CS244166B1

CS244166B1 - Apparatus for thickening salt, acids or hydroxides from a sample of superheated steam

Info

Publication number: CS244166B1
Application number: CS845765A
Authority: CS
Inventors: Jiri Toman
Original assignee: Jiri Toman
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS576584A1

Abstract

Zařízení je určeno Dro zahušťování příměsi přehřáté páry způsobující korozi na lopatkách turbin a podobných zařízení. Jeho podstatou je( ze do podlouhlé svislé nádoby, v dolní části zúzené do sborníku vzorku, opatřené ve vrcholu potrubím s výstupní armaturou a uvnitř shora dolů alespoň dvěma separačními stupni, mezi nimiž je umístěn tryskový systém, je zavedeno potrubí vzorku přehrážé páry. V něm jsou zabudovány clona pro měření průtoku, odbočné potrubí ke kondensátoru, zařízení pro zajištění cirkulace a trubka pro výměnu solí. Potrubí je zaústěno do prvního sěparačního stupně. Potrubí z kondensátoru, opatřené armaturou pro regulaci vstřiku kondenzátu, je zaústěno do tryskového systému. Ze sborníku vzorku je vyvedeno potrubí s vypouštěcí armaturou, před níž je zaústěno potrubí do ejektoru. Využití se předpokládá například v tepelných a jaderných elektrárnách a dále tam, kde je třeba kontrolovat kvalitu páry s velmi nízkou koncentrací příměsí.The device is intended for the condensation of superheated steam impurities causing corrosion on turbine blades and similar devices. Its essence is that a sample pipe of superheated steam is introduced into an elongated vertical vessel, narrowed in the lower part into a sample chamber, equipped with a pipe with an outlet fitting at the top and at least two separation stages inside from top to bottom, between which a jet system is located. It contains an orifice for measuring the flow rate, a branch pipe to the condenser, a device for ensuring circulation and a pipe for exchanging salts. The pipe opens into the first separation stage. The pipe from the condenser, equipped with a fitting for regulating the condensate injection, opens into the jet system. A pipe with a discharge fitting is led out from the sample chamber, before which a pipe opens into the ejector. It is expected to be used, for example, in thermal and nuclear power plants and also where it is necessary to control the quality of steam with a very low concentration of impurities.

Description

Zařízení je určeno Dro zahušťování příměsi přehřáté páry způsobující korozi na lopatkách turbin a podobných zařízení. Jeho podstatou je₍ ze do podlouhlé svislé nádoby, v dolní části zúzené do sborníku vzorku, opatřené ve vrcholu potrubím s výstupní armaturou a uvnitř shora dolů alespoň dvěma separačními stupni, mezi nimiž je umístěn tryskový systém, je zavedeno potrubí vzorku přehrážé páry.The device is intended for the thickening of superheated steam admixtures causing corrosion on turbine blades and similar devices. Its essence is ₍ from into an elongated vertical vessel, narrowed in the lower part into a sample chamber, equipped at the top with a pipe with an outlet fitting and inside from top to bottom with at least two separation stages, between which a jet system is placed, a pipe for the sample of superheated steam is introduced.

V něm jsou zabudovány clona pro měření průtoku, odbočné potrubí ke kondensátoru, zařízení pro zajištění cirkulace a trubka pro výměnu solí. Potrubí je zaústěno do prvního sěparačního stupně. Potrubí z kondensátoru, opatřené armaturou pro regulaci vstřiku kondenzátu, je zaústěno do tryskového systému. Ze sborníku vzorku je vyvedeno potrubí s vypouštěcí armaturou, před níž je zaústěno potrubí do ejektoru. Využití se předpokládá například v tepelných a jaderných elektrárnách a dále tam, kde je třeba kontrolovat kvalitu páry s velmi nízkou koncentrací příměsí.It contains a flow measurement orifice, a branch pipe to the condenser, a circulation device and a salt exchange pipe. The pipe is connected to the first separation stage. The pipe from the condenser, equipped with a fitting for regulating the condensate injection, is connected to the jet system. A pipe with a discharge fitting is led out of the sample collection, in front of which a pipe is connected to the ejector. It is expected to be used, for example, in thermal and nuclear power plants and where it is necessary to control the quality of steam with a very low concentration of impurities.

244 166244 166

244 Ιββ244 Iββ

Vynález se týká zařízení pro zahušťování solí, kyselin nebo hydroxidů ze vzorku přehřáté páry turbiny pro sledování koncentrace těchto příměsí těsně před oblastí syté páry, aby bylo možno získat informaci o agresivních příměsích v páře, způsobujících korozi lopatek turbiny v oblasti syté páry. Kvalita této páry je již vyšší, neboť části příměsí obsažených.v páře,vstupující do turbiny,se vyloučí v pevné formě na lopatkách turbiny ještě před oblastí syté páry.The invention relates to a device for concentrating salts, acids or hydroxides from a sample of superheated steam of a turbine for monitoring the concentration of these impurities just before the saturated steam region, in order to obtain information about aggressive impurities in the steam causing corrosion of turbine blades in the saturated steam region. The quality of this steam is already higher, since parts of the impurities contained in the steam entering the turbine are precipitated in solid form on the turbine blades before the saturated steam region.

Vzhledem k velmi nízkým koncentracím těchto příměsí, které se řádově pohybují až v jednotkách ^tg*l ,byla dosud analýza, vzorku zkondenzované páry velmi obtížná. Přímá stopová analýza je téměř vyloučená, koncentrační metody pomocí koncentrace na ionexech nemohou dát dostatečnou informaci pro neznámý průnik jednotlivých složek, chromátografické metody jsou složité a rovněž pro některé prvky nedostatečně citlivé. Koncentrace vzorku z kondenzované páry odpařováním vede k nutnosti zpracovat velké množství vzorku, manipulací se vzorkem vzrůstá riziko kontaminace tak zředěných roztoků.Due to the very low concentrations of these impurities, which are in the order of ^tg*l, the analysis of condensed steam samples has been very difficult. Direct trace analysis is almost impossible, concentration methods using ion exchange concentration cannot provide sufficient information for unknown penetration of individual components, chromatographic methods are complex and also insufficiently sensitive for some elements. Concentration of a sample from condensed steam by evaporation leads to the need to process a large amount of sample, and handling the sample increases the risk of contamination of such diluted solutions.

Uvedené nevýhody jsou podstatně zmírněny zařízením pro zahušťování solí, kyselin nebo hydroxidů ze vzorku přehřáté páry podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že do podlouhlé svislé nádoby, v dolní části zúžené do sborníku vzorku, opatřené ve vrcholu potrubím s výstupní armaturou a uvnitř shora dolů alespoň dvěma separačními stupni, mezi nimiž je umístěn tryskový systém, je zavedeno potrubí vzorku přehřáté páry, v němž jsou zabudovány clona pro měření průtoku, odbočné potrubí ke kondenzátoru, zařízení pro zajištění cirkulace, na příklad ejektor nebo čerpadlo a trubka pro výměnu solí a které je zaústěno do prvního separačního stupně. Potrubí z kondenzátoru, opatřené armaturou pro regulaci vstřiku kondenzátu,je zaústěno do tryskového systému. Ze sborníku vzorku je vyvedeno potrubí s vypouštěcí armaturou,před níž je zaústěno potrubí do ejektoru. Mezi odbočné potrubí ke kondenzátoru a zařízení pro zajištění cirkulace může být zařazena armatura pro regulaci průtoku.The above disadvantages are substantially mitigated by the device for concentrating salts, acids or hydroxides from a sample of superheated steam according to the invention. Its essence lies in the fact that a superheated steam sample pipe is introduced into an elongated vertical vessel, narrowed in the lower part into a sample chamber, provided at the top with a pipe with an outlet fitting and inside from top to bottom with at least two separation stages, between which a jet system is located, in which a flow-metering screen, a branch pipe to the condenser, a device for ensuring circulation, for example an ejector or a pump and a pipe for exchanging salts are built in, and which opens into the first separation stage. The pipe from the condenser, provided with a fitting for regulating the injection of condensate, opens into the jet system. A pipe with a discharge fitting is led out from the sample chamber, before which a pipe to the ejector opens. A fitting for regulating the flow rate can be included between the branch pipe to the condenser and the device for ensuring circulation.

244 188244 188

Výhodou vynálezu je, že umožňuje příměsi obsažené v přehřáté páře zkoncentrovat o tři až pět řádů, Jímž je již umožněna analýza vzorku s nepodstatnou chybou a je možno stanovit i minoritní prvky a sloučeniny· Kromě toho navrhované řešení umožňuje zkoncentrovat příměsi bez kondenzace přehřáté páry přímo v místě odběru vzorku, pára, téměř zbavená příměsí, je odváděna zpět do okruhu voda-pára.The advantage of the invention is that it allows the impurities contained in the superheated steam to be concentrated by three to five orders of magnitude. This already enables sample analysis with an insignificant error and it is possible to determine even minor elements and compounds. In addition, the proposed solution allows the impurities to be concentrated without condensation of the superheated steam directly at the point of sampling; the steam, almost free of impurities, is discharged back into the water-steam circuit.

Příklad zařízení pro zahušťování solí, kyselin nebo hydroxidů ze vzorku přehřáté páry podle vynálezu je schematicky nakreslen v podélném řezu na připojeném výkrese·An example of a device for concentrating salts, acids or hydroxides from a sample of superheated steam according to the invention is schematically drawn in longitudinal section in the attached drawing.

Podlouhlá svislá válcová nádoba je na svém spodku stupňovitě zúžená do sborníku 2 vzorku, vyúsťujícího do potrubí s vypouStěcí armaturou 4. Nad sborníkem 2 vzorku je v nádobě nad sebou postupně uspořádán cyklonový první separační stupeň 6, druhý separační stupeň 2» tvořený na příklad soustavou vlnitých plechů, vrstvou raschigových kroužků nebo jiným separujícím systémem, tryskový systém 10 a třetí separační stupeň 8, konstruovaný podobně jako druhý separační stupeň 2· ^z kuželovitého vrcholu nádoby je vyvedeno potrubí opatřené výpustní armaturou 2· Do prvního separačního stupňe 6 je zaústěno potrubí vzorku 12 přehřáté páry, opatřené clonou 13 pro měření průtoku, armaturou 1_ pro regulaci průtoku, ejektorem 14 a trubkou 15 pro výměnu solí. Do tryskového systému 10 v nádobě je zapojeno potrubí odbočující z potrubí vzorku 12 přehřáté páry za clonou 15 pro měření průtoku a procházející kondenzátorem 11 chlazeným vodou a dále armaturou 2 pro regulaci vstřiku kondenzátu. Ejektor 14 je spojen potrubím s vývodem ze sborníku 9 vzorku před vypouštěcí armaturou 4.An elongated vertical cylindrical vessel is tapered at its bottom into a sample chamber 2, which opens into a pipe with a discharge fitting 4. Above the sample chamber 2, a cyclone first separation stage 6, a second separation stage 2» formed, for example, by a system of corrugated sheets, a layer of Raschig rings or another separating system, a nozzle system 10 and a third separation stage 8, constructed similarly to the second separation stage 2, are arranged in the vessel one above the other in sequence. A pipe equipped with a discharge fitting 2 is led out ^from the conical top of the vessel. A pipe 12 of a sample of superheated steam, equipped with a diaphragm 13 for measuring the flow rate, a fitting 1_ for regulating the flow rate, an ejector 14 and a pipe 15 for exchanging salts, are connected to the first separation stage 6. A pipe branching from the superheated steam sample pipe 12 behind the flow measurement orifice 15 and passing through the water-cooled condenser 11 and then through the condensate injection control valve 2 is connected to the nozzle system 10 in the vessel. The ejector 14 is connected by a pipe to the outlet from the sample collector 9 in front of the discharge valve 4.

Vzorek 12 přehřáté páry, ve kterém se má stanovit koncentrace solí, kyselin nebo hydroxidů,je veden clonou 15 pro měření průtoku a armaturou J pro regulaci průtoku do ejektoru 14, kde se isvlaží zahušťovaným vzorkem ze sborníku 2 vzorku na mokrou páru. V trubce 15 pro výměnu solí přejdou příměsi, původně obsažené ve vzorku 12 přehřáté páry, vzhledem k velmi nízkému rozdělovacímu koeficientu, do vodní fáze. Směs vody a páry přichází tangenciálnímThe sample 12 of superheated steam, in which the concentration of salts, acids or hydroxides is to be determined, is led through the orifice 15 for flow measurement and the fitting J for flow regulation to the ejector 14, where it is moistened with the condensed sample from the wet steam sample collection 2. In the salt exchange tube 15, the impurities originally contained in the sample 12 of superheated steam, due to the very low partition coefficient, pass into the water phase. The mixture of water and steam enters the tangential

244 ΙβΒ zaústěním do cyklonového prvního separačního stupně 6, ve kterém se vodní fáze obsahující příměsi z velké části odloučí a stéká do sborníku £ vzorku.Pára se zbylou vlhkostí a v této vlhkosti obsaženým zbytkem příměsí prochází druhým separačním stupněm £. Po průchodu, druhým separačním stupněm £ prochází prostorem, do kterého se vstřikuje tryskovým systémem 10 kondenzát vzorku přehřáté páry, zkondenzovaný v kondenzátoru 11 a regulovaný za kondenzátorem 11 následující armaturou 2 pro vstřik kondenzátu tak, aby se ve sborníku £ vzdrku udržovala konstantní hladina. Do vstřikovaného kondenzátu přejde další část příměsí. Tento kondenzát protéká dolů druhým separačním stupněm £, prvním separačním stupněm 6, cestou rovněž přijímá příměsi.a vtéká do sborníku £ vzorku. Třetí separační stupeň 8 snižuje dále úlet vody s párou a tím příměsí. Z třetího separačního stupně 8 je pára odváděna výstupní armaturou 3, udržující tlak v separátoru. Před zahájením koncentrace vzorku je sborník £ vzorku prázdný. Otevřením armatury 2 pro vstřik kondenzátu se sborník £ vzorku naplní kondenzátem na zvolený objem, pomocí uvedené armatury 2 se v průběhu zahušťování zvolený objem udržuje. Po ukončení koncentrace vzorku se vzorek ze sborníku £ vzorku vypustí vypoufiifcúi' armaturou 4 a podrobí analýze.244 ΙβΒ by entering the cyclone first separation stage 6, in which the water phase containing the impurities is largely separated and flows into the sample collection £. The steam with the remaining moisture and the rest of the impurities contained in this moisture passes through the second separation stage £. After passing through the second separation stage £, it passes through a space into which the condensate of the sample of the superheated steam is injected by a nozzle system 10, condensed in the condenser 11 and regulated by the condensate injection fitting 2 following the condenser 11 so that a constant level is maintained in the collection £. Another part of the impurities passes into the injected condensate. This condensate flows down through the second separation stage £, the first separation stage 6, on the way also receiving impurities. and flows into the collection £ of the sample. The third separation stage 8 further reduces the drift of water with steam and thus impurities. From the third separation stage 8, the steam is discharged through the outlet fitting 3, which maintains the pressure in the separator. Before the sample concentration begins, the sample collection chamber £ is empty. By opening the fitting 2 for the condensate injection, the sample collection chamber £ is filled with condensate to the selected volume, and the selected volume is maintained during the concentration by means of the said fitting 2. After the sample concentration is completed, the sample is discharged from the sample collection chamber £ through the outlet fitting 4 and subjected to analysis.

Násobnost zahuštění lze vyjádřit vztahem Z = /1-K-u/.t kde Z je násobnost zahuštěníThe multiplicity of condensation can be expressed by the relation Z = /1-K-u/.t where Z is the multiplicity of condensation

Q je průtok páry měřený clonou 13 pro měření průtoku M je hmotnostní množství vzorku ve sborníku 9 vzorku a potrubí K je rozdělovači koeficient příměsí při daném tlaku /K — O *Z Z V Z Zv/Gvzvz . SZ / pnmesi v pare' příměsi ve vodě' u je hmotnostní podíl vody, unášený s párou za třetím separačním stupněm 8 t je doba zahušťování vzorkuQ is the steam flow rate measured by the flow rate measuring orifice 13 M is the mass quantity of the sample in the sample collection 9 and the pipe K is the partition coefficient of the impurities at a given pressure /K — O *Z Z V Z Zv/Gvzvz . SZ / pnmesi v pare' admixtures in water' u is the mass fraction of water carried with the steam after the third separation stage 8 t is the sample thickening time

Zejména v oblasti nízkých tlaků, kde je velmi nízký rozdělovači koeficient pro příměsi K = 10⁸ _až 10'3° _a velký rozdíl hustot vody a páry, což přispívá k malému únosu vody s párou,'bude seEspecially in the low pressure region, where the partition coefficient for the admixture is very low K = 10 ⁸ _and ž 10'3° _and the difference in densities of water and steam is large, which contributes to a small entrainment of water with steam,'it will be

244 188 součinitel, uvedený v rovnici v závorce blížit jedničce. Na příklad při Q = 1OOO kg . h“¹, M = 0,5 kg a t = 24 h se získá zahuštění vzorku i _1222 kg · h 2__ . 24 h = 2,4 . 10^Z 244 188 the coefficient, given in the equation in brackets, should be close to one. For example, at Q = 1OOO kg . h“ ¹ , M = 0.5 kg and at = 24 h, the sample density is obtained as _1222 kg · h 2__ . 24 h = 2.4 . 10 ^Z

075’Eg což je zahuštění,‘ které již umožní analýzu vzorku s nepodstat— nou chybou.075'Eg which is a concentration,' which will allow the analysis of the sample with an insignificant error.

Využití nálezu se předpokládá na příklad v tepelných a jaderných elektrárnách pro kontrolu kvality páry a v jiných oblas těch národního hospodářství, kde je třeba kontrolovat kvalitu páry s velmi nízkou koncentrací příměsí.The invention is expected to be used, for example, in thermal and nuclear power plants for controlling steam quality and in other areas of the national economy where it is necessary to control the quality of steam with a very low concentration of impurities.

PŘEDMĚT VYNALEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

Device for concentrating salts, acids or hydroxides from a sample of superheated steam, characterized in that in an elongated vertical vessel (in the lower part tapered into the sample collection) (9), provided at the top with piping with outlet fitting (5) and but with two separation stages (6,8), between which a nozzle system (10) is placed, a superheated steam sample line (12) is introduced in which a flow metering orifice (15) is incorporated, a branch line to the condensers (11), a circulation device, for example an ejector (14) or a pump and a tube (15) for the exchange of salts, which is connected to a first separation stage (6), the condenser line (11) having an injection valve (2) the condensate (orifice) is connected to the nozzle system (10), and from the sample collection (9) a pipeline with a discharge valve (4) is led out, before which the pipeline is connected to the ejector (14),

Device according to claim 1, characterized in that a flow control valve (1) is provided between the branch pipe to the capacitors (11) and the circulation device.

1 drawing