DE590800C - Verfahren und Vorrichtung zur Verhuetung und/oder Entfernung von Kesselstein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, insbesondere Kesselspeisewasser, zwecks Verhütung und/oder Entfernung von Kesselstein sowie gleichzeitiger Entlüftung. Das Verfahren ist in allen Heißwasser- und Dampfanlagen anwendbar, insbesondere in Dampfkraftanlagen.

Es wurden schon zahlreiche Vorschläge gemacht, um die bekannten Nachteile auszuschalten, welche der Bildung von Korrosionsprodukten und Kesselstein in Dampfkesseln durch den Einfluß des Speisewassers zuzuschreiben sind.

Der Vorschlag, das Wasser über oder durch Eisenfeilicht oder -späne zu leiten, zum Zwecke, okkludierte Luft oder Sauerstoff aus dem Speisewasser zu entfernen, liefert nur unvollständige Ergebnisse hinsichtlich der Entfernung des Sauerstoffes, hauptsächlich deshalb, weil dabei das Eisen in einem Zustand vorliegt, in welchem die der Berührung mit dem gashaltigen Wasser ausgesetzte Oberfläche vergleichsweise klein ist, und weil weiterhin seine Anwendungsbedingungen eine Entfernung der Gase nicht fördern. Es wurden ferner Eisen und Eisenlegierungen in Form von gemahlenen Teilchen ins Speisewasser eingeführt, welche Teilchen durch die Oberflächenwirkung von Metallkörpern aufeinander hergestellt wurden oder auf andere Weise. Dieses gemahlene Metall wurde dem in den Kessel einströmenden Wasser zugefügt oder unmittelbar in den Kessel gegeben. Die hiermit erzielten Ergebnisse waren jedoch zum mindesten unvollkommen, hauptsächlich zufolge der Tatsache, daß ein großer Teil derartiger dem Speisewasser zugeführter Metallteilchen so groß ist, daß sie sich aus dem Wasser absetzen, bevor dieses in den Kessel eintritt, oder daß sie sich im Kessel rasch abscheiden. Jene Teilchen aber, welche tatsächlich in den Kessel mitgeführt wurden, zeigten immer noch eine verhältnismäßig große Abmessung, derzufolge sie nicht im Kessel in Suspension bleiben. Hiervon abgesehen, fördert die beschränkte Oberfläche dieser Teilchen nicht die erwünschte Wirkung oder chemische Vereinigung mit dem im Speisewasser gelösten oder absorbierten Sauerstoff.

Man hat ferner vorgeschlagen, kolloidale Lösungen, insbesondere von Eisenhydroxyd, zur Reinigung von Naturwässern zu verwenden. Hierbei wurde aber weder eine Kesselsteinverhütung oder -entfernung noch eine Entlüftung erzielt oder beabsichtigt.

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Demgegenüber wurde die überraschende Beobachtung gemacht, daß bei Zusatz von kolloidalen Metallen der Eisengruppe das KesseTspeisewasser nicht nur völlig von Gasen befreit, sondern daß auch der im Kessel vorhandene Kesselstein entfernt und seine fernere Ausbildung verhindert wird. Besonders günstige Ergebnisse wurden mit kolloidalem Eisen und Nickel erzielt, von welchen das erstere ίο für die wirtschaftliche Ausnutzung der Erfindung hauptsächlich in Frage kommt. Die kolloidalen Metalle können, besonders bei hoher Konzentration ihrer Lösung, ohne jegliche Stabilisatoren verwendet werden. In manchen Fällen ist jedoch die Anwesenheit eines Stabilisators vorteilhaft, beispielsweise von Natriumsilicat, von welchem schon Mengen von 10 bis 15 Gewichtsprozent und darunter, bezogen auf das kolloidale Metall, genügen. Die Wirkung des kolloiden Eisens, gleichgültig, ob es dem Kessel in der ursprünglichen metallischen Form oder in teilweise zu Ferrohydroxyd oxydierter Form zugefügt wird, besteht außer in der Entfernung des freien Sauerstoffs und des Kohlendioxyds darin, die ausgefällten Härtebildner, welche sonst an allen vom Wasser berührten und erhitzten Flächen des Kessels in Form einer festhaftenden Kruste abgeschieden werden, im wesentlichen in Form einer pulverigen oder porösen Masse zur Abscheidung zu bringen, deren Hauptteil leicht aus dem Kessel in Absitzbehältern abgelassen werden kann, während der Rest auf den Metallflächen, insbesondere in den heißeren Teilen des Kessels, in Form eines sehr dünnen Überzuges verbleibt, aber in kurzer Zeit von selbst unter Bildung von Sprüngen und Runzeln abfällt oder leicht beim Öffnen des Kessels abgewaschen werden kann. In geeigneten Fällen läßt sich dieser Überzug aus den Wasserrohren des Kessels äußerst rasch mittels eines umlaufenden Reinigers entfernen.

Bei der praktischen Anwendung der kolloidalen Metalle eignet sich besonders gut eine Anordnung, bei welcher ernndungsgemäß im Strom des Kesselspeisewassers eine an sich bekannte Vorrichtung zur Zerstäubung der Metalle eingebaut ist. Das bekannte Lichtbogenzerstäubungsverfahren bietet hierbei wegen seiner Einfachheit und raschen Anpassungsfähigkeit besondere Voneile. Der Zusatz des kolloidalen Metalls kann unmittelbar zum Rohwasser erfolgen, falls dieses keine allzu hohe Härte aufweist. Andernfalls empfiehlt sich eine vorherige Enthärtung durch bekannte Verfahren.

Die Vorrichtung zur Erzeugung des Kolloides kann kontinuierlich oder intermittierend als ein Teil des Wassersystems oder gesondert betrieben werden, um Einzelchargen einer Mischung von Wasser und kolloidalem Metall zu liefern; sie kann mit Roh wasser oder Kondenswasser betrieben werden.

Um zufriedenstellende Ergebnisse bei der Herstellung des Metalles in kolloidalem Verteilungszustand zu sichern, ist es vorteilhaft, die Stromdichte bei der Zerstäubung der Elektroden auf weniger als 15 Ampere jeOuadratzentimeter zu halten und die Spannung auf einen so niedrigen Wert zu beschränken, wie er für die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Lichtbogens oder von hintereinandergeschalteten Bögen erforderlich ist. Es kann Wechselstrom benutzt werden. Es ist vorzuziehen, die Temperatur des Wassers so niedrig als möglich zu halten, beispielsweise unter Co ° C.

Die Bildung der kolloidalen Lösung kann bis zur Erzielung irgendeines gewünschten Konzentrationsgrades fortgesetzt werden, wobei es keinesfalls schwierig ist, eine Konzentration von 5 bis iog oder mehr an kolloidal dispergiertem Eisen im Wasser zu erzielen, vorausgesetzt, daß keine wesentliche Zersetzung des Wassers stattfindet.

Nach Zufügung des kolloidalen Eisens werden dessen Wirkungen in kurzer Zeit im Kessel und allen.Teilen der Dampfkraftanlage bemerkbar, indem die harte und festhaftende Kruste, welche auf den Wandungen, Blechen und Rohren des Kessels vorhanden ist, verschwindet und indem weiterhin eine erneute Niederschlagsbildung verhindert wird.

Außer diesen Wirkungen innerhalb des Kessels ist weiterhin die Wirkung festzustellen, daß in den mit dem erzeugten Dampf betriebenen Arbeitsmaschinen, z. B. einer Dampfturbine, die Bildung von Ansätzen oder Korrosionsstellen äußerst wirksam verringert ist und daß auch im Kondensator der Dampfkraftanlage zufolge des Fehlens des sonst aus dem Wasser ausgetriebenen Sauerstoffs die Erzielung eines erhöhten Vakuumgrades ermöglicht ist.

Es ist ratsam, den Kesseln zu Anfang der Behandlung, d. h. vor Entfernung des vorhandenen harten Kesselsteins, eine größere Menge des kolloiden Eisens zuzufügen, da eine gewisse Mindestmenge des kolloiden Eisens no hierfür erforderlich ist. Wenn diese harte Kruste im wesentlichen von den Kesselflächeii entfernt ist, kann die Menge des weiterhin zuzusetzenden kolloiden Eisens auf einen geringeren Betrag bemessen werden, welcher dann im wesentlichen dahin wirkt, daß eine weitere Ablagerung der Steinbildner in Form einer harten Kruste nicht mehr erfolgt und daß gelöster Sauerstoff entfernt wird. Wenn lediglich die Fernhaltung des Sauerstoffs aus den Arbeitsmaschinen, z. B. der Dampf türbine und dem Kondensator, beabsichtigt ist,

genügt es, etwas von der kolloiden Eisenlösung an einer oder mehreren geeigneten . Stellen hinter dem Kessel in das Dampfrohrsystem einzuführen.

Die Menge an Eisen o. dgl., welche zur Behandlung des Wassers einer gegebenen Dampferzeugungsanlage benötigt wird, richtet sich nach dem Umfang der Steinbildung im Kessel zu Beginn der Behandlung und nach der Menge des gelösten Sauerstoffs und der Kesselsteinbildner im verfügbaren Rohwasser.

Bei der Anwendung des Verfahrens in einer Dampfkraftanlage, in der täglich iooo bis 1800 t Wasser verdampft wurden, welche zu nahezu zwei Dritteln aus Kondensat aus dem Heißwasserbehälter und restlich aus Rohwasser mit verhältnismäßig hohem Gehalt an Sauerstoff und organischer Substanz sowie

ao Calciumsalzen bestand, wurden äußerst zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, indem man dem Wasser nahezu 150 bis 225 g Eisen je Tag in kolloidaler, in Wasser dispergierter Form zusetzte; die Kessel dieser Anlage waren zufolge früherer Benutzung des kolloidalen Eisens völlig frei von dem ursprünglich vorhandenen, wahrscheinlich aus einer Mischung von Calciumsulfat und -carbonat bestehenden Kesselstein. Durch die oben beschriebene Behandlung des Wassers blieben, nachdem der Kesselstein im wesentlichen entfernt worden war, der Dampf und das Kondensat im wesentlichen frei von gelöstem Sauerstoff und Kohlendioxyd, und es war keine weitere nennenswerte Kesselsteinbildung zu bemerken.

Die angegebene Behandlung von Kesselspeisewasser ist ferner in besonders ausgesprochener Weise wirksam hinsichtlich der Verhütung des Schäumens und Spuckens des Kesselwassers, das zum Mitreißen wesentlicher Mengen fester Stoffe mit dem austretenden Dampf führt. Diese Wirkung zeigt sich besonders deutlich daran, daß die Wasserabscheider vergleichsweise sehr rein bleiben.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhütung und/oder Entfernung von Kesselstein unter gleichzeitiger Entgasung durch Zusatz kolloidaler Mittel zum Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß kolloidale Metalle der Eisengruppe, gegebenenfalls in z. B. durch Natriumsilicat stabilisiertem Zustände, verwendet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strom des Kesselspeisewassers vor dem Dampfkessel eine an sich bekannte Vorrichtung zur elektrischen Zerstäubung der Metalle eingebaut ist.