Assessment of water/steam chemistry

Assessment of water/steam chemistry by quality indices

The quality index I for any control parameter p is in general terms defined as a ratio of lifetime consumption (TP) of a component effected by the control parameter at the actual operating value and the lifetime consumption (TL1p) of this component operating at the reference conditions, which means at the limit between target and action level 1 (L 1p).

Ip = dTP / dTL1p

The index expresses the relative rate of lifetime consumption and will then be 1 at the operation at the limit for Action level 1, which is considered as conditions with reference lifetime consumption:

At P = L1p Ip = I0 = dTL1p/dTL1p = 1


The lifetime consumption at actual conditions T p of a particular component during any operation period t is then calculated from the formula:

t
TP  IP * dt
0



Operating at action level 1 (P > L L1p and P < LL2p) the index will have value above 1 and operating below the action level 1 limit (target area), the index will have value less then 1. Thus the lifetime consumption will be faster or slower comparing to the operation at reference conditions.

It is extremely difficult to establish a scientifically or statistically based model for the lifetime consumption deviations from reference conditions. A pragmatic way was chosen , based on the following concept:
- The lifetime consumption should be evaluated separately for each main component of water/steam circuit using parameters significant for the componen t in question.
- The rate of lifetime consumption (Index I) is an exponential function of the relevent parameter
- The exponential function is normalized for action level limits defining:

at P = L1p I = 1
at P = L2p I = 10
at P = L3p I = 100
at P = 3*L3p I = 1000

The justification of these values is based on some experience from units operating with good chemical practice and also from units where less attention is paid to chemistry, however, the data basis is limited.

The index is mathematically related to action levels by the following equations:




I P 10

P L1 L2 L1


for L1 < P L2




I P 10

P  L2  1
L3 L2


for L2 < P < L3


I P 10

P L3  2 2*L3


for P > L3



where IP P is the index for parameter p
is the monitored value of parameter p
L1 L2 L3 is the threshold for action level 1 is the threshold for action level 2 is the threshold for action level 3

The index can be used for relative evaluation of the chemical performance with respect to the lifetime consumption of components for which the parameter p is the key parameter. It has to be emphasized, that it is an evaluation relative to reference conditions and if more than one key parameter is relevant for the component in question, a combination of indices described on page 33 should be used.

As examples of key parameters for some components are:
1. Acid conductivity of feed-water for the evaporator of once through boiler with respect to the operation time between acid cleanings.
2. Acid conductivity and pH of boiler water for the evaporator of a drum boiler on caustic treatment with respect to the operation time between acid cleanings.
3. Acid conductivity of boiler water and pH of feed-water for the evaporator of a drum boiler on AVT with respect to the operation time between acid cleanings.
4. Acid conductivity of steam for the turbine blades.
5. Conductivity of the effluent from condensate polishing plant (CPP) as a key parameter for performance of CPP. In this case there is no direct connection to lifetime of any particular component.


Some examples are illustrated in more details .

For a typical cold start-up a good practice is to reach L1 (coming from L3) for acid conductivity in feed-water within 24 hours. The calculation shows, that the mean value of the index I is about 30. This indicates, that the chemical load on the evaporator during this day of start-up is similar to the load of 30 (720 h) days of operation at L1. For a unit, which is not performing very well, the purification period during the start-up can easily take 2 days, which makes the life consumption for the whole period 2*30=60 days (1440 h).

Similarly it can be calculated, that a hot start-up of a good unit taking 16 hours will be equivalent to roughly 200 h lifetime consumption, while unattended unit will use 400 h equivalent operation at reference condition.

These values are used in examples below.

Table A 3.1 shows some examples of units with different operation mode (1. base load, 2. cycling load, 3. peak load) and different quality of chemical control (A. Ideal purity, B.Good practice, C. Unattended control). In the following the layout and calculation procedure are explaned:

At the top of the table the limits L 1, L2, L3 are given.
Column 1 defines the unit operation mode and the purity standard according to the code specified above. As reference a unit operating 7000 hours/year at L 1 , having 1 cold and 5 warm starts-up/year is taken.
Columns 2 and 3 specify the number of cold (n 1) and warm (n 2) starts-up/year.
Columns 4 - 6 specify operating hours at different levels of acid conductivity (key parameter). For simplicity there are 3 groups only: 0,07 S/cm characterise excellent chemical conditions; 0,1 S/cm characterize reference conditions and 0,15 characterise operation in action level 1. In the first row values of indeks I matching these three acid conductivities are calculated.
Column 7 shows the average value of Index for the whole year. Here the contribution from start-ups is not included. The calculation for row 1B is as follows:

Ii * ti
I  

0,501* 3000 1* 4000


0,786

ti

3000 

4000


Column 8 show the calculated equivalent lifetime consumption T c including contributions from start-ups. The calculation for row 1B is as follows:

Tc = I * ti + n1 * 720 + n2 * 200 = 0,786 * 7000 + 1 * 720 + 0 * 200 = 6222



The registered lifetime consumption is of course 7000 h, but chemically the evaporator has received more load due to start-ups, but decreased load because of the excellent purity in part of the operation time. In calculation of examples with purity standard C, a higher life time consumption is used for start-ups (1440, 400).

Columns 9 and 10 show a prognosis for acid cleanings if the same operating conditions would be maintained
all the time. This calculation is based on experience with units operating close to the conditions of the reference unit. These units used to be acid cleaned after 100 000 operating hours.

Tables A 3.II - A 3.V show similar exercises for drum boilers on NaOH and AVT respectively. Two key parameters are used for separate calculation in each case, and in the table A 3.VI a combined evaluation of indices calculated from these two key parameters is shown. As the best combination of indices was found to be their sum -1. Mathematically:

I12 = I1 + I2 - 1

More generaly:



I1i

i
Ii 
i 1


i 1


On the basis of these combined indices the expected acid cleaning frequency is calculated.


It must be emphasised that the method is designed for evaluation of operational lifetime consumption. The impact of the off-load damage on lifetime must be evaluated separately. It may be possible to use the same concept, but a careful consideration should then be given to reference condition, key parameters and action levels.

Hasil (Bahasa Indonesia) 1:

Assessment of water/steam chemistry by quality indicesThe quality index I for any control parameter p is in general terms defined as a ratio of lifetime consumption (TP) of a component effected by the control parameter at the actual operating value and the lifetime consumption (TL1p) of this component operating at the reference conditions, which means at the limit between target and action level 1 (L 1p).Ip = dTP / dTL1pThe index expresses the relative rate of lifetime consumption and will then be 1 at the operation at the limit for Action level 1, which is considered as conditions with reference lifetime consumption:At P = L1p Ip = I0 = dTL1p/dTL1p = 1The lifetime consumption at actual conditions T p of a particular component during any operation period t is then calculated from the formula:tTP  IP * dt0Operating at action level 1 (P > L L1p and P < LL2p) the index will have value above 1 and operating below the action level 1 limit (target area), the index will have value less then 1. Thus the lifetime consumption will be faster or slower comparing to the operation at reference conditions.It is extremely difficult to establish a scientifically or statistically based model for the lifetime consumption deviations from reference conditions. A pragmatic way was chosen , based on the following concept:- The lifetime consumption should be evaluated separately for each main component of water/steam circuit using parameters significant for the componen t in question.- The rate of lifetime consumption (Index I) is an exponential function of the relevent parameter- The exponential function is normalized for action level limits defining:at P = L1p I = 1at P = L2p I = 10at P = L3p I = 100at P = 3*L3p I = 1000The justification of these values is based on some experience from units operating with good chemical practice and also from units where less attention is paid to chemistry, however, the data basis is limited.The index is mathematically related to action levels by the following equations: I P 10 P L1 L2 L1 for L1 < P L2 I P 10 P  L2  1L3 L2 for L2 < P < L3 I P 10 P L3  2 2*L3 for P > L3 where IP P is the index for parameter pis the monitored value of parameter p L1 L2 L3 is the threshold for action level 1 is the threshold for action level 2 is the threshold for action level 3The index can be used for relative evaluation of the chemical performance with respect to the lifetime consumption of components for which the parameter p is the key parameter. It has to be emphasized, that it is an evaluation relative to reference conditions and if more than one key parameter is relevant for the component in question, a combination of indices described on page 33 should be used.As examples of key parameters for some components are:1. Acid conductivity of feed-water for the evaporator of once through boiler with respect to the operation time between acid cleanings.2. asam konduktivitas dan pH air boiler untuk evaporator drum boiler kaustik pengobatan terhadap waktu operasi antara Periksa asam.3. asam konduktivitas air boiler dan pH feed-air untuk evaporator boiler drum pada AVT terhadap waktu operasi antara Periksa asam.4. asam konduktivitas uap untuk pisau turbin.5. konduktivitas efluen dari kondensat Poles tanaman (CPP) sebagai parameter kunci untuk kinerja CPP. Dalam kasus ini ada hubungan langsung untuk seumur hidup setiap komponen tertentu.Beberapa contoh yang digambarkan dalam rincian lebih lanjut.Start-up dingin khas praktik yang baik adalah untuk meraih L1 (berasal dari L3) asam konduktivitas dalam pakan-air dalam waktu 24 jam. Perhitungan menunjukkan, bahwa nilai rata-rata indeks saya adalah sekitar 30. Ini menunjukkan, bahwa beban kimia evaporator selama hari ini dari start-up ini mirip dengan beban 30 hari (720 h) operasi di L1. Untuk unit, yang tidak berkinerja baik, periode pemurnian sewaktu start-up dapat dengan mudah mengambil 2 hari, yang membuat konsumsi hidup untuk seluruh masa 2 * 30 = 60 hari (1440 h).Demikian pula dapat dihitung, bahwa start-up panas unit baik mengambil 16 jam akan setara dengan kira-kira 200 h seumur hidup konsumsi, sementara unit tanpa pengawasan akan menggunakan 400 h setara operasi referensi kondisi.Nilai-nilai yang digunakan dalam contoh di bawah ini.Tabel 3.1 menunjukkan beberapa contoh unit dengan mode operasi yang berbeda (1. beban dasar, 2. beban Bersepeda, 3. beban puncak) dan kualitas yang berbeda dari pengendalian kimia (A. Ideal kemurnian, praktek B.Good, C. Unattended kontrol). Berikut prosedur tata letak dan perhitungan yang explaned:Di bagian atas tabel batas 1 L, L2, L3 diberikan.Kolom 1 mendefinisikan mode pengoperasian unit dan kemurnian standar sesuai dengan kode yang ditentukan di atas. Sebagai referensi unit operasi jam 7000/tahun 1 L, memiliki 1 dingin dan 5 hangat mulai up/tahun diambil.Kolom 2 dan 3 menentukan jumlah dingin (n 1) dan hangat (n 2) mulai-up/tahun.Kolom 4-6 menentukan jam operasi pada berbagai tingkat asam konduktivitas (kunci parameter). Untuk kesederhanaan ada hanya 3 kelompok: 0,07 S/cm mencirikan kondisi kimia yang sangat baik; S/cm 0.1 mencirikan ketentuan referensi dan 0,15 mencirikan operasi di tingkat tindakan 1. Nilai baris pertama dari indeks saya konduktivitas asam ini tiga pencocokan dihitung.Kolom 7 menunjukkan nilai rata-rata indeks untuk sepanjang tahun. Di sini kontribusi dari start-up ini tidak disertakan. Perhitungan untuk baris 1B adalah sebagai berikut: II * ti SAYA   0,501 * 3000 1 * 4000 0, 786 TI 3000  4000 Kolom 8 menunjukkan dihitung seumur hidup yang setara konsumsi T c termasuk kontribusi dari start-up. Perhitungan untuk baris 1B adalah sebagai berikut:TC = I * ti + n1 * 720 + n2 * 200 = 0,786 * 7000 + 1 * 720 + 0 * 200 = 6222Terdaftar seumur hidup konsumsi tentu 7000 h, tapi kimiawi evaporator telah menerima lebih banyak beban karena start-up, tapi penurunan beban karena kemurnian sangat baik sebagian besar waktu operasi. Dalam perhitungan contoh dengan kemurnian standar C, konsumsi waktu hidup yang lebih tinggi digunakan untuk start-up (1440, 400).Kolom 9 dan 10 menunjukkan prognosis untuk Periksa asam jika kondisi operasi yang sama akan dipertahankanSetiap saat. Perhitungan ini didasarkan pada pengalaman dengan unit yang beroperasi dekat dengan kondisi unit referensi. Unit ini digunakan untuk menjadi asam dibersihkan setelah 100.000 jam operasi.Tabel A 3. II - 3.V Tampilkan latihan serupa untuk drum boiler NaOH dan AVT masing-masing. Dua parameter kunci yang digunakan untuk perhitungan terpisah dalam setiap kasus, dan di meja A 3. VI evaluasi gabungan indeks dihitung dari kedua parameter kunci ditampilkan. Sebagai kombinasi terbaik dari indeks ditemukan untuk menjadi jumlah mereka -1. Matematis:I12 = I1 + I2 - 1Lebih besar: I1i sayaII saya 1 saya 1 Berdasarkan indeks ini gabungan diharapkan frekuensi pembersihan asam dihitung.Harus ditekankan bahwa metode yang dirancang untuk evaluasi operasional seumur hidup konsumsi. Dampak kerusakan off-load di seumur hidup harus dievaluasi secara terpisah. Itu mungkin untuk menggunakan konsep yang sama, tetapi kemudian pertimbangan harus diberikan untuk referensi kondisi, parameter kunci dan tingkat tindakan.

Hasil (Bahasa Indonesia) 2:

Penilaian kimia air / uap dengan kualitas indeks Indeks kualitas I untuk setiap parameter kontrol p adalah secara umum didefinisikan sebagai rasio konsumsi seumur hidup (TP) dari komponen dipengaruhi oleh parameter kontrol pada nilai operasi aktual dan konsumsi seumur hidup ( TL1p) dari komponen ini beroperasi pada kondisi referensi, yang berarti pada batas antara target dan tingkat tindakan 1 (L 1 p). Ip = DTP / dTL1p Indeks mengungkapkan tingkat relatif konsumsi seumur hidup dan kemudian akan menjadi 1 pada operasi pada batas Aksi level 1, yang dianggap sebagai kondisi dengan konsumsi referensi seumur hidup: Pada P = L1p Ip = I0 = dTL1p / dTL1p = 1 Konsumsi seumur hidup pada kondisi yang sebenarnya T p dari komponen tertentu selama periode operasi t kemudian dihitung dari rumus: t TP  IP * dt 0 Beroperasi pada tindakan level 1 (P> L L1p dan P <LL2p) indeks akan memiliki nilai di atas 1 dan beroperasi di bawah tingkat tindakan 1 batas (wilayah target), indeks akan memiliki nilai kurang 1. Dengan demikian konsumsi seumur hidup akan lebih cepat atau lebih lambat dibandingkan dengan operasi pada kondisi referensi. Hal ini sangat sulit untuk membangun model ilmiah atau statistik berbasis penyimpangan konsumsi seumur hidup dari kondisi referensi. Cara pragmatis dipilih, didasarkan pada konsep berikut: -. Konsumsi seumur hidup harus dievaluasi secara terpisah untuk masing-masing komponen utama air / sirkuit uap menggunakan parameter yang signifikan untuk t componen yang bersangkutan - Tingkat konsumsi seumur hidup (Indeks I) adalah fungsi eksponensial parameter yang relevan - Fungsi eksponensial adalah normal untuk batas tingkat tindakan mendefinisikan: pada P = L1p I = 1 pada P = L2p I = 10 pada P = L3p I = 100 pada P = 3 * L3p I = 1000 The pembenaran dari nilai-nilai ini didasarkan pada beberapa pengalaman dari unit operasi dengan praktek kimia yang baik dan juga dari unit mana yang kurang perhatian dibayar untuk kimia, namun, dasar data yang terbatas. Indeks ini matematis berhubungan dengan tingkat tindakan dengan persamaan berikut: IP 10 P L1 L2 L1 untuk L1 <P L2 IP 10 P   1 L2 L3 L2 untuk L2 <P <L3 IP 10 P L3  2 2 * L3 untuk P > L3 mana IP P adalah indeks untuk parameter p adalah nilai dipantau parameter p L1 L2 L3 adalah ambang batas untuk tindakan level 1 adalah ambang batas untuk tindakan tingkat 2 adalah ambang batas untuk tingkat tindakan 3 Indeks ini dapat digunakan untuk evaluasi relatif dari kinerja kimia terhadap konsumsi seumur hidup komponen yang parameter p adalah parameter kunci. Ini harus ditekankan, bahwa itu adalah evaluasi relatif terhadap kondisi referensi dan jika lebih dari satu parameter kunci yang relevan untuk komponen tersebut, kombinasi indeks dijelaskan pada halaman 33 harus digunakan. Sebagai contoh parameter kunci untuk beberapa komponen adalah: 1. Konduktivitas asam pakan-air untuk evaporator dari sekali melalui boiler sehubungan dengan waktu operasi antara pembersihan asam. 2. Konduktivitas asam dan pH air boiler untuk evaporator dari boiler drum pada pengobatan kaustik sehubungan dengan waktu operasi antara pembersihan asam. 3. Konduktivitas asam air boiler dan pH pakan-air untuk evaporator dari boiler drum pada AVT sehubungan dengan waktu operasi antara pembersihan asam. 4. Konduktivitas asam uap untuk pisau turbin. 5. Konduktivitas limbah dari pabrik kondensat polishing (CPP) sebagai parameter kunci untuk kinerja CPP. Dalam hal ini tidak ada koneksi langsung ke seumur hidup dari setiap komponen tertentu. Beberapa contoh yang digambarkan dalam rincian lebih lanjut. Untuk dingin khas start-up praktik yang baik untuk mencapai L1 (berasal dari L3) untuk konduktivitas asam dalam pakan-air dalam 24 jam. Perhitungan menunjukkan, bahwa nilai rata-rata indeks I adalah sekitar 30. Hal ini menunjukkan, bahwa beban kimia pada evaporator siang hari ini start-up mirip dengan beban 30 (720 h) hari operasi di L1. Untuk unit, yang tidak berkinerja sangat baik, periode pemurnian selama start-up dapat dengan mudah mengambil 2 hari, yang membuat konsumsi hidup untuk seluruh periode 2 * 30 = 60 hari (1440 h). Demikian pula dapat dihitung , bahwa start-up panas unit baik mengambil 16 jam akan setara dengan sekitar 200 h konsumsi seumur hidup, sedangkan unit tanpa pengawasan akan menggunakan 400 h operasi setara pada kondisi referensi. Nilai-nilai ini digunakan dalam contoh di bawah ini. Tabel A 3.1 menunjukkan beberapa contoh unit dengan modus yang berbeda operasi (1. beban dasar, 2. beban bersepeda, 3. beban puncak) dan kualitas yang berbeda dari kontrol kimia (A. kemurnian Ideal, praktek b.good, C. kontrol tanpa pengawasan). Dalam mengikuti tata letak dan perhitungan prosedur yang explaned: Di bagian atas tabel batas L 1, L2, L3 diberikan. Kolom 1 mendefinisikan mode operasi satuan dan standar kemurnian sesuai dengan kode yang ditetapkan di atas. Sebagai referensi operasi satuan 7000 jam / tahun pada L 1, memiliki 1 dingin dan hangat mulai 5-up / tahun diambil. Kolom 2 dan 3 menentukan jumlah dingin (n 1) dan hangat (n 2) dimulai-up / tahun. Kolom 4 - 6 menentukan jam operasi pada tingkat yang berbeda dari konduktivitas asam (parameter kunci). Untuk kesederhanaan ada 3 kelompok saja: 0,07 S / cm ciri kondisi kimia yang sangat baik; 0,1 S / cm ciri kondisi referensi dan operasi 0,15 mencirikan tingkat tindakan 1. Pada nilai-nilai baris pertama dari indeks I mencocokkan tiga konduktivitas ini asam dihitung. Kolom 7 menunjukkan nilai rata-rata Indeks sepanjang tahun. Berikut kontribusi dari start-up tidak termasuk. Perhitungan untuk baris 1B adalah sebagai berikut: Ii * ti Aku   0501 * 3000 * 4000 1 0,786 ti 3000  4000 Kolom 8 menunjukkan dihitung setara seumur hidup konsumsi T c termasuk kontribusi dari awal-up . Perhitungan untuk baris 1B adalah sebagai berikut: Tc = I * ti + n1 * 720 + n2 * 200 = 0786 * 7000 + 1 * 720 + 0 * 200 = 6222 konsumsi seumur hidup terdaftar adalah tentu saja 7000 h, tapi kimia evaporator telah menerima beban lebih karena start-up, tetapi menurun beban karena kemurnian yang sangat baik di bagian dari waktu operasi. Dalam perhitungan contoh dengan kemurnian standar C, lebih tinggi konsumsi waktu hidup yang digunakan untuk start-up (1440, 400). Kolom 9 dan 10 menunjukkan prognosis untuk pembersihan asam jika kondisi operasi yang sama akan dipertahankan sepanjang waktu. Perhitungan ini didasarkan pada pengalaman dengan unit operasi dekat dengan kondisi unit referensi. Unit-unit ini digunakan untuk menjadi asam dibersihkan setelah 100 000 jam operasi. Tabel A 3.II - Sebuah 3.V acara latihan serupa untuk Drum boiler pada NaOH dan AVT masing-masing. Dua parameter kunci yang digunakan untuk perhitungan terpisah dalam setiap kasus, dan pada tabel A 3.VI evaluasi gabungan dari indeks dihitung dari dua parameter utama tersebut ditampilkan. Sebagai kombinasi terbaik dari indeks ditemukan jumlah mereka -1. Matematis: I12 = I1 + I2 - 1 Lebih umumnya: I1i i Ii  i 1 i 1 . Atas dasar ini indeks gabungan asam frekuensi pembersihan diharapkan dihitung Ini harus ditekankan bahwa metode ini dirancang untuk evaluasi konsumsi seumur hidup operasional. Dampak dari kerusakan off-beban pada masa harus dievaluasi secara terpisah. Dimungkinkan untuk menggunakan konsep yang sama, tetapi pertimbangan cermat kemudian harus diberikan untuk referensi kondisi, parameter kunci dan tingkat tindakan.