열병합 발전 응축수 시스템의 부식 모니터링을 위한 미량 금속 분석

여러 증기 발생기 급수 철 분석 재검토 및 열병합 발전 시설에서 구리 모니터링이 필요한 이유.

브래드 뷰커(Brad Buecker) – Buecker & Associates, LLC

이전 전력 엔지니어링 기사에서는 HRSG(열회수 증기 발생기) 응축수 및 급수 회로의 탄소강 부식 정도를 확인하기 위해 미량 철 모니터링의 중요성을 조사했습니다. (1, 2) HRSG 급수 시스템에는 구리 합금 튜브가 있는 응축기가 거의 없는 경우를 제외하고는 일반적으로 구리 합금이 포함되어 있지 않습니다. 그러나 열병합 발전 및 대규모 산업용 증기 시스템에는 구리 합금 튜브가 포함된 수많은 열 교환기가 있을 수 있습니다.

따라서 응축수의 철 및 구리 모니터링은 부식을 최소화하는 화학 처리 프로그램의 효율성과 부식 생성물이 증기 발생기로 전달되는 2차 효과를 평가하는 데 중요합니다. 이 기사에서는 증기 발생기 응축수/급수 철 분석의 몇 가지 중요한 측면을 간략하게 다시 살펴보겠습니다. 또한 미량 금속 분석을 위한 현대적인 분석 방법과 함께 열병합 발전 시설에서 구리 모니터링이 필요한 이유를 살펴보겠습니다.

지난 세기 중반 대규모 화석 발전소 건설 시대에 응축수/급수 네트워크에는 일반적으로 여러 개의 폐쇄형 급수 히터와 개방형 히터인 탈기기가 포함되었습니다.

구리 합금은 구리의 탁월한 열 전달 특성으로 인해 폐쇄형 급수 가열기 튜브에 일반적으로 선택되는 재료였습니다. 그러나 구리는 용존 산소와 암모니아의 결합 효과로 인해 부식되기 쉽습니다. 후자는 급수 pH 제어를 위한 일반적인 화학 물질입니다(일부 공장에서는 알칼리화, 즉 중화, 아민이 선택으로 남아 있지만). (3, 4)

산소는 구리 표면(구리가 +1 산화 상태에 있음)의 보호 Cu2O 층을 CuO로 변환하고, 구리는 +2 산화 상태로 변환합니다. Cu2+는 암모니아와 반응하여 가용성 화합물을 형성합니다. 따라서 구리 합금을 포함하는 거의 모든 시스템의 경우 합금을 보호하기 위해 기계적 탈기와 화학적 산소 제거의 조합이 필요했으며 여전히 필요합니다. 산소 제거제는 또한 CuO를 Cu2O로 다시 전환시키는 부동태화제 역할도 합니다.

pH 제어를 위한 암모니아 또는 암모니아/아민 혼합물과 산소 제거제 공급의 조합은 전휘발성 처리 감소(AVT(R))로 알려져 있습니다. 이는 탄소강에 익숙한 어두운 자철석 층(Fe3O4)을 생성하지만 구리 합금이 없는 유틸리티 장치 및 HRSG에는 더 이상 권장되지 않습니다.

오히려, 참고문헌 1에 요약된 전휘발성 처리 산화(AVT(O))(산소 제거제 공급은 없지만 pH 조절을 위한 암모니아 또는 암모니아/아민 혼합물 포함)가 적절한 선택입니다. AVT(O)는 탄소강에 적색 산화물 층인 α-적철광(산화철 수화물(FeOOH)이라고도 알려짐)을 생성합니다. AVT(O)가 성공하려면 양이온 전도도가 0.2mS/cm 미만인 고순도 공급수가 필요합니다. 열병합 발전 및 산업용 증기 발전 시스템의 경우 (보통) 순도가 낮은 급수 및/또는 구리 합금 튜브형 열교환기의 존재로 인해 AVT(O)가 금지되며 AVT(R)는 필수 옵션입니다.

최소한의 철과 구리 부식 사이의 균형을 찾으려면 세심한 화학 관리가 필요합니다. 처리 프로그램의 핵심 요소는 화학 반응이 최적화되었는지 확인하기 위한 부식 생성물 모니터링입니다.

철분 모니터링과 관련하여 참고문헌 2의 여러 논의 사항이 간략하게 반복됩니다.

일반적으로 강철 부식 생성물의 90% 이상이 산화철 입자로 존재합니다. 따라서 방금 용해된 철의 측정은 전체 부식 생성물 농도에 근접하지 않습니다. Hach는 표준 분광 광도계에서 후속 분석을 위해 모든 철을 용해성 형태로 변환하는 30분 소화 과정을 활용하는 벤치탑 절차를 개발했습니다.

검출 하한은 1ppb이며, 이는 권장 급수 철 농도가 2ppb 미만인 고압 증기 발생기에도 만족스럽습니다. 지난 40년 동안의 사건에서 알 수 있듯이 철 모니터링은 응축수/급수 시스템과 저압 이코노마이저 및 증발기(때때로 일부 중압 회로)에서 흐름 가속 부식(FAC)을 추적하는 데 매우 중요합니다. 압력 HRSG. 이 벤치탑 기술은 스냅샷 판독값만 제공하지만 적절한 화학으로 보호되는 시스템을 사용하면 충분할 경우가 많습니다. (5)