DE2914145A1 - Verfahren zur verringerung des brauchwasserbedarfs und abwasseranfalls von thermischen kraftwerken - Google Patents

Verfahren zur verringerung des brauchwasserbedarfs und abwasseranfalls von thermischen kraftwerken

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DE2914145A1 DE19792914145 DE2914145A DE2914145A1 DE 2914145 A1 DE2914145 A1 DE 2914145A1 DE 19792914145 DE19792914145 DE 19792914145 DE 2914145 A DE2914145 A DE 2914145A DE 2914145 A1 DE2914145 A1 DE 2914145A1
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Description

und Ab\vai;seranfüIIg vüj
Die Erfindung betrifft pin Verfahren für dia Auf bereiti^ng von Zusatzwasser für die Kühlwasser- und Dav.ipf kreisläufe sowie des auf al 3. end en Abwassers eines thermischen Kraftwerk.*·; mit Kondensationsturbinen, Uaßkü^ltürjr.nr· und gegebenenf all ε einer Eaucbgasentschwefelungsanlaje und Haß-Ascheentschlackuiigf bei dem das Abschiammv/aSöOr de;.. Iiuhlv:uzr-'::reislauf π in einer Umkehrosmoseanlage enLüalzt vvird und ein Teil dee Permeato zurück j η den Kühlturmkrcislauf urid ein Tei.'i des Permaats in einer
Scin.?.<';..'r;G·. geiei cet v:srden, ·
Das erforderliche Z-usatzvrpssr.r für ■_ he rmi cc ho Kraftv;c.rke mit nasser Rückkühlung, das nahv-Kii ausschließlich dem Oberflächenv/asser entnoinr.rsn v.7irdf nmii n-.-.-chanxr.<..i.\ un-J c)'.:-;;ri.sch aufbereitet werden, damit es sov.Ohi den Betrieb;.-Grf.orde.;iiisse.ti als auch den Auflagen hinsichtlich dex Vorfluterbelastur.g beim Viiedereinleiten der Äbv;asserniengen entspricht.
In de3: Informationsbrochure der Rheinisch Westfälischen Elektrizitätswerke Aktiencjes;ellschs.ft, E κ son '''jiraftv-'-rk Neurath" ist ein Braunkohlekraftv;er3' beschrieben, bei dem das benötigte Rohwasser in Sainaielbecksn aufgenomritc^ und einer Eiitkarbonisierungsanlage zugepurapt vird. Aus dieser .Anlage findet die Versorgung des Kühlwassernctzes mit Zusatzv;asser statt. Ein Teilstrorn des entkarbonir.iei-ten Weös^l-s wird zur Volientsalzungsanlage gepumpt und dient nach Durchlauf von Kies-, Kationen-, Anionen- und Mischb;:ttfiltorn cils Σ-usatzwasBor für dan DampfkreisJ auf der Blöcke, Eine Koridensc-.taurbsroitungstUilage ist vorhanden, die nicht verv:endunc,rjv>-ürdiges Koi.densat aus den Blöcken sarmnelt, entsalzt und mit dc-ri ent.^α."ί "ten ZusatKH'asser aus der VoI lent Salbung den KonO;!?nrc;t.-Vorr.jtsbehältern der Blöcke Speisev:ar;ser zur Verfiigu-g rtelj.t.
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Nachteilig bei einen derartigen Kraftwerk ist es, daß groj'U: Mengen unterschiedlich irat gelösten Salzen und ungelösten Feststoffen, halor/cote Abv;.:;sper anfallen, die zum übnrwiegen-den Teil in entsprechenden getrennten /üjv;asseraufbereitungsanlagen gereinige und dann einem Vor flute): f meistens einem Oberfl ächenwasser zugeführt werden.
Bei einem thermischen Kraftwerk ra.it Kreislaufkühlung (Naßkühlturra) und Ravichga sent Schwefelung müssen folgende unterschiedlich belastete Abwässer aufbereitet und abgeleitet
1 . Abwasser aus der Abschlämmung des Kühlkreislaufs mit hohem Salzgehalt, zeitweise feiern Chlor und absetzbaren Stoffen.
2. Regenerate aus der Kesselspeisewasseraufbereitung
(Vollentsalzung und Kondensataufbereitung) mit hohen SaJ y, gehalt en, Überschüssen an Säure oder Lauge.
3. Abwasser aus der Rauchgasentschwefelung mit hohen Salzgehalten und hoher Konzentration an Feststoffen.
4» Abwasser oder Schlamm aus der Zusetzwasseraufbereitung für den Küblturmkreis3.auf:
a) bei Entkarbonisierung mit Ionenaustausch, Abwasser mit hohem Salzgehalt und Säureüberschuß,
b) bei Entkarbonisierung mit Kalk alkalisch reagierender Schlamm, je nach Entwässerungsverfahren mit Feststoffgehalten zwischen 2 0 und 7 0 %.
5. Filterspülwasser aus der Kesselspeisewasseraufbereitung und/oder Vorreinigungsanlagen der Zusatzspeieewasseraufbereitung, sowie eventuell aus Teiistromfiltrationsanlagen des Kühlkreislaufs mit hohem Gehalt an absetzbaren Stoffen.
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(ο
6, Abwaj^or nuc rk.r Anckckü.1IuHQ mit vorhalt^:! .-!r.-J-'Oig liohcn Salzerei j."!.I Iren und absot^lx^'cn Stoffen.
Dc-neben fallen zeitweise in größeren AVst^iidoO L'::.·.·! anas-- und Kessslr.:pülv;asser bei Revisionen jiiit .höheren GeIi1-:] i-.cn an Feststoff bestandteilen sowie chemisch belastete Abwosspr (sauer oder alkalisch) auf Kesseldruckprüf arigen, Beizvorgiingen usv. an. Im Vergleich zu den Abwäsborraengen aus den obr-'tiger.r.nnten Anfall stellen sind difi Mangen dieser disiccntinuiorlich enfrJ.--lendon Abv.'/isser so gerinc;, daß sie hier vernr.chl'isric/t werden sollen.
Bei alkcxlischtr Pahrenswoise eni-..bali;ei:. die Spü.l- und Fegcrierationsabvvasscr der Konden sa tauf bereitung san lage: iVmuuniuro und Hydrazin in unterschiedlichen jMnngen.
Stand der Technik bei der Aufbereitung dieser Ahv/assrerteil-ströjne ist:
a) bsi Vorhandensein von Gaure oder Laugeüber ε-chüssen die Neutralisation in entsprechend groß ber,iesse:ien Speicher- und Neutralisatiorisbeckon und Jvbieitung des neutralisierten Abwassers, wobei normalerweise bei der Neutralisation entstehende abfiltrierbare Stoffe nicht entfernt werden;
bj bei Vorhandensein von absetzbaren Stoffen, die Sedimentation in entsprechenden Absetzbecken. Ableitung des Klarwassers und direkte Deponie des anfallenden Schlammes oder Deponie nach Entwässerung mit maschinell en Schlammentwässerungseinrichtungen;
c) Abwässer mit hohen Salzgehalten. Soweit diese Abwasser weder Säure noch Lauge im Überschuß oder absetzbare Stoffe enthalt em, werden sie direkt abgeleitet;
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d) ammonium- und hydrazinhaltige Abwässer. Auch hier erfolgt zur Seit noch keine Reduzierung des Geheilts an den genannten Inhaltsstoffen.
Den Hauptanteil des Gesamtabwassers bildet das AbseJü-anunwasser des KübJLturmkreislaufs, der durch die von der Eindickung irrt Kreislauf her erzeugten hohen Chlonrid-, Sulfat- und Gesamt-Salzgehalt charakterisiert ist.
Eine verfahrenstechnische Lösung zur Reduzierung des Kühlwasser-bedarfs eines thermischen Kraftwerks mit nasser Rückkühlung ist durch den Aufsatz "Senkung des Kühlwasserbedarfs durch umgekehrte Osmose", Wärme Band 8 0, Heft 6 (1974) Seite 116 bis 119 bekannt geworden. Bei diesem bekannten Verfahren wird eingedicktes üixilaufwasser (Abschlammwasser) entzogen und durch eine Umkehrosmoseanlage gefördert, entsalzt und das Permeat dem Kühlturmkreislauf zurückgeführt. Als Folge des Recycling des Permeats mit reduziertem Salzgehalt wird der Salzgehalt des Mischwassers aus Permeat und aufbereitetem Wasser aus der Zusatzwasserteilaufbereitung dementsprechend reduziert, d.h. der Salzgehalt des Zusatzwassers gesenkt. Ferner kann der Kesselspeisewasser-Ziufbereitungsanlage ein Teil des Permeats als vorentsalztes Wasser zugeführt werden.
Bei diesem bekannten Verfahren werden die Maßnahmen zur Abwassersanierung und Verringerung der Frischwasserkosten auf den Kühlkreislauf und zum Teil auf die Kesselspeisewasser-Aufbareitung beschränkt«.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Aufbereitung von Zusatzwasser für die Kühlwasser-· und Dampfkreisläufe sowie des anfallenden Abwassers zu schaffen, wobei eine Wassereinsparung, eine Verringerung des Aufbereitungsaufwandes (sowohl bezüglich des Verbrauchs an Chemikalien als auch der Anlagen-
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) und durch eine Verminderung der Emissionen auch eine gerung der Ur.iv;;;.ltbej.s.stung durch den Kraftworksbetrieb erreicht v,To"(5cn.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Konzentrat einer für die Küh.lturm-Zusatzwaε*sei;-Aufbereitung eingesetzten Uiukehroeinoseanlage ra.it Abschlairunwapcer des Kühl turrakr einlaufs vermischt, über einen Tvärmetauscher geleitet und in einer Umkehrosmoseanlage entsalzt wird, wobei das erhaltene Konzentrat an einer weiteren Uinkehrosrriosoanlage behandelt, deren Kons eintrat in einer m.i ΐ D<->mpf aus dem Dampf kreislauf beheizten Verdampfungsstufe erwelrmt und deinach das Konzentrat dieser St1Jfe in einer Stabil.-· sieruiigsstufe aufbereitet wird, wobei sich Feststoff bildet.
Ferner wird das Gemisch aus dem Konzentrat der Umkehrosmoseanlage der Kühlturmzusatzv.'asser-Aufbereitungnanlage und des Abschlammv/assers des Kühlturrnkreislaufs mittels Kondensat der Verdampfuiigsstufe in einem Wärmetauscher erwärmt und dieses dann zusammen mit dem Pe.rmeat der UmkehrosraoKeanlage der Konzentratbehandlimg aus der Kühlturmkreislauf-Abschlamnwasserbehandlung ganz oder teiiv.'eise in einer konventionell oder kontinuierlich betriebenen Mischbett-Kes sei speisewasser--Auf foereitancisanlage behandelt und das Permeat der ümkehrosraoseanlage der Kühlturmkreislauf-Abschlammwasserbehandlung wird ganz oder teilweise zurück in den Kühlturmkreislauf geleitet.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das aus der Kesselspeisewasser-Aufbereitungsanlage anfallende Abwasser in eine Hyärazin-Entgiftungsanlage geleitet und danach in einem Ammoniurnkonaentrierungssystem behandelt, wobei sich eine konzentrierte ammoniakhaltige Lösung bildet, die zur Kesselspeise-W3sser-Aufbereitungsa:iläge zurückgeführt wird, während das behandelte Abwasser einer Schwermetali-Entfernungsanlage züge-
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leitet und schließlich 6ein Verdampfer i;u-jO.cührt vrirrl« [«s Lehanaelte Abwp-sser aus der Schv;ennctallcm:.i"cirnung wird wahlweise mit einer weiteren Umkehroiimo.seani^ge behandelt, das Perjuecit daraus der Kessel speiseAvvicser-Auibereitungöcmicige v.nd das Konzentrat darn Verdampfer zugeleitet.
Der Schlamm aus der Sedimentations stuf e der Rauchgasentschwefelungsanlage wird nach der Erfindung mit einem Teilstrom des Wassers der Kühlturm-Zusatswasseraufbereituncr gewaschen, das ablaufende Wa.ochwasr.Gr über eine Enthärtungsanlage in eine Ujn]>eh>:os;noseai").lage geleitet und deren Permcat mit dom Teil. Strom der- Wassers der Kühlturm-Zvt sat-uva sserauf bereit uj'ig vereinigt und gemeinsam zu der Zentrifuge der Sediriontationsstufe surückgeführt, während das Regenerat der Enthärtungsanlage wahlweise zusammen rr.it dem Konzentrat der nachgesclialtcten Umkehro.smoseanlage dem Verdampfer zugeführt oder der Ent härtung sanleige zu deren Regeneration rückgeführt wird. Erfindungsgemäß wird das Konzentrat der Umkehrosmoseanlage einer weiteren Um-kehrosmoseanlags zugeführt, dessen Konzentrat im Verdampf ei: weiter konzentriert und das Permeat der Umkehrosir.oseanlcige zusätzlich zur Zentrifuge der Sedirrientationsstufe zurückgeführt,
Schließlich wird nach der Erfindung das ablaufende Kühlwasser das Naß-Ascheentschlackers mit dem Spülwasser der Keeselspeisewasser~Aufbereitungsanlage vermischt und zusammen in einer Rohv.-iisser-Reinicjungsanlcige oder einer separaten Flockungs- und Sedimentationsstufe behandelt.
Durch den Einsatz einer Umkehresmoseanlage zur Entsalzung des Zusatzwassers für den Kühlturmkreislauf wird der Gesamtsalzgehalt und der Gehalt an Chlorid und Sulfat des zur Verfügung stehenden Rohwassers auf ein Zehntel des ursprünglichen Wertes reduziert. Da sich die Abschlamiuenae aus den Inhaltsstoffen des
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Kü3iv\ is,, je r s und dr-ni Limit dieser Inhaltn.stof i.'e irr. Kühl kr ■·;■:' sX:vaf und den Verdampfungsver.Iu3ten des Kühlturms nach der Gl^icha^g
Λ = V χ
berechnet,· wobei
A = Abf'chlapuaenge (t/h)
V = Verdampfungsvorluste (t/h) S = Konaentration ZusntzrasGer (g/t)
S1 = Liinitkonz. Kreislauf (g/t)
und durch diese Maßnahme eine wesentliche Verringerimg der Absohlanuncnge dem bisheirigen Stand der Technik gecc-üüber f erreicht wird.
Bei dem erfindungsgeir.äßen Verfahren ist es möglich, auf mehrstufige Vollentsalr/,ung,sanlagcn für die Kesselspeisewaeser-Auf■-bereitung su verzichten, und eine Anlage, die noiinalerweice für die Kondensatentsalzung verwendet wird, einzusetzen, da der Zulauf der Kesselspeisewasser--Auf ber ei tung sanlage nur aus folgenden salzarmen Wasserteilströmen besteht:
a) Permeat aus der Umkeh.ro cmosean la ge zur Behandlung des Konzentrats aus der Kühlturmkreislauf-Abschlaramwasserbehandlung.
b) Permeat aus der der Umkehrosmose nach Pos* a) nachgeschalteten Uiakehrosmoseanlage.
c) Kondensat aus der Verdampfungsstufe, das zur Aufkonzentrierung hoclasalzhaltiger Abwasserströme eingesetzt ist, bestehend auss
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1) Konzentrat aus eier Umkehi csinoseanlage zur Behandlung des Konzentrats axis der Kühlturmkrej.slö.uf-Ab&chlaiirawa s Serbehandlung
2) Abwasser aus der ijclwermetallentferdung
3) Regenerat aus der Enthärtungsanlage des Rauebgasent™ schwefelung-Abwassersystems wah.lwei.ve zusaniraün mit dem Konzentrat der nachgeschalteten ümkehrosinoseanlage.
Ferner kann durch die Äufwärnmng des Zulaufs zur Umkehrosmoseanlage für die Abschlaramv.'a.sserb&handlung deren Perraeatleistung wesentlich verbessert werden.
Eine Einsparung an Chemikalien für die Kesselspeisewar.ser-Auf ·- bereitungsanlage wird dadurch erzielt, daß zur Speisexvasserau.fbereitung nur vorentsalztes, salzarmes Wasser Verwendung findet und daß bei der Aufbereitung des Abwassers aus dieser Anlage das Ammoniak entfernt wird, mehrfach aufkonzentriert und als Konditionierungschemikalie für das Kesselspeisewasser der Kessel spiesewa sserauf bereitungsanlage zurückgeführt wird*
Die Verwendung von Perineat aus der für die Kühlturm-ZusatK-wasser-Aufbereitung eingesetzten Umkehrosmoseanlage hat den Vorteil, daß die.Waschwassermenge für den Schlamm aus der Sedimentation sstufe der Rauchgasentschwefelungsanlage durch den gegenüber dem Rohwassergehalt ganz wesentlich reduzierten Chloridgehalt des Permeats drastisch verringert werden kann.
Der Entzug der Kalziumionen aus dem Waschwasser, das zur Spülung des Schlamms aus der Sedimentationsstufe der Rauchgasentschwef elungsanlage verwendet wird, macht es möglich, das Waschwasser mittels einej: Umkehrosmoseanlage auf das ca. Vierfache aufzukonzentrieren, d.h. 75 % des ablaufenden Waschwassers als Permeat wieder zu verwenden.
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Zus3K;v:'3nfasseud (r.rir.oglicht das beschriebene Verfahren durch die Koppelung von verschiedenen Abwasserströmen über miteinander verbundenen Kreisläufen 'und Entsalzungsanlagen, daß folgende Vorteile erreicht v-erdon:
a) sowohl Abwasser als auch aufgesalzene Brauchwasser teil ströme durch entsprechende interne Kreisläufe werden praktisch restlos genutzt;
b) durch rjinsatz von überv?iegend physikalischen lConzentrierungotechrixken, die im Kraftwerk vorhandene billige Energie v;ie Strom und Abwärme fase ausschließlich zur >:-rt&a.l Kung zu ver\;er)den und somit eine ko5ter:c;üni--Lige Kreislaufführu;:;g der einzelnen Teilströme jriöglieh ist;
c) die Unncelt bei astung durch die Abwässer des Kraftwerks wird drastisch reduziert, da praktisch kaum mehr Abwasser, sondern überwiegend deponierfähige r fft.ste Substanzen entsorgt werden müssen?
d) durch entsprechende Zusainmenführung niedrig salzhaltiger ProduJctströme kann die Kesselspeisewasser-Auffoereitung des Kraftwerks wesentlich verkleinert werden, so daß dia Entsalzung von höher salzhaltigem Rohwasser zu Speisewasser durch aufwendige mehrstufige Vollent-salzungstechnik entfällt und die ohnehin vorhandene Kondensatauf bereitungsanlctge auch für die Zusatz-Speisewasseraufbereitung verwendbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann also die Verringerung der Umweltbelastung durch den Kraftwerksbetrieb vorteilhaft mit ei.ner Rassereinsparung und einer Verringerung des Aufbereitungsaufwandes für Zusatzwasser des Kühlkreislaufs und Kesselspeisewasser kombinieren.
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Die Erfindung ist reit weiteren Einzelheiten in eier Zeichnung, den Tabellen und der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Fig. 1 Das Schalt .schema für die Kühlwasser- und Dampfkreiß]aufe eines Kraftwerkes mit kohlebefeuertem Dampfkessel, Kondensationsturbinen, Naßkühlturm, Rauchgasentschwefelungsanlage und Naß-Ascheentschlackung
Tabelle 1 Vergleiche für die Reduzierung der Emissionen von einem 7 00 MW Kraftwerk mit kohlebefevertar-i Dampfkessel, Naß kühl turm, Ret uchga sent schwef elungs anlage und Naß-Ascheentschlackung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik
Tabelle 2 Vergleiche für die Reduzierung der Leistung der Aufbereitungsanlagen und des Chemikalienbedarfs zur Aufbereitung des Brauchwassers für ein 7 00 MW Kraftwerk mit kohlebefeuertem Dampfkessel, Naßkühlturm, RauchgasentSchwefelungsanlage und Naß-Ascheentschlackung gegenüber d.em bisherigen Stand der Technik.
Dem Dampf kesseil 1 wird rauchgasseitig die Rauchga sent Schwefelung sanlage 4 mit Gaswäsche 4a und dem Kamin 5 nachgeschaltet. Dampfseitig wird dem Kessel 1 die Kondensacionsturbine 2 nach-•geschaltet, deren Kond.ensatküh.1 wasser in dem Naßkühl turm 3 gekühlt wird.
Rohwasser für den Kraftwerksbetrieb wird der Umkehrosmoseanlage zugeführt. Das Konzentrat a der Umkehrosmoseanlage 7, die mit % Permeatausbeute betrieben wird, wird mit dem Abschlammwasser b aus dem. Kühlturmkreislauf vermischt und über den Wärrne-
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tauscher 8 der ürkehucsjuoBea'ilag-e r> zuyeJeitet. Diese Umkehrosmosean.lage 9 enthält, \-5.c die Umkohrosmoceanlage 7, Module, deren Membranen e:ir.o Salxrückhaltuna v'on 9C S aufweise/i und diese üinkehrosraoscanlago 9 wird ebenfalls mit 75 % Perraeatausbaute betrieben. Das von dieser /Vr,.lage erzeugte Permaat C wird als Zusatswasser dam Kühlturmkreislauf zurückgeführt- Um diese Menge an entsalztem ivasser verringert sich die notwendige Aufbereitungsleistung dar Rohwnsseraufbereitung, in diesem Fall der üir.kehrosmoseanlage 7.
Das Konzentrat d der ümkehroirnoseanlage 9 wird der Umkehre-^- moseanlage 10 zugeführt. Da das GesamtSalzgehalt des Konzentrats der ümkehrosmosesnlage 9 in^v/ischen einen Viert bis zu 10 000 g/t oder höher erreicht hat, xst in dioser Umkehrosmoseeinheit der Einsatz von Modulen, die Membranen mit einer Salzrücklialtung von 99 % haben, angebracht- Das Konzentrat r der Umkehrosmoseanlage 10, die mit einer Perineatausb^ute von ca. 4 0 % betrieben wird, wird der Verdampfungsstufe 11 zugeführt. Das in dieser Verdampfer stuf e 11, die außerdem auch noch mit verschiedenen an deren Abwasserteilströmen gespeist wird, erzeugte salzarme und heiße Kondensat f gelangt zuerst in den Wärmetauscher 8, in dem es abgekühlt und gleichzeitig das der Umkehrosivioseanlage 9 geführte Geraisch aus Abschlaminwasser b und Konzentrat a dos Kühlkreislaufs aufgewärmt wird.
Kann'durch die Auf wärmung des Zulaufs zur Uinkehrosinoseaniage 9 und dciraus resultierend der Zuführung von aufgewärmten Perraeat c als Zusatzwasser· zum Kühlkreislauf der thermische Wirkungsgrad des Naßkühlturms 3 beeinträchtigt werden, so ist es vorteilhafter, den Wärmetauscher 8 entweder zur Aufwärmung des Zulaufs.9 zur Kesselspeisewasseraufbereitung 13 oder des Speisewassers von der Kesselspeisewasseraufbereitung 13 zum Dampfkessel 1 einzusetzen-
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Durch die Aufv:errsung des Zulaufs zur Umkehrosmoseanlaya 5 wird deren Permeatledstung wesentlich verbesserte Das Perraeat g der ümkehrosr.ioseanlage 10 und das abgekühlte Kondensat f d.e2: Verdampfung;? stufe 11 werden miteinander vermischt und ganx oder teilweise der Kesselspeisewasser-Aufbereitungsanlage 13 des Kraftwerks zugeführt.
Die Verdampfungsstufe 11 wird betriebskostengünstig mit entspanntem Dampf \'l der Kondensationsturbine 2 betrieben.
In der Verdampf ungs stufe 11 wird das Zibwasser gemisch auf etwa das Zehnfache seiner Salzkons-entratnon auf konzentriert, so daß mit Salzgehalten int Konzentrat h der Verdampf ungs stufe 11 von ca. 15 bis 20 % zu rechnen ist. Für die zur Deponiefähigkeit dieser hochkonzentrierten Salzlösung notwendigen Stabilisierungs·- stufe 12 kann der Verdampfung eine Trocknung folgen, wobei hier ebenfalls für die Wäirmezuführung Abdampf Verwendung finden kann. Auch eine chemische Stabilisierung ist möglich, wenn an einer Weiterverv.'ertung der Salze, etwa als Streusalz usw. nicht gedacht ist, indem man der hochkonzentrierten Salzlösung als Bindemittel etwa Gips aus der Rauchgaswäsche 4a und bei kohlebefeuerten Kraftwerken Äsche zumischt. Wird dadurch noch keine Verfestigung des Gemische erreicht, so kann der Zumischung eine Schlamment-Wässerung folgen, in der das Gemisch auf einem Feststoffgehalt von SO bis 90 % entwässert wird oder man kann in der Stabilisierurigsstufe 12 eine weitere mit Abdampf gespeiste Trocknung integrieren, in der dann ebenfalls feste Produkte mit niedrigem Wassergehalt erzielt werden.
Das Gemisch aus Permeat g der Umkehronmoseanlage 10 und Kondensat f der Verdampfungsstufe 11 weist einen sehr niedrigen Salzgehalt auf, so daß es ohne aufwendige Entsalzungsmaßnahmen als Kesselspeisewasser eingesetzt werden kann.
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Abwasser entr.Lcht durch die Regeneration in o;or Kesp.elspeisowasser-7ui£boxeitungsanlage 13. Die Regenerate ρ enthalten le
nach Aufbau der Aufbereitungsanlage Säure odor Lauge im Überschuß und .bei alkalischer Fahrensvx-ise des Kraftwerks größere Mengen an Ammonium und Hydrazin.
Das Abwasser v/ird in alkalischem Medium bei einem pJI-K'^rt von 10 mit Chlorbleichlauge behandelt und das Hydrazin zuru Stickstoff oxidiert. Die Regelung der Chlorbleieblaugezugabe erfojgt durch die Messung des Redoxpotentials im Behandlungsbecken der Entgiftungsonlage 14. Das behandelte Abwasser wird danach durch Zusatz von Natronlauge auf einen pH--V7ert von 11-12 eingestellt und in dem Ammoniiimkonzenti'ierungssystern 15 (Stripperko.lonne) mit Abdampf w behandelt. Dabei entweicht das im Abwasser vorhandene Ammonium gasförmig und kann infolge seiner guten Löslichkeit in Wasser adsorbiert werden. Durch mehrstufiges Strippen und Adsorbieren des Ammoniaks kann eine mit zunehmender Stufenanzahl konzentrierte Ammoniaklösung erhalten werden, die in der Kesselspeisewasser-Aufbereitungsa.nlage 13 sur Konditionierung des Speisewassers bei alkalischer Fahrer:·svexse und iilkalisierung des Dampf-Kondensatkreislaufs zurückgeführt werden kann.
Neben Ammoniak und Hydrazin enthält das Regenerat der Speisewasseraufbereitung 13 noch Schwerinetalle, wie Kupfer, Nickel, Chrom usvr. Diese Schwermetalle werden bei der Neutraiisp.tion des Abwassers als Hydroxyde gefällt und können zusammen mit anderen vorhandenen suspendierten Feststoff er·, durch Sedimentation abgetrennt und als Schlamm entsorgt werden. Ist das Abwasser weitgehend feststofffrei, so können die Schwermetalle durch Filtration und selektive lonenaustauschtechniken aus dem Abwasser· entfernt werden. (Schwermetall--Entfernungsanlage 16}. Durch Elektrolyse können die Metalle aus den Regeneraten der Selektiv-Ionenaustauscheranlage dann in fester Form abgeschieden
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werden. Das von Giftstoffen befreite, jedoch hochralzhaltige Abwasser kann v/ahlweise direkt dar Verdompfungsstufe 11 ode.r zur Vorkonzentrierung einer v/eiteren Umkehnrosiaoseanlage 24 zugeführt werden, deren Perrr.eat χ dann z.B. zur Kesselspei^w-wasseraufbereitung 13 oder als Susatz speisewasser zum. Kühlturmkreislauf gelangt.
Soll das Konzentrat der Verdampfungsstufe 11 ohne iieiterverwendbsrkeit der Inhaltstoffe stabilisiert und danach deponiert werden, so kann auch auf eine Schwermetall- und gegebenenfalls auch Fest st off abtrennung aus den Regenerate«, verzichtest und das Abwasser nach Entfernung 'des Ammoniaks direkt oder nach vorheriger Neutralisation dem Verdampfer IT zugeleitet werden.
Um die in der Rauchgaswäsche des Kraftwerkes anfallenden sehnr großen Mengen an Kaliumsulfat verwerten zu können und nicht deponieren zu müssen, wird heute bereits so verfahren, daß das Kalziumsulfat chloridfrei gewaschen "wird und dann als Relngips von Gipswerken abgenommen werden kann. Der Gipsschlamm fällt b-ai der Sedimentation des Rauchgasu'äscharwnssers mit einem Feststoffgehalt von ca. 50 % Trockensubstanz. Das Klarwasserr das in einer Sedimentationsstufe erhalten wird, führt man zur Rauchgaswäsche zurück. Der Schlamm wird in einer Zentrifuge entwässert und gleichzeitig gewaschen. Für die Gipswäwche ist ein möglichst chloridfreies Wasser mit niedrigem Salzgehalt gewünscht, um die Anforderungen der Gipsindustrie für den Reinheitsgrad des Reingipser. Genüge zu tun.
Ein Teilstrom i des in der Umkehrosmose 7 aufbereiteten Rohwassers, der nur noch einen sehr niedrigem Salzgehalt sowie niedrige Konzentration an Chlo2:id und Sulfat hat, wird als Waschwasser für diesen Gips verwendet. Die für die Wäsche des
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Gipses notwendige IJaschwas.^rraonge zum Erliali: des von ö.en Verwertern des Reingipses gewünschten Rostchloridgehalt ist proportional dem Chloridgeh>~lt des Via schwas se.: G. Das nach dem Auswaschen des Kalziur.if.ail fats aus der Zentrifuge 17 ablaufende Gipswat>ch\vd;.;ser j ist mit Kalziumsulfat gesättigt. Das suspendierte Kalziumsulfat wird abfiltriert und durch Enthärtung in der Enthärtungcanlage 18 wird der KalziuEicfehalt des Waschwassers soweit reduziert, daß dieses in die üinkehroEiVioseanlage 19 eingespeist werden, kann. Dieses Aggregat arbeitet mit 7 0 % PermeaLausbeutc. Das Permeat k wird clein Gipswaschwasserteilstroin i aus der Unkehrosiiiossanliige 7 züge-· mischt und gelangt mit diesem zusammen wieder als Ivaschwasser in der Zentrifuge 17. Das Konzentrat 1 der Umkealirosraoseanlage 19 wird zusammen iiiit dem Regenerationsabtrasser m der Ent·- hürtuncfsanlage 18 der Verdampfungsstufe 11 zugeführt, gegebenenfalls nach Vorkonzsntriorung durch eins v/eitere Umkehr™ osmoseanlage deren Permeat ebe.nfalls dem Gips-Viasclwasst-r-Kreislauf zugeleitet wird.
Rohwasser wird in das Naß-Äscheentschlackungssystern 23 eingespeist, das dann als Aschekühlwasser η abläuft und neben sr.s■-pendierten Gehwebestoffen einen Teil der wasser]öslichen Substanzen der Asche, überwiegend anorganische Salze enthält. Ein weiteres Schwebestoffhaltiges Abwasser ist das Rückspulwasser ο aus der Kesselspeisewasser·-Aufbereitungsanalge 13, das beim Spülen der der Entsaisungseinheit der Speisewasseraufbereitungsanlage 13 vorgeschalteten Filter entsteht. Beide Abwasserströme werden vereinigt und gemeinsam aufbereitet. Ist aufgrund der Rohwasserzusiunmcnsetzung eine Flockungs- und Sedimentationsstufe 22 der Umkehrosmoseeinlage 7 vorgeschaltet, so werden das Entschlacker-Kühlwasser sowie das Filter-Rück-spülwasser aus der Kesselspeisewasser-Aufbereitungsanlaqe 13 möglichst kontinuierlich dieser Aufbereitungsstufe zugeführt
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und zusammen mit dem Rohwasser aufbereitet. Ist eine entsprechende Vorreinigungsstufe vor der Umkehrοsmoseanlage 7 nicht notwendig oder wird das Rohwasser lediglich filtriert, so kann die Abscheidung der Schwebestoffe nicht in der Vorreinigung der- Knhehrosr.ioseanlage 7 vorgenommen werden, sondern beide Wasser müssen in einer separaten Plockungs- und Sedimentation se in richtung 21 aufbereitet werden. Das Klarwasser wird danach dem Rohwasser vor der Uinkehrosmoseanlage 7 zugemischt.
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vug tiJLiieia /υυ mi Kraftwerk mit kohlebefeuertem Dampfkessel,
Haßkühlturm, RauchqasentSchwefelungsanlage und Naß-Ascheentschlackung
A bei konventioneller Wasseraufbereitung (Entkarbonisierung, Voilentsalzung
und Nachentsalzung)
B bei Wasseraufbereitung nach der Erfindung (Umkehrosmose mit (a) Konzentrierung und/oder (b) Stabilisierung
wobei GesamtSalzgehalt des Rohwassers = 550 mg/1 als NaCl
Cl Gehalt = 150 mg/1
SO4 Gehalt = 150 mg/1
HCO., Gehalt = 350 mg/1
und 1 = Reduzierung der Emission bezogen auf die konventionelle Aufbereitung in % = Feststoffanfail bei Fiockung und Sedimentation vor Umkehrosmose als Vorrsir?.i<·'"·!'
Art der Emission
j- 		c Zusatswasseraufbereitung Dirnen ,
sion		 A I
j		 4 6 E b i
i
I
Gesamtabwa s ser d Aschekühl- u. Filterspül-
I wasser		 t/h 460 99 0
e Gips aus Rauchgaswäsche Reduz
«5.
Ό		 • 1 0 5 1 , 0 100 i
Gesamtsalζ f Feststoff aus Stabili
sierung		 t/h 1 , 29 0 j
i Gesamt Feststoff
I
; c, d, o„ τ 		Reduz
"6 		. 1 0 0 C 5
(0f'8)a 		100
I t/h r* 97 (2,'
Redu%
Ό		 I 0 5 0
(0f3)2 		δ δ
(2,		 5 !
δ)2 j
t/h -1
1 I 		C, 5 Q
(0,		 8;2 I
t/h 0, 0 3)2 ;
t/h 16, 0 0
t/h 2
\
?abelle
Reduzierung der Leistung der Aufbereitungsanlagen und des ChemiVialienbedarxs zur Aufbereitung des Brauchwassers für ein 7 00 MW Kraftwerk mit kohlebefeuertem Dampfkessel, Naßkühlturm, Rauchgasentschwsfelungsanlaqe und Naß-Ascheentschlackung
A bei konventioneller Wasseraufbereitung
B bei Wasseraufbereitung nach der Erfindung
wobei a = mit Kationen + Mischbett gleichstrcm-konventioneiler Bauart
b = mit Kationen -ί- Mischbatt kontinuierlich gegenstromregeneriert
O Ca) O
Dim. A B a
51		 65
Wasserbedarf des t/h 1700 35
J
Kraftwerks Reduz.
%		 0 J
15
j
Leistung Zusatz t/h 1500 b
26
wasseraufbereitung Reduz.
O,
Ό		 0 1250
!
Leistung		 t/h 0 27
I
I
Verdampfer Redus.
O.
Ό		 100 1000
Chemikalienverbrauch
Zusatzwasseraufbereitung		 % 1.00 33
Chemikalienverbrauch
Kesseispeisewasserauf
bereitung		 O.
Q 		100
Leerseite

Claims (7)

  1. . Verfahren für dia Aufbereibjpg von Sufatzv.'assor für die Kühl ν;" ε s sr™ und Daiviof kreisläufe ί-owie eins einfallende abwasser eines t herrai sehe;) Kraftwerkes mit Kondensat ion c-·- turbinan, Nr:ßkühltürr.ian und gegebenen.!;alls eiiiea: RauchgasenLschv.'efelungsanlage und Naß-^u^beentRchlackung, bei dem das Abschlämmessor des Kühlturmkreislaufs in einer Uir.~ kehrosinoKeanlcige entsalzt wird und ein Teil des Porm.«ats zurück' in den KüLLi.tVirjui-rreiülauf und ein weiterer Tei3 ces Perificat.s in eine Kessel ;vpaise\vc<.s&er-Aui"bereitung r-anlago geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das lions en tr^.fc (a) einer für die Kühltur;1v~Zusata\va3Be;--;uifberej.tu.ici einc.;ysetKten Ui\iKeh.LC>smoc.aanlage (7) iait Abschlaimiiwasscr (b). des Kühlturri'.kreislaufε veri-ischt,. über einen Wärmetauscher (B) geleitet und in einer Umkelirösriioseanlage (9) entsalzt wiru, wobei des erhaltene Konten trat (d) in einer v/eiteren. l'nnkehroamoseanlage (10) behandelt, deren Konzentrat (3:) in einer mit Dampf aus deia Darapfkreislaui: beiisisten Yerdampfungo·- stufe (11) erwärmt und danach das Konzentrat (h) dieser Stufe in eine?: Stabilisierungs&tuie (12) aufbereitet wircLr woboi sich Feststoff bildet,
  2. 2. Verfahren für die Aufbereitung von Zusatxwasser und Jibvre..sρ e'.r nach 7ii-ispruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß das Gemisch aur Konzentrat (a) der üinkehrosmoseanlage (7) der Kühlturrazusat:■■■■ wasser-7rafbereitungsanlage und des Abschlaramwassers (b) aas Kühlturnikreislaufs mittels Kondensat (f) der Verdampfungsstufe (11) in dem Wärmetauscher (8) erwärmt und dieses dann zusammen mit dem Perineat der Umkehresmoseanlage (10) gans odex teilweise in einer konventionell - oder kontinuierlich betriebenen Mischbett-Kesselspeisewasser-Aufbereitungsanlage (13) behandelt und das Permeat der Umkehrosmoseanlage (9) ganz oder teilweise in den Kühlturmkreislauf geleitet werden.
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  3. 3. Verfahren für die Aufbereitung von Zusatswasser und Abwasser nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet,- daß da.-; ciup der Kesselspeisevasser-vvufbereitungsaniage (13) anfallende Abwasser (p) in eine Hydrajiin-Bntgiftungsanlaye (1 'ΐ) geleitet und danach in einem Ammoimmikonaentrierungssystem (15) behandelt wird, wobei sich eine konzentrierte ammoniakhaltige Lösung bildet, die zu der Kesse.1 speisewasser-Äufbereitungsanlage (13) zurückgeführt wird, während das behandelte Abwasser einer Schwermetall-Entfernungr;anlage (16) zugeleitet und schlicßliohe der Verdarapfungs stufe (11) zugeführt wird.
  4. 4. Verfahren für die /Aufbereitung von Zufätzwasser und Abv.'assar nach Aupsruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Abwasser aus de?. Schwermetallentfernung (16) wahlweise mit einer weiteren Umkehrosmose (24) behandelt, das Permaat (x) daraus dem Tei.lst.voni (g) zugeführt und das Konzentrat. (z) der Veraavnpfun-jSsLufe (11) zugeleitet wird*
  5. 5. Verfahren für die Aufbereitung von Zusatzwasser und Abwasser nach Anspruch 1 ,. wobei das Rauchgas des Kessels in den Wäscher der Eauchgasentschv.ef elungsanlage mit Roh wasser gewaschen, das anfallende Calciumsulfat in einer zugehörigen Sedimentationsstufe entwässert und das erhaltene Klarwasser der Sedimentationsstufe dem Gaswäscher zurückgeführt wird, während der Schlamm aus der Sedimentationsstufe in der zügehörigen Zentrifuge entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schlamm mit einem Teilstrcm (i) des Wassers der Kühlturm-Zusatzv/asseraufbereitung (7) gleichzeitig gewaschen, das ablaufende VJaschwasser (j) über eine Enthärtungsanlage
    (18) in eine Umkehrosmoseanlage (19) geleitet und deren Permeat (k) mit dem Teilstrom (i) wieder vereinigt und geneinsam zu der Zentrifuge (17) zurückgeführt wird, während das Rege-
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    nerat (in) der Enthartungsanlage (18) wahlweise zuströmen mit dem Konzentrat de.r nachgeschalteten Umkehre smosear-lage (19) der Verdampfungsstufe . (11) zugeführt oder zu der Enthärtung sanla ge (18) rückgeführt wird.
  6. 6. Verfahren für die Aufbereitung von Zusatzwasser und Abwasser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Konsentrat
    : der Umkehrosmoseanlage (13) einer weiteren Umkehre-smoseanlage zugeführt, das Konzentrat (1) in der Verdampfungsstufe (11) weiter konzentriert und das Permeat der Umkehrosmose zusätzlich zur Zentrifuge (17) zurückgeführt wird.
  7. 7. Verfahren für die Aufbereitung von Zusatzwasser und Zibwasser nach Anspruch 1, wobei das Aschekühl system des Naßentschlaicker;
    (23) mit unbehandeltem Rohwasser gespeist wird, dadurch gekennzeichnet daß der Ablauf des Naßentschiackers (23) mit dem Rück spül w<i st; er (o) der Kesselspeisewasser-Aufberaitungsanlage (13) vermischt und zusammen in einer Rohwasser-Reinigungsanlage (22) oder einer separaten Flockungs- und Sedimentation ε- stufe (21) behandelt wird.
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