DE1816859B1 - Einrichtung zur Reinigung des Kesselspeisewassers von Eisenoxiden - Google Patents

Einrichtung zur Reinigung des Kesselspeisewassers von Eisenoxiden

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung des Kesselspeisewassers von Eisenoxiden unter Einschaltung eines elektromagnetischen Filters, das aus einem zylindrischen Filterbehälter mit einem Filterbett aus magnetisierbaren Teilchen und einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes besteht, welche das Filterbett umgibt.
Bei Dampfkraftwerken, in denen die Anlagenteile und Rohrleitungen überwiegend aus ferritischen Stählen bestehen, weist das als Betriebsmittel verwendete Wasser stets Spuren von Eisenoxiden auf. Diese Eisenoxide bestehen überwiegend aus ferromagnetischem Fe3O4 bzw. aus dem daraus entstandenen 7-Fe2O3. Diese Oxide können bei Dampferzeugern und Dampfturbinen zu örtlichen Ablagerungen und zu Betriebsstörungen führen. Eine Ausscheidung dieses Eisenoxides aus dem Wasser ist daher von großer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung.
Es sind bisher Permanentmagnetfilter bekanntgeworden, die zur Ausscheidung der Eisenoxide aus Kondensaten eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um nacheinander mit jeweils entgegengesetztem Pol aufgereihte Permanentmagnete, an denen das Wasser vorbeifließt. Nachteilig ist jedoch die schwierige Reinigung der Magnete, die zu diesem Zweck herausgezogen und mechanisch von Hand gereinigt werden müssen. Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der die Magnete in verschiedenen Ebenen kreuzweise auf einer Welle befestigt sind. Durch Rotation der von einem Motor angetriebenen Welle können die abgeschiedenen Magnetteilchen wieder ausgeschleudert und durch gleichzeitige Spülung ausgetragen werden. Da hierbei jedoch nur Teilchen mit einer Korngröße von über 30 μ abgeschieden werden, dient diese Einrichtung in erster Linie zum Schutz der Ionenaustauscher einer nachgeschalteten Kondensatentsalzungsanlage und zur Reduzierung des Gesamtdruckverlustes in dieser.
Darüber hinaus ist eine Filtereinrichtung bekanntgeworden, bei der ein von einem Permanentmagneten oder einer elektrischen Spule umgebenes Filterbett mit Stahlstiften gefüllt ist, die im wesentlichen so ausgebildet sind, daß sich scharfe Kanten und Spitzen an den magnetisierbaren Teilchen ergeben, um eine bessere Anlagerung der abzuscheidenden Teilchen zu ermöglichen. Da wegen der Remanenz dieser Stahlstifte ein Ausspülen der abgeschiedenen Teilchen nicht möglich ist, müssen nach Sättigung des Filterbettes alle Stifte aus dem Filterbett entfernt und durch neue ersetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Reinigung des Speisewassers von Eisenoxiden unter Einschaltung eines elektromagnetischen Filters derart durchzuführen, daß einerseits eine sichere Abscheidung der Eisenoxide gewährleistet und andererseits eine Ausspülung der abgeschiedenen Partikeln möglich ist.
Dies wird dadurch erreicht, daß die magnetisierbaren Teilchen aus Stahlkugeln bestehen und die von der Spule erzeugte Feldstärke erheblich über der Sättigungsfeldstärke der Stahlkugeln liegt, und daß zur Regenerierung und Spülung des Filters eine Entmagnetisierung der Stahlkugeln mit einem abklingenden Wechselstrom vorgesehen ist und das Spülwasser mit einer derartigen Geschwindigkeit von unten nach oben durch den Filterbehälter strömt, daß die Stahlkugeln aufgewirbelt werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die erzeugte Feldstärke mindestens 400 Oersted beträgt.
Beim Anlegen des Magnetfeldes treten in den Zwischenräumen der wahllos im Filterbett eingebrachten Kugeln an den Stellen hohe Feldstärkengradienten auf, wo die Berührungsachse der Kugeln einen Vektor in der Feldeinrichtung besitzt. An diesen Stellen findet eine Feldstärkenverdichtung statt.
Die Stahlkugeln sind dabei mit einer Rostschutzschicht überzogen.
Die Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes kann den Filterbehälter konzentrisch umgeben oder auch innerhalb des Filterbehälters angeordnet sein. Bei Anordnung innerhalb des Behälters kann die Spule in mehrere in Wandnähe des Filterbehälters angeordnete Ringspulen aufgeteilt sein, oder aber auch in Form von einer oder mehreren Stabspulen parallel zur Achse des Filterbehälters in denselben eingebaut sein.
Zur Entmagnetisierung der Stahlkugeln kann neben einem abklingenden Wechselstrom auch ein zerhackter Gleichstrom von etwa 0,5 Hz dienen.
Besonders günstige Abscheidungsgrade ergeben sich, wenn die Durchflußgeschwindigkeit des zu reinigenden Speisewassers etwa 10 bis 50 cm/sec beträgt.
Beim Abspülen der Partikeln ist es ferner zweckmäßig, wenn zur Spülung zusätzlich ein Gas verwendet wird.
Wesentlich für die optimale Wirkungsweise des Filters ist dessen Anordnung in der Dampfkraftanlage. Dabei kann der Filterbehälter parallel zum Speisewasserbehälter derart geschaltet sein, daß die Zulaufleitung zum Filterbehälter von einer Kammer des mit einem Uberlaufblech in zwei Kammern geteilten Speisewasserbehälters ausgeht, während die Ablaufleitung des Filterbehälters in die andere Kammer mündet.
Ferner ist es möglich, daß je ein Filterbehälter zwischen Vor- und Hauptpumpe jeder Kesselspeisepumpe eingebaut ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Filterbehälter direkt in den Speisewasserstrang zwischen Hochdruck-Vorwärmeaustritt und Kesseleintritt eingebaut ist. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß das Filter für den vollen Betriebsdruck der Kesselspeisepumpe ausgelegt wird.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung und ihrer entsprechenden Anordnung im Speisewasserkreislauf ist es möglich, auf einfache Weise eine sichere Abscheidung von Eisenoxiden zu erreichen. Dabei wird besonders eine leichte Reinigung des Filterbettes ohne Ersetzen des Filtermaterials gewährleistet. Durch die überaus hohen Feldstärken, die weit über der Sättigungsfeldstärke der Stahlkugeln liegen, wird erreicht, daß alle ferromagnetischen Partikeln im Speisewasser sicher auf den Stahlkugeln abgeschieden werden. Durch die Entmagnetisierungseinrichtung ist außerdem eine gute Reinigung der Stahlkugeln von den anhaftenden Partikeln gewährleistet.
An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein elektromagnetisches Filter, während in
F i g. 2 die Einschaltung des Filters parallel zum Speisewasserbehälter und in
Fig. 3 zwischen Vor- und Hauptpumpe der Kesselspeisepumpe dargestellt ist.
Nach F i g. 1 besteht das Filter aus einem zylindrischen Filterbehälter 1 mit einem Zulaufstutzen 2 und einem Ablaufstutzen 3 am unteren und oberen Ende. Innerhalb des Filterbehälters 1 sind die Stahlkugeln 4 eingebracht, die unten von einem Siebboden 5 gehalten werden, während sich im Oberteil ein Siebboden 6 befindet, der ein Mitreißen der Stahlkugeln 4 verhindern soll. Der Filterbehälter 1 ist von einer zylindrischen Spule 7 umgeben, die auch in mehrere einzelne und hintereinandergeschaltete Scheibenspulen aufgeteilt sein kann. Ferner weist der Zulaufstutzen 2 eine seitliche Spülgaszuführung 8 und der Ablaufstutzen 3 einen seitlichen Spülwasserablauf 9 auf. Bei normalem Betrieb sind die Ventile 10 und 11 in der Hauptleitung geöffnet, während die Ventile 12 und 13 in der Spülleitung zunächst geschlossen sind. Dabei ist es möglich, daß das Filter sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten durchströmt wird. Nach Sättigung des Filterbettes, die sich im allgemeinen aus dem erhöhten Druckabfall erkennen läßt, wird das Ventil 11 ge- tk schlossen, während die Ventile 12 und 13 geöffnet ^ werden. Von unten her wird nun ein Spülwasserstrom durch das Filterbett mit einer derartigen Geschwindigkeit hindurchgeleitet, daß die Stahlkugeln 4 in dem Filterbehälter 1 tanzen, so daß die angelagerten Partikeln leichter abgeschwemmt werden. Eine erhebliche Steigerung des Abschwemmvorganges läßt sich dadurch erreichen, daß über die Zuführung 8 zusätzlich ein Spülgas eingeführt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn vor oder während des Spülvorganges an die Spule 7 ein abklingender Wechselstrom oder ein zerhackter Gleichstrom von 0,5 Hz angelegt wird, um die Stahlkugeln 4 zu entmagnetisieren. Bei Verwendung eines zerhackten Gleichstromes zur Entmagnetisierung muß dieser in bezug auf einen Spulenpol symmetrisch sein, damit beide Äste der Hysteresisschleife durchfahren werden.
Ferner ist es möglich, die Spule 7 innerhalb des Filterbehälters 1 anzuordnen. Dabei kann sie als Ringspule im wandnahen Bereich des Behälters ausgebildet sein, oder aber auch in Form von Stab- ^ spulen parallel zur Achse des Filterbehälters ange- W ordnet werden.
In F i g. 2 ist der Einbau eines derartigen Filters in den Speisewasserkreislauf näher dargestellt. Dabei ist es grundsätzlich vorteilhaft, wenn das Filter hinter dem Speisewasserbehälter angeordnet wird. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Speisewasserbehälter 14 ein senkrecht angeordnetes Überlaufblech 15 auf, das den Behälter in zwei Kammern 16 und 17 unterteilt. Das über die Leitung 18 in die erste Kammer 16 einströmende Kondensat wird dann über eine Leitung 19 α und eine Umwälzpumpe 20 in den Filterbehälter 1 gepumpt und strömt von hier über eine Leitung 19 b in die zweite Kammer 17. Das gereinigte Kesselspeisewasser fließt über die Leitung 21 zum Kessel ab.
Bei Ausfall oder Spülung des Magnetfilters kann das Kondensat nach Absperren der Ventile 22 und 23 in den Zu- und Ableitungen des Filterbehälters 1 über das Überlaufblech 15 direkt in die Kammer 17 und von dort zum Kessel fließen.
Nach dem Ausführungsbeispiel in F i g. 3 ist je ein Filterbehälter 1 zwischen der Vorpumpe 24 und der Hauptpumpe 25 jeder Kesselspeisepumpe eingebaut. Das gereinigte Wasser fließt dann über die Sammelleitungen 26 zum Kessel ab. Bei einer Störung oder bei der Spülung des Filters können die Ventile 27 und 28 geschlossen werden, so daß das Kesselspeisewasser über eine erst bei einem einstellbaren Gegendruck ansprechende Rückschlagklappe 29 direkt der Hauptpumpe 25 zufließt. Zur Spülung kann dann das Ventil 30 und das Ablaufventil 31 geöffnet werden, so daß das Filter über die Leitung 32 direkt aus dem Speisewasserbehälter 14 mit Spülwasser versorgt wird. Das Spülwasser mit den abgeschiedenen Partikeln wird dann über die Leitung 32 verworfen.
Ferner ist es möglich, das Magnetfilter direkt in den Speisewasserstrang zwischen einen Hochdruckvorwärmeraustritt und dem Kesseleintritt einzubauen. Bei dieser Anordnung ist zwar der wirkungsvollste Effekt zu erzielen, das Filter muß dann allerdings für den vollen Betriebsdruck der Kesselspeisepumpe ausgelegt werden.
Eine derartige Einrichtung ist verwendbar zur Speisewasserreinigung aller herkömmlichen Dampfkraftwerke, wie z. B. Industriekraftwerke, Kondensationskraftwerke oder auch bei Kernkraftwerken. Hierbei ist ein Einbau derartiger Filter besonders wichtig, da damit auch radioaktive Partikeln im Primärkreislauf abgefangen werden können. Darüber hinaus kann die Einrichtung aber auch überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt, sehr fein verteilte magnetische Eisenoxide aus einer Flüssigkeit abzuscheiden.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Einrichtung zur Reinigung des Kesselspeisewassers von Eisenoxiden unter Einschaltung eines elektromagnetischen Filters, das aus einem zylindrischen Filterbehälter mit einem Filterbett aus magnetisierbaren Teilchen und einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes besteht, welche das Filterbett umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Teilchen aus Stahlkugeln (4) bestehen und die von der Spule (7) erzeugte Feldstärke erheblich über der Sättigungsfeldstärke der Stahlkugeln (4) liegt und daß zur Regenerierung und Spülung des Filters eine Entmagnetisierung der Stahlkugeln (4) mit einem abklingenden Wechselstrom vorgesehen ist und das Spülwasser mit einer derartigen Geschwindigkeit von unten nach oben durch den Filterbehälter (1) strömt, daß die Stahlkugeln (4) aufgewirbelt werden.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Feldstärke mindestens 400 Oersted beträgt.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlkugeln (4) mit einer Rostschutzschicht überzogen sind.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (7) den Filterbehälter (1) konzentrisch umgibt.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (7) innerhalb des Filterbehälters (1) angeordnet ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (7) in mehrere in Wandnähe des Filterbehälters (1) angeordnete Ringspulen aufgeteilt ist.
    7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge-
    kennzeichnet, daß die Spule (7) in Form von einer oder mehreren Stabspulen parallel zur Achse des Filterbehälters (1) in denselben eingebaut ist.
    8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch einen Wechselstrom erzeugt wird.
    —9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entmagnetisierung der Stahlkugeln (4) ein zerhackter Gleichstrom von etwa 0,5 Hz dient.
    10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit des zu reinigenden Speisewassers etwa 10 bis 50 cm/sec beträgt.
    11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spülung zusätzlich ein Gas verwendet wird.
    12. Einrichtung nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (1) parallel zum Speisewasserbehälter (14) derart geschaltet ist, daß die Zulauf leitung (19 d) zum Filterbehälter (1) von einer Kammer (16) des mit einem Überlaufblech (15) in zwei Kammern (16,17) geteilten Speisewasserbehälters (14) ausgeht, während die Ablaufleitung (19 b) des Filterbehälters (1) in die Kammer (17) mündet.
    13. Einrichtung nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Filterbehälter (1) zwischen Vorpumpe (24) und Hauptpumpe (25) jeder Kesselspeisepumpe eingebaut ist.
    14. Einrichtung nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (1) direkt in den Speisewasserstrang zwischen Hochdruck-Vorwärmeraustritt und Kesseleintritt eingebaut ist.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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