Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä



Samankaltaiset tiedostot
Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus

Epäpuhtaudet vesi-höyrypiirissä lähteet ja vaikutukset

Veden sisältämät epäpuhtaudet ja raakaveden esikäsittely Susanna Vähäsarja ÅF-Consult

Kemian opetuksen keskus Helsingin yliopisto Veden kovuus Oppilaan ohje. Veden kovuus

Tea Ruha POLTTOLAITOKSEN VEDENKÄSITTELY. Hydratsiinin korvaaminen vastaavalla kemikaalilla

Seokset ja liuokset. 1. Seostyypit 2. Aineen liukoisuus 3. Pitoisuuden yksiköt ja mittaaminen

TUTKIMUSTODISTUS. Jyväskylän Ympäristölaboratorio. Sivu: 1(1) Päivä: Tilaaja:

MOOLIMASSA. Vedyllä on yksi atomi, joten Vedyn moolimassa M(H) = 1* g/mol = g/mol. ATOMIMASSAT TAULUKKO

Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen

TESTAUSSELOSTE Talousvesitutkimus

Kuusakoski Oy:n rengasrouheen kaatopaikkakelpoisuus.

Myös normaali sadevesi on hieman hapanta (ph n.5,6) johtuen ilman hiilidioksidista, joka liuetessaan veteen muodostaa hiilihappoa.

ISO-KAIRIN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu vuosiin 1978, 1980 ja 1992

Ympäristölupahakemuksen täydennys

Reaktiosarjat

5 LIUOKSEN PITOISUUS Lisätehtävät

Näytenumero Näytetunnus Tunnus Ottopvm. Näytteenottaja Saapunut pvm. Tutkimus alkoi Tutkimus valmis

TESTAUSSELOSTE Vesilaitosvesi Tilausnro (1001/VIHTIVL), saapunut , näytteet otettu Näytteenottaja: Tilaaja, JM

Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa

Jätteen rinnakkaispolton vuosiraportti

HEVOSENLANNAN PIENPOLTTOHANKKEEN TULOKSIA. Erikoistutkija Tuula Pellikka

Ilmastollinen korroosio

Liuottimien analytiikka. MUTKU-päivät 2016, Jarno Kalpala, ALS Finland Oy

Trimeta BBT. Ominaisuudet. Kuvaus: Fosfaatiton, hapan, ei-hapettava desinfiointiaine juoma- ja elintarviketeollisuudelle

energiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta

Prosessimittaukset. Miksi prosessikierroista tehdään mittauksia

TESTAUSSELOSTE Talousvesitutkimus

Voimalaitoksen vedenkäsittely Sekaioninvaihtimen korvaaminen elektrodeionisaatiolaitteistolla

TESTAUSSELOSTE Talousvesitutkimus

Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa

VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

Mira Lappalainen MIKRO-H-CHP-LAITOKSEN KATTILAVEDEN LAATU

TESTAUSSELOSTE Vesilaitosvesi

kun hiilimonoksidia ja vettä oli 0,0200 M kumpaakin ja hiilidioksidia ja vetyä 0,0040 M kumpaakin?

3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Keraamit ja komposiitit

Määritelmät. Happo = luovuttaa protonin H + Emäs = vastaanottaa protonin

SYÖTTÖVEDENSÄÄDIN EVM-1 F

Liitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

TITRAUKSET, KALIBROINNIT, SÄHKÖNJOHTAVUUS, HAPPOJEN JA EMÄSTEN TARKASTELU

Neutraloituminen = suolan muodostus

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

17VV VV 01021

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

* FINAS -akkreditoitu menetelmä. Mittausepävarmuus ilmoitetaan tarvittaessa. Akkreditointi ei koske lausuntoa.

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa

Kemiallisia reaktioita ympärillämme Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet

Uusi ejektoripohjainen hiilidioksidin talteenotto-menetelmä. BioCO 2 -projektin loppuseminaari elokuuta 2018, Jyväskylä.

Järvenpää Järvenpää Satukallio Järvenpää Haarajoki Uimahalli

TESTAUSSELOSTE *Vesilaitosvesi

Vesijohtoverkostosta ja -laitteista talousveteen liukenevat metallit

SUMUINEN AAMU METALLINKIERRÄTYSLAITOKSELLA

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

kemiallisesti puhdas vesi : tislattua vettä käytetään mm. höyrysilitysraudoissa (saostumien ehkäisy)

TESTAUSSELOSTE Vesilaitosvesi Tilausnro (1195/BollBeha), saapunut , näytteet otettu Näytteenottaja: Leif Helander

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

SUMUINEN AAMU METALLINKIERRÄTYSLAITOKSELLA

Analyysi Menetelmä Yksikkö Verkostovesi Pattasten koulu. * SFS-EN ISO pmy/ml 1 Est. 7,5 Sähkönjohtavuus, 25 C * SFS-EN 10523:2012

Jaksollinen järjestelmä

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Maa- ja metsätalousministeriön asetus lannoitevalmisteista annetun maa- ja metsätalousministeriön asetuksen muuttamisesta

Kemiallinen tasapaino 3: Puskuriliuokset Liukoisuustulo. Luento 8 CHEM-A1250

POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ

VOIMALAITOKSEN KÄYTTÄJÄN AMMATTITUTKINTO 2012

Seoksen pitoisuuslaskuja

Kaatopaikkakelpoisuus valvovan viranomaisen näkökulmasta: Case valimo

KaiHali & DROMINÄ hankkeiden loppuseminaari

Vuosaaren voimalaitoksien säilöntämahdollisuuksien selvitys ja suunnittelu

Ympäristöntutkimus 67301

Resurssiviisaus on bisnestä ja huikeita mahdollisuuksia? Kenneth Ekman CrisolteQ Oy April 2013

Nikkeliraaka-aineiden epäpuhtausprofiilin määritys

METALLIEN PESUT PESUKONEILLA

TESTAUSSELOSTE Talousvesitutkimus

METSÄTAIMITARHAPÄIVÄT 2016 KEKKILÄ PROFESSIONAL

HAPPO-EMÄSTITRAUS ANALYYSIMENETELMÄNÄ. Copyright Isto Jokinen

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

c) Tasapainota seuraava happamassa liuoksessa tapahtuva hapetus-pelkistysreaktio:

Puhdistetun veden tärkeys välinehuollossa. Reijo Heikkinen Välihuoltajien koulutuspäivät

Veden kovuus. KOHDERYHMÄ: Työ on suunniteltu lukiolaisille. Se voidaan tehdä esimerkiksi kursseilla KE5 ja työkurssi.

ASROCKS - Ohjeistusta kivi- ja

Opas vaarallisten nesteiden vuodontorjuntaan:

Lääkeainejäämät biokaasulaitosten lopputuotteissa. Marja Lehto, MTT

VILJAVUUSTUTKIMUS. Oja Hannu. Tulospalvelu Käyttäjätunnus: Salasana: Oja Hannu. Valtakatu 4, PL YLIVIESKA. Viljavuustietojen yhteenveto

Arvio NP3-rikastushiekka-altaalle tulevien prosessikemikaalien jäämien pitoisuuksista ja niiden pysyvyydestä ja mahdollisesta muuntumisesta.

Asiakasnro: KF Reisjärven Vesiosuuskunta Kirkkotie 6 A Reisjärvi Jakelu : Mirka Similä Reisjärven FINLAND

Voimalaitoksen vedenkäsittelyn uudet menetelmät

POHJANVAHVISTUSPÄIVÄ 2016 PÄÄKAUPUNKISEUDUN ENERGIANTUOTANNON TUHKIEN KORROOSIOVAIKUTUS

125,0 ml 0,040 M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot

Lämpöputkilämmönsiirtimet HPHE

Tavoite. Projektissa tutkitaan ja prosessoidaan mineraalivarantoja ja teollisuuden sekä voimalaitosten yhteydessä syntyviä sivuvirtoja ja poisteita.

Osio 1. Laskutehtävät

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY LUONNONVARAKESKUS VANTAA, ROVANIEMI

2CHEM-A1210 Kemiallinen reaktio Kevät 2017 Laskuharjoitus 7.

Í%R]'ÂÂÂVqEÎ. Päivämäärä Sivu 1 / 2


Lupahakemuksen täydennys

Transkriptio:

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä Susanna Vähäsarja ÅF-Consult 4.2.2016 1 Sisältö Vedenkäsittelyn vaatimukset Mitä voimalaitoksen vesikemialla tarkoitetaan? Voimalaitosten vaatimukset vesikemialle Vesikemian ohjearvot Vesikemian valvonta Magnetiitti, voimalaitoksen musta kulta 2 1

Miksi vettä? Voimalaitokset maailman suurimpia teollisuuden veden käyttäjiä Kattilavesi: Energiansiirto Jäähdytysvesi Savukaasun pesu Generaattori 3 Miksi juuri vesi? Vettä on saatavilla lähes kaikkialla Vesi on halpaa Vedellä on hyvä lämmönsiirtokerroin ja höyrystymislämpö Veden hyvät ja huonot ominaisuudet tunnetaan hyvin Puhtaan veden valmistaminen on helppoa Veden haitallisia vaikutuksia voidaan ehkäistä ja hallita 4 2

Mihin tarvitaan vedenpuhdistusta? Kerrostumat, likaantuminen Korroosio Bakteerit 5 Veden epäpuhtauksien vaikutuksia prosessissa 6 3

Voimalaitoksen vedenkäsittelyllä pyritään: Estämään kerrostumien muodostuminen kattilan tulipinnoille ja turbiiniin Ehkäisemään vesi-höyrykierron korroosiota Varmistamaan vesi-höyrykiertoa suojaavan magnetiittikerroksen hyvinvointi Vesikemian keinot Vedenpuhdistus Kemikaaliannostelu Korroosion & kerrostumien ehkäisy Magnetiitin ylläpito 7 Vesikemian osa-alueet Turbiini Kattila Kattilan jälkiannostuskemikaalit Ulospuhallukset Lisävesisäiliö Mekaaninen suodatus Ioninvaihto Lauhteenpuhdistus Kaasunpoisto Kemikaalisyöttö Syöttövesi -säiliö Lauhdesäiliö Lisäveden valmistus 8 4

Vesikemian vaatimukset Veden puhtausvaatimuksiin ja kemikaalikäsittelyyn vaikuttavat: 1. Kattilatyyppi Läpivirtauskattila Lieriökattila 2. Kattilan paineluokka Korkea paine (> 60 bar) Matala- ja keskipaineiset (< 60 bar) 3. Höyryn käyttökohde Turbiini Ulkopuoliset höyryn käyttäjät 9 Kattilatyyppejä Lieriökattila Läpivirtauskattila Läpivirtauskattilalla tiukemmat veden puhtausvaatimukset 10 5

Kattilan paineluokan vaikutus vesikemiaan Lieriöpaineen kasvaessa suolojen liukoisuus höyryyn kasvaa Paineen kasvaessa vesipisaroiden kulkeutuminen höyryyn lisääntyy (kuohuminen) paineen kasvaessa veden laatuvaatimukset kasvavat 11 Höyryn käyttökohde Turbiinin teriin kertyy helposti epäpuhtauksia puhtausvaatimukset vedelle/höyrylle www.siemens.com Lääke- ja elintarviketeollisuudella vaatimukset höyryn puhtauden ja kemikaalipitoisuuksien suhteen Likaisena palautuva lauhde aiheuttaa ongelmia vesi-höyrykierrossa lauhteenpuhdistus tai puhtaampaa lisävettä korvaamaan hylkylauhde Mikäli lauhdetta ei palauteta lainkaan, kasvavat lisäveden laatuvaatimukset 12 6

Vesikemian ohjearvot Kattila- ja turbiinivalmistajien sekä höyrykattilayhdistysten ohjearvot eri kattilalaitoksille VGB DENÅ EPRI SFS-EN 12952-12 Ohjearvoissa määritellään: Epäpuhtauksien maksimipitoisuudet (syöttö- ja kattilavesi, höyry) Suositeltu ph-alue syöttö- ja kattilavedelle 13 VGB:n ohjearvot syöttö- ja ruiskutusvedelle Kattilatyyppi Lieriökattila, ei kuparia lauhde-/syöttövesijärjestelmässä Ajotapa AVT OT ph N Pitoisuus kattilaveden perusteella Pitoisuus kattilaveden perusteella Johtokyky (ammoniakki) Kationivaihdettu johtokyky AL1 9,2 8,6 AL2 9 8,4 AL3 8,6 8,2 µs/cm N Arvioidaan laitoskohtaisesti Arvioidaan laitoskohtaisesti AL1 4,3 1,1 AL2 2,7 0,7 AL3 1,1 0,4 µs/cm N Arvioidaan laitoskohtaisesti AL1 0,2 0,15 AL2 0,5 0,2 AL3 1 0,5 Happi (O 2 ) µg/kg N Arvioidaan laitoskohtaisesti Arvioidaan laitoskohtaisesti AL1 100 100 AL2 250 250 AL3 - - Silikaatti (SiO 2 ) µg/kg N Arvioidaan laitoskohtaisesti Arvioidaan laitoskohtaisesti Kokonaisrauta (Fe) AL1 20 20 AL2 50 50 AL3 - - µg/kg N Arvioidaan laitoskohtaisesti Arvioidaan laitoskohtaisesti AL1 20 20 AL2 30 30 AL3 - - Natrium (Na) µg/kg N Arvioidaan laitoskohtaisesti Arvioidaan laitoskohtaisesti AL1 5 5 AL2 20 20 AL3 - - 14 7

Vesikemian ylläpito: valvonta Vesikemian hallintaa valvotaan vesi- ja höyrynäytteillä Keskitetty näytteenottojärjestelmä, onlinemittaukset ja käsinäytteet Seurataan laitoksella käytettävien ohjearvojen toteutumista! 15 Jatkuvatoimiset analyysit Näytelinjat prosessista tuodaan keskitettyyn näytekeskukseen, jossa näytejäähdyttimet, analysaattorit ja mahdollisuus käsinäytteen ottamiseen Jatkuvatoimisten mittausten tulokset näkyvät voimalaitoksen valvomossa ja ne voidaan tallentaa tietokoneelle 16 8

Keskitetty näytekeskus www.oleinitec.fi 17 18 9

Jatkuvatoimisilla analysaattoreilla analysoitavat suureet ph Johtokyky Suora johtokyky Kationivaihdettu johtokyky Happi Silikaatti Natrium 19 Lämpötilan vaikutus veden pharvoon Veden ph Näytejäähdytys tärkeää vertailukelpoisen phmittauksen saamiseksi! Ohjearvojen ph:t ilmoitettu aina 25 C:ssa 20 10

Suora johtokyky (C) Kertoo liuoksen sähkönjohtokyvystä Mitä enemmän liukoisia aineita, sitä suurempi johtokyky Mitataan suoraan näytevirrasta Suora johtokyky ilmoittaa: Lisäveden puhtaus Syöttöveden haihtuvan alkalointikemikaalin pitoisuus Kattilaveden suola- ja kemikaalipitoisuuden mittana Fosfaatin syötön optimointi Ulospuhallustarpeen määrittäminen 21 Veden suoran johtokyvyn, ph-arvon ja ammoniakkipitoisuuden riippuvuus toisistaan Veden ph Suora johtokyky 22 11

Kationivaihdettu johtokyky (CC) Johtokyky mitataan kationinvaihtimen jälkeen NH 4+, CaSO 4, NaCl, CO 2 Näytekationinvaihdin poistaa vesi- ja höyrynäytteistä ammoniakin (tai sitä korvaavan alkalointikemikaalin) ja eliminoi siitä aihetuvan johtokyvyn Kationinvaihdin muuttaa näytteeseen liuenneet suolat vastaaviksi hapoiksi: sulfaatit rikkihapoiksi, kloridit suolahapoksi ja hiilidioksidin hiilihapoksi H 2 SO 4, HCl, H 2 CO 3 Suurempi johtokyky kuin suoloilla helpompi havaita 23 Veden suoran johtokyvyn ja kationinvaihdetun johtokyvyn vertailu Suora johtokyky Kationivaihdettu johtokyky 24 12

Kylläinen höyry -CC -Na -Si Vesihöyrypiirin jatkuvatoimiset mittaukset Kattila Tuorehöyry -CC -Na -Si Kattilavesi -ph -C Syöttövesi -Si -ph -CC -C -O2 Höyrynkuluttajat Puhdistettu lauhde -CC -Si Turbiini Lauhdesäiliö Syöttövesi -säiliö Lisävesi -Si -C Lisävesisäiliö Puhdistamaton lauhde -CC -O2 -ph -Si 25 Käsinäytteet Käsinäytteistä analysoidaan suureita, joiden mittaamiseen ei ole saatavilla tai ei ole järkevää käyttää jatkuvatoimisia analysaattoreita Analyysit tehdään voimalaitoksen omassa laboratoriossa tai ulkopuolisessa laboratoriossa 26 13

Suositeltavia vesi-höyrypiirin käsinäytteitä Syöttövesi Fe Jälkiannostuskemikaalien pitoisuudet Kattilavesi Fosfaattipitoisuus Na Si Fe Org. aineiden pitoisuus Kylläinen ja tulistettu höyry Fe (Cu) Lauhteet Fe Happi, jos ei onlinemittausta (Cu) 27 Magnetiitti Hiiliteräksen pinnalle syntyvä suojaava oksidikerros Edellytykset magnetiitin syntymiselle: Puhdas, hapeton vesi Alkaliset olosuhteet 28 14

Hyvälaatuinen magnetiittikalvo 29 Magnetiittikalvon muodostuminen vesi-faasissa Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 (g) (1) Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 (2) Fe(OH) 2 Fe 3 O 4 + 2H 2 O + H 2 (g) (3) Reaktio 1 vaatii alhaisen happipitoisuuden vedessä Reaktio 2 vaatii riittävän korkean ph:n ( > 8) Reaktio 3 vaatii > 60 C 30 15

Magnetiittikalvon muodostuminen höyryfaasissa Alle 570 C lämpötilassa reaktiotuotteena muodostuu magnetiittia: 3 Fe + 4 H 2 O Fe 3 O 4 + 4 H 2 Yli 570 C lämpötilassa reaktiotuotteena muodostuu wüstiittiä, jolla ei ole suojakalvon ominaisuuksia: Fe + H 2 O FeO + H 2 31 Magnetiittikalvon uusiutuminen Hiiliteräs Vesi diffundoituu magnetiittikalvon säröjen pohjalle, jolloin säröt korjaantuvat itsestään 32 16

Magnetiittikalvon yleisiä ominaisuuksia Voimalaitoksen normaalissa käyttötilanteessa magnetiittikalvon korroosionkestävyys on erittäin hyvä Magnetiitti on erittäin kova ja hauras materiaali. Se ei kestä: Liian matalaa tai liian korkeaa veden ph-arvoa Värähtelyjä Nopeita lämmönmuutoksia eikä liian korkeata lämpötilaa Liian suurta veden virtausnopeutta eikä turbulenssi-virtausta 33 Teräksen liukoisuuden riippuvuus veden ph-arvosta ja lämpötilasta 34 17

Hiiliteräksen ja magnetiitin lämpölaajeneminen Hiiliteräksen lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin magnetiittikalvolla Magnetiitti Hiiliteräs 35 18