DE2347048A1

DE2347048A1 - Verfahren und einrichtung zum bestimmen der reinheit eines kesselspeisewassers

Info

Publication number: DE2347048A1
Application number: DE19732347048
Authority: DE
Inventors: Maurice A Dr Bodmer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1975-02-27
Also published as: CA995757A; AT350307B; SE390205B; AU7210474A; NL7409690A; CH561394A5; DK443774A; US3955403A; FR2241786A1; IT1017836B; FR2241786B3; SE7410583L; ATA557274A

Description

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Ke./dh

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der
Reinheit eines Kesselspeisewassers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Reinheit eines Kesselspeisewasser-s, welches als Kondensat in einem Dampfkraftwerk anfällt und in einer Kondensatreinigungsanlage aufbereitet wird.

Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit als Mass für die Salzfreiheit eines aufbereiteten Speisewassers ist bekannt.

Insbesondere wichtig ist die genaue Kenntnis des Gehaltes an löslichen Stoffen im Speisewasser von Siedewasserreaktor- Anlagen. Die Leitfähigkeit eines solchen Speisewasser nach der Kondensatreinigungsanlage ist die eines extrem reinen Wassers

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und beträgt nur etwa 0.06 ^unho/cm bei 25°C; es ist demzufolge sehr schwierig, sie genau zu messen. Dem maximal zulässigen Salzgehalt des Reaktorwassers entspricht eine Leitfähigkeit von etwa 1.0yumho/cm. Die übliche Eindickung dieses Wassers, also die Erhöhung der Konzentration der gelösten Salze beim Verdampfen, ausgedrückt durch die Eindickungszahl, beträgt etwa 100. Nach der Gesetzmässigkeit:

worin /^. L = Leitfähigkeit der Verunreinigungen im Speise-

wasser

L₀ = Leitfähigkeit des Speisewassers ^Sef

= theoretische Leitfähigkeit des technisch reinen th

Wassers

L_ = maximal zulässige Leitfähigkeit des Reaktor-

wassers

E = Eindickungszahl

darf die Leitfähigkeit des Speisewassers etwa 0.07yumho/cm nicht überschreiten. Der Unterschied zwischen 0.06 und 0.07

/imho/cm ist kaum erfassbar, da die direkte Messung der Leit

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fähigkeit mit heutigen Messinstrumenten trotz Thermostatisierung der Messflüssigkeit mit einer· Ungenauigkeit von etwa +_ 0.01 yumho/cm behaftet ist. Die Erhöhung der Leitfähigkeit des Speisewassers wurde bisher indirekt durch die langsam vor sich gehende, messbare Erhöhung der Leitfähigkeit des Reaktorwassers erfasst. Dadurch wird oft die Erschöpfung der Filter der Kondensatreinigungsanlage nicht rechtzeitig wahrgenommen, womit eine erhebliche Gefahr von Salzdurchbrüchen in den Reaktor besteht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, im Hinblick auf eine schnelle und exakte Erfassung einer schon geringen Erhöhung des Salzgehaltes des Speisewassers die Bestimmung der Leitfähigkeit desselben zuverlässiger zu gestalten.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine geringe Menge Speisewasser nach der Reinigungsanlage entnommen, einem Hilfsdampferzeuger zugeführt und dort durch Verdampfung eingedickt wird, worauf mit Salzen angereichertes Kesselwasser abgeschlämmt und die elektrische Leitfähigkeit dieser Abschlämmung gemessen wird.

Es ist zweckmässig, das Speisewasser derart einzudicken, dass die Konzentration der gelösten Salze im Kesselwasser das 1000-fache jener im Speisewasser beträgt.

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Ferner empfiehlt sich eine kontinuierliche Abschlämmung des Hilfsdampferzeugers.

Das Verfahren ermöglicht eine völlig problemlose, genaue Erfassung einer schon geringen Erhöhung des Salzgehaltes des Speisewassers mit herkömmlichen Messinstrumenten.

Von grossem Vorteil ist die Schnelligkeit, mit welcher die Messwerte aufgrund der nur geringen einzudickenden Speisewassermenge verfügbar sind.

Weiterhin ist die Möglichkeit gegeben, bisher durch Leitfähigkeitsmessungen schwierig feststellbare Kühlwassereinbrüche im Kondensator zu ermitteln.

Wird eine thermostatische Temperaturregelung der Abschlämmung vorgenommen, so lassen sich die Ergebnisse der Leitfähigkeitsmessung quantitativ derart auswerten, dass sie als Regel- und Ueberwachungsparameter für die Reinigungsanlage verwendet werden können.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens eine nach der Reinigungsanlage abzweigende Entnahmeleitung, die zu einem Hilfsdampferzeuger führt, von welchem nach einem Abschlämmventil eine Abschlämm-

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leitung wegführt, in welcher sich ein Kühler mit einem Thermostaten, ein Durchflussmesser und eine Messeinrichtung · mit einer daran angeschlossenen Registriereinrichtung befindet.

Dem Verfahren kommt die heute übliche Gepflogenheit zugute, nach welcher in Siedewasserreaktor- Anlagen das Stopfbüchsensystem der Turbinenanlage mit inaktivem Dampf betrieben v/ird, zu dessen Erzeugung gereinigtes Kondensat als Speisewasser verwendet wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Im Schema, das einen Ausschnitt des Wärmeschaltplans eines Dampfkraftwerks zeigt, sind alle für die Erfindung unwesentlichen, in der Figurenbeschreibung jedoch erwähnten Elemente wie die Kondensat!ons- und die Vorwärmeanlage sowie das Stopfbüchsensystem fortgelassen.

1 bezeichnet die von der Kondensations- zur Vorwärmeanlage führende Kondensatleitung einer Siedewasserreaktor- Anlage. Die Kondensatreinigungsanlage 2 weist die parallel geschalteten Filter 3a, 3b, 3c auf, welche Mischbettfilter oder Anschwemmfilter mit pulverisierten Ionen- Austauschern sein können.

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Mit Ua, 4b, 4c sind die Entnahmeleitungen mit den entsprechenden Absperrorganen 5a, 5b, 5c bezeichnet. Wir treffen die Annahme,dass von den betrachteten Filtern die Ionen-Austauscher des Filters 3a am ehesten erschöpft sein werden, weil sie im betrachteten Zeitpunkt die längste Betriebsdauer seit der letzten Regenerierung, aufweisen. Ueber die Entnahmeleitung 4a wird bei offenem Absperrorgan 5a Speisewasser dem Hilfsdampferzeuger zugeführt. Die Entnahmeleitungen 4b und 4c sind durch die geschlossenen Absperrorgane 5b und 5c ausser Betrieb.

Im Hilfsdampferzeuger 6, einem mit aktivem Primärdampf 16 beheizten Naturumlaufkessel, wird etwa 5000 kg inaktiver Dampf pro Stunde erzeugt, der über die Dampfleitung 7 dem Stopfbüchsensystem der Turbinenanlage zugeführt wird. Durch die Verdampfung des Speisewassers wird die Konzentration der gelösten Salze im Kesselwasser, ^wie das im Hilfsdampferzeuger vorhandene Speisewasser kurz genannt wird, auf das tausendfache derjenigen im Speisewasser gesteigert. Nach Erreichung der vorgesehenen Eindickung wird salzhaltiges Kesselwasser, die sogenannte Abschlämmung, laufend über das Abschlämmventil 9 aus dem Hilfsdampferzeuger 6 in die Abschlämmleitung 8 abgelassen. Die Menge der kontinuierlichen Abschlämmung, die Abschlämmrate, wird im Verhältnis 1/1000 zur zugeführten , Speisewassermenge mittels einer nicht dargestellten Regevorrichtung, beispielsweise einer Durchflussblende, geregelt.

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Es wird die elektrische Leitfähigkeit dieser Abschlämmung gemessen, wenn der für die Messung unbedingt erforderliche Beharrungszustand im HiIfsdampferzeuger 6 erreicht ist. Dieser Beharrungszustand, der unter anderem eine Funktion ist von einer genügend langen Speisung des Dampferzeugers mit dem zu untersuchenden Speisewasser, von der Leistung und dem Flüssigkeitsinhalt des Dampferzeugers sowie von der Abschlämmrate, ist aufgrund der geringen Grosse des Naturumlaufkessels ziemlich rasch erreicht.

Nach Durchströmen des Kühlers 10, in welchem die Abschlämmung auf die zur Messung erforderliche Temperatur abgekühlt wird, und in dessen Ablauf ein Thermostat 11 die Temperatur auf beispielsweise 25°C einregelt, wird der kontinuierliche Mengenstrom, im vorliegenden Fall etwa 5 kg/h, mit dem Durchflussmesser 12 kontrolliert. Hierauf erfolgt in bekannter Weise die Messung sowie die Anzeige und Aufzeichnung der Leitfähigkeit mit der Messeinrichtung 13 beziehungsweise der Registriereinrichtung 14. Im Abfluss 15 der Abschlänunleitung 8 werden rege%mässig Proben zur üblichen Analyse des Kesselwassers entnommen .

Durch die tausendfache Eindickung des Speisewassers im Hilfsdampferzeuger 6 ist schon eine geringe Erhöhung des Salzgehaltes und damit der Leitfähigkeit des zu untersuchenden

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Kondensats nach der im allgemeinen Beschreibungsteil angegebenen Gesetzmässigkeit äusserst genau zu erfassen. Dadurch, dass die Abschlämmung kontinuierlich aus dem Dampferzeuger abgelassen wird und mittels einer thermostatischen Regelung die erforderliche Messtemperatur konstant gehalten wird, sind die angezeigten absoluten Messwerte quantitativ auswertbar und ihre Verwendung als Regelparameter ist gerechtfertigt.

Die Registriereinrichtung 14 beinhaltet nicht dargestellte Mittel zur Alarmauslösung bei Annäherung der Leitfähigkeit an einen vorgegebenen Höchstwert, sowie Mittel zur automatischen Abschaltung des Filters 3a bei Ueberschreitung dieses Höchstwertes , welcher der Erschöpfung der Ionen-Austauscher entspricht. Erfolgt eine Abschaltung des betreffenden Filters 3a, so wird der Hilfsdampferzeuger 6 wiederum mit dem Effluent jenes Filters 3b oder 3c gespeist, dessen Austauscher zu diesem Zeitpunkt die längste Betriebsdauer aufweisen. Unterdessen werden die Ionen-Austauscher des Filters 3a regeneriert, falls es sich um Mischbettfilter handelt, oder im Falle von Anschwemmfiltern mit frischem Harz angeschwemmt.

Wird das Kondensat durch Einbrüche von Rohwasser verunreinigt, was bei eventuellen Undichtigkeiten in der Kondensationsanlage eintreten kann, so bewirkt die daraufhin erfolgende Erhöhung

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des Salzgehaltes im Kondensat eine Erhöhung des Schlupfes der Ionen-Austauscher, welcher erst aufgrund der tausendfachen Eindickung des Speisewassers nachweisbar wird. In der registrier ten Leitfähigkeitskurve entspricht der Anstieg der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Zeit dem ansteigenden Schlupf der Austauscher.

Das Verfahren unterscheidet sich von ähnlichen Verfahren in dem Sinne, dass die Ergebnisse der Leitfähigkeitsmessung eines bestimmten Wassers aus einem Apparat nicht für die Steuerung dieses Apparates, sondern für die Steuerung eines ganz anderen Systemes, bei der beschriebenen Einrichtung der Kondensatreinigungsanlage, ausgenutzt werden.

Selbstverständlich können beim Verfahren jede beliebige Eindickungszahl und Abschlämmrate gewählt werden. Indessen dürften die im Beispiel angegebenen Werte die zweckmässigsten sein.

Desgleichen können sowohl das Verfahren als auch die Einrichtung nicht nur bei Siedewasserreaktor- Anlagen Verwendung finden, sondern überall dort, wo höchste Anforderungen an die Reinheit eines Wassers gestellt werden, wobei der Hilfsdampferzeuger vorzugsweise ein Naturumlaufkessel mit kontinuierlicher Abschlämmung sein sollte.

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Claims

- 10 - 92/73 D P. a t e. η t. a η s. p. r ü c h. e

1.1 Verfahren zum Bestimmen der Reinheit eines Kesselspeisewassers, welches als Kondensat in einem Dampfkraftwerk anfällt und in einer Kondensatreinigungsanlage aufbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine geringe Menge Speisewasser nach der Reinigungsanlage (2) entnommen, einem Hilfsdampferzeuger (6) zugeführt und dort durch Verdamp-fung eingedickt wird, worauf mit Salzen angereichertes Kesselwasser abgeschlämmt und die elektrische Leitfähigkeit dieser Abschlänunung gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Salzgehalt des der Reinigungsanlage (2) entnommenen Speisewassers eine Erhöhung der Konzentration der gelösten Salze des im Hilfsdampferzeuger (6) vorhandenen Kesselwassers um den Faktor 1000 stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlämmung kontinuierlich durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Leitfähigkeitsmessung die Abschlämmung einer thermostatischen Temperaturregelung unterworfen wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Abschlämmung (8) als Regelparatneter für eine automatische Abschaltung und/oder eine Regeneration eines Filters (3) der Reinigungsanlage (2) verwendet wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine nach der Reinigungsanlage (2) abzweigende Entnahmeleitung (¹O, die zu einem Hilfsdampferzeuger (6) führt, von welchem nach einem Abschlämmventil (9) eine Abschlämmleitung (8) wegführt, in welcher sich ein Kühler (10) mit einem Thermostaten (11), ein Durchflussmesser (12) und eine Messeinrichtung (13) mit einer daran angeschlossenen Registriereinrichtung (14) befindet.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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