Nederlandse NPR 6540 Ketelwater Algemene aanbevelingen voor het uitvoeren van onderzoek Water for boiler plants General guidelines for the investigation 1e druk, december 1995 UDC 621.182.11:543.3 Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. 1 Onderwerp en toepassingsgebied In deze praktijkrichtlijn worden normen en praktijkrichtlijnen besproken, welke betrekking hebben op onderzoek aan ketelwater. Een deel van de genoemde normen en praktijkrichtlijnen is specifiek voor het onderzoek van ketelwater. Een ander deel is ook van toepassing op het onderzoek van andere soorten water. In deze praktijkrichtlijn wordt per onderwerp aangegeven waarom een analyse wordt uitgevoerd en welk(e norm(en toepasbaar is/zijn. De te bepalen parameters zijn alfabetisch gerangschikt. 2 Te bepalen parameters 2.1 Afzettingen Waterzijdig kunnen in een stoomketel afzettingen ontstaan door het neerslaan van slecht oplosbare stoffen, zoals hardheidsverbindingen, silicaten, corrosieprodukten en stoffen uit het produktieproces, die met het condensaat kunnen worden meegevoerd. In NPR 6528 worden aanwijzingen voor het onderzoek van dergelijke afzettingen gegeven. 2.2 Alkaliteit Zie p- en m-getal. 2.3 Ammonium (NH 4 Voor ketelwaterconditionering wordt soms een ammoniakoplossing in het ketelvoedingwater gedoseerd. Deze toepassing wordt voornamelijk aangetroffen bij stoomketels welke opereren boven 40 bar die met gedemineraliseerd water worden gesuppleerd. Ammoniak hydrolyseert in waterige oplossing gedeeltelijk tot ammoniumhydroxide. Alkalisering van het condensaat en voedingwater tot een ph-waarde groter dan 8,5 is gewenst om aantasting van gietijzer te voorkomen. Ammoniak is vluchtig en gaat in de stoomketels deels met de stoom mee. In aanwezigheid van zuurstof is ammoniak in verhoogde concentratie corrosief voor koper en koperhoudende legeringen. Om de concentratie van ammonium te bepalen kan NEN 6472 worden toegepast. 2.4 Calcium (Ca Bij inlek van koelwater of door een onvoldoende ontharding van suppletiewater of door contaminatie van retourcondensaat kunnen calciumzouten in het ketelwater terecht komen, wat hardheid geeft van het ketelwater. Deze zouten kunnen door ontleding als ketelsteen op de pijpwand worden afgezet en veroorzaken zodoende een verslechterde warmteoverdracht. Dit heeft rendementsverlies tot gevolg en kan ketelschade tot gevolg hebben. Raadpleeg de normen NEN 6441 en NEN 6549 voor het onderzoek van calcium en hardheid. 2.5 Carbonaat (CO 2 3 Carbonaten kunnen door inlek van koelwater of via het voedingwater in het ketelwater terecht komen, eventueel eerst in de vorm van waterstofcarbonaat, dat bij hogere temperatuur in carbonaat wordt omgezet. Carbonaten zijn basische stoffen. Een titrimetrische analysemethode is in NEN 6532 gegeven. 2.6 Chemisch zuurstof verbruik (CZV Het chemisch zuurstofverbruik is een maat voor de hoeveelheid organische stof in het water. Organische stoffen kunnen vervuiling, corrosie en schuimvorming veroorzaken. Raadpleeg NEN 6633 voor de bepaling van het chemisch zuurstofverbruik. 2.7 Chloride (Cl Chloride wordt in onthard water en/of gedecarbonateerd suppletiewater aangetroffen. In gedemineraliseerd suppletiewater is praktisch geen chloride meer aantoonbaar. Chloridezouten zijn in het algemeen goed oplosbaar, ook onder ketelwateromstandigheden. Chlorides kunnen in bepaalde situaties corrosie veroorzaken. Voor de bepaling van chloride zijn de volgende normen geschikt: NEN 6547 (concentraties vanaf 0,3 mg/l en hoger en NEN 6470 (concentraties vanaf 5 mg/l en hoger. 2.8 Fosfaat (PO 2 4 Bij lagedruk-stoomketels (tot ca. 30 bar wordt veelal een ketelwaterconditionering met (orthofosfaat als hardheidsbinder in alkalisch milieu toegepast. Onder ketelwateromstandigheden zal bij aanwezigheid van hardheid calcium- resp. magnesiumhydroxyapatiet worden gevormd. Dit is een zeer slecht oplosbare verbinding, die een grijs slib vormt, dat zich minder snel op het verwarmd oppervlak afzet dan ketelsteen. Bij stoomketels met hogere drukken (40 bar tot 80 bar, die met gedemineraliseerd water worden gesuppleerd, wordt een zogenaamde gecoördineerde fosfaat/ph dosering toegepast, waarbij het fosfaat als alkaliseringsmiddel wordt gebruikt en tevens de aanwezigheid van vrije hydroxylionen wordt voorkomen. Om de fosfaatconcentratie te bepalen kan NEN 6479 worden toegepast. 1995 Nederlands Normalisatie-instituut Kalfjeslaan 2, Postbus 5059, 2600 GB Delft, Telefoon (015 2 690 390, Fax (015 2 690 190
Blz. 2 2.9 Geleidingsvermogen Een belangrijke kwaliteitsparameter voor ketelwater is de geleidbaarheid. Deze geeft een indicatie van de hoeveel heid opgeloste zouten en/of koolstofdioxide in het water. NEN-ISO 7888 is hiervoor te gebruiken. 2.10 Hardheid De hardheid van water wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van calcium- en magnesiumzouten. Een deel van dit type zouten is onder ketelwateromstandigheden slecht oplosbaar, waardoor dit in de vorm van ketelsteen tegen de wanden wordt afgezet. Hierdoor wordt de warmteoverdracht in de ketel belemmerd. Hardheidszouten moeten daarom worden verwijderd. Er wordt onderscheid gemaakt tussen totale hardheid, tijdelijke hardheid en permanente hardheid. Een verklaring van de diverse begrippen en de bepalingsmethoden van de hardheid worden in NEN 6549 gegeven. 2.11 Hydrazine (N 2 H 4 Hydrazine wordt in het ketelbedrijf toegepast als restzuurstofbinder en heeft tevens metaalpassiverende eigenschappen. Hydrazine is een toxische en (verdacht carcinogeen stof, die licht alkalisch en stoomvluchtig is. In NEN 6548 is een bepalingsmethode beschreven. 2.12 Hydroxyl (OH - Hydroxylionen (bijv. van natronloog zijn sterk alkalisch en dragen bij aan het p- en m-getal. Hydroxylionen kunnen in ketelwater aanwezig zijn door de dosering van loog of door de ontleding van waterstofcarbonaat uit het suppletiewater. Bij het gebruik van gedemineraliseerd water kunnen hydroxylionen aanwezig zijn door een natriumlek van de kationwisselaar. De bepaling van de concentratie geschiedt volgens NEN 6532. 2.13 IJzer (Fe Aanwezigheid van ijzer in het condensaat en/of voedingwater wijst op corrosie in het systeem. Onder ketelwateromstandigheden is ijzer slecht oplosbaar. In ketelwater is het echter veelal in de colloidale vorm van magnetiet (Fe 3 O 4 aanwezig. Om ernstige slibproblemen te voorkomen worden er eisen gesteld aan het maximale ijzergehalte in het voedingwater. Voor de bepaling van het ijzergehalte kan NEN 6482 (fotometrische methode of NEN 6460 (atomaire-absorptiemethode worden gebruikt. 2.14 Indamprest De indamprest is een maat voor het totale gehalte aan opgeloste en zwevende stoffen. Door bepaling van de gloeirest kan worden vastgesteld welk deel van de indamprest uit anorganische stoffen (zouten bestaat. De analysemethode is in NEN 6539 beschreven. 2.15 Ionenwisselaars Ionenwisselaars worden zeer veel gebruikt voor de bereiding van suppletiewater en bij condensaatreiniging. Een ionenwisselaar (hars bestaat uit een kunststof drager, die zogenaamde functionele groepen bevat. Zij worden meestal in parelvorm geleverd. Ionenwisselaars hebben het vermogen om, al naar gelang het type, kationen of anionen uit het water uit te wisselen tegen andere ionen. Ionenwisselaars worden in het ketelbedrijf toegepast bij ontharding, decarbonatatie en demineralisatie. Aan ionenwisselaars kunnen diverse kwaliteitsonderzoeken worden verricht die in NPR 6543 zijn beschreven. 2.16 Kalium (K Alleen bij zeer speciale toepassingen is het kaliumgehalte van belang. Een vlamfotometrische analysemethode voor kalium is in NEN 6442 beschreven. 2.17 Kaliumpermanganaatverbruik Het kaliumpermanganaatverbruik is een maat voor de hoeveelheid organische stof in water. Organische stoffen kunnen vervuiling, schuimvorming en corrosie veroorzaken. In NEN-EN-ISO 8467 wordt een methode beschreven om het kaliumpermanganaatverbruik te bepalen. Bij verontreiniging met moeilijk oxideerbare organische stoffen verdient de bepaling van het chemisch zuurstof verbruik (CZV volgens NEN 6633 of de bepaling van het gehalte aan totaal organische koolstof (TOC volgens NEN-EN 1484 de voorkeur boven de bepaling van het kaliumpermanganaatverbruik. 2.18 Kiezelzuur (SiO 2 In het suppletiewater kan kiezelzuur aanwezig zijn. De oplosbaarheid van kiezelzuur in het ketelwater is afhankelijk van de alkaliteit en de druk. In combinatie met hardheid en corrosieprodukten kan kiezelzuur in de ketel zeer harde en bestendige afzettingen vormen. Afhankelijk van de alkaliteit en de druk is kiezelzuur ook iets stoomvluchtig. Omdat bij temperatuur- en drukverlaging van de stoom het kiezelzuur kan neerslaan, is bij het turbinebedrijf kiezelzuur-vrije stoom gewenst. Voor de bepaling van monomeer silicaat of totaal silicaat kan NEN 6541 worden toegepast. Voor de bepaling van monomeer silicaat of weinig gepolymeriseerd silicaat kan tevens NEN 6471 worden gebruikt. 2.19 Koolzuur (CO 2 De aanwezigheid van vrij en gebonden koolzuur in ketelvoedingwater kan leiden tot agressief condensaat. Veelal is daarom bij de suppletiewaterbehandeling verwijdering van koolzuur gewenst. Een eenvoudige bepaling van koolzuur is in NEN 6542 beschreven. In NEN 6486 wordt een nauwkeuriger methode gegeven. 2.20 Koper (Cu Koper kan in retourcondensaat en/of voedingwater aanwezig zijn doordat bepaalde koperen, bronzen of messing installatiedelen of appendages worden aangetast. Aanwezigheid van koper in de stoomketel kan tevens leiden tot ongewenste afzetting. NEN 6619 beschrijft een fotometrische bepalingsmethode. 2.21 Magnesium (Mg Magnesium kan in het voedingwater aanwezig zijn door het onvoldoende ontharden van het suppletiewater of door contaminatie van het retourcondensaat. Onder ketelwateromstandigheden is magnesium zeer slecht oplosbaar en vormt afzettingen op het verwarmd oppervlak waardoor de warmteoverdracht nadelig wordt beïnvloed. Dit heeft rendementsverlies tot gevolg en kan uiteindelijk tot ketelschade leiden. Het magnesiumgehalte kan worden berekend uit het verschil tussen de totale hardheid en de calciumhardheid (NEN 6441. 2.22 Mangaan (Mn In grondwater is mangaan van nature aanwezig en daardoor kunnen in het systeem vervuilingsproblemen ont-
Blz. 3 staan. Mangaanverwijdering is dus gewenst. Ook is mangaan een bestanddeel van staal en kan door corrosieprocessen in de ketel vrijkomen. Een analysevoorschrift is in NEN-ISO 6333 beschreven. 2.23 Natrium (Na De meeste zouten die in ketelwater voorkomen zijn natriumzouten. Met name in relatie met de werking van de demineralisatie-installatie en de stoomzuiverheid wordt o.a. het natriumgehalte als maatgevend beschouwd. Een vlamfotometrische methode om natrium te bepalen is in NEN 6442 beschreven. 2.24 Organische stof Zie kaliumpermanganaatverbruik (2.17, chemisch zuurstofverbruik (2.6 en totaal organische koolstof (2.31. 2.25 ph Een belangrijke chemische kwaliteitsparameter bij ketelwater is de ph. De ph wordt gedefinieerd als de negatieve logaritme van de waterstofionenconcentratie. Bij 25 C staat een ph-waarde van 7 voor neutraal water, een phwaarde kleiner dan 7 betekent een zuur milieu, terwijl een ph-waarde groter dan 7 een basisch milieu betekent. In ketelwater wordt meestal een basisch milieu gehandhaafd om corrosie te voorkomen. Een nauwkeurige methode voor het bepalen van de ph is in NEN 6411 beschreven. Een eenvoudige bepaling is in NPR 6616 gegeven. 2.26 p- en m- getal Het p-getal is een maat voor de concentratie van sterk alkalische stoffen in water. Het m-getal is een maat voor het totaal aan alkalische stoffen in water. Het m-getal kan ook negatief zijn. In dit geval wordt er de concentratie van sterkzure stoffen mee aangeduid. De methode, die in NPR 6546 is beschreven, is een routinebepaling. Een nauwkeuriger bepaling is in NEN 6497 gegeven. 2.27 Silicaat (SiO 2 Zie onder kiezelzuur (2.18. 2.28 Soortelijke geleiding De soortelijke geleiding van water is afhankelijk van de aantallen, de geleidingen en de activiteiten van de aanwezige ionen in het water. De soortelijke geleiding is een veel gebruikte kwaliteitsparameter voor gedemineraliseerd water, stoomcondensaat en retourcondensaat. Indien de soortelijke geleiding als maat voor het zoutgehalte van sterk alkalisch ketelwater wordt gebruikt, moet eerst een neutralisatie plaatsvinden tot een ph gelijk aan 8,3. De te gebruiken norm is NEN-ISO 7888. 2.29 Sulfaat (SO 2 4 Sulfaationen kunnen van nature in water aanwezig zijn of als restprodukt ontstaan bij sulfietdosering. Bij hoge sulfaatgehaltes in ketelwater is het risico aanwezig van neerslagreacties. Bij het hogedruk ketelbedrijf (> 40 bar wordt in het algemeen met gedemineraliseerd suppletiewater gewerkt en is er dus praktisch geen sulfaat meer aantoonbaar. Een analysemethode voor het sulfaatgehalte is in NEN 6544 vermeld. 2.30 Sulfiet (SO 2 3 Sulfiet en sulfiethoudende middelen worden in het ketelbedrijf toegepast als zuurstofbinder. Zuurstof wordt door sulfiet gebonden onder vorming van sulfaat, Een analysemethode voor de bepaling van de sulfietconcentratie is in NEN 6545 vermeld. 2.31 Totaal Organische koolstof (TOC Totaal Organische koolstof (TOC is een maat voor de hoeveelheid organische stof in het water. Organische stoffen kunnen vervuiling, corrosie en schuimvorming veroorzaken. Raadpleeg NEN-EN 1484 voor de bepaling van het gehalte aan TOC. 2.32 Waterstofcarbonaat (HCO 3 Waterstofcarbonaat of bicarbonaat (HC0 3 kan in het ketelwater voorkomen als anion van zouten, die meegekomen zijn met het ketelvoedingwater of die door inlek van koelwater in het ketelwater terecht zijn gekomen. Analysemethodes zijn beschreven in NEN 6531 voor water met een ph kleiner dan of gelijk aan 8,35 en in NEN 6532 voor water met een ph groter dan 8,35. 2.33 Zink (Zn Zink, dat bijv. afkomstig is van messing pijpen uit warmtewisselaars of van gegalvaniseerde installatiedelen, kan met de in NEN 6443 beschreven methode worden bepaald. 2.34 Zuurgraad Zie onder ph (2.25. 2.35 Zuurstof (O 2 Zuurstof in ketelvoedingwater kan aanleiding geven tot corrosie in het gehele systeem. Vandaar dat zuurstof fysisch wordt verwijderd of chemisch gebonden. Ook een combinatie van beide verwijderingsmethoden wordt toegepast. Het is belangrijk om het resterende zuurstofgehalte te controleren. Een analysemethode is in voorbereiding. 2.36 Zwevende bestanddelen Het water uit het ketelbedrijf kan zwevende bestanddelen bevatten, die onder andere kunnen bestaan uit corrosieprodukten, hardheidsneerslagen en organische stoffen. De zwevende stoffen geven aanleiding tot vervuiling en slijtage van gevoelige onderdelen. In NEN 6539 is beschreven op welke wijze het gehalte aan zwevende bestanddelen in ketelwater kan worden bepaald. Volgens dezelfde NEN kan ook de gloeirest van de zwevende bestanddelen worden vastgesteld.
Blz. 4 3 Overzicht van normen en praktijkrichtlijnen per parameter Te bepalen parameter afzettingen NEN 6528 Norm/praktijkrichtlijn alkaliteit NEN 6497, NPR 6546 ammonium NEN 6472 calcium NEN 6441, NEN 6549 carbonaat NEN 6532 chemisch zuurstof verbruik NEN 6633 chloride NEN 6547, NEN 6470 fosfaat NEN 6479 hardheid NEN 6549 hydrazine NEN 6548 hydroxyl NEN 6532 ijzer NEN 6482, NEN 6460 indamprest NEN 6539 ionenwisselaar NEN 6543 kalium NEN 6442 kaliumpermanganaatverbruik NEN-EN-ISO 8467 kiezelzuur NEN 6541, NEN 6471 koolzuur NEN 6542, NEN 6486 koper NEN 6619 magnesium NEN 6441 mangaan NEN-ISO 6333 natrium NEN 6442 organische stof NEN 6633, NEN-EN-ISO 8467, NEN-EN 1484 ph NEN 6411, NPR 6616 p- en m-getal NEN 6497, NPR 6546 silicaat NEN 6541, NEN 6471 soortelijke geleiding NEN-ISO 7888 sulfaat NEN 6544 sulfiet NEN 6545 totaal organisch koolstof NEN-EN 1484 waterstofcarbonaat NEN 6531, NEN 6532 zuurgraad NEN 6411, NPR 6616 zuurstof in voorbereiding zink NEN 6443 zwevende bestanddelen NEN 6539
Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214 2600 WB Delft Ja, ik bestel NEN Standards Products & Services Postbus 5059 2600 GB Delft Vlinderweg 6 2623 AX Delft T (015 2 690 390 F (015 2 690 271 www.nen.nl/normshop ex. nl Ketelwater - Algemene aanbevelingen voor het uitvoeren van onderzoek 24.20 Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via www.nen.nl/normshop Gratis e-mailnieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze e-mailnieuwsbrieven. www.nen.nl/nieuwsbrieven Gegevens Bedrijf / Instelling T.a.v. O M O V E-mail Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: (015 2 690 271 E-mail: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig. Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2016, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. ISO- en IEC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon (015 2 690 391, dagelijks van 8.30 tot 17.00 uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: www.nen.nl/leveringsvoorwaarden. Normalisatie: de wereld op één lijn. preview - 2016