DE525392C

DE525392C - Verfahren zur Aufloesung und Entfernung von Kesselstein in Dampfkesseln, Warmwasserbereitern usw

Info

Publication number: DE525392C
Application number: DER67100D
Authority: DE
Original assignee: HYDROLOGIE AG F
Current assignee: HYDROLOGIE AG F
Priority date: 1926-03-24
Filing date: 1926-03-24
Publication date: 1931-05-22

Description

Es ist bekannt, Dampfkessel, Warmwasserbehälter, Kondensatoren, Rohrleitungsnetze, Vorwärmer, Kühlanlagen usw. durch. Auskochen mit Salzsäure von Kessel- undWasserstein zu befreien, wobei das feste Carbonat in gelöstes Chlorid übergeführt wird, während etwaiges Calciumsulfat als Schlamm in sich zusammenfällt. Hierbei wird Salzsäure in konzentrierter Form dem "Wasser zugesetzt

ίο und dieser Zusatz nach Verbrauch der Salzsäure wiederholt. Es ist ebenfalls bekannt, an Stelle des Auskochens mit Salzsäure Chlorwasserstoff in gasförmigem Zustande in das Reinigungswasser einzuleiten und so direkt Salzsäure in demselben zu erzeugen. Es ist ohne weiteres klar, daß auf diese Weise stark angesäuertes Reinigungswasser beim Kochen oder beim Umwälzen nicht allein die Carbonate, sondern auch große Mengen Eisen löst, was besonders bei schmiedeeisernen Behältern zu starken Korrosionen führt.

Das nachstehend beschriebene Verfahren bezweckt nun, das in heißem Zustande erhaltene Lösungswasser vermittels einer Zentrifugalpumpe in dauernd starke Umwälzung und Strömung zu versetzen, und zwar durch Verbindung der Zentrifugalpumpe mit zwei möglichst entgegengesetzten Anschlußstutzen an dem zu reinigenden Behälter, wobei gleichzeitig — möglichst in die Druckleitung der Zentrifugalpumpe — ein sogenannter Wassertransformator eingeschaltet wird. Dieser besteht aus einem Reagenzflüssigkeitsbehälter mit Säurefüllung, am besten Salzsäure, welche durch ein Nadelmischventil oder eine andere zweckentsprechende Vorrichtung dem aus der Zentrifugalpumpe strömenden Heißwasser während des ganzen Reinigungsprozesses automatisch in bestimmter Menge zugesetzt wird. Diese Menge konstant zugesetzter Säure ist zweckmäßig auf das allergeringste Maß zu beschränken, und zwar nach folgendem Gesichtspunkt:

Angesäuertes Wasser, besonders in heißem Zustand, löst nicht allein in hervorragendem Maße festes Calciumcarbonat, den Hauptbestandteil des Kesselsteins, sondern auch Eisen und Metalle. Damit nun dieser Angriff des heißen, angesäuerten Wassers auf Eisen und Metalle verhindert wird, ist dem Umlaufwasser nur so viel Säure zuzusetzen, daß diese Säuremenge am Ende des Umlaufs, also bei seinem Eintritt in die Saugleitung der Zentrifugalpumpe, vollständig aufgebraucht ist.

Praktisch läßt sich dieses mittels des vorgenannten Wassertransformators in der Weise erreichen, daß die Ventilnadel, die die Menge der Säurezuführung regelt, so eingestellt wird, daß das zurückströmende Wasser nur noch ganz wenig sauer reagiert bzw. möglichst neutral ist.

Es ist jedoch noch nicht einmal notwendig, die Säure bei ihrem Eintritt in die Saugleitung bis zu diesem Neutralitätspunkt wirken

zu lassen, sondern der Säurezusatz kann auch wesentlich verringert werden, wie aus folgender Erwägung hervorgeht:

Bei der Umwandlung des Monocarbonats in lösliche Chloride durch das angesäuerte Wasser werden große Mengen Kohlensäure frei. Letztere wirkt nun ihrerseits wieder lösend auf benachbartes Monocarbonat, indem sie solches in gelöstes Bicarbonat umbildet, ίο so daß das umlaufende Reinigungswasser Calciumchlorid und daneben Calciumbicarbonat enthält. In die Säureleitung wird dann vorteilhaft ein Kohlensäureabscheider eingesetzt, welcher durch eine Regenvorrichtung den Zerfall der Bicarbonate in Monocarbonate und Kohlensäure bewirkt. Es wird dann die frei gewordene Kohlensäure durch die Druckleitung hindurch in das Reinigungswasser zur weiteren Unterstützung der Lösungsarbeit eingeführt, während die Monocarbonate im Kohlensäureabscheider als Schlamm ausfallen und abgelassen werden. Hierzu dienende Vorrichtungen sind bekannt. Durch diese Zuhilfenahme der aus dem Calciumcarbonat gewonnenen Kohlensäure wird bei der Reinigung nicht nur ein Lösen von Eisen und Metallen verhindert, sondern auch die Kosten des Verfahrens werden wesentlich verringert durch die Ersparnis an Salzsäureverbrauch.

Als Beispiel der technischen Durchführung des neuen Verfahrens diene die in der beiliegenden Zeichnung schematisch aufgeführte Reinigung eines Lokomotivkessels. In der dargestellten Abbildung stellt 1 einen Wagen vor, auf welchem die Reinigungsapparatur montiert ist. 2 stellt den sogenannten Wassertransformator dar, welcher Salzsäure enthält und durch das einstellbare Mischventil 3 dem durch die Leitung 4 strömenden Umlaufwasser die gewollte Menge Salzsäure in konstantem Verhältnis zuführt. 5 ist ein Filter, welches einerseits an den Kesselschlammhahn 6 angeschlossen ist durch die Rohrleitung 7 und andererseits an die elektrische Umwälzpumpe 8, vermittels der Leitung 4 mit dem Wassertransförmator 2 und 3 in Verbindung steht. 9 ist die Zuleitung des angesäuerten Wassers in den oberen Teil des Kessels.

Die Wirkungsweise ist folgende: Nach Inbetriebsetzung der Elektroumwälzpumpe 8 wird Wasser aus dem Filter angesaugt und durch die Leitung 4 über das Mischventil 3 gedrückt. Hier erhält das Wasser die gewünschte Ansäuerung, gelangt in dieser Form durch die Leitung 9 in den oberen Kesselraum; gleichzeitig wird, vom Schlammhahn 6 kommend, durch die Leitung 7 Wasser aus dem Kessel, mehr oder weniger durch Schlammteile verunreinigt, in das Filter gesaugt; der Schlamm wird hier zurückgehalten, das gereinigte Wasser vermittels der Umwälzpumpe 8 wieder über den Wassertransformator 2 und 3 geleitet und dort von neuem angesäuert. Durch die Umwälzung dieses derart angesäuerten Wassers wird aus dem in dem Kessel lagernden Kesselstein der Carbonatanteil gelöst; der Rest fällt von den Heizflächen ab und wird als Schlamm durch kräftige Umwälzung an die tiefste Stelle des Kessels gefördert, von wo er dann in das Filter gelangt, hier zurückgehalten wird und ausgeschlämmt werden kann.

Die Einstellung des Mischventils 3 erfolgt dann in einer Weise, daß der in dem aus der Leitung 4 entnommenen gefilterten Wasser verbleibende Überschuß an freier Salzsäure noch etwa 200 bis 250 mg/1 beträgt.

Der chemische Gleichgewichtszustand wird sich daher wie folgt auswirken:

Ca C O₃-f 2 HCl = Ca CL,-j-H₂ C O₃ CaCO₃-f-H₂ CO₃= Ca(HCÖ₃)₂

Zahlenmäßig dürften die Verhältnisse nach obigen Gleichungen bei der Anwendung dieses Reinigungsverfahrens derart liegen, daß 100 kg Kesselstein in Form von Ca C O₃ gemäß den Äquivalentgewichten von Calciumcarbonat = 100 und Chlorwasserstoff= 74 zu seiner Auflösung in Calciumchloride bei einer 2oo/oigen Chlorwasserstoffsäure = Salzsäure 5X74=370kg Salzsäure benötigen. Gleichzeitig wird durch diesen Verbrauch an Salzsäure und Überführung des Calciumcarbonats in Calciumchlorid eine äquivalente Menge von Kohlensäure frei gemacht, und zwar 44 kg, welche ihrerseits wieder in der Lage ist, 100 kg festes Monocarbonat in Bicarbonat überzuführen.

Unter Benutzung der frei werdenden Kohlensäure wird also nach diesem Verfahren eine Ersparnis von 370 kg Salzsäure bewirkt, 0. m. a. W., gegenüber anderen bekannten Verfahren eine Salzsäureersparnis von iooo/o.

Der chemische Betrieb einer solchen Reinigungsanlage gestaltet sich wie folgt:

Nachdem der Kessel angeheizt ist, wird die Elektroumwälzpumpe 8 in Betrieb gesetzt und dadurch vermittels des Wassertransformators 2 und des Mischventils 3 eine bestimmte Menge angesäuertes Wasser in den oberen Teil des Kessels eingeleitet, während gleichzeitig aus dem Schlammhahn 6 und der Rohrleitung 7 warmes Kesselwasser nach dem Filter 5 strömt. Die Einstellung des Mischventils 3 erfolgt derart, daß das in das Filter rückfließende Reinigungswassser nur einen ganz geringen Salzsäureüberschuß aufweist, etwa lö/o. Der Gehalt des Reinigungswassers an Salzsäure nach dem Mischventil ist ab-

hängig von der Fördermenge der Elektroumwälzpumpe. Je größer diese Umwälzmenge ist, desto geringer kann der Säuregrad nach dem Mischventil 3 sein. Auch ist derselbe abhängig von der Größe der Kesselsteinablagerungen, welche das Reinigungswasser im Kessel selbst findet. Nach praktischen Erfahrungen bewegt sich der Säurezusatz beim Eintritt des Reinigungswassers zwischen 3 bis 5% Salzsäure. Durch einfache chemische Titrationen ist der Zustand des Reinigungswassers jederzeit zu kontrollieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Auflösung und Entfernung von Kesselstein in Dampfkesseln, Warmwasserbereitern, Kondensatoren, Rohrleituiigsnetzen, Vorwärmern, Kühlanlagen usw. vermittels angesäuerten Wassers, das in bekannter Weise erhitzt, heiß erhalten und vermittels einer Zentrifugalpumpe in dauernde Umwälzung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das so umgewälzte Reinigungswasser durch geeignete, an sich bekannte Zumischungsvorrichtungen selbsttätig und dauernd zwecks möglichster Verhütung von Metallkorrosionen nur einen so geringen Säurezusatz erhält, daß die Säure durch Lösung des festen Calciumcarbonats nach einer einzigen Umwälzung des sauren Wassers praktisch vollständig verbraucht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmengen an Säure sowohl zum Zwecke der Ersparnis von Säure wie auch zur Verminderung der Korrosionsgefahr noch weiter verringert werden, indem die bei der Umwandlung des Calciumcarbonats in Chlorid frei werdende Kohlensäure, gegebenenfalls unter Druck, zur Auflösung der Monocarbonate in Bicarbonate in an sich bekannter Weise mitbenutzt und die an die Bicarbonate dann gebundene Kohlensäure durch eine Regenvorrichtung wiedergewonnen und dem vorbeschriebenen Zweck immer von neuem nutzbar gemacht wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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