instrumentering til online kontrol af vandforsyningen. Typisk vil man måle pH og ledningsevne, men også opløste salte og ilt kan måles. Ved hjælp af en vandbar kan man måle flere steder i processen på samme tid. Insatech har igennem tiden leveret kundetilpassede vandbarer til mange kunder landet over. Vi kan bestykke med ledningsevnesensorer, som er beregnet til rent vands applikationer, og ledningsevnetransmittere som har mulighed for, at detektere eventuelle belægninger af elektroderne, samt forprogrammeret matrix til beregning af ledningsevne for ultrarent vand.
Vi har mulighed for på vores værksted at lave special design, der passer til opgaven og pladsforhold. Da vi har et akkrediteret ledningsevne kalibreringslaboratorium, er det muligt at levere udstyret kalibreret selv ned til lav ledningsevne. Vi kan også tilbyde årlige serviceeftersyn efterfølgende. Så kort sagt, vil I have en ledningsevnemåling, som I kan stole på, så kontakt Insatech.
