WO2005068038A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verunreinigtem wasser - Google Patents

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Anja Wallmann
Rainer Wulff
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
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    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F22B37/54—De-sludging or blow-down devices

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for treating contaminated water in a steam power plant.
  • the present invention further relates to a steam power plant.
  • Such a steam power plant usually contains a plurality of steam drum, with which in different pressure levels steam is generated, which can be fed in particular to a steam turbine.
  • Impurities in the water-steam circuit of the steam power plant must be removed. Concentration of the impurities takes place in the respective steam drum. Due to the removal of saturated steam from the steam drums, non-volatile substances remain in the steam drums. These non-volatile substances are removed from the circulation by leaching. It goes to the
  • the invention has for its object to provide a technically simple and effective way to clean contaminated water in a steam turbine with multiple pressure levels.
  • This object is achieved according to the invention with a method and a device for treating contaminated water in a steam power plant, wherein a water-steam separation takes place between a first steam drum of a first pressure level and a second steam drum of a lower second pressure level.
  • the object is also achieved with a steam power plant having a device according to the invention.
  • the frequency of blowdown over the prior art can be reduced.
  • the amount of waste water to be disposed of and the consumption of supplied deionized can be kept low.
  • contaminated water in the water-steam separation separated, contaminated water is fed to a collection tank for further treatment.
  • the blowdown water discharged from several steam drums is collected centrally and subsequently processed.
  • the volume of the collection tank can be kept small.
  • the separated steam is fed to the second steam drum.
  • This enables a particularly good energy utilization, which ultimately leads to an increase in the power that can be generated by the steam power plant.
  • a third steam drum of a third pressure level which is higher than the first pressure level, and the second steam drum water-steam separation instead.
  • the sludge can be made even more effective.
  • a further water-steam separation takes place between the third steam drum and the first steam drum.
  • further thickening (concentration) of the blowdown can be reduced.
  • the amount of waste water to be disposed of and the consumption of supplied deionized can be kept lower.
  • contaminated water is fed to the first water-steam separation.
  • the separated, contaminated water can therefore be subjected to a two-time water-steam separation, whereby more energy can be utilized.
  • the figure shows an embodiment of a device according to the invention for the treatment of contaminated water in a steam power plant.
  • a device according to the invention is shown in the form of a cleaning device 1, which is part of a steam power plant for power generation.
  • Abschlämmwege are shown, which serve to carry away Abschliemwasser, which is obtained during the slurrying of steam drums of the steam power plant.
  • HD high pressure
  • MD medium-pressure
  • ND low-pressure
  • the steam drums 3, 4, 5 therefore each have an upper outlet 6, 7 and 8, respectively, at which the vapor of the various pressure levels can escape.
  • the steam drums 3, 4, 5 are ablated.
  • they each have a lower outlet 9, 10 or 11, at which the concentrated, contaminated water from the steam drums 3, 4 and 5 is partially slurried.
  • the steam drums 3, 4, 5 are connected to one another via the above-mentioned drainage lines.
  • the devolatilizing water is subjected to a water-steam separation .
  • a release agent in the form of a medium-pressure separator bottle 12 is arranged, which allows a water-vapor separation at MD pressure level.
  • the medium-pressure separator bottle 12 has an inlet 13, which is connected to the lower outlet 9 of the HP steam drum 3 via a drain line.
  • This drainage Abschlämmwasser can be passed from the HD steam drum in the medium-pressure separator bottle 12.
  • the drainage water can evaporate according to the MD pressure level.
  • the medium-pressure separator bottle 12 has an upper outlet 14 which is connected to an inlet 15 of the MD steam drum 4. By means of this connection, the steam separated off in the medium-pressure separator bottle 12 can be passed into the MD steam drum 4 for further utilization.
  • the medium-pressure separator bottle 12 further has a lower outlet 16, which is connected via a drain line and a valve to an inlet 17 of a release agent in the form of a low-pressure separator bottle 18, which allows a water-steam separation in the LP pressure level. Disconnected, contaminated water can be passed into this low-pressure outlet 16 into the low-pressure separator bottle 18 in order to subject this water to the LP-water-steam separation.
  • the lower outlet of the MD steam drum 4 is also connected to the inlet 17 of the low-pressure separator bottle 18 via a blow-down line and a valve to introduce effluent water. In the low-pressure separator bottle 18, the supplied Abschlämmwasser can evaporate according to the LP pressure level.
  • the low-pressure separator bottle 18 has an upper outlet 19, which is connected to an inlet 20 of the LP steam drum 5 for introducing separated steam.
  • the low-pressure separator bottle 18 further has a lower outlet
  • the collection tank 23 collects the contaminated and unused, separated Abschlämmwasser and relaxes there.
  • the collection tank 23 has an outer outlet 24, at which steam is discharged either to the atmosphere or to a condenser (not shown), and a lower outlet 25, at which the remaining sewage condensate is disposed of with the further concentrated impurities from the cycle or reprocessed.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage sowie eine Dampfkraftanlage vorgeschlagen. Zwischen einer ersten Dampftrommel (4) eines ersten Druckniveaus und einer zweiten Dampftrommel (5) eines niedrigeren zweiten Druckniveaus findet erfindungsgemäss eine Wasser-Dampf-Trennung statt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Dampfkraftanlage .
Eine solche Dampfkraftanlage enthält üblicherweise mehrere Dampftrommein, mit denen in unterschiedlichen Druckniveaus Dampf erzeugt wird, der insbesondere einer Dampfturbine zugeführt werden kann. Verunreinigungen im Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfkraftanlage müssen entfernt werden. Eine Aufkon- zentration der Verunreinigungen erfolgt in der jeweiligen Dampftrommel . Aufgrund der Entnahme von Sattdampf aus den Dampftrommeln verbleiben nicht-flüchtige Substanzen in den Dampftrommeln. Diese nicht-flüchtigen Substanzen werden durch Abschlämmen aus dem Kreislauf entfernt. Dabei gehen dem
Kreislauf Energie und Wasser verloren, das durch Zusatzwasser, sogenanntes Deionat, wieder zugeführt werden muss. Dadurch entstehen Kosten. Des Weiteren wird die Umwelt belastet.
Um die energetischen Verluste gering zu halten, wurde bereits vorgeschlagen, das Abschlämmwasser aus der Dampftrommel hohen Druckniveaus in die Dampftrommel niedrigeren Druckniveaus weiterzuleiten, in der es entspannen kann (sogenanntes Boiler Cascading Blowdown) . Ein Teil der Energie des zusätzlich eingeleiteten Abschlämmwassers kann dann durch Ausdampfen und Weiterleiten des gewonnenen Dampfes an die Dampfturbine in Leistung umgesetzt werden. Nachteilig ist dabei allerdings, dass sämtliche Verunreinigungen von einem Druckniveau zum nachfolgenden weitergegeben werden. Es ist weiterhin bekannt, dass bei der Dampftrommel eines einzelnen Druckniveaus das abgeschlämmte Wasser in einem Abscheiderbehälter entspannt und Wasser und Dampf voneinander getrennt werden. Der Dampf wird anschließend bei niedrigem Druck in einen Sammeltank zur Entgasung und zur Aufwärmung von darin enthaltenem Wasser weiter geleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf technisch einfache und effektive Weise ein Reinigen von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage mit mehreren Druckniveaus zu ermöglichen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage gelöst, wobei zwischen einer ersten Dampftrommel eines ersten Druckniveaus und einer zweiten Dampftrommel eines niedrigeren zweiten Druckniveaus eine Wasser-Dampf-Trennung statt findet. Die Aufgabe ist ebenfalls mit einer Dampfkraftanlage gelöst, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Mit der vorliegenden Erfindung kann die Häufigkeit des Abschlämmens gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden. Des Weiteren können die Menge von zu entsorgendem Abschlämmwasser sowie der Verbrauch von zuzuführendem Deionat gering gehalten werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der Wasser-Dampf-Trennung abgetrenntes, verunreinigtes Wasser einem Sammeltank zur weiteren Aufbereitung zugeführt. Damit wird das von mehreren Dampftrommeln abgeführte Abschlämmwas- ser zentral gesammelt und nachfolgend aufbereitet. Das Volumen des Sammeltanks kann klein gehalten werden.
Vorteilhafterweise wird bei der Wasser-Dampf-Trennung abgetrennter Dampf der zweiten Dampftrommel zugeführt. Dies er- möglicht eine besonders gute Energieausnutzung, was letztendlich zu einer Erhöhung der von der Dampfkraftanlage erzeugbaren Leistung führt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet zusätzlich zwischen einer dritten Dampftrommel eines dritten Druckniveaus, das höher ist, als das erste Druckniveau, und der zweiten Dampftrommel die Wasser-Dampf-Trennung statt. Dadurch kann das Abschlämmen noch effektiver gestaltet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet zwischen der dritten Dampftrommel und der ersten Dampftrommel eine weitere Wasser-Dampf-Trennung statt. Durch weitere Eindickung (Konzentrierung) kann der Abschlämmstrom reduziert werden. Des Weiteren können ebenfalls die Menge von zu entsorgendem Abschlämmwasser sowie der Verbrauch von zuzuführendem Deionat geringer gehalten werden.
Bei der weiteren Wasser-Dampf-Trennung abgetrennter Dampf wird vorteilhafterweise der ersten Dampftrommel zugeführt. Dies ermöglicht eine weiter verbesserte Energieausnutzung.
Bei der weiteren Wasser-Dampf-Trennung abgetrenntes, verunreinigtes Wasser wird der ersten Wasser-Dampf-Trennung zugeführt. Das abgetrennte, verunreinigte Wasser kann daher einer zweimaligen Wasser-Dampf-Trennung unterzogen werden, wodurch mehr Energie verwertet werden kann.
Besonders vorteilhaft findet die Wasser-Dampf-Trennung in einem Abscheiderbehälter statt. Dies ermöglicht auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Trennung von Wasser und Dampf.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Die Figur ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser in einer Dampfkraftanlage. In der Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Gestalt einer Reinigungsvorrichtung 1 dargestellt, die Teil einer Dampfkraftanlage zur Stromerzeugung ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind von der Dampfkraftanlage insbesondere Abschlämmwege gezeigt, die zum Abtransportieren von Abschlämmwasser dienen, das beim Abschlämmen von Dampftrommeln der Dampfkraftanlage anfällt.
Innerhalb der Dampfkraftanlage ist eine Hochdruck (HD) -
Dampftrommel 3 mit einem HD-Druckniveau, eine Mitteldruck (MD) -Dampftrommel 4 mit einem MD-Druckniveau, das niedriger liegt, als das HD-Druckniveau, und eine Niederdruck (ND) - Drucktrommel 5 mit einem ND-Druckniveau, das niedriger liegt, als das MD-Druckniveau, vorgesehen. Mit den Dampftrommeln 3, 4, 5 wird im Betrieb der Dampfkraftanlage aus in den Dampf- trommeln 3, 4, 5 enthaltenem Wasser, in jeweils einem (nicht dargestellten) Verdampfer, Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird über den Dampftrommeln 3, 4, 5 zugeordnete Überhitzer einer oder mehreren Turbinen der Dampfkraftanlage 2 zugeführt. Die Dampftrommeln 3, 4, 5 besitzen daher jeweils einen oberen Ausgang 6, 7 bzw. 8, an denen der Dampf der verschiedenen Druckniveaus austreten kann.
Zum Reinigen werden die Dampftrommeln 3, 4, 5 abgeschlämmt. Dazu haben sie jeweils einen unteren Ausgang 9, 10 bzw. 11, an denen das aufkonzentrierte, verunreinigte Wasser aus den Dampftrommeln 3, 4 bzw. 5 teilweise abgeschlämmt wird. Die Dampftrommeln 3, 4, 5 sind über die oben erwähnten Abschlämm- leitungen miteinander verbunden.
Um einerseits zu verhindern, dass abgeschlämmte Verunreinigungen im Abschlämmweg von der einen Dampftrommel zu der nächsten mittransportiert werden, und um andererseits zu ge- währleisten, dass in dem abgeschlämmten Wasser noch enthaltene Energie weitgehend genutzt wird, wird das Abschlämmwasser einer Wasser-Dampf-Trennung unterzogen. Dazu ist in dem Ab- schlämmweg von der HD-Dampftrommel 3 zu der MD-Dampftrommel 4 ein Trennmittel in Gestalt einer Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 angeordnet, die eine Wasser-Dampf-Trennung im MD- Druckniveau ermöglicht. Die Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 hat einen Eingang 13, der mit dem unteren Ausgang 9 der HD- Dampftrommel 3 über eine Abschlämmleitung verbunden ist. Über diese Abschlämmleitung kann Abschlämmwasser aus der HD- Dampftrommel in die Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 geleitet werden. In der Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 kann das Ab- schlämmwasser entsprechend des MD-Druckniveaus ausdampfen.
Die Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 hat einen oberen Ausgang 14, der mit einem Eingang 15 der MD-Dampftrommel 4 verbunden ist. Über diese Verbindung kann der in der Mitteldruck-Ab- scheider-flasche 12 abgetrennte Dampf zur Weiterverwertung in die MD-Dampftrommel 4 geleitet werden.
Die Mitteldruck-Abscheiderflasche 12 hat weiterhin einen unteren Ausgang 16, der über eine Abschlämmleitung und ein Ventil mit einem Eingang 17 eines Trennmittels in Form einer Niederdruck-Abscheiderflasche 18 verbunden ist, die eine Wasser-Dampf-Trennung im ND-Druckniveau ermöglicht. Über diesen unteren Ausgang 16 kann abgetrenntes, verunreinigtes Wasser in die Niederdruck-Abscheiderflasche 18 geleitet werden, um dieses Wasser dort der ND-Wasser-Dampf-Trennung zu unterzie- hen. Der untere Ausgang der MD-Dampftrommel 4 ist ebenfalls über eine Abschlämmleitung und ein Ventil mit dem Eingang 17 der Niederdruck-Abscheiderflasche 18 verbunden, um abgeschlämmtes Wasser einzuleiten. In der Niederdruck-Abscheiderflasche 18 kann das zugeführte Abschlämmwasser entsprechend dem ND-Druckniveau ausdampfen.
Die Niederdruck-Abscheiderflasche 18 hat einen oberen Ausgang 19, der zum Einleiten von abgetrenntem Dampf mit einem Eingang 20 der ND-Dampftrommel 5 verbunden ist. Die Niederdruck- Abscheiderflasche 18 hat des Weiteren einen unteren Ausgang
21, der mittels einer Abschlämmleitung und eines Ventiles zum Einleiten des abgetrennten, verunreinigten Wassers mit einem Eingang 22 eines Sammeltanks 23 verbunden ist. Der Eingang 22 des Sammeltanks 23 ist darüber hinaus über eine Abschlämmleitung mit dem unteren Ausgang 11 der ND-Dampftrommel verbunden, um aus der ND-Dampftrommel abgeschlämmtes Wasser dem Sammeltank 23 zuzuführen. Der Sammeltank 23 sammelt das verunreinigte und nicht weiter genutzte, abgetrennte Abschlämmwasser und entspannt es dort. Der Sammeltank 23 hat einen o- beren Ausgang 24, an dem Dampf entweder zur Atmosphäre oder zu einem (nicht dargestellten) Kondensator abgeführt wird, und einen unteren Ausgang 25, an dem das verbleibende Abwasser-Kondensat mit den weiter aufkonzentrierten Verunreinigungen aus dem Kreislauf entsorgt oder wiederaufbereitet wird.
Im obigen Ausführungsbeispiel wurden vorteilhafterweise zwei Abscheiderflaschen 12 und 18 eingesetzt. Es ist ebenfalls möglich, nur eine oder mehrere dieser Abscheiderflaschen vorzusehen. In dem Fall, in dem nur die Niederdruck-Abschneiderflasche 18 vorgesehen ist, ist der Ausgang 9 der HD-Dampf- trommel 3 direkt mit dem Eingang 17 der Niederdruck- Abscheiderflasche 18 verbunden, um abgeschlämmtes Wasser einzuleiten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Dampftrommel (4) eines ersten Druckniveaus und einer zweiten Dampftrommel (5) eines niedrigeren zweiten Druckniveaus eine Wasser-Dampf- Trennung statt findet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dabei abgetrenntes verunreinigtes Wasser einem Sammeltank (23) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dabei abgetrennter Dampf der zweiten Dampftrommel (5) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer dritten Dampftrommel (3) eines dritten Druckniveaus, das höher ist, als das erste Druckniveau, und der zweiten Dampftrommel (5) eine Wasser-Dampf- Trennung statt findet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten Dampftrommel (3) und der ersten Dampftrommel (4) eine Wasser-Dampf-Trennung statt findet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten Dampftrommel (3) und der ersten Dampftrommel (4) abgetrennter Dampf der ersten Dampftrommel (4) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten Dampftrommel (3) und der ersten Dampftrommel (4) abgetrenntes, verunreinigtes Wasser der ersten Wasser-Dampf-Trennung zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser-Dampf-Trennung in einem Abscheiderbehälter (12, 18) statt findet.
9. Vorrichtung (1) zur Behandlung von verunreinigtem Wasser bei einer Dampfkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine erste Dampftrommel (4) eines ersten Druckniveaus und eine zweite Dampftrommel (5) eines niedrigeren zweiten Druckniveaus aufweist, die miteinander verbunden sind, und zwischen der ersten Da pf- trommel (4) und der zweiten Dampftrommel (5) ein erstes Trennmittel (18) zur Wasser-Dampf-Trennung angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmittel (18) mit einem Sammeltank (23) zum Zuführen von abgetrenntem, verunreinigtem Wasser verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmittel (18) mit der zweiten Dampftrommel (5) zum Zuführen von abgetrenntem Dampf verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Dampftrommel (3) eines dritten Druckniveaus vorhanden ist, das höher ist, als das erste Druckniveau, und die dritte Dampftrommel (3) mit dem ersten Trennmittel (18) zur Wasser-Dampf-Trennung verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten Dampftrommel (3) und der ersten Dampftrommel (4) ein zweites Trennmittel (12) für eine weitere Wasser-Dampf-Trennung angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmittel (12) mit der ersten Dampftrommel (4) zum Zuführen von abgetrenntem Dampf verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmittel (12) mit dem ersten Trennmittel (18) zum Zuführen von bei der weiteren Wasser-Dampf- Trennung abgetrenntem, verunreinigtem Wasser verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmittel (18) und/oder das zweite Trennmittel (12) ein Abscheiderbehälter ist.
17. Dampfkraftanlage mit einer Vorrichtung nach einem der An- Sprüche 9 bis 16.
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