System pomiaru i automatycznej kalibracji pH w instalacjach odsiarczania spalin

Dla źródeł o mocy cieplnej wyższej lub równej 300 MW, dopuszczalne średnie stężenie roczne SO₂ w spalinach będzie wynosić nie więcej niż 130 mg/Nm³ dla obiektów istniejących, oraz 75 mg/Nm³ dla źródeł nowo oddawanych do eksploatacji. Nowe wymagania wymuszają jeszcze ostrzejszy reżim technologiczny pracy instalacji mokrego odsiarczania spalin (IMOS), stanowiących podstawową technologię usuwania SO₂ dla tej wielkości obiektów. Jednym z kluczowych kryteriów decydujących o skuteczności mokrego odsiarczania jest zachowanie odpowiedniego reżimu pH w wybranych etapach procesu. Dla automatycznej kontroli pH w takich zastosowaniach Endress+Hauser oferuje system Liquiline Control, będący następcą sprawdzonego już w polskich elektrowniach systemu Topcal.

Czujniki pomiarowe Memosens

Najważniejszym elementem każdego układu pomiarowego jest sensor przetwarzający wielkość procesową na sygnał elektryczny. W przypadku pH i ORP jest to zintegrowany czujnik ze szklaną elektrodą pomiarową zamknięty systemem referencyjnym.

Po zebraniu na przestrzeni ostatnich kilku lat pozytywnych doświadczeń z nowymi czujnikami pH typu CPS71D ze stałym (zżelowanym) elektrolitem w części referencyjnej, Endress+Hauser odszedł od stosowania elektrod z ciekłym KCl dla pomiarów zarówno pH, jak i redoks na instalacjach odsiarczania. Dla użytkowników oznacza to znaczne uproszczenie układu pomiarowego, a także obniżenie kosztów eksploatacji.

Czujniki pomiarowe Memosens posiadają wbudowaną pamięć oraz własny mikroukład przetwarzania analogowo cyfrowego. W pamięci tej zapisywane są jego dane identyfikacyjne, kalibracyjne i ruchowe czujnika. Sygnał pomiarowy z czujnika podawany jest do przetwornika w postaci cyfrowej poprzez bezstykowe łącze indukcyjne, umieszczone w jego głowicy. Do transmisji takiego sygnału stosowany jest standardowy przewód 4-żyłowy, bez potrzeby używania specjalistycznych przewodów pH, używanych w pomiarach analogowych. Tą drogą przetwornik odczytuje z czujnika również wszystkie dane kalibracyjne i diagnostyczne. 

Armatura do wysuwalnego montażu czujnika pH 

Wymienione wyżej warunki pracy wymagają zastosowania armatury umożliwiającej automatyczne wsuwanie i wysuwanie czujnika z procesu, podłączenie środków myjących, wody lub buforów kalibracyjnych, oraz pewne odcięcie czujnika od mierzonej zawiesiny na czas mycia lub kalibracji.

Z oferty Endress+Hauser, najbardziej sprawdzonym wykonaniem dla omawianej aplikacji jest typ CPA473 z kulowym zaworem odcinającym. Zawór ten zapewnia odcięcie od procesu w sposób dostosowany do pracy w zawiesinach ściernych. Układ zawiera komorę płuczącą zaprojektowaną dla intensywnego mycia czujnika. Trzpień armatury należy dobrać ze stopu o odpowiednio wysokiej odporności na ścieranie, ale jednocześnie, z punktu widzenia ochrony czujnika przed nadmiernym zużyciem, zalecamy ograniczenie prędkości przepływu zawiesiny w punkcie pomiaru do maksymalnie 2 m/s.

Funkcje załączania mediów myjących i buforów kalibracyjnych na blok zaworowy armatury czujnika realizowane są poprzez układ zaworów zlokalizowanych w jednostce pneumatycznej systemu. Pompy membranowe, podające poszczególne płyny pod ciśnieniem 6-8 bar g, umieszczone są bezpośrednio na kanistrach z płynami. 

Przetwornik Liquiline Control jako centralna jednostka sterująca układu 

Przetwarzanie sygnałów wejściowych z cyfrowych czujników pH i potencjału redoks odbywa się w dedykowanej stacji procesowej Liquiline Control, od której nowy układ wziął swoją nazwę. Stacja ta stanowi jednocześnie przetwornik pomiarowy oraz centralną jednostkę sterującą systemu, opartą na komputerze przemysłowym.

Jest to podstawowa cecha odróżniająca obecny system Liquiline Control od jego poprzednika Topcal S i skutkuje znacznym uproszczeniem konstrukcji, gdyż eliminuje potrzebę stosowania oddzielnego sterownika dla części pneumatycznej i hydraulicznej układu pomiarowego.

Stacja Liquiline Control wyposażona jest również w graficzny wyświetlacz dotykowy 4,3” z wizualizacją stanu poszczególnych elementów układu pomiarowego. Oprogramowanie systemu pozwala na indywidualne ustawienie cykli mycia i kalibracji ustroju pomiarowego, a ponadto parametryzację poszczególnych faz podawania poszczególnych mediów, co umożliwia w dowolnym momencie korektę nastaw zależnie od indywidualnych doświadczeń z danego obiektu, a także organizacji służb utrzymania ruchu.

Ważną zaletą systemu jest samoczynne rozpoznawanie przez układ przetwarzania rodzaju i parametrów podłączonego czujnika Memosens, wraz z jego danymi kalibracyjnymi i diagnostycznymi. Dzięki temu, jeśli system zasygnalizuje potrzebę wymiany elektrody pomiarowej celem przeprowadzenia jej zewnętrznego czyszczenia lub regeneracji, pracownik obsługi obiektu może dokonać takiej wymiany, wykorzystując czysty i skalibrowany czujnik przygotowany wcześniej przez specjalistę z laboratorium. Ogranicza to ryzyko i czas niedyspozycyjności pomiaru wskutek stanów awaryjnych lub obsługi systemu. 

Podsumowanie

1. Pomiar pH ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego prowadzenia wszystkich faz procesu mokrego odsiarczania spalin metodami absorpcyjnymi począwszy od fazy rozpuszczania SO₂ w wodzie aż do osuszania gipsu powstającego jako odpad z procesu technologicznego.
2. Wraz z rosnącą zmiennością obciążenia bloków energetycznych, pomiar musi się cechować odpowiednią dynamiką, potwierdzoną wiarygodnością i wysoką dyspozycyjnością.
3. Pomiar potencjału redoks jest wskaźnikiem pozwalającym dokonać zgrubnej oceny, na ile w procesie zachodzi redukcja jonów rtęci Hg²⁺ i związane z tym niebezpieczeństwo reemisji rtęci elementarnej do atmosfery.
4. Ze względu na procesy wytrącania i krystalizacji soli w zawiesinie, zaleca się prowadzenie pomiaru z wykorzystaniem systemów zapewniających funkcję automatycznego mycia i kalibracji czujnika pH lub redoks.
5. Automatyczny system pomiarowy pH/OPR Liquiline Control, z inteligentnymi czujnikami Memosens, wysuwalnymi armaturami zapewniającymi odcięcie od procesu oraz mycie i kalibrację czujników wnosi istotne ułatwienia obsługowe wynikające z funkcjonalności systemu Memosens. 

Dowiedz się więcej: https://eh.digital/39DhkV8

źródło: Endress+Hauser