Alarmen for surt kondensat
En rutinemessig kvalitetskontroll av kondensat på en PTFE varmeveksler viser en pH på 4,2. Normalt kondensat fra anleggets dampsystem har en pH på 7,5-8,5, vedlikeholdt av kjelevannbehandling med nøytraliserende aminer. Et pH-fall til surt territorium indikerer at noe har kommet inn i damp-kondensatrommet som forbruker aminalkaliteten og presser pH-verdien nedover. Den mest sannsynlige inntrengeren er prosessvæsken - en sur løsning som har lekket gjennom et sviktet rør eller kobling.
pH-verdien, kombinert med kunnskap om prosesskjemi, kan identifisere hvilken syre som lekker og noen ganger til og med skille mellom en rørlekkasje og en fittinglekkasje. pH-målingen er enkel, umiddelbar og krever bare en håndholdt måler eller teststrimmel-som gjør det til et av de raskeste diagnostiske verktøyene for å oppdage prosess-sidelekkasjer.
pH-fortolkningen etter syretype
Ulike prosesssyrer produserer forskjellige kondensat-pH-verdier avhengig av deres konsentrasjon, deres styrke (pKa) og bufferkapasiteten til kjelevannbehandlingen. pH i det forurensede kondensatet er en funksjon av syretypen og lekkasjehastigheten. En stor lekkasje av en sterk syre gir en svært lav pH. En liten lekkasje av en svak syre gir en mildere pH-depresjon.
Saltsyre (sterk syre, fullstendig dissosiert) gir et kraftig pH-fall selv ved små lekkasjer. Kondensatets pH under 3 antyder en betydelig HCl-lekkasje. Kloridionet kan også påvises ved konduktivitetsmåling eller kloridteststrimler, noe som gir uavhengig bekreftelse.
Svovelsyre (sterk syre, kun første dissosiasjon) gir et pH-fall proporsjonalt med lekkasjehastigheten. Kondensat pH på 3-5 er typisk. Sulfat kan påvises ved bariumkloridutfellingstest.
Salpetersyre (sterkt oksidasjonsmiddel, fullstendig dissosiert) gir et pH-fall som ligner på HCl. Nitrat kan påvises av spesifikke ioneelektroder eller teststrimler.
Flussyre (svak syre, pKa 3,2) gir en mildere pH-depresjon for en gitt lekkasjehastighet. Kondensatet kan bare være svakt surt (pH 4-5) selv med en betydelig lekkasje. Fluoriddeteksjon med ioneselektiv elektrode er avgjørende for bekreftelse, siden pH alene kanskje ikke er alarmerende.
Organiske syrer (eddiksyre, maursyre, metansulfonsyre) gir pH-verdier i området 3,5-5. De er svake syrer og krever spesifikke analysemetoder for identifikasjon.
| Prosessvæske | Kondensat pH (moderat lekkasje) | Kondensat pH (liten lekkasje) | Bekreftende test |
|---|---|---|---|
| Saltsyre (10 %) | 1.5-2.5 | 3.0-4.0 | Klorid teststrimmel eller AgNO₃ |
| Svovelsyre (15 %) | 2.0-3.0 | 3.5-4.5 | Sulfattest (BaCl₂) |
| Salpetersyre (20 %) | 1.5-2.5 | 3.0-4.0 | Nitrat teststrimmel eller elektrode |
| Flussyre (5 %) | 3.0-4.0 | 4.5-5.5 | Fluorion-selektiv elektrode |
| Metansulfonsyre (10 %) | 2.5-3.5 | 4.0-5.0 | Organisk syreanalyse |
| Nikkelbeleggbad (pH 4,0) | 4.5-5.5 | 5.5-6.5 | Nikkel test; ledningsevne |
Lekkasjeratenestimering
pH-depresjonen kan brukes til å estimere lekkasjehastigheten. Kondensatets strømningshastighet er kjent fra varmebelastningen og damptrykket. Mengden syre som kommer inn i kondensatet beregnes ut fra mengden base (amin) som kreves for å gjenopprette pH til normalområdet. Dette bestemmes ved å titrere en kondensatprøve med en standardbase til normal pH-endepunkt. Titreringsresultatet, kombinert med kondensatets strømningshastighet, gir syreinntrengningshastigheten, som er lik prosessvæskelekkasjehastigheten (forutsatt at prosessvæskens syrekonsentrasjon er kjent).
En lekkasjehastighet på 10 mL/t av 10 % HCl inn i en kondensatstrøm på 100 L/t gir en pH på ca. 2,8. En lekkasjehastighet på 1 mL/t gir en pH på ca. 4,0. Metoden kan oppdage lekkasjer så små som 0,5 mL/t.
Responsprotokollen
Når surt kondensat oppdages, bør varmeveksleren isoleres og en trykkfallstest utføres for å bekrefte lekkasjen og lokalisere lekkasjerøret. Kondensatet bør ledes fra kjelens fødevannsretur inntil lekkasjen er reparert for å forhindre kjeleskader fra surt matevann.
Veksleren kan bare settes i drift midlertidig hvis lekkasjehastigheten er svært liten og kondensatet kastes, ikke returneres til kjelen. Det sure kondensatet må under ingen omstendigheter komme inn i kjelen.
Sammendrag
Kondensatets pH under 5 fra en PTFE-varmeveksler indikerer en prosess-sidesyrelekkasje inn i damprommet. pH-verdien, tolket med kunnskap om prosesskjemien, hjelper til med å identifisere den lekkende syren og estimere lekkasjehastigheten. Klorid-, sulfat-, nitrat- eller fluorbekreftende tester gir uavhengig verifisering. Veksleren bør isoleres,-trykktestes og repareres. Surt kondensat må avledes fra kjelens fødevannsystem.
Teknisk støtte for tolkning av kondensatets pH og lekkasjeundersøkelse er tilgjengelig ved innsending av kondensatets pH-data, prosessvæskekjemi, dampsystemkonfigurasjon og eventuelle andre observerte kondensatavvik.
