İçeriğe geç
Üsküdar / İstanbul

Sodyum Analizörü: Kondensat ve Buharda Online Sodyum Ölçümü

Santral buhar-su çevriminde sodyumun neden izlendiği, sodyuma seçici elektrotla ölçümün nasıl yapıldığı ve katyon iletkenliği, silika ve çözünmüş oksijenle birlikte nasıl okunduğu.

Kısa Cevap

Sodyum İzlemede Dört Soru

  1. Neden? Kondenser kaçağı, polisher ve demineralizasyon çıkışında sodyum kaçağı, buhar saflığı ve türbin birikimi.
  2. Nasıl? Sodyuma seçici elektrot ve referans elektrot; numune alkali ortamda ölçülür, çünkü pH, pNa + 3'ün altındayken hidrojen iyonu ölçümü bozar.
  3. Hangi düzey? Tek bir evrensel sınır yoktur: IAPWS TGD5-13, kızgın buharlı yoğuşmalı türbin için sodyumda 2 µg/kg altını hedef değer olarak verir; bir el kitabı 5–10 ppb genel aralığını anar. Türbin üreticisinin şartnamesi ve tesis kimya programı esastır.
  4. Neyle birlikte? Katyon iletkenliği anyon kirliliğini gösterir, sodyumu göstermez; silika ve çözünmüş oksijen ayrı bilgi verir.

Mikron Proses bu ailede ihtiyaca göre uygun sodyum analizörünü seçer ve tedarik eder; marka projeye göre belirlenir. Bu sayfa belirli bir üreticinin ürününü değil, ölçümün ilkesini ve nerede neden yapıldığını anlatır.

Birim ve kaynak notu: bu sayfada ppb = µg/kg (kütle oranı; IAPWS TGD5-13 aynı tanımı kullanır; seyreltik suda µg/L ile pratikte aynıdır). "El kitabı", Handbook on Water Chemistry Practices in Thermal Power Plant (Handbook on Power Plant Chemistry) anlamına gelir.

Neden

Sodyum Neden İzlenir: Türbin, Kondenser ve Reçine

Kazan suyundaki tuzlar buhara iki yoldan geçer: su damlacıklarıyla mekanik taşınım ve buharda çözünerek buharlı taşınım. Buhar türbinde genleştikçe safsızlıkların çözünürlüğü azalır ve bunlar kanatlarda ayrışıp birikir. El kitabının birikim dağılımı şemasında sodyum fosfat ve sodyum hidroksit yüksek basınç (HP) kanatlarından alçak basınç (LP) kanatlarına kadar, sodyum klorür ise orta (IP) ve alçak basınç kanatlarında gösterilir.

NaOH ve NaCl esas olarak gerilmeli korozyona neden olur; NaOH ayrıca çukurcuk (pitting) ve gerilmeli yerel korozyon yapar. Sodyum fosfat genel olarak aşındırıcı değildir ancak birikinti altı korozyona yol açabilir. El kitabı, buharda yalnız 10 ppb NaOH'nin orta basınç kademesinde yüzde 80'lik NaOH çözeltisi oluşturmaya yettiğini ve bunun gerilmeli korozyon çatlamasına yol açabileceğini örnekler; santral izleme tablosu da ana buhardaki sodyumun türbin kanatlarında titreşime ve hasara yol açan birikinti oluşturduğunu yazar. IAPWS TGD5-13, sodyumu yaygın tuzların ve NaOH'nin göstergesi olarak tanımlar; denge çözünürlük verilerine göre LP türbinde birikimi önlemek için 0,01 µg/kg altı gerekeceğini, ancak dinamik etkiler nedeniyle daha yüksek değerlerin gerçekçi olduğunu, fosil ve kombine çevrim tesislerinde pratik sınırın 2 µg/kg altı bulunduğunu yazar.

Kondensat tarafında sodyum başka bir işi görür: kondenser kaçağında soğutma suyundaki tuzlar kondensata geçer. El kitabı, kondenser kaçağını kondensattaki katyon iletkenliği, sodyum ve klorür verileriyle kanıtlanan bir durum olarak tarif eder ve ünite işletilirken sodyum, klorür ve katyon iletkenliği değişimlerinin izlenmesini ister; bu durumda yük azaltma, blöf, kazan suyu şartlandırması ve durdurma ölçütleri verir, uygulanacak olan tesis işletme talimatıdır. Kondensat polisher çıkışında ve demineralizasyonda ise sodyum, safsızlık geçişinin (breakthrough) göstergesidir.

Kaynak: Handbook on Power Plant Chemistry, s.93–96 (birikim, buharda NaOH), s.105–106 (kondenser kaçağı), s.123–124 (santral izleme tabloları); IAPWS TGD5-13 (2013), s.15.

Buhar Saflığı

Buhar Saflığı: Sınırlar Kazan ve Türbin Tipine Göre Değişir

Buharda sodyum için tek bir evrensel sınır yoktur. IAPWS, normal/hedef değerlerin tesisin üretim tipine, buharın kullanımına ve çevrim kimyasına göre özelleştirilmesi gerektiğini yazar. Aşağıda iki kaynak ayrı etiketlenmiştir.

IAPWS TGD5-13 (2013): buharın türbin girişindeki normal/hedef değerleri

ParametreTablo 1: yoğuşmalı enerji santrali türbini, kızgın buhar (buhar sıcaklığı 600 °C altı)Tablo 2: yoğuşmalı türbin, doymuş buhar, ara kızdırmasız
Katyon iletkenliği (25 °C)0,20 µS/cm altı0,30 µS/cm altı
Sodyum (Na olarak)2 µg/kg altıTabloda listelenmez
Silika (SiO2 olarak)10 µg/kg altıTabloda listelenmez
  • Buhar, türbin içinde (ör. giriş vanasında genleşerek) yerel olarak kuruyorsa kızgın buhar tablosunun kullanılması gerekir (Tablo 2 notu).
  • 2 µg/kg sodyum değeri, fosil ve kombine çevrim/HRSG tesisleri için pratik sınırdır; endüstriyel veya jeotermal gibi diğer türbinlerde sağlanamayabilir (s.15). Saf trisodyum fosfat (Na3PO4) işletmesinde gevşetilmiş bir sodyum sınırı mümkündür; belge, destekleyici bilgi yoksa sodyumun 5 µg/kg altında sınırlanabileceğini örnekler (Bölüm 6.9). Kostik işletme veya fosfat karışımlarında Tablo 1 değerleri geçerlidir ve gevşetilmemelidir.
  • Ünite başlatmada (start-up) sodyum 20 µg/kg'ı veya katyon iletkenliği 0,5 µS/cm'yi aşarsa buhar türbine verilmemelidir; belge, bu sınırı sağlamak için buhar sodyum monitörünün gerektiğini yazar (Bölüm 5.3, Tablo 3).

Bir el kitabının verdiği genel güvenli işletme değerleri (Handbook on Power Plant Chemistry, s.95–96)

ParametreEl kitabının genel güvenli işletme değeri (türbin buharı)
Sodyum (Na olarak)5–10 ppb; buharda NaOH birikimini önlemek için tercihen 3–5 ppb
Silika (SiO2 olarak)10–20 ppb
Klorür (Cl olarak)3 ppb altı
Sülfat (SO4 olarak)3 ppb altı
TOC (C olarak)100 ppb altı
Katyon iletkenliği (25 °C)0,3 µS/cm altı

El kitabının sodyum aralığı (5–10 ppb) IAPWS Tablo 1'in 2 µg/kg hedefinden yüksektir. El kitabı, tüm türbin tipleri için aynı kirlilik sınırlarının izlenemeyeceğini ve buharda toplam tuz taşınımının türbini döndürmeden önce birkaç ppb'yi aşmaması gerektiğini de yazar. Türbin üreticisinin şartnamesi ve tesis kimya programı esastır; bu tablolar onların yerine geçmez.

Ölçüm Noktaları

Sodyum Hangi Noktada Ne İçin İzlenir

Ölçüm noktasıSodyum ne için izlenirYanında izlenenlerKaynak
KondensatKondenser kaçağı: kaçak, kondensattaki katyon iletkenliği, sodyum ve klorür verileriyle kanıtlanır.Katyon iletkenliği, klorürHandbook on Power Plant Chemistry s.105–106
Kondensat polisher çıkışıSodyum safsızlığının geçişini (breakthrough) yakalamak ve ürün suyunun saf olduğunu doğrulamak; kondenser kaçağı tespiti.Katyon iletkenliği, silika (iyon değiştirici tükenmesi)Handbook s.124
Ana buharBuharda taşınan sodyum tuzları; türbin kanadında birikinti, titreşim ve hasar riski.Katyon iletkenliği, gazı alınmış iletkenlik, silikaHandbook s.123; IAPWS TGD5-13 s.19–20
DM hattı (katyon ve anyon yatağı çıkışı)Yatak, faydalı debinin dolması veya katyon yatağında sodyum, anyon yatağında silika kaçağının tasarım verisini aşması (hangisi önce gelirse) ile rejenerasyona alınır; anyon yatağından sonra kalan safsızlık, sodyum kaçağından gelen NaOH olabilir.Silika (anyon yatağı), iletkenlikHandbook s.46, 67–68

El kitabında besi suyu için santral izleme tablosu katyon iletkenliği, pH, çözünmüş oksijen ve oksijen tutucuyu sayar; kazan suyu için pH, iletkenlik, silika ve fosfatı sayar. Sodyum ana buhar ve kondensat polisher için listelenir; bu sayfa besi suyu veya kazan suyunda sodyum analizörü önermez. Her tesiste numune noktası seçimi işletme şartnamesine göre yapılır.

Ölçüm Prensibi

Sodyuma Seçici Elektrot ve Numune Alkalizasyonu

Nasıl ölçülür

  • Sodyuma seçici elektrot, numuneye batırılmış bir referans elektrotla birlikte bir elektrokimyasal hücre oluşturur; hücre potansiyeli numunedeki sodyum iyonu aktivitesine bağlıdır ve değiştirilmiş Nernst denklemine uyar: E = E0 + (2,3 RT / F) log C(Na+).
  • Hücre, konsantrasyon skalalı bir pH/p-iyon metreye bağlandığında sodyumu doğrudan okur.
  • El kitabı, kazan besi suyu ve buhar çevrimi numunesi için düşük seviye sodyum elektrodunun yenilenebilir tipte (refillable) kalomel referans elektrotla kullanıldığını ve bu düzenin genel olarak 0,1 ppb'ye kadar sodyum ölçebildiğini yazar.
  • Elektrot yanıtı sıcaklığa duyarlıdır; numune ve standartlar benzer sıcaklıkta olmalıdır.
  • Optimum yanıt için elektrot sürekli akış sisteminde kullanılır ve cam kaplarla temas önlenir.

Numune neden alkalize edilir

  • Hidrojen iyonu, pH < pNa + 3 olduğunda sodyum ölçümünü belirgin biçimde bozar.
  • El kitabı, bu girişimin numunenin amonyak tamponu gibi alkali bir tamponla işlenerek giderildiğini yazar.
  • Ppb düzeyindeki sodyum için gereken pH yüksektir: aşağıdaki tablo kuralın hesap örneğidir.
Sodyum (ppb ≈ µg/L)pNaGereken pH (pNa + 3)
17,36yaklaşık 10,4 ve üzeri
56,66yaklaşık 9,7 ve üzeri
106,36yaklaşık 9,4 ve üzeri

Hesap: sodyum iyonu 23 mg/L = 1 meq/L alınarak 1 µg/L için yaklaşık 4,3×10⁻⁸ mol/L ve pNa = −log(mol/L); gereken pH, el kitabındaki pNa + 3 kuralından türetilmiştir. Hesap örneğidir, bir cihazın çalışma noktası değildir.

Kaynak: Handbook on Power Plant Chemistry, "Selective Ion Electrodes: Sodium (in Boiler Feed-Steam cycle)" bölümü, s.224; sodyum iyonu 23 mg/L: Handbook of Water Treatment, iyon değiştirme bölümündeki eşdeğer konsantrasyon örneği.

Numune Alma

Genel Numune Alma İlkeleri

Aşağıdaki ilkeler el kitabının buhar-su çevrimi numune noktaları bölümünden alınmıştır; kitap bu ilkelerin gerekçesini demir ölçümü bağlamında anlatır, sodyum için ayrıca bir gerekçe vermez.

KonuEl kitabında söylenen
Temsil edilebilirlik ve akışNumune noktaları sistemi temsil etmeli; tüm numune noktaları sürekli ve sabit uygun akışta çalışmalıdır.
Hat uzunluğuNumune hattı en çok 25 metre olmalıdır. Kitap, bu sınırın gerekçesini demir ölçümündeki sapma üzerinden verir (daha uzun hatta demir içeriği gerçek değerden yüzde 80–90 fazla çıkabilir).
Hız ve süreHat hızı sistemdeki hızın 0,25–0,5 katı olmalı; numune analiz paneline 3–5 dakikada ulaşmalıdır (kitap 1,5–1,8 m/s verir).
MalzemeNumune toplama hattının malzemesi sistemle aynı olmalıdır.
Akış ayarıNumune akışı, numune soğutucusundan sonraki vanayla ayarlanmalıdır.
DirsekHatta dirsek gerekirse dirsekten sonraki boru yatay veya yukarı yönlü olmamalı, hafifçe aşağı eğimli olmalıdır.

Kaynak: Handbook on Power Plant Chemistry, "Sampling Points" (s.121). Hat hızı, numune sıcaklığı ve basıncı gibi cihaza özgü değerler üreticinin belgesinde verilir; bu sayfa onları yazmaz.

Birlikte İzleme

Sodyum, Katyon İletkenliği, Silika ve Çözünmüş Oksijen

ParametreNe gösterir (kaynak)Sodyum ölçümüyle ilişkisi
Katyon iletkenliğiDüşük düzeyde, potansiyel olarak aşındırıcı anyon kirleticilerini (klorür, sülfat, organik asit) belirler; kondenser kaçağında küçük bir kirlenmeyi bile büyüterek gösterir.Katyon kolonunda sodyum reçineye geçer, geriye asit kalır; sodyum gibi diğer katyonlar iletkenlik yöntemiyle görünmez ve spesifik iyon analizörüyle ölçülür. IAPWS TGD5-13: hidroksitler katyon iletkenliğine katkı yapmaz; sodyum her zaman katyon iletkenliğiyle birlikte online ölçülmelidir.
Gazı alınmış iletkenlikCO2 kirliliği; hava veya soğutma suyu kaçağının belirlenmesi ve soğuk start-up süresinin kısaltılması.Soğutma suyu kaçağı konusunu el kitabı, kondensatta sodyum, klorür ve katyon iletkenliği izlemesiyle ele alır.
SilikaDoymuş buharda silika taşınımı; polisher'da iyon değiştirici tükenmesi. Ayrıntı için silika ölçümü sayfasına bakın.El kitabı, ana buhar ve polisher izleme tablolarında silika ile sodyumu ayrı satırlar olarak listeler.
Çözünmüş oksijenBesi suyunda oksijen giderimi (AVT) veya kontrollü oksijen beslemesi (OT); deaeratör performansı. Ayrıntı için kazan suyu çözünmüş oksijen ölçümü sayfasına bakın.El kitabı besi suyu tablosunda oksijeni OT/AVT kontrolü ve deaeratör için listeler; sodyum bu tabloda yer almaz.
İletkenlik (kazan suyu)Kimyasal şartlandırmanın kontrolü ve izlenmesi. Ayrıntı için kazan suyu iletkenlik ve blöf sayfasına bakın.Toplam iyonik yükü gösterir; kazan suyu izleme tablosunda sodyum yer almaz.

Kaynak: Handbook on Power Plant Chemistry, santral izleme tabloları (s.121–124) ve katyon iletkenliği tanımı (s.208–209); IAPWS TGD5-13 (2013), Bölüm 6.4 (s.25).

Seçim

Seçimde Sorulacaklar

  • Hangi noktalar izlenecek (kondensat, polisher çıkışı, ana buhar, DM) ve kaç numune hattı gerekiyor.
  • Beklenen sodyum düzeyi: IAPWS TGD5-13 kızgın buharlı yoğuşmalı türbin için 2 µg/kg altı hedef verir; el kitabı 3–5 ve 5–10 ppb değerlerini anar. Hangisinin geçerli olduğu türbin üreticisinin şartnamesine ve tesis kimya programına bağlıdır.
  • Numune sıcaklığı ve basıncı, numune soğutucusu ve akış koşulları.
  • Alkalizasyon reaktifi ve tüketim kalemi.
  • Çıkış ve alarm mantığı: kondenser kaçağı alarmının katyon iletkenliğiyle birlikte kurgusu.
  • Kalibrasyon yöntemi ve sıklığı üretici belgesine göredir; bu sayfa bu değerleri vermez.

Saf su üretim tarafı için EDI nedir, EDI sistemi seçimi ve RO membran seçimi; kazan dairesi parametreleri için kazan, kondens ve buhar jeneratörü otomasyonu; buhara su sürüklenmesi için kazan suyu köpürme ve carryover; su sınıfları için PW, WFI, DI hangi su sınıfı sayfalarına bakın.

SODYUM ANALİZÖRÜ SSS

Sodyum Analizörü ve Online Sodyum Ölçümü Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Sodyum neden izlenir, buhar sınırları, katyon iletkenliğinden farkı, numune alkalizasyonu, kondenser kaçağı ve genel numune alma ilkeleri.

Türkiye'de sodyum analizörü için kime başvurulur?

Mikron Proses (Üsküdar, İstanbul) ihtiyaca göre uygun sodyum analizörünü seçer ve tedarik eder; marka projeye göre belirlenir. Bilgi: [email protected].

Sodyum analizörü ne ölçer ve nasıl çalışır?

Sodyum analizörü, sudaki veya buhar numunesindeki sodyum iyonunu ppb (µg/kg) düzeyinde sürekli ölçer. Handbook on Power Plant Chemistry'ye göre sodyuma seçici bir elektrot ve bir referans elektrot, potansiyeli sodyum iyonu aktivitesine bağlı bir elektrokimyasal hücre oluşturur; hücre değiştirilmiş Nernst denklemine uyar. El kitabı, kazan besi suyu ve buhar çevrimi numunesi için düşük seviye sodyum elektrodunun yenilenebilir tipte (refillable) bir kalomel referans elektrotla kullanıldığını ve bu düzenin genel olarak 0,1 ppb'ye kadar sodyum ölçebildiğini yazar.

Buharda ve kondensatta sodyum neden ölçülür?

IAPWS TGD5-13, sodyumu yaygın tuzların ve NaOH'nin varlığının göstergesi olarak tanımlar. Handbook on Power Plant Chemistry'ye göre buharla taşınan sodyum, buhar türbinde genleştikçe çözünürlüğü düştüğü için kanatlarda birikir; NaOH ve NaCl esas olarak gerilmeli korozyona (stress corrosion) neden olur ve buharda 10 ppb NaOH, orta basınç kademesinde yüzde 80'lik NaOH çözeltisi oluşturmaya yeter. Kondensatta sodyum kondenser kaçağının, polisher çıkışında ise iyon değiştirici geçişinin (breakthrough) göstergesidir.

Buharda sodyum için hangi sınırlar kullanılır?

Tek bir evrensel sınır yoktur. IAPWS TGD5-13 (2013), kızgın buharlı yoğuşmalı enerji santrali türbinlerinde (buhar sıcaklığı 600 °C altı) normal/hedef değer olarak sodyum için 2 µg/kg altını, katyon iletkenliği için 0,20 µS/cm altını ve silika için 10 µg/kg altını verir (Tablo 1); doymuş buharlı, ara kızdırmasız yoğuşmalı türbinde katyon iletkenliği için 0,30 µS/cm altı verilir (Tablo 2). Belge, değerlerin tesise göre özelleştirilmesi gerektiğini ve 2 µg/kg sodyum değerinin endüstriyel veya jeotermal gibi diğer türbinlerde sağlanamayabileceğini belirtir. Bir el kitabı (Handbook on Power Plant Chemistry) ise genel güvenli işletme değeri olarak sodyum için 5–10 ppb, tercihen 3–5 ppb verir; bu aralık IAPWS hedefinden yüksektir. Geçerli sınır, türbin üreticisinin şartnamesi ve tesis kimya programıdır.

Katyon iletkenliği ölçümü sodyum ölçümünün yerine geçer mi?

Hayır. Katyon iletkenliği, numunenin güçlü asidik katyon reçinesinden (H+ formu) geçirildikten sonra ölçülen iletkenliğidir; NaCl gibi tuzlarda sodyum reçineye geçer, geriye HCl gibi asit kalır ve iletkenlik artışı anyondan (klorür, sülfat, organik asit) gelir. Handbook on Power Plant Chemistry, sodyum dahil diğer katyon kirliliğinin iletkenlik yöntemiyle görünmediğini, bunların spesifik iyon analizörleriyle ölçüldüğünü yazar. IAPWS TGD5-13 de hidroksitlerin katyon iletkenliği değerine katkı yapmadığını, bu yüzden düşük bir değerin buhardaki aşırı NaOH'yi dışlamadığını ve sodyumun her zaman katyon iletkenliğiyle birlikte online ölçülmesi gerektiğini belirtir (Bölüm 6.4).

Sodyum ölçümünde numune neden alkalize edilir?

Sodyum elektrodu hidrojen iyonuna da yanıt verir. Handbook on Power Plant Chemistry'ye göre pH, pNa + 3 değerinin altındaysa hidrojen iyonu girişimi belirgindir; bu girişim numunenin amonyak tamponu gibi alkali bir tamponla işlenmesiyle giderilir. Örneğin 1 ppb sodyum (yaklaşık 1 µg/L) yaklaşık pNa 7,4 eder; kural gereği numune pH'ının yaklaşık 10,4 ve üzerinde olması gerekir.

Kondenser kaçağında sodyum nasıl kullanılır?

Handbook on Power Plant Chemistry, kondenser kaçağının kondensattaki katyon iletkenliği, sodyum ve klorür verileriyle kanıtlandığını söyler ve ünite işletilirken sodyum, klorür ve katyon iletkenliği değişimlerinin izlenmesini ister. El kitabı bu durumda yük azaltma, blöf ve kazan suyu şartlandırmasına dair işletme adımları ve durdurma ölçütleri de verir; uygulanacak olan, tesisin işletme talimatıdır.

Demineralize su veya polisher çıkışında sodyum neden izlenir?

Handbook on Power Plant Chemistry'ye göre kondensat polisher çıkışında sodyum, iyon değiştirici safsızlık geçişini yakalar ve ürün suyunun saf olduğunu doğrular; aynı ölçüm kondenser kaçağı tespitinde de kullanılır. DM hattında yatak, faydalı debinin dolması veya katyon yatağında sodyum, anyon yatağında silika kaçağının tasarım verisini aşması (hangisi önce gelirse) ile rejenerasyona alınır; anyon yatağından sonra arıtılmış suda kalan tek safsızlık, sodyum kaçağından gelen NaOH olabilir.

Numune alma için hangi genel ilkeler verilir?

Handbook on Power Plant Chemistry'nin numune noktaları bölümü, buhar-su çevriminin numune noktaları için şu genel ilkeleri verir: numune noktaları sistemi temsil etmeli ve sürekli, sabit uygun akışta çalışmalı; numune hattı 25 metreyi aşmamalı; hat malzemesi sistemle aynı olmalı; akış numune soğutucusundan sonraki vanayla ayarlanmalı; numune analiz paneline 3–5 dakikada ulaşmalı (hat hızı sistemdeki hızın 0,25–0,5 katı); hatta dirsek gerekirse dirsekten sonraki boru yatay veya yukarı değil, hafif aşağı eğimli olmalı. El kitabı bu ilkelerin gerekçesini demir ölçümü üzerinden anlatır; sodyum için ayrıca bir gerekçe vermez.

Sodyum İzleme İhtiyacınızı Birlikte Netleştirelim

Ölçüm noktalarınızı, numune koşullarınızı ve beklenen sodyum düzeyini paylaşın; ihtiyaca göre uygun sodyum analizörünü seçip tedarik edelim. Marka projeye göre belirlenir.

Bilgi: [email protected]

Hemen Arayın