DE2529810A1 - Verfahren und einrichtung zur wasserbehandlung in waermekraftwerken - Google Patents

Description

Ung. R. Lemcice ^ ^JU" '*'*

DipUig. H.-i. !>_Ommer

Karlsruhe I 2529810

23
\fpstfach 4026

GAGARIIi Höerömü Vallalat, Visonta, Ungarn

VERFAHHEIi UND EINRICHTUNG ZUR WASSERBEHANDLUNG IN WAHMEERAI¹!!

• Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und' die Einrichtung zur Wasserbehandlung in Wärmekraftwerken·

Im Wasser und dem Dampf der Trommelkes sei von Wärmekraftwerken findet während des Betriebs eine Anreicherung von ionisch gelösten und suspendierten festen Verunreinigungen statt. Ihre fortlaufende Beseitigung wird bei den bisher bekannten Verfahren so durchgeführt, daß ein getäss^er Teil des Kesselspeisewassers aus dem System abge-

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leitet, und durch frisches salzfreies Wasser ersetzt wird. · Die Menge des abzuleitenden verunreinigten Speisewassers wird meist aufgrund der Kontrolle des Kieselsäuregehaltes des Speisewassers bestimmt· Mit dieser Methode ist man bemüht, die Konzentration an Schmutzstoffen auf einem so niedrigen ^wert zu halten, daß weder im Kessel, noch in den Turbinen eine Ablagerung oder Salzausscheidung erfolgen kann.

Der Nachteil dieses bekannten und angewendeten Verfahrens besteht darin, daß im Dampf- und Wassersystem der Einheiten eines Wärmekraftwerks die Konzentration der Verunreinigungen nur durch das Ablassen einer beträchtlichen Wassermenge und das Einspeisen der gleichen Menge an Ersatzwasser, also mit sehr erheblichen Mehrkosten auf niedrigem Wert gehalten werden kann..

Diese Nachteile des obigen Verfahrens des Ablassens von Speisewasser treten besonders stark in Erscheinung, seitdem zur Verbesserung des Kesselwirkungsgrades immer größere Kessel konstruiert, gebaut und betrieben werden, die sich" der kritischen Temperatur des Wassers näheren, in Einzelfällen sogar noch höhere Betriebstemperaturen vorsehen. Mit steigender Betriebstemperatur und größerem Druck steigen auch die Anforderungen an die Reinheit des Speisewaaserfl. Die gewünschte Wasserreinheit kann aber nur durch das Ablassen eines immer größeren Wasseranteils, d.h. durch einen intensiveren Wasserersatz erreicht werden. In. der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, daß der Beseitigung der Verunreinigungen durch das Ablassen von Speisewasser prinzipielle Schranken gesetzt sind. Es wurde nämlich die Erfahrung gemacht, daß bei Kesseln, die nahe zum kritischen Druck und der kritischen Temperatur des Wassere betrieben werden, beim Vorhandensein von Eisensalzen, Ammoniak und organischen Verunreinigungen die Konzentration einzelner Schmutzstoffkomponenten im Dampf fast soviel beträgt wie im Wasser, d.h. der Bruchwert schwankt "zwischen den Werten C Wasser / C Dampf »

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= 1,1 -2, Bei anderen Komponenten z^B. SiOp und Al liegt dieser Wert des Verteilungsquotienten zwischen 15 und Hieraus folgt, daß sich die gut anreicherbaren Verunreinigungen, v/ie SiO₂ und AI, zwar durch das Ablassen von Speisewasser zum Teil beseitigen lassen, -zur Eliminierung der flüchtigen Verunreiaigungen aber diese Methode nicht mehr ausreicht. Auf diese Weise bleibt in den mit Wasserablassen betriebenen Kesselanlagen die Leitfähigkeit des Wassers und sein Salzgehalt weit über dem erwünschten Wert. . ■·■·■■■

Das Ziel der Erfindung ist die Ausgestaltung eines neuen Verfahrens, welches die Notwendigkeit des Ablassens von Speisewasser ausschaltet, zugleich aber viel besser als bisher das Speisewasser sowohl von ionischen, wie auch von festen Schmutzstoffen reinigt, d.h. hinsichtlich der Kesselkorrosion eine Wasser-, bzw. Dampfqualität von viel ^; günstigerer, kleinerer Leitfähigkeit gewährleistet.

Die Erfindung ist somit ein Verfahren zur Wasserbehandlung in Wärmekraftwerken, bei welchem in den Wasser-Dampf systemen der dampferzeugenden Einheiten ein neutrales Wasser von höchstens 6,5 - 7\3 pH-Wert verwendet wird.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Kondenswasser jeweils einer Dampferzeugungseinheit des Wärmekraftwerkes in bestimmten, periodisch sich wiederholenden Zyklen durch ein aus einem Kiesfilter und/oder einer Gemischtbett-Ionenaustauschsäule bestehendes Wässerreinigungssystem "hindurchge schicht und die' Reinigung solange fortgesetzt wird, bis man ein neutral reagierendes Speisewasser von höchstens 0,1 /SuS/cm elektrischer Leitfähigkeit und höchstens 0,1 mg/1 suspendiertem Feststoff erhält, dieses in das geschlossene System der Dampferzeugungseinheit zurückführt und es dort bis zur-nächsten Reinigungsperiode, d.h. bei ausgeschaltetem Wasserreinigungssystem so lange zirkulieren läßt, bis die Verunreinigung des ■ Kondenswasser wieder höchstens eine leitfähigkeit von

0,2 ^uS/cm und eine suspendierte Feststoffkonzentration von 25 mg/l erreicht hat.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht demnach darauf, daß das Kondenswasser jeweils einer Kraftwerks- ' einheit in periodisch sich wiederholenden Zyklen einige Stunden lang durch das aus einem Kiesfilter und/oder einer Gemischtbett-Ionenaustauschsäule bestehende Wasserreinigungssystem hindurchgeleitet wird, in welchem die ^Kondenswasser "befindlichen ionischen und Feststoffverunreinigungen beseitigt werden. Die Dauer einer Reinigung'speriode beträgt 4-6 Stunden; danach folgt 15-25 Stunden lang ein , Betrieb ohne Wasserreinigung, da die Konzentration an . Schmutzstoffen in dem bereits gereinigten Kesselwassersystem nur langsam wieder ansteigt. Die Intervalle zwischen den Reinigungsperioden müssen so festgelegt werden, daß vor Beginn des nächsten Zyklus die Yerunr6iniguiig4.es Wassers höchstens 0,2 /uß/cm Leitfähigkeit und 25 BgA suspendierte Feststoffkonzentration beträgt*

^ie Erfindung betrifft zugleich die Einrichtung für/ die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, die mindestens zwei vom Wasser-Dampfsystem versorgte: Dämpferzeugungseinheiten, sowie ein aus der Ionenäustaechs&ule .bestehendes Kondenswassersystem hat. Das Weisen der Erfin- ■■> dung besteht darin, daß mindestens zwei Dampferzeugungseinheiten ein gemeinsames, aus Kiesfilter und/oder GemiBchtbett-KondenswaSBerreinigungsanlage bestehendes System hat, an welchem in den aufeinander folgenden Perioden jeweils eine einzige von dem Wasserdampfsystem der übrigen Kraftwerkseinheiten unabhängige komplette Wasser-Dampfsystemeinheit angeschlossen ist.

Im Hinblick auf die Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Durchsatzfähigkeit des einzigen, zu den Dampferzeugungseinheiten des Kraftwerks gehörigen Kondenswasserreinigungssystems so bemessen wird, daß sie mindestens gleich groß dem Wasserumlauf des größten dampferzeu-

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genden Kraftwerkblocks ist.

Ein großer Vorteil der Erfindung besteht ferner darin, daß das ganze Kraftwerk, welches aus mehreren .Dampferzeugungseinheiten besteht, nur einer einzigen Wasserreinigungsanlage bedarf, welche, nach einem sich periodisch wiederholenden Programm betrieben, das Reinigen des Kondensatwassers auch der anderen Einheiten verrichtet. Ebenso ist von Vorteil, daß damit das teilweise oder völlige Ablassen des Wassers der Dampferzeugungseinheit erübrigt wird, und somit die Notwendigkeit der Einspeisung von Ersatzwasser , ' nicht mehr besteht. Demzufolge werden auch die Energieverluste vermieden, die sich aus dem Wärmeinhalt des abgelassenen Speisewassers ergeben. Der größte Vorteil des Verfahrens bzw. der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht schließlich darin, daß die Leitfähigkeit des Speisewassers, bzw. Dampfes auf einem wesentlich niedrigeren Niveau gehalten, und damit auch die Korrosion auf einen Minimalwert vermindert werden kann.

Die Erfindung soll als ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen wie folgt erläutert werden, wobei " ' ' ; ·■ .-■■---■■ . , - - -.' .,

Fig. 1 das Prinzipschema eines mit dem Verfahren gemäß der Erfindung betriebenen Kraftwerke,

Fig. 2 die Qualitätsänderungen von Wasser, Dampf und Kühlwasser einer Wärmeerzeugungseinheit nach erfolgter Kondenswasserbehandlung gemäß der Erfindung darstellt.

Das in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel schematisch dargestellte Wärmekraftwerk besteht aus den vier Dampfer-, zeugungseinheiten 1, 2, 3 und 4. Jede dieser Einheiten ist über die entsprechende Absperrorgane 5, 6, 7 und 8. mit den Rohrleitungen 9 bzw. 10, und durch die Absperrorgane 11,' 12, 1J, 14- über·⁷' die Leitungen 15». 16, 17» 18 mit der gemein- ' samen einzigen Kondenswasserreinigungsanlage 19 verbunden, deren Kapazität dem Wasserumlauf des Kraftwerkblocks mit der größten Leistung entspricht. · Die Kondenswasserreini-

gungsanlage 19 besteht aus den Kiesfiltern 19a und den Gemischtbett-Ionenaustauschsäulen 19b. An die Zuführungsleitung der Kondenswasserreinigungsanlage 19 ist der Speicherbehälter 20 für Abwasser und Kondensat angeschlossen.

Im Blocksystem des Kraftwerks wird nur neutrales Wasser von höchstens 6,5 - 7,5 pH benützt.

Bei laufendem Betrieb wird Jede der Kraftwerkseinheiten 1, 2, 3» 4· nacheinander in 5-6 stündigen Perioden an die Kondensatwasserreinigungsanlage 19 angeschlossen. So wird beispielsweise in der ersten Periode die Einheit 1 durch öffnen der Absperrorgane 5 und. 11 über die. Leitung 9 bzw. mit der Kondenswasserreinigungsanlage 19 verbunden. Nach Ablauf einer 6-stündigen Periode werden die Absperrorgane 5 und 11 geschlossen, und durch das öffnen der Absperrorgane 6 bzw. 12 wird nun die Einheit 2 an die Reinigungsanlage 19 gelegt. Während dieser Zeit werden die Einheiten 1, .3 und 4 selbstredend ohne Betriebswassölreinigung gefahren. Nach einer weiteren Reinigungsperiode von 6 Stunden gelangt nun durch Schließen der Absperrorgane 6 bzw. die Einheit 3 zur Reinigung, indem sie durch daa öffnen der Absperrorgane 7 bzw. 13 über die Leitungen 10 und 17 an die Reinigungsanlage 19 geschaltet wird. Inzwischen fahren die Einheiten 1, 2 und 4· ohne Wasserreinigung.' Schließlich wird das Wassersystem von Einheit 4 dadurch gereinigt, daß es durch Schließen der Ab s'p err organe 7 und 13 der Einheit 3, mit dem öffnen der Absperrorgane 8 und 14·' der Einheit 4 über die Leitungen 10 und 18 an die Wasserreinigungsanlage angeschlossen wird. Hiernach beginnt ein neuer Reirngungszyklus in der eben beschriebenen Reihenfolge mit der Reinigung des Wassersystems von Einheit 1.

In der Praxis folgt demnach auf einen Reinigungszyklus von 6 Stunden ein 18-stündiger Zyklus ohne Reinigung. Dabei ist die Dauer des Zyklus und der,Periode so gewählt, daß die Verunreinigung des Wassersystems, je einer Einheit vor Beginn des Reinigungszyklus eine Konzentra-

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tion an suspendierten !feststoffen von 25 mg/l, sowie eine elektrische Leitfähigkeit von 0,2 /uß/cm nicht erreicht. Die Kondenswasserreinigungsanlage 19 verrichtet also abwechselnd die Reinigung des Kondenswasser der Einheiten 1, 2, 3 und 4. Mt diesem Verfahren bleibt - wie dies die Praxis bewiesen hat - die Leitfähigkeit des Wassers auch noch am Ende der Anreicherungsperiode unter dem kritischen Wert von 0,2 /uS/cm. Zugleich aber kann die Konzentration sämtlicher gelöster ionischer und suspendierter Fe st st off verunreinigungen auf einem Wert unter 5 /tig/1 £»'-halten werden·

Die Qualitätsänderung von WaeBer* Dampf und Kühlwasser in den einzelnen ReinigungsZyklen ist in I¹Ig. 2 dargestellt, worin durch die gestrichelte Linie der EJiQp-; Gehalt von Wasser, Dampf und Kühlwasser, durch die';. ö'tdric ausgezogene Kurve die elektrische Leitf^igkeit,d^cE die dünn vollausgezogehe Kurve aber die Gekerntaieaige an fe b«»»; zeichnet ist. Im Koordinatensystem gibt die: -dick fungf·??νίί^Γ zogene Linie unter den Zeitdaten die Reinigu^gsper^pdea Durch die skizzierte Betriebsweise iid^'''-der\-;pe^iö^^^ "Vollstrom-Koridenswasserbehandlung gemäß der fifind%ng man erreicheii, daß am Kondensator, sowie ^;'im;ifbSo^|ti'^^;; Niederdruckvorwärmers die StahlkorrosiOn eine miniiftaie ^

Durch den Einsatz der Tollstro^Ko^^ij;swa0ö^rb«-^; ;v ·,'■-> handlung gemäß der Erfindung kann der Verbrach an Säi'asr\^l ^:,;.;. freiem KesselspeisewaBser um 40-60 % geöenkt1weräej|v pie - Ϊ Wassereinsparung ergibt sich teils aus dem ^ejgfali^Ji .iäeä vO;" ■ Ablassens und Entschlammens von Speisewasseri teile aus ^ ·>_;; der Nutzbarmachung verunreinigter Kondenswasser üacfe er- . '■·,,; folgter Kondensatbehandlung der Abwässer, aöaererseitB' aber aus dem Wegbleiben des Wasserwechsels vor dem Anlassen des Kraftwerkblocks. Die Verminderung der Anzahl an Kessel- abstellungen wird durch die minimale Korrosion an den nur . mit Reinwasser betriebenen Kesseln ermöglicht. Darüber hinaus besteht eine weitere große Ersparnis darin, daß auch der Wärmeinhalt des bisher abgelassenen Wassers nicht verloren. p-eht. RO9865/0878

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur Wasserbehandlung in Wärmekraftwerken, bei denen im Wasser-Dampfsystem der Dampferzeugungseinheiten ein neutrales Wasser von höchstens 6,5 -7,5 pH benützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit diesem Verfahren das ganze Kondenswasser von jeweils einer dampferzeugenden Einheit des Wärmekraftwerks, in gewissen, periodisch sich wiederholenden Zyklen durch eine aus einem Kiesfilter und/oder einer Gemischtbett-Ionenaustauschsäule bestehende Wasserreinigungsanlage geleitet, und die Reinigung solange fortgesetzt wird, bis man.stichprobenweise ein Wasser mit höchstens 0,1 vuß/cm elektrischer Leitfähigkeit und höchstens 0,1 /Ug/l Gehalt an suspendierten "\ Feststoffen erhält, das gereinigte Wasser aber in das geschlossene System der Dampferzeugungseinheit zurückgeleitet und dort bei ausgeschaltetem Wasserreinigungssystem biö zur nächsten Reinigungsperiode, d.h. solange zirkuliert wird, bis die Verunreinigung des Kondenswassers wieder eine Leitfähigkeit von höchstens 0,2 yuS/cm und eine suspendierte Fest stoff konzentration von höchstens 25 mg/l erreicht hat.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die mindestens zwei mit einem Wasser-Dampf syst em versehene Dampferzeugungseinheiten, sowie ein aus einer Ionenaustauschsäule bestehendes Kondenswasserreir. nigungssystem hat, dadurch g e k e ή η ζ e ich net , daß sie für mindestens zwei Dampferzeugungseinheiten (1» 2_t 3, 4) eine einzige gemeinsame, aus einem Kiesfilter und/oder einem Gemischtbett-Ionenaustauscher bestehende Kondenswasser·^ reinigungsanlage hat, an welcher abwechselnd in bestimmten Perioden die ausschließlich das ganze Kondenswasser eines einzigen, von den Wasser-Dampfsystemen der übrigen Dampferzeugungseinheiten des Kraftwerks unabhängigen, Wasser-

   . Dampf systems transportierenden Rohrleitungen (9, 10, 15» , .16» 17, 18) angeschlossen sind.

   3, Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e -

   kennzeichnet , daß die Durchsatζfähigkeit der zu den Dampferzeugungseinheiten (1, 2, 5» 4) des Wärmekraftwerks gehörigen einzigen Kondenswasserreinigungsanlage (19). mindestens gleich groß ausgestaltet ist, wie der Wasserumlauf der größten dampferzeugenden .Einheit des Kraftwerks.

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