高度な冷却水処理コンセプト (パート 6)

編集者注: これは、Buecker & Associates, LLC の社長、Brad Buecker による 6 部構成のシリーズの最終回です。

パート 1 はこちらからお読みください。

パート 2 はこちらからお読みください。

パート 3 はこちらからお読みください。

パート 4 はこちらからお読みください。

パート 5 はこちらからお読みください。

このシリーズの前の部分では、発電所および産業プラントの一次冷却水処理に関連する多くの問題を検討しました。 しかし、ほとんどの大規模プラントには、ポンプ ベアリング、潤滑油クーラー、発電機の水素クーラーなどの機器に補助冷却を提供する多数の密閉水システムがあります。

これらのサブシステムはプラントの稼働に不可欠であり、クローズド システムのパフォーマンス低下や障害によりプラントが停止する可能性があります。 今回は、密閉冷却水処理の最も重要な側面のいくつかを検討します。

多くのシステムでは補充が必要な漏れや小さな損失が発生するため、「密閉」冷却水という用語は若干誤解を招きます。 (深刻な腐食が発生した場合、これらの損失は重大になる可能性があります。) また、システムには、酸素侵入のもう 1 つの発生源である補給の導入と需要の変化に対応するためのヘッド タンクが備えられていることがよくあります。 注目すべきは、一部の密閉システムは空冷であり、より完全に「密閉」状態に近づくことです。

CCW システムではさまざまな品質の水を利用することができますが、頻繁に選択されるのは、システム内で処理される凝縮水または脱塩水です。この記事の焦点は、水です。

CCW ネットワークの一般的な配管材料は炭素鋼です。 熱交換器チューブ、またはプレートアンドフレーム熱交換器のプレートには、銅合金、ステンレス鋼、場合によってはチタンが通常選択されます。

治療プログラムを計画するときは、完全なシステムの冶金学を知ることが重要です。

高純度水を使用するシステムでは、通常、スケールの形成は問題ではなく、むしろ腐食が主な問題となります。 (微生物による汚れも問題となる可能性がありますが、これについてはこの記事で後ほど説明します。) 最も一般的な腐食メカニズムの多くは、このシリーズの以前の記事で開放型再循環システムについて概説しました。

前世紀半ばの開放型再循環システムと同様に、閉鎖型システムの腐食制御にはクロメートが非常に一般的でした。 処理が開始されると、クロム酸塩は最終的に炭素鋼上に「擬似ステンレス鋼」と呼ばれる非常に保護的な層を形成します。 しかし、六価クロム (Cr6+) の毒性の問題により、ほぼすべての冷却水用途から六価クロム (Cr6+) が排除されることになりました。

亜硝酸ナトリウム (NaNO2) はクロム酸塩の一般的な代替品です。 この化合物は安価で取り扱いが安全で、通常は pH を 8.5 ～ 10.5 の範囲に維持するために水酸化ナトリウムや四ホウ酸ナトリウムなどの pH 調整剤または緩衝剤が含まれています。 (2)

亜硝酸塩は、金属表面上の不動態鉄酸化物層の形成を促進します。

9Fe(OH)2 + NO2 → 3Fe3O4 + NH4 + 2OH + 6H2O 式 1

9Fe(OH)2 + NO2 → 3(Fe2O3) + NH4 + 2OH + 3H2O 式 2

亜硝酸塩は最初に陽極で反応し、残留物がしきい値を下回ると、大規模な陰極環境で少数の陽極が発生する可能性があるため、このため一般に「危険な」抑制剤として知られています。 その後、急速な孔食が発生する可能性があります。 一般的な腐食や孔食を防止するために、通常安全な亜硝酸塩残留範囲は 500 ～ 1,000 ppm ですが、すべての用途を注意深く監視し、管理する必要があります。 システムの漏れにより適切な残留物を維持できない場合は、漏れが修復されるまで処理を中止する必要があります。

著者の閉鎖システムの亜硝酸塩処理の経験によれば、新鮮な化学薬品の導入は簡単で、pH 緩衝剤と混合した粒状の亜硝酸ナトリウムを週に 1 回ポットフィーダーに投入するだけでした。

バッチ供給は、上部カバーのラッチを外し、計量された量の固体化学薬品を注ぎ、カバーを再びラッチし、次にフィーダーのバルブを数分間操作して固体が溶解し、冷却水後流に輸送されることを確認することによって実行されます。