Überwachung und Behandlung von geschlossenen

Oct 01, 2023

Teilweise weil es sich um Systeme mit geschlossenem Kreislauf handelt, kann es leicht passieren, dass die Kühlwassersysteme von Kraftwerken ignoriert werden, die den zuverlässigen Betrieb von allem unterstützen, von Statorstäben im Generator bis hin zu kritischen Pumpenlagern für Förderpumpen und Wärmetauschern an Luftkompressoren. Durch die ordnungsgemäße Überwachung und Wartung dieser Wassersysteme können Sie kostspieligere Reparaturen an den von ihnen gekühlten mechanischen Systemen vermeiden.

In Ihrem Kraftwerk gibt es möglicherweise mehrere geschlossene Kühlsysteme. Die Chancen stehen gut, dass sie einige sehr kritische Komponenten kühlen oder die Temperatur regeln. Die beiden, die am wahrscheinlichsten existieren, sind das sogenannte Lagerkühlwassersystem (das sich um mehr als nur Lager kümmert) und das Statorkühlsystem für Anlagen, die über einen wassergekühlten Stator verfügen. Geschlossene Kühlsysteme finden sich auch in Luftkühlern am Einlass von Verbrennungsturbinen.

Wenn ein geschlossenes System über einen längeren Zeitraum geschlossen bleibt und ordnungsgemäß funktioniert, wird es naturgemäß oft vergessen – oder zumindest vernachlässigt. Kleine Änderungen in der Chemie oder den Durchflussraten und Differenzdrücken im gesamten System werden möglicherweise nicht bemerkt. Sobald jedoch Korrosionsprozesse in diesen Systemen Einzug halten, kann es sehr schwierig sein, sie zu beheben. In der Zwischenzeit können kritische Datengeräte so stark beschädigt werden, dass die Betriebsfähigkeit der Anlage beeinträchtigt wird.

Wir beginnen mit einigen allgemeinen Grundsätzen und Praktiken für Kühlwassersysteme mit geschlossenem Kreislauf, bevor wir uns mit dem Statorkühlwassersystem befassen, das einen Sonderfall darstellt.

Die meisten Kraftwerke, die eine Wasserkühlung mit geschlossenem Kreislauf für mechanische Systeme (anstelle des Dampfkreislaufs) verwenden, verfügen über mehrere Subsysteme. Das Lagerkühlwassersystem sorgt im Allgemeinen für die Kühlung kritischer Pumpenlager und Dichtungen, Wasserstoffkühler für den Generator, Schmieröl und Luftkompressorkühler. Andere Kühlsysteme mit geschlossenem Kreislauf können Kaltwassersysteme für Luftkühler umfassen, die am Lufteinlass der Gasturbinen in einem Kombikraftwerk und an der Chemieprobenplatte verwendet werden.

Ein geschlossenes Kühlsystem kann in herkömmlichen Rohrbündelwärmetauschern oder Plattenwärmetauschern Wärme mit dem Hauptkühlwassersystem austauschen. Kaltwassersysteme (Luftkühler) tauschen Wärme mit dem Kompressor aus, der wiederum über einen Kühlturm Wärme an die Umgebung abgibt.

Im Allgemeinen wird entmineralisiertes Wasser für die Kühlwasserzubereitung im geschlossenen Kreislauf verwendet, es sind jedoch chemische Behandlungen erforderlich, um Korrosion und in einigen Systemen Gefrieren zu verhindern. Am häufigsten bestehen die Rohrleitungen in einem geschlossenen Kreislaufsystem aus Kohlenstoffstahl. Wärmeaustauschflächen, wie z. B. Luftkühlerbaugruppen, können aus Kupfer oder sogar Aluminium bestehen. Platten- und Rahmenwärmetauscher bestehen häufig aus Edelstahlplatten. Die Pflege und Wartung dieser Systeme erfordert, dass Sie auf alle Metalle achten.

In einem geschlossenen Kreislaufsystem ist Sauerstofflochfraß die häufigste Korrosionsart (Abbildung 1). Symptome von Sauerstofflochfraß können rostiges Wasser oder wiederkehrende Wartungsarbeiten an Lagern aufgrund des durch die Korrosionsprodukte verursachten Abriebs an den Dichtungsoberflächen sein.

Damit Sauerstofflochfraß auftreten kann, muss zunächst eine Ablagerung vorhanden sein, die einen Teil der Metalloberfläche bedeckt, wodurch ein Unterschied zwischen dem Sauerstoffgehalt unter der Ablagerung und dem Sauerstoffgehalt im Grundwasser entsteht. Der sauerstoffarme Bereich unter der Ablagerung wird zur Anode, und der Bereich um die Ablagerung, der dem großen Wasser ausgesetzt ist, wird zur Kathode. Diese „große Kathode, kleine Anode“-Konfiguration führt zu konzentrierter und beschleunigter Lochfraßbildung in einem begrenzten Bereich, wodurch nadelfeine Lecks entstehen.

Wenn Bakterien sich innerhalb des geschlossenen Kreislaufsystems vermehren können, können sie eine „lebende“ Ablagerung bilden. Die Nebenprodukte der Bakterienatmung sind oft sauer, und die Atmung verbraucht auch Sauerstoff, was dazu führt, dass die Basis des Biofilms die Korrosion des Grundmetalls begünstigt. Dies begünstigt einige Bakterienarten zusätzlich, da sie das oxidierte Metall in ihrem Stoffwechsel nutzen.

Wenn ein geschlossenes Kühlsystem dicht ist und kein Wasserverlust auftritt, kann die chemische Behandlung, die angewendet wird, Wochen oder Monate dauern, bevor eine Auffrischung erforderlich ist. Dies kann zu Selbstzufriedenheit führen. Andererseits kann es nahezu unmöglich (und manchmal sehr teuer) sein, geschlossene Kühlsysteme mit Undichtigkeiten und erheblichem Wasserverlust auf den richtigen Behandlungsniveaus aufrechtzuerhalten. Unsachgemäße Behandlungsgrade führen immer zur Korrosion dieser Systeme.

Nachfolgend listen wir einige Optionen auf, die Sie erfolgreich zur Behandlung von Kühlsystemen mit geschlossenem Kreislauf einsetzen können, wie z. B. das Lagerkühlwassersystem oder das Luftkühlersystem mit geschlossenem Kreislauf. Im Allgemeinen finden Sie ein Behandlungsprogramm, das für die verschiedenen Metalle in Ihrem System und die Systemanforderungen gut geeignet ist (z. B. bestimmen Sie, ob Sie einen Frostschutz benötigen) und bleiben dann dabei.

Unabhängig davon, für welche der drei chemischen Behandlungen Sie sich entscheiden, enthalten sie wahrscheinlich auch pH-Puffer (Ätzmittel und Natriumborat sind üblich), um einen alkalischen pH-Wert aufrechtzuerhalten, der zur Minimierung der Korrosion in Kohlenstoffstahl beiträgt. Wenn Kupfer im geschlossenen Kreislaufsystem vorhanden ist, kann der Behandlung ein Azol zugesetzt werden, um eine schützende chemische Schicht auf den freiliegenden Kupfermetalloberflächen aufrechtzuerhalten.

Natriumnitrit. Natriumnitrit wird seit vielen Jahren zur Korrosionsverhinderung in zahlreichen geschlossenen Kreislaufsystemen eingesetzt. Nitrit ist ein Oxidationsmittel und stoppt im Wesentlichen die Korrosion, indem es alles gleichmäßig „korrodiert“. Das scheint kontraintuitiv zu sein, aber wenn alles zur Kathode wird und es keine Anode gibt, hört die Korrosion auf.

Eine ständige Versorgung mit Nitrit im System sorgt dafür, dass entstehende Blankstellen schnell passiviert werden. Wenn jedoch nicht genügend Nitrit im Kühlwasserkreislauf vorhanden ist, kann sich in den Rohrleitungen eine Anode bilden, und es entsteht wieder die große Kathode/kleine Anode-Korrosionszelle. Die allgemeinen Richtlinien für Behandlungen auf Nitritbasis sehen einen Nitritgehalt von mindestens 700 ppm vor.

Nitrite werden von einigen Bakterien als Energiequelle genutzt. Wenn das geschlossene Kreislaufsystem mit diesen Bakterien kontaminiert wird, kann der Nitritspiegel schnell sinken. Die Bakterien erzeugen auch Biofilme, die Ablagerungen bilden und Bereiche erzeugen, die Anoden für den Rest der Rohrleitungen darstellen. Die Zugabe von mehr Nitrit beschleunigt die Vermehrung der Bakterien nur noch weiter und verschlimmert das Problem. Systeme, die Nitrit verwenden, sollten regelmäßig auf das Vorhandensein von Bakterien getestet werden. In einigen Systemen werden der Behandlung nichtoxidierende Biozide wie Glutaraldehyd oder Isothiazolin zugesetzt, um das Bakterienwachstum zu verhindern.

Natriummolybdat. Natriummolybdat wird im Allgemeinen als anodischer Oxidationshemmer eingestuft. Molybdat bildet mit dem im Wasser gelösten Sauerstoff einen schützenden Eisenmolybdatkomplex auf dem Stahl.

Die Konzentrationen der Molybdatbehandlung können zwischen 200 ppm und 800 ppm Molybdat liegen. Systeme mit geschlossenem Kreislauf, die entmineralisiertes Wasser verwenden, liegen tendenziell am unteren Ende dieses Bereichs. Leider konzentriert sich das weltweite Angebot an Molybdatmetall tendenziell auf Gebiete mit historischen politischen Unruhen, und im Laufe der Jahre schwankten die Molybdatpreise dramatisch. Diese Preisschwankungen können dazu führen, dass die Behandlung mit Molybdat mit der Behandlung mit Nitrit konkurrenzfähig oder weitaus teurer wird.

Ironischerweise kann in Systemen mit geschlossenem Kreislauf, die sehr dicht sind, der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sinken und somit die Wirksamkeit einer Molybdatbehandlung (die zur Bildung einer Passivschicht gelösten Sauerstoff erfordert) minimieren. Experten empfehlen mindestens 1 ppm gelösten Sauerstoff in mit Molybdat behandelten Systemen.

Polymerbehandlungen. Polymerbehandlungen werden seit vielen Jahren eingesetzt, um die Ansammlung von Ablagerungen und Korrosionsprodukten in offenen Kühltürmen zu verhindern. Ähnliche Polymere werden mittlerweile auch für den Einsatz in geschlossenen Kreislaufsystemen verkauft. Es scheint, dass das Polymer als Dispergiermittel für eventuell entstehende Korrosionsprodukte oder Ablagerungen wirkt. Es verhindert also Korrosion, indem es die Oberfläche sauber hält und dafür sorgt, dass der im Wasser gelöste Sauerstoff alle Oberflächen gleichmäßig angreift. Dies führt zu einem allgemeinen, aber insgesamt geringen Korrosionsgrad.

Einer der Vorteile dieser Behandlung besteht darin, dass sie als sehr umweltfreundlich gilt. Solange das geschlossene Kreislaufsystem jedoch geschlossen bleibt, sollte es keine Auswirkungen auf die Umwelt geben.

Der Schlüssel zur ordnungsgemäßen Funktion Ihres geschlossenen Kreislaufsystems liegt in der regelmäßigen Überwachung. Ganz gleich, um welchen Wirkstoff es sich bei Ihrer Behandlung handelt (Nitrit, Molybdat oder Polymer), die Konzentration muss regelmäßig überwacht werden. Im Allgemeinen sind wöchentliche Tests ausreichend, es sei denn, die Behandlungswerte sinken. (Sie werden das nicht bemerken, wenn Sie nicht regelmäßig überwachen.) Da die Korrosionsbehandlung von Kohlenstoffstahl und Kupfer normalerweise in einem Produkt vermischt wird, können geringe Behandlungsmengen mehr als nur die Kohlenstoffstahlrohre beeinträchtigen.

Auch der pH-Wert des Wassers sollte regelmäßig überprüft werden. In Anbetracht des Ausmaßes der pH-Pufferung bei der chemischen Behandlung sollte der pH-Wert des Wassers absolut stabil sein. Ein Abfall des pH-Werts kann auf eine bakterielle Kontamination hinweisen, insbesondere bei Behandlungen auf Nitritbasis. Eine weitere Ursache, die den pH-Wert senken kann, sind Lecks im System, durch die frisches demineralisiertes Wasser ins Wasser gelangt.

Achten Sie auf andere Anzeichen einer bakteriellen Kontamination, wie z. B. schleimiges Wachstum in Schaugläsern oder Durchflussanzeigen oder septische Gerüche bei der Probenentnahme. Platten- und Rahmenwärmetauscher haben eine sehr große Oberfläche und kleine Abstände für den Wärmeaustausch zwischen den Platten. Eine bakterielle Kontamination kann nicht nur die Wärmeübertragung ernsthaft beeinträchtigen, sondern auch zu nadelfeinen Undichtigkeiten in den Edelstahlplatten führen. Abhängig vom Druck des Systems mit geschlossenem oder offenem Kreislauf zu diesem Zeitpunkt kann das Lagerkühlwasser austreten oder das offene Kühlwasser eintreten.

Denken Sie daran, dass es viel einfacher ist, eine bakterielle Kontamination zu verhindern, als zu versuchen, sich von einem System zu erholen, das stark kontaminiert ist.

Das Statorkühlwassersystem ist aus mehreren Gründen ein ganz besonderer geschlossener Kreislauf. Erstens schützt es eines der kritischsten Geräteteile – den Generator. In diesem System gibt es nur ein Metall, das Anlass zur Sorge gibt: Kupfer. Und dieses System muss sehr sauber, sogar makellos bleiben. Geringe Temperaturanstiege in den Statorkühlstäben können die Belastung des Generators einschränken oder ihn sogar abschalten. Daher erfordert dieses System besonderes Verständnis, Aufmerksamkeit und Überwachung (Abbildung 2).

Statorkühlwasser ist in einem geschlossenen Kreislaufsystem enthalten, das die Kupferstatorstäbe in wassergekühlten Generatoren kühlt. Die Kupferspulen enthalten Hohlstränge im Statorstab, durch die das Kühlwasser fließt (Abbildung 3). Die Enden der Statorstäbe sind häufig gebogen, um sie an die Generatorkonfiguration anzupassen.

Überall in den Statorstäben ändern die Kupferstränge, einschließlich derjenigen, die Statorkühlwasser enthalten, ihre Position im Stab selbst. Hohlstränge für den Kühlwasserfluss können sich beispielsweise an einem Ende in der oberen rechten Ecke eines Statorstabs befinden und am anderen Ende irgendwo in der Mitte des Statorstabs herauskommen. Diese Positionsänderungen der Litzen in einem einzelnen Stab werden als Roebel-Transposition bezeichnet und dienen dazu, die zirkulierenden elektrischen Ströme in den Statorstäben zu reduzieren.

Die engen Durchgänge, Biegungen und Verdrehungen in den hohlen Kupferlitzen, einschließlich derjenigen, die durch die Roebel-Transpositionen verursacht werden, schaffen viele Orte, an denen kleine Mengen mobiler Korrosionsprodukte den Weg des Kühlwassers teilweise oder vollständig blockieren können (Abbildung 4), was zum Statorstab führt überhitzen. Eine Überhitzung der Statorstäbe kann zu einer verringerten Erzeugungskapazität oder sogar zu einem katastrophalen Ausfall des Generators führen.

Ein Statorkühlwassersystem enthält die folgenden Komponenten:

■ Ein Kopftank mit entionisiertem Wasser, das die Pumpen ansaugt

■ Umwälzpumpen

■ Wärmetauscher

■ Filter (Patronenfilter, Maschensiebe oder beides)

■ Mischbett-Deionisator

■ Überwachung von Durchfluss, Temperatur, Leitfähigkeit, gelöstem Sauerstoff und in einigen Fällen pH-Wert

Oftmals sind zwei Entionisierungsgefäße und zwei Filtersätze vorhanden, sodass einer zum Austausch der Filterkartusche oder zum Austausch der Mischbettharze mit einem Ventil herausgenommen werden kann.

Der Kühlkreislauf entzieht den Statorstäben Wärme und leitet sie über Wärmetauscher ab. Das Wasser wird kontinuierlich durch einen Mischbettpolierer geleitet, der alle löslichen ionischen Verunreinigungen entfernt, die in das Wasser gelangen. Bei diesen Verunreinigungen handelt es sich im Allgemeinen um gelöstes Kohlendioxid und ionisierte (gelöste) Kupferkorrosionsprodukte.

Die Ionenaustauscherharze können auch feine Kupferoxidpartikel zurückhalten, dies gelingt jedoch besser mit den Patronenfiltern. Das Ionenaustauscherharz kann mit der Zeit erschöpft sein (erkennbar an steigender Leitfähigkeit). Es kommt jedoch häufiger vor, dass der Differenzdruck im Harzbett (verursacht durch die Ansammlung von Korrosionsprodukten in den Harzen) einen Austausch der Harze erfordert.

Die Wärmeübertragungsflächen des Statorkühlwassersystems bestehen im Allgemeinen aus reinem Kupfer. Die Chemie von Kupfer unter oxidierenden und reduzierenden Bedingungen war Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten, und wir haben jetzt ein besseres Verständnis der Bedingungen, die Korrosion verursachen, was ein häufiges Problem darstellt.

In Gegenwart von hochreinem Wasser und unter Bedingungen mit geringem gelöstem Sauerstoff (<20 ppb) bildet Kupfer eine passive Schicht aus Kupferoxid (Cu2O). Kupferoxid (CuO) kann gebildet werden, wenn der gelöste Sauerstoff hoch ist (>2 ppm). Jedes dieser Oxide kann stabil sein und eine passive Oxidschicht auf den Kanälen in den Statorstäben erzeugen. Ein leicht alkalischer pH-Wert erhöht die Stabilität beider Oxidschichten.

Eine signifikante Änderung des gelösten Sauerstoffs verändert das elektrochemische Potenzial des Wassers. Dies kann dazu führen, dass das Kupferoxid von einer Form (Kupfer) in die andere (Kupfer) umgewandelt wird. Bei dieser Umwandlung werden die Oxidschichten instabil und werden ins Wasser abgegeben, wo sie sich flussabwärts bewegen und sich an einer anderen Stelle wieder anlagern. Abhängig vom aktuellen Zustand des Wassers können die Ablagerungen bei der Wiederanlagerung eines der beiden oben genannten Kupferoxide oder Kupfermetall enthalten. Diese erneute Verbindung kann verschiedene Formen annehmen. Abbildung 5 zeigt Kupferoxide, die sich in einer federartigen Struktur auf der Kupferoberfläche abgelagert haben. Abbildung 6 zeigt die grobe und zufällige Beschaffenheit der Ablagerungen im Kanal.

Es ist wichtig zu verstehen, dass es nicht unbedingt die Korrosion des Statorstabs an sich ist, die die Probleme verursacht. Bei solch reinen Wasserbedingungen sind die Löcher, die durch lokale Korrosion entstehen, sehr klein. Das Problem ist die Freisetzung von Kupferoxiden aus einem Bereich, die sich in einem anderen Bereich ansammeln. Die Kupfer-„Korrosions“-Rate kann sehr gering sein, aber Bedingungen, die die Freisetzung des Kupferoxids in das Wasser beschleunigen, können sich sehr nachteilig auf den Zustand des Systems auswirken. Die Freisetzungsrate der Kupferoxide kann auch vom pH-Wert und der Temperatur beeinflusst werden.

Hier entsteht so etwas wie ein Teufelskreiseffekt. Eine Erhöhung der Statorkühlwassertemperatur erhöht die Freisetzungsrate von Kupferoxiden in das Wasser. Ablagerungen und teilweise verstopfte Stränge können den Wasserdurchfluss verringern. Je langsamer das Wasser durch den Statorstab fließt, desto wärmer wird es. Dieser Zyklus kann dazu führen, dass ein Statorkühlungsproblem aus dem Nichts auftritt.

Der beste Weg, Kupferkorrosionsprobleme zu vermeiden und die Statorstäbe flüssig und kühl zu halten, besteht darin, zu wissen, welche Behandlungsoption Sie verwenden werden, und das Wasserkühlsystem des Stators entsprechend zu überwachen.

Ein ungehinderter Fluss durch alle Statorstaböffnungen ist für den Betrieb des Generators von entscheidender Bedeutung und minimiert den Transport von Partikeln an Stellen, an denen sie Verstopfungen verursachen können. Aus diesem Grund sollte das Statorkühlwasser kontinuierlich auf Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff überwacht werden. Die Leitfähigkeit ist entscheidend und wird im Allgemeinen unter 0,5 µS/cm gehalten. (Ihr Originalgerätehersteller hat möglicherweise andere Grenzwerte.)

Die Überwachung des Zustands von Statorwassersystemen umfasst nicht nur chemische Parameter wie gelösten Sauerstoff und Leitfähigkeit. Dazu gehört auch die Untersuchung einer Vielzahl verwandter Temperaturen und Drücke auf Trends, die ein bevorstehendes Problem vorhersagen können.

In Statorsystemen wird eine Online-Überwachung (in-situ) für Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff empfohlen. Stichprobenentnahmen werden in der Regel nicht durchgeführt, da zum Spülen der Probenleitungen Wassermengen erforderlich sind, bevor man sicher sein kann, eine genaue Probe zu erhalten, die dann ersetzt werden muss. Dies kann ein Problem sein.

Auch der Druckunterschied zwischen den Patronenfiltern und dem Mischbett-Deionisator ist wichtig. Die Häufigkeit, mit der der Filter aufgrund von Partikelverstopfungen gewechselt werden muss, ist ein Hinweis auf korrosive Bedingungen im System. Wenn die Patronenfilter nicht gewechselt oder die Entmineralisierungsharze nicht ausgetauscht werden, wenn der Differenzdruck dies erfordert, beschleunigt sich das Verstopfen der Statorstäbe. Es wird empfohlen, die Entmineralisierungsharze auszutauschen, wenn die Leitfähigkeit 0,5 µS/cm überschreitet oder wenn die Druckdifferenz über dem Entionisator 15 psid überschreitet. Als Vorsichtsmaßnahme sollten die Harze alle 18 Monate bis zwei Jahre gewechselt werden.

Normalerweise werden Patronenfilter mit einer Filterfeinheit von 5 µm geliefert, und einige Betriebe haben festgestellt, dass der Umstieg auf einen 1 µm-Patronenfilter hilfreich ist. Alle Partikel, die von den Filtern oder den Deionisierungsharzen aufgefangen werden, können sich nicht wieder an der Oberfläche des Statorkühlkanals festsetzen.

Die Überwachung des Zusatzwasserverbrauchs in einem Statorkühlsystem ist ebenfalls wichtig. Wenn das System in einem System mit niedrigem Gehalt an gelöstem Sauerstoff betrieben wird, bringt Zusatzwasser nicht nur gelösten Sauerstoff, sondern auch Kohlendioxid ein, das den pH-Wert des Statorkühlwassers senkt und die Kupferoxidfreisetzungsrate erhöht, was zu Temperaturproblemen führt.

Wenn am Entionisierer oder an den Patronenfiltern ein erheblicher Druckabfall auftritt oder es Probleme mit den Statorkühlwasserpumpen gibt, können diese den Fluss des Statorkühlwassers durch das System verlangsamen und so die Freisetzung des Kupfers beschleunigen Oxid und erhöht die Gefahr einer Verstopfung.

In einem früheren Artikel haben wir die Behandlungsmöglichkeiten für Statorkühlwasser ausführlicher besprochen („Forgotten Water: Stator Cooling Water Chemistry“ in der Dezemberausgabe 2007 von POWER). Bei den Kraftwerken mit wassergekühlten Statoren gibt es nahezu eine gleichmäßige Aufteilung in Bereiche mit hohem und niedrigem Sauerstoffgehalt, wobei diejenigen, die im Bereich mit hohem gelöstem Sauerstoff arbeiten, einen leichten zahlenmäßigen Vorteil haben.

Bei einem hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff muss jederzeit ein Gehalt von mehr als 2 ppm gelöstem Sauerstoff im Statorkühlwasser aufrechterhalten werden. Dadurch wird das Kupfer in die CuO-Form des Oxids gezwungen und die Passivierungsschicht bleibt erhalten, wobei nur sehr wenig Oxid in das Kühlwasser abgegeben wird. Jeder Wert unter 1 ppm sollte sofortige Maßnahmen zur Behebung des Problems auslösen. Oft genügt es, den Kopftank entlüftet zu lassen, um das Statorkühlwasser mit Sauerstoff zu versorgen. Wenn jedoch Wasserstoff in das Kühlwasser austritt, kann dieser den Sauerstoff verdrängen und Korrosion verursachen. Der offene Tank lässt außerdem Kohlendioxid ein, das den pH-Wert des Statorwassers senken und so die Korrosion verstärken kann. Einige Anlagen bringen Kohlendioxidabsorber an der Entlüftung des Tanks an, um es zu entfernen, bevor die Luft in den Tank gelangt.

Der Betrieb eines Regimes mit niedrigem Gehalt an gelöstem Sauerstoff erfordert, dass das Statorkühlwasser immer weniger als 20 ppb an gelöstem Sauerstoff enthält, idealerweise so niedrig wie möglich. Dadurch entsteht die Cu2O-Passivschicht, allerdings über einen längeren Zeitraum. Die Bildung von Kupferoxid wird durch die Menge an gelöstem Sauerstoff im Wasser begrenzt. Ein niedriger Gehalt an gelöstem Sauerstoff kann aufrechterhalten werden, indem das System leckagefrei gehalten wird, um die Menge an Zusatzwasser zu begrenzen. Sauerstoff kann auch durch Flansche, Pumpen und Dichtungen eindringen. In einigen Fällen dringt Sauerstoff durch eine lose Verbindung oder einen losen Flansch ein, wodurch ein Venturi-Effekt entsteht und Luft angesaugt wird. Einige Anlagen bedecken den Kopftank mit Stickstoff oder sogar Wasserstoff, um jegliche Luftzufuhr zu verhindern. Der sauerstoffarme Zustand muss bei größeren Ausfällen aufrechterhalten werden, was einige Planung erfordern kann.

Es hat sich auch gezeigt, dass die Erhöhung des pH-Werts des Statorkühlwassers die Kupferkorrosion und die Freisetzungsraten sehr wirksam reduziert. Allerdings haben sich weniger Versorgungsunternehmen für die zusätzlichen Schritte entschieden, die zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines alkalischen pH-Werts erforderlich sind.

Eine Behandlung mit alkalischem pH-Wert kann entweder das Regime mit niedrigem oder hohem gelöstem Sauerstoff verbessern. Der Ziel-pH-Wert für das Wasser liegt im Allgemeinen zwischen 8,5 und 9,0 und kann durch Zugabe kleiner Mengen Ätzmittel zum Wasser oder durch Ersetzen des Kationenharzes in Wasserstoffform durch Natriumaustauschharz in einem der Entionisierungsgefäße und durch Zudosierung des Wassers durch dieses erreicht werden Austauscher, bis der pH-Wert den gewünschten Wert erreicht. ■

—David Daniels ([email protected]) schreibt regelmäßig Beiträge für POWER und ist leitender Wissenschaftler bei M&M Engineering Associates Inc.

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