SE0950250A1 - Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem - Google Patents

Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem

Info

Publication number
SE0950250A1
SE0950250A1 SE0950250A SE0950250A SE0950250A1 SE 0950250 A1 SE0950250 A1 SE 0950250A1 SE 0950250 A SE0950250 A SE 0950250A SE 0950250 A SE0950250 A SE 0950250A SE 0950250 A1 SE0950250 A1 SE 0950250A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cooling water
hydrogen
water
water system
copper
Prior art date
Application number
SE0950250A
Other languages
English (en)
Other versions
SE533530C2 (sv
Inventor
Peter Szakalos
Gunnar Hultqvist
Olle Grinder
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to SE0950250A priority Critical patent/SE0950250A1/sv
Priority to EP20100764744 priority patent/EP2429956B1/en
Priority to US13/258,056 priority patent/US20120031435A1/en
Priority to PCT/SE2010/050409 priority patent/WO2010120240A1/en
Publication of SE533530C2 publication Critical patent/SE533530C2/sv
Publication of SE0950250A1 publication Critical patent/SE0950250A1/sv

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/18Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using inorganic inhibitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F15/00Other methods of preventing corrosion or incrustation
    • C23F15/005Inhibiting incrustation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/24Protection against failure of cooling arrangements, e.g. due to loss of cooling medium or due to interruption of the circulation of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/26Structural association of machines with devices for cleaning or drying cooling medium, e.g. with filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/02Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
    • C02F2103/023Water in cooling circuits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/08Corrosion inhibition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2931Diverse fluid containing pressure systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

15 20 25 30 35 För att garantera ett kontinuerligt flöde av kylmediet igenom SWCS:en, innefattar den en sil för avlägsnande av skräp, dvs. fasta korrosionsprodukter från kopparkorrosion, och andra partiklar som kan ha blivit uppslammade i kylmediet. Om inte skräp och partiklar avlägsnas från kylmediet, tenderar de att klumpa ihop sig och strypa kylpassagerna i SWCS:en. Avlägsnande av skräp och partiklar från kylmediet erfordras således för att undvika tilltäppning av statorkylpassagerna. Silen fångar upp skräp och partiklar då kylmediet strömmar igenom silen. Genom att avlägsna skräp och partiklar från kylvattnet, hjälper silen till att hålla kylpassagerna öppna för kylmedieflödet. Silen är vanligtvis placerad i ett lågtemperaturparti av statorvattenkylsystemet, just uppströms om generatorn i kylmedieledningen. Silen utgörs i allmänhet av ett silnätsfilter av rostfritt stål beläget i SWCS kylmedieledning utanför och uppströms om statom.
Silnätet i silen har en tendens att ackumulera kopparkorrosionsprodukter (som hitintills förrnodats utgöras av i huvudsak kopparoxider) från vattnet i SWCS:en. Oxiden byggs upp på trådarna i nätet och minskar öppningarna i nätet, genom vilka kylmediet ska strömma. Efter hand som utfallningen av kopparoxid på silen ökar, ökar likaledes silens flödesmotstånd för kylmediet. En sil med oxidutfållningar hämmar kylsystemets flöde, minskar flödet av kylmedium genom statorn och stör sj älva kylningen av statom. Det finns ett länge känt behov av teknik som minskar utfällningen av korrosionsprodukter på en SWCS-sil och därigenom förbättrar flödet genom SWCS:en. Utfällning av koppar på SWCS-silen beror ofta på utfällningar av föreningar av metaller som är lösta i kylmediet, vilka bildas på trådnätet i silen. De ledande lindningama i statom består i allmänhet av metallisk koppar (Cu). Små mängder av koppar från statorlindningarna löser sig i kylmediet efter hand som kylmediet strömmar över lindníngama. Både skräp i fonn av fasta korrosionsprodukter fällningar av kopparjoner fälls ut på silnätet i silen i huvudsak som CuO, som hitintills trotts vara i huvudsak en vätefri kopparoxid.
Beskrivning av problemet vid vattenkylda partikelacceleratorer Partikelacceleratorer (linjära eller cirkulära) är anordningar som använder ett elektriskt fält för att accelerera elektrisk laddade partiklar till höga hastigheter och hålla dem inneslutna. Korrosion av koppar är ett kritiskt problem i de flesta acceleratorer.
Komponenter gjorda av koppar kyls rutinmässigt med avj oniserat vatten med låg ledningsförrnåga. Lösgöring av kopparoxider från moderytan är vanlig. Avlagringarna, som innefattar rödbrun CuZO, svart CuO och Cu-hydroxider, kan ackumuleras på sådant sätt att flödet av kylmedium genom kylsystemkomponenterna påtagligt begränsas eller blockeras helt och hållet, och avlagringarna äventyrar funktionen av kylsystemet och 10 15 20 25 30 35 således också av partikelacceleratorsystemet. Kylvattensystemen för partikelacceleratorer är i grunden desamma som de för kylning av statorerna i elgeneratorer. Kylvattensystemen för fusionsreaktorer såsom ITER har mycket gemensamt med dem för partikelacceleratorer, om än vattentemperaturen kan gå upp till 250 °C.
Dokument som uppenbarar teknikens ståndpunkt JP 3239143 uppenbarar användningen av ett starkt elektriskt fält mellan elektroder, och kopparj oner och kopparoxidjoner fälls ut på elektroderna.
JP 9289750 uppenbarar minskning av kopparkorrosion genom reglering av en fastställd mängd av löst syre i kylvattnet.
WO 99/43 070 uppenbarar användningen av en avjoniserande konsthartsbädd med hög kapacitet, vilken innehåller bara ett katj onkonstharts. Katj onkonsthartset fångar kemiskt kopparj oner i kylvattnet.
WO 01/82450 uppenbarar användningen av ett konstharts med fónnåga att hålla kvar Cuzïj onerna och anj onerna i kylvattnet.
CN 1354546 uppenbarar användningen av alkaliska tillsatser till kylvattnet.
CN 1354548 uppenbarar användningen av utrustning för omvänd osmos fór rening av kylvattnet.
US 6 554 006 uppenbarar användningen av ett medel som löser upp eller avlägsnar kopparoxidutfállningar från ytan av rörmaterial. Generatorn måste kopplas bort under rengöringsoperationen.
US 6 596 175 uppenbarar ett förfarande för att lösa upp CuO-utfällning på en sil i ett statorvattenkylsystem genom COz-insprutningar.
CN 1587086 uppenbarar användningen av en starkt sur katjonbytarkonstharts av Na- eller K-typ parallellkopplad med en starkt sur katj onbytarkonstharts av H-typ. Extra hydroxid tillsätts för korrosionsminskning.
KR 200500455 73 uppenbarar ett vattenreningsförfarande som använder anordning som producerar kopparj oniserat vatten.
JP 2006312154 uppenbarar en jonbytare för att avlägsna kopparj oner från kylvattensystem.
CN 1865171 uppenbarar ett medel för att förhindra utfällning och korrosion av koppar i kylvattensystem.
Alla dokument som uppenbarar teknikens ståndpunkt och hänvisas till ovan förutsätter att korrosionen inte orsakas av sj älva vattnet utan av löst Og-gas i vattnet. Följaktligen fokuserar den kända tekniken bara på hur man ska reducera det problem som orsakas av 10 15 20 25 30 35 kopparkorrosion och utfallning av korrosionsprodukter, eller på hur man ska minska underhållskostnaden, men de föreslagna lösningarna eliminerar inte roten till problemet, dvs. korrosionen av koppar.
Som ett belysande exempel uppenbarar en artikel av Martynova O. I., et al.”Water Chemistry of cooling Water systems made from copper-based materials in the loops of power-generating units” Teploenergetika (11) 21-24 (1989) att små tillsatser (upp till 60 ug/kg vatten) av vätgas till kylvattnet reducerar (men inte eliminerar) den allmänna kopparkorrosionen.
En annan publikation, US 2002/0021778 Al, uppenbarar att det är också känt inom kärnkraftsindustrin att tillsats av vätgas till kylvattnet i fissionsreaktorer eliminerar ett speciellt korrosionsfenomen, nämligen spänningskorrosionssprickning och intergranulär spänningskorrosionssprickning (SCC och IGSCC) i metallkomponenter. För att undertrycka spänningskorrosionssprickning sprutas zirkoniumhydroxid och vätgas in i reaktorkylvattnet. Insprutningen av zirkoniumhydroxid är nödvändig, eftersom man tror att en ökning av mängden insprutad vätgas orsakar en ökning av mängden radioaktiv kvävgas som avgår till huvudångsystemet, vilket ökar strålningsdosraten för huvudångsystemet. Den fördelaktiga verkan av vätgastillsatsen erhålls genom en neutralisering av löst syrgas och oxidativa radiolysprodukter såsom väteperoxid i vattnet, dvs. inte genom att eliminera den allmänna korrosionen av själva vattnet.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfallningar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets, av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar. Den enda typ av korrosion som sker på kopparmetall som utsätts för kylvatten av rimlig renhet är allmän korrosion, ej SCC.
Enligt föreliggande uppfinning uppnås detta ändamål genom att en tillräcklig mängd av vätgas tillförs till det vätskeforrni ga kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen för att eliminera allmän kopparkorrosion av vatten.
Uttrycket ”en tillräcklig mängd av vätgas tillförs till det vätskeforrniga kylvattnet” ska inte tolkas så, att det kräver att Vätgasen ska tillföras direkt in i en gasfas som vanligtvis finns ovanför en yta av vätskefonnigt kylvatten i en sluten tank. Vätgasen kan lika väl 10 15 20 25 30 35 tillföras under ytan av det vätskeformiga kylvattnet, varifrån det kommer att bubbla upp genom det vätskeformi ga kylvattnet och upp i den ovanför vattenytan inneslutna gasfasen. I allmänhet är det möjligt spruta in vätgasen var som helst i det vätskeformiga kylvattensystemet så länge som systemet är tillräckligt slutet och cirkulerande.
Företrädesvis tillförs väte för att i nämnda vätskeforrniga vatten upprätthålla åtminstone 80 pg väte/ kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till omkring 75 °C.
F öreträdesvis tillförs väte för att upprätthålla i nämnda vätskeformiga vatten åtminstone y pg väte/ kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till omkring x °C, där y = (3.75 (x - 75) + 80) när x är i intervallet 75-87.
Likaledes företrädesvis tillförs väte för att i nämnda vätskeformiga vatten upprätthålla åtminstone 125 pg väte / kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till omkring 300 °C.
Förfarandet är särskilt användbart för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfällningar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets i elgeneratorer, partikelacceleratorer och fusionsreaktorer såsom ITER.
Om så erfordras av säkerhetsskäl, kan vätgasen tillföras till den slutna kylvattensystemkretsen tillsammans med en inert gas, företrädesvis kvävgas.
Enligt föreliggande uppfinning uppnås detta ändamål också genom att en sluten kylvattensystemkrets av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar innefattar en vätgaskälla, och organ för tillförsel av en tillräcklig mängd av vätgas från vätgaskällan till en gasfas i kontakt med det vätskeformiga kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen för att eliminera allmän kopparkorrosion av vatten.
Vätgaskällan innehåller ren vätgas eller, om så erfordras av säkerhetsskäl, en blandning av vätgas och en inert gas, lämpligen kväve, och organen för tillförsel av vätgas tillför blandningen till kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen. 10 15 20 25 30 35 Företrädesvís innefattar den slutna kylvattensystemkretsen vidare reglerorgan för att i det vätskeformiga vattnet upprätthålla en reglerbar koncentration av åtminstone 80 pg H / kg vatten upp till 75 °C och åtminstone 125 ug H/ kg vatten upp till 300 °C.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till föredragna utföringsformer och de bifogade ritningarna.
Figur 1 är ett blockdiagram av en sluten kylsystemskrets för en statorlindning i en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning.
Figur 2 är ett diagram som visar partialtrycken av O; och H2 då koppar utsätts för avj oniserat vatten.
Figur 3 är ett diagram som visar potential/pH (Pourbaix) för koppar med kompletterande termodynamiska data från en studerad väte- och syreinnehållande korrosionsprodukt (CuOyHX), som bildats under anoxiska förhållanden.
Figur 4 är ett diagram som visar det allmänna kopparkorrosions- och kopparimmunitetsområdet (ingen korrosion) som en funktion av temperatur och mängden löst vätgas i vattnet.
SÄTT ATT UTFÖRA UPPFINNINGEN Figur 1 är ett blockdiagrarn av en sluten kylsystemskrets (SWCS) för en statorlindning av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar.
Kylsystem av det slaget finns i exempelvis vattenkylda elgeneratorer, samt partikelacceleratorer och fusionsreaktorer (såsom ITER), och de använder rent avj oniserat och avluftat vatten, vilket anses ge upphov till allmän kopparkorrosion.
I figur 1 visas alltså den värmekälla som ska kylas, såsom en statorlindning i en generator 3, men den kan vara vilken som helst av en vattenkyld elgenerator, en partikelaccelerator och en fusionsreaktor. Kylningen utförs med hjälp av en sluten kylsystemskrets som använder rent avj oniserat och avluftat vatten och av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar. Det avj oniserade och avluftade vattnet tillförs från en konventionell avjoniserings och avluftningsanläggning och visas inte. Kylvattensystemet innefattar en sluten tank 5, en pump 6, en värmeväxlare 7 och ledningar såsom rör 4 för att leda kylvattnet från kylvattenpassagen 10 15 20 25 30 35 2 i statom på generatorn 3 genom värmeväxlaren 7 för att kyla vattnet, och till tanken 5.
Från tanken 5 leder att annat rör kylvattnet genom ett filter 8 och en sil 9 tillbaka till generatorn 3. Tanken 5 är också försedd med en ventilationsledning 14.
Den vedertagna tennodynamiska förståelsen av allmän kopparkorrosion i avjoniserat vatten är ofullständig. Vätejämvikten för den lägsta kopparoxiden har hitintills ansetts ligga vid omkring 1><10'16 bar vid 20 °C, men våra experiment har visat att det finns en stabilare korrosionsprodukt (en väte- och syreinnehållande produkt) som bildats i anoxiskt (Og-fritt) vatten och har ett vätejämviktstryck som är omkring 13 tiopotenser högre, dvs. i ornrådet l0'3 bar vid 20 °C och i området 0,1 bar runt 100 °C. Denna överraskande upptäckt betyder att om man lägger på ett vätepartialtryck i området 0,1 bar i den gasfas som är i kontakt med det vätskeformiga kylvattnet, kommer allmän kopparkorrosion av vatten att elimineras helt och hållet. För ett kylvattensystem som arbetar upp till runt 300 °C är det tillräckligt att tillsätta minst 125 ug väte / kg vatten (topp vid omkring 87 °C, ~l10 mbar H2, se figur 4) för att eliminera korrosion och problem med frigöring/utfällning a fasta korrosionsprodukter (skräp). Livslängden för ett kopparrör för kylvatten i exempelvis statorhärvan kan ökas påtagligt samtidigt som underhållskostnaden minskas drastiskt med föreliggande uppfinning.
Följaktligen som man ser i figur 1 är en vätgaskälla 10, som visas som gasflaska, ansluten till den slutna tanken 5 för att tillföra väte till den vanligtvis befintliga gasfas som är innesluten ovanför vattennivån i den slutna tanken och är i jämvikt med vattnet.
I tillämpningar där explosiva eller antändbara gaser inte tillåts, kan en vätehalt av omkring 5 vol-% i en gasblandning med en inert gas somgkväve användas för att _ undvika allmän kopparkorrosion, men då med ett övertryckav minst 1 bar. Gasflaskan 10 kan innehålla en lämplig blandning av väte och den inerta gasen, eller rent väte, för tillförsel till den slutna tanken 5. Vanligtvis anses en gasblandning av kväve med 10-15 vol-% väte vara explosionssäker. Självfallet kan en ädelgas eller en blandning av ädelgaser ersätta åtminstone en del av kvävet. Om så önskas kan röret från gaskällan 10 mata in vätet, eventuellt blandat med den inerta gasen, under ytan av vattnet i tanken 5.
I regel är det dock onödigt att bubbla gasen/gasema genom vattnet för att vinna tid vid uppnåendet av jämvikt, så att man får korrosionen av koppar att avstanna. Partialtrycket av väte i gasfasen ovanför vattenytan i den slutna tanken kommer att ge det önskade resultatet. Å andra sidan, om så önskas och särskilt ifall det inte finns någon gasfas ovanför vattnet i den slutna tanken 5, skulle det också vara möjligt som ett alternativ att spruta in vätgasen direkt in i kylvattenflödet på något läinpligt ställe, men företrädesvis vid en punkt nedströms om tanken 5. 10 15 20 25 30 Vid den föredragna utföringsform av föreliggande uppfinning som visas i figur linnefattar det slutna kylvattensystemet enligt föreliggande uppfinning vätgaskällan 10 och organ för att tillföra en tillräcklig mängd av vätgas från vätgaskällan 10 till kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen för att eliminera allmän kopparkorrosion av vatten. Vid den visade utföringsformen bildas dessa organ av ett rör eller annan ledning som har en ventil 11 och leder fiån vätgaskällan 10 till tanken 5.
Figur 2 är ett diagram som visar partialtrycken för 02 (öppna cirklar) och H2 (fyllda cirklar) då koppar utsätts för avjoniserat vatten. Genom användning av ett palladiurnmembran var det möjligt att mäta partialtrycket av H2 separat. Vid tidpunkten noll var det avjoniserade vattnet inneslutet med något löst O; i det vätskefonniga vattnet. Från starten till 1200 h var temperaturen 20 °C, och firån 1200 h till 2100 h var den 62 °C. Efter omkring 1300 h hade allt löst syre förbrukats av allmän kopparkorrosion. Enligt vedertagen tennodynamik skulle den allmänna kopparkorrosionen upphöra här, men såsom visas i figuren börjar nu en väteavgivande allmän kopparkorrosion genom reaktion med vatten.
Figur 3 är ett diagram som visar potential/pH diagrammet (Pourbaixdiagrammet) för koppar med kompletterande tennodynamiska data från en studerad väte- och syreinnehållande korrosionsprodukt (CuOyHX) som bildats under anoxiska betingelser.
Linjerna (a) till (f) i diagrammet förklaras i tabellen nedan. Den väteinnehållande korrosionsprodukten anges av redoxjämvikten eller linjen (e) och det nära läget just ovanför standardvätegaselektroden (f) betyder att koppar korroderar av sj älva vattnet under långsam utveckling av vätgas, p(H2) z 106-102 bar (beroende på temperaturen såsom visas i figur 4), dvs. bubblor av Hz-gas syns normalt inte. Skillnaden mellan (c) och jämvikten (e) representerar en minskning av det vedertagna kopparimmunitetsområdet. Linj ema (b) och (d) representerar två extrema situationer med vatten i järnvikt med det atmosfäriska syretrycket respektive vätetrycket; i båda fallen kommer allmän kopparkorrosion att ske. 10 15 20 25 Linje Betíngelse O; gas H2 gas Potential (bar) (bar) (vid pH 7) a Standard syregaselektrod l ~l 042 0,816 b vatten i jämvikt med jämviktsidft 0,21 ~10“*2 0,806 t ctizo/ctioyHx -jätnvikt ~10'52 ~10'*° 0,057 d oz-ftitt vatten i jämvikt med atmdsfdiisid ~10'" s 10 '7 -0,227 HZ-tryck ctioyHx/ctt -jämvikt ~10'*' 103-102 * 0,325 Standard vätegaselektrod ~l 087 1 -0,41 3 Figur 4 är ett diagram som visar den allmärma kopparkorrosionen och kopparimmunitetsornrådet (ingen korrosion) som en funktion av temperaturen och mängden löst vätgas i vattnet. Diagrammet bestämdes från experimentella data i en sluten kylsystemskrets. En topp vid omkring 87 °C påträffades, motsvarande omkring 125 ug väte / kg vatten eller l 10 mbar Hz-gas i jämvikt med vatten.
För att eliminera allmän korrosion och problem med lösgöring/utfällning av fasta korrosionsprodukter (skräp) bör doseringen av väte företrädesvis vara vid den heldragna linjen i figur 4 eller högre. För ett kylvattensystem som arbetar upp till runt 75 °C, bör doseringen av väte företrädesvis vara minst 80 ng väte / kg vatten. För ett kylvattensystem som arbetar upp till runt x °C, där x är i intervallet 75-8 7, bör doseringen av väte vara minst y pg väte / kg vatten, där y = (3.75 (X - 75) + 80).
Likaledes tillförs väte företrädesvis för att i nämnda vätskeformiga vatten upprätthålla minst 125 ng väte / kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till runt 300 °C.
För att minska risken för fel i sensoravläsningar eller andra oförutsägbara faktorer, kan vätedosen företrädesvis ställas in till minst 140 ng väte / kg vatten oavsett arbetstemperaturerna.
Doseringen av väte kan åstadkommas genom att anordna reglerorganen såsom visas i utföringsforrnen enligt krav l, dessa reglerorgan innefattar en vätesensor 12 monterad i kylvattenröret från tanken 5 till generatorn 3, och sända en signal motsvarande det avkända värdet till en reglerenhet 13, som styr ventilen 11, anordnad i röret eller annan ledning som leder från vätgaskällan 10 till tanken 5. Om så önskas kan vätesensom 12 alternativt vara placerad i gasfasen inuti tanken 5, men det är troligare att övervakning av Hz-halten i kylvattnet omedelbart uppströms om generatorn 3 ger ett pålitligt resultat. 10 15 20 10 Den produkt som bildas i anoxiskt (Oz-fritt) vatten kan beskrivas som CuOyHX. Denna produkt är till att börja med rödbrun och när produkten blir tjockare ändrar den färg till svart.
När man använder denna teknik i kylvattensystem rekommenderas det att vid starten tillsätta en mängd av väte som är avsevärt högre än dessa j ämviktsvärden för att accelerera avlägsnandet av löst syre. Det förtjänar att nämnas att vätesyrereaktionen (bildning av vatten) kommer att ske på alla fasta ytor i kylsystemet. Faktum är att varje bildad fast korrosionsprodukt kommer att reduceras till metallik koppar när en tillräcklig mängd väte tillsätts till kylvattnet.
INDUSTRIELL TILLÄMPBARHET Livslängden för kopparrör för kylvatten i statorhärvan i en elgenerator kan förlängas påtagligt genom denna uppfinning samtidigt som underhållskostnaden minskas drastiskt. Även fastän föreliggande uppfinning ovan beskrivits med hänvisning till en sluten statorlindningskylsystemskrets (SWCS) för en vattenkyld elgenerator av det slag där vatten kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar, är det uppenbart att uppfinningen också kan tillämpas i andra kylsystem av det slag som använder rent avjoniserat och avluftat vatten, vilket anses ge upphov till allmän kopparkorrosion, såsom exempelvis slutna kylvattensystem för partikelacceleratorer och fusionsreaktorer (såsom ITER). Naturligtvis kan uppfinningen också tillämpas om vattnet inte är avluftat, men det kommer då att ta längre tid att hej da kopparkorrosionen och mer väte kommer att förbrukas.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 ll PATENTKRAV
1. Förfarande för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfällnjngar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar, k ä n n e t e c k n at a v att en tillräcklig mängd av vätgas tillförs till det vätskeformiga kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen för att eliminera allmän kopparkorrosion av vatten.
2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n at a v att väte tillförs för att upprätthålla i nämnda vätskeforrni ga vatten åtminstone y u g väte/ kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till runt x °C, där . y = (3.75 (X - 75) + 80) när x är i intervallet 75-87.
3. Förfarande enligt krav l, k änn e t e c kn at av att väte tillförs för att i nämnda vätskefonniga vatten upprätthålla åtminstone 80 ug väte / kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till runt 75 °C.
4. Förfarande enligt krav 1, k än n e t e c k n at a v att väte tillförs för att i nämnda vätskeforrniga vatten upprätthålla åtminstone 125 ug väte / kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till runt 300 °C.
5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at a v att väte tillförs för att i nämnda vätskefonniga vatten upprätthålla åtminstone 140 pg väte / kg vatten för ett kylvattensystem som arbetar upp till nmt 300 °C.
6. Förfarande enligt något av kraven 1-5 , k ä n n e t e c k n at a v att vätgasen tillförs till den slutna kylvattensystemkretsen tillsammans med en inert gas.
7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at a v att den inerta gasen är kväve.
8. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-7 för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfällningar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets i elgeneratorer.
9. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-7 för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfällningar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets i partikelacceleratorer. 10 15 20 12
10. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-7 för eliminering av allmän kopparkorrosion och därigenom av utfällningar av fasta korrosionsprodukter i varje sluten kylvattensystemkrets i fusionsreaktorer.
11. En sluten kylvattensystemkrets av det slag där kylvattnet kommer i kontakt med koppar eller kopparlegeringar, i n n e f a tt a n d e en vätgaskälla (10), och organ (11- 13) för tillförsel av en tillräcklig mängd av vätgas från vätgaskällan (10) till kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen för att eliminera allmän kopparkorrosion av vatten.
12. En sluten kylvattensystemkrets enligt krav 1 1, i vilken vätgaskällan (10) innehåller ren vätgas eller, om så erfordras av säkerhetsskäl, en blandning av vätgas och en inert gas, företrädesvis kvävgas, och i vilken organen (11-13) för tillförsel av vätgas tillför blandningen till kylvattnet i den slutna kylvattensystemkretsen.
13. En sluten kylvattensystemkrets som arbetar upp till runt 75 °C och enligt krav 11 eller 12, i vilken organen för tillförsel av vätgas innefattar reglerorgan (1 1-13) för att i det vätskeforrniga vattnet upprätthålla en koncentration av åtminstone 80 ug väte / kg vatten.
14. En sluten kylvattensystemkrets som arbetar upp till runt 300 °C och enligt krav 11 eller 12, i vilken organen för tillförsel av vätgas innefattar reglerorgan (1 l-13) för att i det vätskefonni ga vattnet upprätthålla en koncentration av åtminstone 125 pg väte / kg vatten.
SE0950250A 2009-04-16 2009-04-16 Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem SE0950250A1 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950250A SE0950250A1 (sv) 2009-04-16 2009-04-16 Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem
EP20100764744 EP2429956B1 (en) 2009-04-16 2010-04-16 Scaling, deposition and general copper corrosion elimination in closed cooling water systems
US13/258,056 US20120031435A1 (en) 2009-04-16 2010-04-16 Scaling, deposition and general copper corrosion elimination in closed cooling water systems
PCT/SE2010/050409 WO2010120240A1 (en) 2009-04-16 2010-04-16 Scaling, deposition and general copper corrosion elimination in closed cooling water systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950250A SE0950250A1 (sv) 2009-04-16 2009-04-16 Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE533530C2 SE533530C2 (sv) 2010-10-19
SE0950250A1 true SE0950250A1 (sv) 2010-10-19

Family

ID=42982722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0950250A SE0950250A1 (sv) 2009-04-16 2009-04-16 Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120031435A1 (sv)
EP (1) EP2429956B1 (sv)
SE (1) SE0950250A1 (sv)
WO (1) WO2010120240A1 (sv)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9394618B1 (en) 2015-07-20 2016-07-19 Siemens Energy, Inc. System and method for cleaning stator cooling coils
CN107321709A (zh) * 2017-07-07 2017-11-07 安徽禄讯电子科技有限公司 一种通信器件除尘干燥处理装置
WO2019013661A1 (ru) * 2017-07-11 2019-01-17 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Энергетических Технологий "Атомпроект" Способ управления скоростью коррозии оборудования технологических контуров атомных станций
CN110858745A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 上海中车艾森迪海洋装备有限公司 一种用于海底电机的冷却装置及方法
US20210336509A1 (en) * 2020-04-28 2021-10-28 Exelon Generation Company, Llc Copper-Fouling-Resistant Stator Water Cooling (SWC) System and Method
CN111977851A (zh) * 2020-09-11 2020-11-24 哈尔滨安泰利达科技开发有限公司 一种核电发电机内冷水处理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE300994B (sv) * 1964-12-22 1968-05-20 Svenska Metallverken Ab
US5849252A (en) * 1995-03-06 1998-12-15 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Charged particle accelerator apparatus and electronic sterilizer apparatus using the same
KR100477771B1 (ko) * 1997-02-07 2005-03-21 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 할로겐화 유기화합물에 의한 오염물을 정화하는 방법
JP3923705B2 (ja) * 2000-04-24 2007-06-06 株式会社日立製作所 原子力プラントの運転方法および原子力プラント並びに原子力プラントの水質制御方法
US6596175B2 (en) * 2001-02-28 2003-07-22 General Electric Company Method for treating stator cooling water to prevent clogging of strainer in the cooling system of an industrial electrical generator

Also Published As

Publication number Publication date
SE533530C2 (sv) 2010-10-19
US20120031435A1 (en) 2012-02-09
EP2429956A4 (en) 2012-09-12
EP2429956A1 (en) 2012-03-21
EP2429956B1 (en) 2014-10-15
WO2010120240A1 (en) 2010-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE0950250A1 (sv) Eliminering av skalning, utfällning och allmän kopparkorrosion i slutna kylvattensystem
KR101030362B1 (ko) 에너지 공급 시스템
JP2015030919A5 (sv)
CN106601314A (zh) 一种铅基反应堆冷却剂氧控系统和氧控方法
CN108352201B (zh) 核电设备以及核电设备的操作方法
CN107639311A (zh) 线放电加工机
CN106630197A (zh) 一种换流阀内冷水加二氧化碳装置及方法
JP2012026967A (ja) プラントの腐食抑制方法及びプラント
CN105948330B (zh) 发电机内冷水膜净化碱化控制处理装置
JP6446384B2 (ja) 原子力プラント及びこれの貴金属注入方法
CN102143674A (zh) 用于水冷电力设备的绕组导管
CN104591437A (zh) 发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法
CN202011912U (zh) 熔盐电解用钨阴极
US8647511B2 (en) Method for recovering corrosion preventive agent in electrodischarge machining liquid supply apparatus
CN207175633U (zh) 转子内冷水膜净化碱化控制处理装置
CN205999160U (zh) 发电机内冷水膜净化碱化控制处理装置
JP2014061485A (ja) 純水浄化装置及び燃料電池システム
US20120114860A1 (en) Method of inhibiting formation of deposits in a manufacturing system
CN114774936B (zh) 一种发电机空芯铜导线氧化物的柔性酸洗方法
CN203845881U (zh) 发电机内冷水除氧装置
JP4309105B2 (ja) タービン系の線量低減方法
JP4549577B2 (ja) 移動式電解鉄イオン供給装置
JPS61290663A (ja) 燃料電池発電プラント及びその燃料電池スタツクの作動方法
CN2654594Y (zh) 氧化、极化循环水处理装置
CN205115106U (zh) 一种低温除氧水处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed