Un modo per massimizzare l'efficienza del trasferimento di calore e ridurre i costi in una centrale elettrica è controllando la chimica dell'acqua nel circuito di raffreddamento. Questo acqua di raffreddamento viene mantenuta alcalina per mantenere la protezione strato di ossido sulle tubazioni metalliche in tutto il circuito dell'acqua. Tuttavia, l'alcalinità al di sopra del l'intervallo consigliato aumenta la probabilità di formazione di squame (deposizione), quindi viene tamponata con carbonato (CO32-) e ioni bicarbonato (HCO3-). La titolazione dell'acqua di raffreddamento a pH 4,5 dà la cosiddetta «m-alcalinità» (alcalinità metilarancio), una misura dell'alcalinità totale. Al di sotto di questo pH non c'è più alcalinità presente, solo acido libero (H+), carbonico acido (H2CO3), e CO2.
Questa nota per l'applicazione del processo dettaglia l'analisi online dell'alcalinità nell'acqua di raffreddamento. Questo metodo offre risultati in meno di 30 minuti, il che significa più veloce tempi di risposta per letture fuori specifica. In combinazione con il sistema di controllo distribuito (DCS) della centrale elettrica, il monitoraggio online di questo parametro mediante un analizzatore di processo garantisce che la corrosione possa essere controllata prima che influisca sull'efficienza della centrale elettrica, riducendo in definitiva i tempi di fermo macchina e i costi di manutenzione.
Un modo per massimizzare l'efficienza del trasferimento di calore e ridurre i costi in una centrale elettrica è controllando la chimica dell'acqua nel circuito di raffreddamento (Figura 1). L'acqua di raffreddamento viene utilizzata per condensare il vapore di scarico dalla turbina all'acqua, che viene poi rimandata al circuito acqua-vapore come acqua di alimentazione. Il calore di condensazione (energia) del vapore viene trasferito a questa acqua di raffreddamento mentre scorre per chilometri di tubazioni (titanio) nel condensatore. La chimica dell'acqua dipende dal tipo di centrale elettrica, dal design del circuito di raffreddamento e dai materiali da costruzione. Ogni circuito di raffreddamento ha un design unico e proprio requisiti analitici.
La temperatura dell'acqua di raffreddamento viene ridotta tramite il raffreddamento unico, in cui viene prelevata l'acqua dall'ambiente e restituita a una temperatura leggermente superiore o in un circuito in una torre di raffreddamento. I requisiti d'acqua per i circuiti di raffreddamento a passaggio unico sono molto più impegnativi a causa del grandi volumi necessari per il raffreddamento continuo. Anche l'ossigeno (tra le altre impurità) è prevalente l'acqua prelevata da fiumi e laghi, che porta a corrosione nelle tubazioni se non adeguatamente rimosso. La circolazione continua dell'acqua di raffreddamento aumenta la concentrazione di contaminanti nel circuito ma consuma molta meno acqua.
L'acqua di raffreddamento è mantenuta alcalina per mantenere lo strato protettivo di ossido sulle tubazioni metalliche in tutto il circuito idrico. L'acqua acida dissolverà lo strato protettivo di ossido e la superficie metallica. Tuttavia, un'alcalinità al di sopra dell'intervallo consigliato aumenta la probabilità di formazione di squame (deposizione). L'acqua viene quindi tamponata contro ulteriori variazioni di pH con carbonato (CO32-) e ioni bicarbonato (HCO3-) (Reazione 1).
Tradizionalmente, l'acqua può essere analizzata mediante titolazione di laboratorio. Tuttavia, questa metodologia non fornisce risultati tempestivi e richiede l'intervento umano per implementare i risultati dell'analisi di laboratorio nel processo. L'analisi di processo online consente il monitoraggio costante della qualità dell'acqua senza lunghi tempi di attesa in laboratorio, fornendo risultati più accurati e rappresentativi direttamente in sala di controllo.
La chimica ottimale dell'acqua inizia con un online analizzatore come il 2026 Titrolyzer di Metrohm Process Analytics. Risparmia tempo e aumenta l'efficienza senza campionare manualmente i punti di processo. L'analisi online aiuta a proteggere dalla corrosione e dalle incrostazioni nel circuito dell'acqua di raffreddamento, consentendo una maggiore disponibilità e riducendo i costi di manutenzione. La titolazione a pH 4,5 indicata da un elettrodo pH dà la cosiddetta «m-alcalinità» (alcalinità metilarancio), anch'essa una misura di alcalinità totale. Al di sotto di un pH di circa 4,3 non è più presente alcalinità, solo acido libero (H+), acido carbonico (H2CO3), e CO2. Dunque:
La titolazione viene eseguita con 0,1 mol/L di cloridrato acido (HCl) a pH 4,5. L'endpoint è stato rilevato automaticamente registrando la variazione del segnale pH/mV in relazione alla quantità di titolante dosata. Un elettrodo pH viene utilizzato per un'indicazione accurata di questa variazione di pH/mV. Oltre al 2026 Titrolyzer, il 2035 Potentiometric e il 2060 TI Process Analyzers (Figure 2 e 3) possono anche monitorare alcalinità online, garantendo un'elevata efficienza del processo e bassi costi operativi ed energetici.
| Parametri | Gamma |
|---|---|
| m-alcalinità | 0–110 mmol/l * |
| CaCO3 | 0–1000 mg/l * |
Metrohm Process Analytics offre un'ampia gamma di analizzatori di processo online per il monitoraggio delle centrali elettriche intorno all'orologio. Da analizzatori a parametro singolo (ad es. Titrolyzer 2026) ad analizzatori multiparametro (es. 2035 Process Analyzer – Potenziometrico e il 2060 TI Process Analyzer)—tutte queste soluzioni possono misurare l'alcalinità, contribuendo a salvaguardare il funzionamento dell'impianto e ad ottimizzare l'efficienza del raffreddamento di processo.
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