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Wie wichtig es ist, Wasser vor dem Kesselverfahren aufzubereiten, darf nicht unterschätzt werden. Die Entfernung von organischen Stoffen, Schwebeteilchen, aufgelösten Mineralien und gelösten Gasen ist sehr wichtig, um Kesselsteinbildung und Bewuchs zu verhindern, welche die Haltbarkeit des kostspieligen Kessel-/Turbinenprozesses reduzieren.
Empfehlungen in Bezug auf die Qualität von Kesselspeisewasser werden von zwei Gruppen herausgegeben, der American Boiler Manufacturers Association (AMBA) und der umfangreicheren (ASME), die Leitlinien und Sicherheitsvorschriften für die Konstruktion, Fabrikation und Inspektion von Kesseln und Druckbehältern und Komponenten von Atomkraftwerken bereitstellen. Im Allgemeinen gilt: je höher der Trommelbetriebsdruck, desto besser muss die Qualität des Kesselspeisewassers sein, das der Dampferzeugungsanlage zugeführt wird.
Eine Reihe von Behandlungsoptionen können berücksichtigt werden, aber die häufigste Anordnung besteht aus einer Vorbehandlungsfiltration und einem chemischen Zusatz zur Entfernung von Feststoffteilchen sowie der Aufbereitung der Wasserchemie, gefolgt von einem Membranprozess zur Reduktion des Großteils gelöster Mineralien sowie einem abschließenden Ionenaustauschschritt zur Nachreinigung.
Es gibt einen klaren Kompromiss zwischen der Investition in Wasseraufbereitungsanlagen und Chemikalien zur Wasseraufbereitung. Häufig werden mit der Investition in Geräte, die höherwertiges Kesselspeisewasser produzieren, der Chemikalienverbrauch erheblich reduziert und die Konzentrationszyklen erhöht, wodurch die Gesamteffizienz der Anlage verbessert wird.
Evoqua bewertet Ihre spezifische Speisewasserqualität, die endgültige Wasserqualität und die Platzanforderungen und wendet unser umfangreiches Wissen über Prozesse auf die Entwicklung eines kostenwirksamen, wartungsfreundlichen Systems an, das effizient funktioniert. Unser Ziel ist es, Ihnen die beste langfristige Lösung anzubieten.
Zielsetzung der Kesselspeisewasseraufbereitung:
- Reduzieren Sie Schwebstoffe und sonstige Schwebstoffteilchen: Das Speisewasser muss gefiltert werden, um Schwebstoffe zu entfernen. Schmutz und Partikel können nachgeschaltete Prozesse, wie beispielsweise Umkehrosmoseausrüstung, verschmutzen und sich als zusätzlicher Schlamm im System ansammeln. Diese Aufbereitung kann eine Grobfiltration (falls die Quelle ein Fluss ist), Separation, Mehrschichtfiltration, Mikrofiltration und/oder Ultrafiltration umfassen.
- Aufbereitung des Speisewassers: Dem Speisewasser müssen wahrscheinlich Chemikalien zugegeben werden, um das Potential für Kesselsteinbildung oder Oxidation in den nachgeschalteten Prozessen und/oder CO2 zu reduzieren. Das erfolgt in der Regel mit Softener, einem Reduktionsmittel wie beispielsweise Natriumbisulfit, Säure und/oder Lauge.
- Reduktion des Großteils von Schwebstoffen und organischen Stoffen: Unter den meisten Bedingungen ist es kostenwirksam, Umkehrosmosetechnologie zum Entfernen des Großteils gelöster Mineralien (entweder als Leitfähigkeit oder Filtrattrockenrückstand) und organischer Bestandteile einzusetzen, und zwar vor der abschließenden Nachreinigung nach den Qualitätsanforderungen der Kessel- und Turbinenhersteller. Umkehrosmosemembranen entfernen bis zu 99 % der gelösten Mineralien und bilden eine hervorragende Barriere für die Verringerung von klein-, mittel- und großkettigen organischen Stoffen. In manchen Fällen kann es kostenwirksam sein, einen zweiten Umkehrosmoseschritt oder einen zweiten Durchgang einzubeziehen, um das Wasser vor der Nachreinigung weiter aufzubereiten.
- Entgasung: Die meisten Anlagenauslegungen nutzen zwar hauptsächlich die Reduktion von Gasen im Dampfzyklus, indem sie hochwertiges Kesselspeisewasser in den Kondensator bei Unterdruck einführen, gefolgt von einem Sauerstofffänger, doch gibt es Bedingungen, bei denen eine CO2- und O2-Reduktion erwünscht sind. Das kann durch einen Membranprozess erzielt werden, bei dem ein Spülgas (normalerweise Stickstoff) Sauerstoff bei Unterdruck aus dem Wasser zieht, oder über eine Vakuumkolonne mit Spezialfüllung, was dazu führt, dass sich die Gase vom Wasser trennen und extrahiert werden.
- Abschließende Nachreinigung: Die Qualitätsanforderungen für Kessel- und Turbinenwasser sind strikt. Es ist sehr wichtig, eine geringe Leitfähigkeit, wenig Kieselsäure und Natrium und oft auch wenig TOC (gesamter organischer Kohlenstoff) im abschließend aufbereiteten Wasser zu erzielen. Dieser Nachreinigungsschritt kann aus herkömmlichem Ionenaustausch (entweder Service-DI extern regeneriert, wodurch Abfälle und Probleme mit der chemischen Handhabung reduziert werden, oder In-Situ-regenerierte Geräte) oder kontinuierlichen Elektrodeionisationsprozessen (CEDI) bestehen, bei denen ein harzbasierter Membranprozess und elektrischer Strom zum Entfernen von gelösten Spurenelementen eingesetzt wird.
- Sonstige Prozesse: In manchen Fällen kann Kohlenstoff als Vorbehandlung eingesetzt und UV in den Nachreinigungsschritt einbezogen werden, um die organischen Stoffe noch weiter zu verringern.
Zuverlässige Betriebsverfügbarkeit: Die Kesselspeisewasseraufbereitungsanlage muss sowohl zuverlässig als auch sehr lange betriebsbereit sein, ansonsten kann die Anlage gezwungen sein, ihren Betrieb zu reduzieren, was mit erheblichen Kosten für den Eigentümer verbunden ist. Ordnungsgemäß entwickelte Geräte, redundantes Design und Fern-Überwachungstechnologien können je nach Projektbedarf eingesetzt werden, um diese Ziele zu erreichen.
