Nutsvoorzieningen en industriële installaties
Ketelchemie komt voor bij stoomketels. Die stoomketels zijn een integraal onderdeel van de meeste nutsvoorzieningen en industriële installaties, met als belangrijkste doel het creëren van stoom die wordt gebruikt voor energieopwekking. Maar hoe wordt de stoom gegenereerd? Wat is een ketel? En wat gebeurt er als het hele proces niet wordt gecontroleerd?
Wat is een ketel precies?
Om te weten hoe ketelchemie werkt is het belangrijk om te beginnen bij het begin. Simpel gezegd is een ketel een afgesloten drukkamer waarin water wordt omgezet in stoom. Stoom ontstaat door de verbranding van brandstof. Deze brandstofverbranding creëert energie die wordt overgebracht naar de ketel om het water te verwarmen waardoor er stoom wordt geproduceerd.
Boilers zijn over het algemeen gemaakt van zeer dik staal om te helpen bij het genereren en weerstaan van hoge stoomdruk en temperatuur. Hoe hoger de druk en temperatuur, hoe beter het algehele ketelrendement.
Het ontstaan van schade aan ketel- en turbinegeneratoren
Bij ketelchemie kijken we ook naar de waterstroom. Om de ketel langer dan een minuut of twee te laten werken is een constante waterstroom nodig. Dit water wordt voedingswater genoemd. Gezien het verbrandingsproces en de thermische energie die wordt geproduceerd om het water te verwarmen moet het voedingswater van zeer hoge kwaliteit zijn met minimale onzuiverheden. Terwijl het water opwarmt en in stoom verandert, blijven onzuiverheden achter op de bodem en worden afgezet van de ketel. In de loop van de tijd kunnen deze onzuiverheden zich ophopen waardoor schade aan de ketel- en turbinegeneratoren ontstaat. Uiteindelijk leidt dit tot storingen.
Vermindering van kalkaanslag
Om eventuele vorming van kalkaanslag bij de stoomopwekking te verminderen, verwijdert het voedingswatersysteem zoveel mogelijk onzuiverheden in het condensaat. We hebben het hier over stoom die weer wordt omgezet in water. Zodra het voedingswater de ketel binnenkomt wordt het verwarmd en de resulterende stoom stijgt naar de stoomtrommel. De stoomtrommel scheidt vervolgens het condensaat in stoom en water. Hierbij wordt het water weer in het systeem teruggevoerd. Dit water wordt retourwater genoemd. De stoom wordt vervolgens overgebracht naar de turbine-generator.
Verontreiniging vormt het grootste risico voor de efficiëntie van de installatie
Er wordt meer condensaat gerecycled omdat een stoomcondensor de uitlaatstoom van de turbine omzet in water, dat wordt overgebracht en hergebruikt als voedingswater. Bovendien helpt dit de druk te verminderen en komt er meer ruimte vrij voor stoom om de turbine te verlaten.
Dit proces is echter niet foutloos. Verontreiniging vormt het grootste risico voor de efficiëntie van de installatie, aangezien de kwaliteit van het voedingswater rechtstreeks verband houdt met de prestaties van de ketel. Zo kookt een ketel van 500 megawatt 1.500 ton water per uur. Dit komt ruwweg neer op een miljoen ton per maand met resterende verontreinigingen achterlatend op de bodem van de ketel.
Thermische overdracht in ketelchemie
Zelfs kleine verontreinigingen op de bodem van de ketel kunnen leiden tot agressieve corrosie en slechte thermische overdracht. Silica is één van deze verontreinigingen en 0,5 mm opbouw in een ketel kan de thermische overdracht met 28 procent verminderen. Dit kan leiden tot het ontstaan van hotspots en mechanisch falen.
Onvermijdelijke lekken het condensaatcompartiment
Een ander gebied waar vervuiling problemen kan veroorzaken is de stoomcondensor. Terwijl de condensor stoom uit de turbine omzet, gebruikt hij lokaal water om deze af te koelen. Het water is voor behandeld maar het is onmogelijk om alle onzuiverheden te verwijderen. Zelfs zuiver water bevat sporen van verontreinigende stoffen. Besmetting is onvermijdelijk. Het vervuilde water kan in het condensaatcompartiment lekken. Als gevolg van het ontwerp van de condensor zijn lekken gebruikelijk en onmogelijk te voorkomen.
Optimaliseren van de ketelchemie
Om het niveau van vervuiling in ketels te verminderen moeten voedingswatersystemen, condensors en chemische dosering worden toegepast. Zo voorkomen we het effect van opeenhoping van verontreinigingen zoals natrium, fosfaat en silica te minimaliseren. De dosering dient zorgvuldig gecontroleerd te worden. Bij te weinig dosering gebeurt er niks. Bij teveel ketelcorrosie kan zelfs versnellen wanneer bepaalde chemicaliën worden gebruikt.
Parameters die wij meten en regelen voor optimalisering van het stoomketelproces:
- Opgelost zuurstof
- Hydrazine
- Natrium
- Silica
- Fosfaat
- pH
- Geleidbaarheid
Meer informatie over ketelchemie
Binnenkort delen we deel twee van ketelchemie. Hierin vertellen we over het tegengaan van corrosie. Natuurlijk staan we ook voor je klaar als je vragen hebt. Neem gerust contact met ons op.
