Význam moderní chemické analýzy v energetických provozech

Kvalita, chemické složení a znečištění vody má přímý vliv na životnost a spolehlivost zejména blokových zařízení (kotlů a turbín) klasických i jaderných elektráren. Tyto parametry mají přímou vazbu na opotřebení jednotlivých částí technologie a celkově na ekonomiku celého provozu. Úroveň některých chemických prvků či nečistot je v moderních provozech nutné monitorovat „on-line“, v reálném čase a s přímou vazbou do řídícího systému, tak aby obsluha mohla včas diagnostikovat stav a preventivně na měnící se parametry reagovat adekvátní úpravou či zásahem. Dnes je dokonce řízení chemie okruhů postaveno na roveň řízení toku energie. Pomocí porovnání reakce a měřením na různých místech okruhu lze také například rychle detekovat zdroj nečistot, odhad typu znečištění nebo poruchy chemického režimu.

Řetězec vzniku informace o chemickém režimu od technologie k člověku zahrnuje:

Odběr vzorku z hlavního proudu média
Úpravu vzorku (snížení teploty a tlaku či kondenzace páry na kapalinu)
Vlastní analýzu měřených hodnot
Zpracování signálu (filtrace, mrtvé pásmo)
Přenos do databáze a zobrazení v DCS
Informace o validitě měření = mohu naměřenému údaji věřit?
Identifikaci příčiny poruchy a poškození technologie (varovný systém)
Zajištění vysoké bezpečnosti při provozu, obsluze a údržbě

Modernizace systému kontroly chemického režimu EGT - Elektrárna Mělník I

Vybudování kompletně vybavené centrální vzorkovny pro chemická měření (vodivost, pH, kyslík, křemík a čpavek) na páře a vodě v mezistrojovně. Stavební úpravy místnosti analyzátorovny a rozvodny, včetně požárně bezpečnostního řešení, nových odpadů, vzduchotechniky, klimatizace a EPS.

Popis systému SWAS dodaného na EME1

Instalované řešení systému chemické analýzy vody a páry pokrývá komplexní vyhodnocování provozně potřebných fyzikálně-chemických vlastností vody a páry umožňující dálkově kontrolovat a registrovat všechny potřebné údaje v řídícím systému bez zásahů obsluhy. Řešení je provozováno v automatickém režimu a je trvale chráněno proti chybným manipulacím a nežádoucím provozním režimům pomocí jisticích prvků. Poskytuje provoznímu personálu i personálu údržby všechny potřebné údaje ve formě, která zajistí bezpečný a ekonomický provoz technologie při minimálních nárocích na zatížení obsluhy.

V rámci realizace projektu společnost JSP zajišťovala vybudování kompletně vybavené centrální vzorkovny v mezistrojovně pro chemická měření (vodivost, pH, kyslík, křemík a čpavek) na páře a vodě. Projekt začínal stavebními úpravami místnosti analyzátorovny a rozvodny, včetně požárně bezpečnostního řešení, nových odpadů, vzduchotechniky, klimatizace a EPS.

Významnou částí dodávky byl systém chlazení vzorků médií nově koncipovaný jako uzavřený chladící okruh. Primární strana chlazení je zajištěna neupravenou labskou vodou, zatímco sekundární stranu tvoří uzavřený chladící okruh s demineralizovanou vodou. Konfigurace chlazení je zabezpečena 2 technologickými uzly umístěnými na rámech v přízemí strojovny.

Všechny potřebné vzorky vody a páry jsou staženy impulsním potrubím do nově vybudované centrální vzorkovny, kde jsou umístěny panely úpravy vzorků (redukce teploty tlaku a průtoku měřeného vzorku) a také všechny analyzátory pro kontinuální monitoring potřebných hodnot.

Naměřené hodnoty z analyzátorů jsou vyvedeny do místního PLC v rozvodně, odkud jsou dále přenášeny do nového ŘS Ovation a zobrazovány na operátorských stanicích nadřazeného řídicího systému elektrárny v centrálním velínu. Hodnoty z měření jsou dále ukládány do archivačních stanic zákazníka a do centrálního úložiště pro potřeby nadřazených aplikací - např. ChemLab.

Vlastní analyzátory a panely úpravy

Měření zahrnuje analýzu páry a vody kotlů K1 až K6 a turbín TG1 až TG4. Původní analyzátory byly dříve rozmístěny na různých místech v provozu a nyní jsou soustředěny v rámci zefektivnění do jedné místnosti. Pro všechna měření jsou jednotně instalovány moderní analyzátory SWAN.

Monitorují se vzorky:

Napájecí vody (křemík, specifická vodivost, katexová vodivost, pH–výpočtem, čpavek a kyslík)
Kotelní vody (křemík, pH, specifická vodivost a katexová vodivost)
Syté páry (katexovaná vodivost)
Přehřáté páry (křemík, specifická vodivost, katexová vodivost, odplyněná katexová vodivost, pH - výpočtem a čpavek)
Kondenzátu (kyslík, katexovaná vodivost)
Přípravné vody (specifická vodivost)
Demivody v sekundárním chladicím okruhu (specifická vodivost)

Panely úpravy vzorku JSP a panely s analyzátory SWAN jsou instalovány na kompaktních montážních rámech, je zajištěn společný přívod chladící vody a společné odpadní potrubí pro odvod chladící vody, vzorků z jednotlivých analyzátorů a ručních odběrů. Panely úpravy vzorku jsou pak propojeny nerezovým impulsním potrubím s jednotlivými analyzátorovými jednotkami. Odpad z analyzátorů a ručních odběrů je sveden nad nerezový žlab s mřížkou pro možnost odkládání lahví pro ruční kontrolní odběry.

Rozsah dodávek společnosti JSP představoval:

Kompletní návrh řešení a projektovou dokumentaci
Demontáž původních zařízení a konstrukcí
Stavební úpravy
Dodávku a instalaci redundantního systému sekundárního chlazení
Instalaci nového impulsního potrubí pro přívod vzorků od technologie do analyzátorovny
Dodávku a instalaci nových kompletních rámů s panely úpravy vzorků a analyzátory
Dodávku napájecích, signálových a komunikačních kabeláží včetně vybavení rozvodny
Zpracování signálu v PLC a přenos měřených veličin do řídícího systému a zobrazení na stanicích operátorů
Kompletní projekt, dodávky, instalaci a zprovoznění systémů
Zhotovení a předání dokumentace skutečného stavu

Koncem roku 2019 úspěšně proběhl 60ti-denní zkušební provoz a zařízení bylo předáno do provozu.

Závěr

Nový monitoring chemického režimu kotlů a turbogenerátorů v elektrárně Mělník I významně přispěl k ekonomickému, spolehlivému a bezpečnému provozu technologie těchto kotlů a turbín, stejně jako tomu je při podobných instalacích systémů kontinuálního měření chemického režimu realizovaných společností JSP, například u paroplynového bloku elektrárny Počerady 880MW, při instalaci kontinuálního měření chemie vody a páry rekonstruovaných bloků C, D a E (3x 250 MW) Prunéřova II v rámci jejich Komplexní obnovy, či v případě instalace na Teplárně a dvou paroplynových blocích Vřesová v Sokolovské uhelné a mnoha dalších energetických provozech v České republice i zahraničí.