Im Kraftwerksbereich ist eine Wasserkonditionierung entscheidend – entweder zur Beeinflussung von Kühl- oder Kesselwasser oder zur Kondensatreinigung. Je nach Gesamtkonstruktion des Kraftwerks müssen die dafür benötigten Chemikaliendosieranlagen einerseits standardisiert ausgelegt und andererseits individuell konstruiert sein.
Der Autor: Andreas Fislage Technische Dokumentation, MPT Meß- und Prozeßtechnik
Die Gesamtkonstruktion thermischer Kraftwerke ist abhängig von der Art der Energieerzeugung und den klimatischen Bedingungen vor Ort. Das führt dazu, dass beinahe jedes Kraftwerk als Unikat errichtet wird. Dies wiederum bedeutet, dass die dort verbauten verfahrenstechnischen Anlagen präzise spezifiziert werden müssen, um zu den gewünschten Ergebnissen zu kommen. Hier wird deutlich, wie groß der Spagat zwischen Standardisierung, die ja Zeit und Kosten einspart, und individuellen Projektspezifikationen ist.
Für einen optimalen Betrieb unterschiedlicher Systeme eines Kraftwerks ist eine fortlaufende oder stoßweise Dosierung von konditionierenden Chemikalien erforderlich. Eine für diese Zwecke installierte Chemikaliendosieranlage besteht dabei in der Regel aus mehreren Dosierstationen – für jeden Einsatzzweck und somit jede Chemikalie eine. Der Normalbetrieb erfolgt in aller Regel im punktgenauen Automatikbetrieb, was Energie- und Rohstoffkosten begrenzt und die Umwelt schont.
Konditionierung von Kühlwasser
Je nach Herkunft enthält Wasser ungelöste und gelöste Stoffe in den unterschiedlichsten Mengen. Gelöste Stoffe im Rohwasser sind hauptsächlich Chloride, Sulfate, Bikarbonate, Nitrate und Phosphate von Alkali- und Erd- alkalimetallen. In Wasser enthaltene Schwebstoffe und gelöste Stoffe können ungewollt – vor allem bei höheren Temperaturen – komplexe physikalische und chemische Reaktionen in Wärmetauschern in Gang setzen. Dazu gehören Ablagerungen oder Kristallbildung bei Überschreitung des Löslichkeitsprodukts.
Ablagerungen im Hauptkühlsystem wirkt man durch Verringerung der Alkalität entgegen, indem dem Kühlturmzusatzwasser Kohlenstoff entzogen wird. Das geschieht durch eine Schwefelsäurezufuhr. Härtestabilisatoren verhindern die Abscheidung der verbleibenden Härte bildenden Ionen.
Der Stabilisator wird auf der Oberfläche von Kalziumkarbonat-Kristallen absorbiert, was weiteres kristallines Wachstum verhindert. Um das Biofouling im Umlaufkühlsystem unter Kontrolle zu halten, ist es meist erforderlich, Natriumhypochlorit zuzudosieren.
Aufbereitung von Kesselwasser
Für einen fehlerfreien Betrieb des Kraftwerks, ohne Beeinträchtigung durch Korrosion und/oder Ablagerungen an Komponenten und in den Anlagen des Wasser-Dampf-Kreislaufs, ist eine Mindestqualität von Wasser und Dampf erforderlich. Diese Anforderungen basieren u. a. auf Festlegungen wie der VGB-Richtlinie für den Kraftwerksbetrieb zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit, Betriebsbereitschaft und Standzeit des Kraftwerks. Das wird durch einen Betrieb mit salzfreiem Speisewasser, einer Alkalisierung von Wasser und Dampf sowie durch den Betrieb der Kondensat- Reinigungsanlage erzielt.
Eine pH-Regulierung erfolgt über die fortlaufende Dosierung von Ammoniak als flüchtiges Alkalisierungsmittel. Die Chemikalie wird standardmäßig zunächst mittels Kreiselpumpe aus einem IBC in einen Ansetzbehälter befüllt, dort mit Deionat vermischt und von da in den Prozess dosiert. Sowohl die Befüllung als auch die Dosierung erfolgen normalerweise im Automatik- oder Fernbetrieb. Es ist aber auch möglich, direkt aus dem IBC, also unverdünnt, zu dosieren.
Um den pH-Wert im Kesselwasser zu steuern, wird Trinatriumphosphat als festes Alkalisierungsmittel der Kesseltrommel der Abhitzedampferzeuger zugeführt. Auch hier erfolgt zuvor ein Ansetzen mit Deionat.
Je nach Auslegung wird ein geschlossenes Kühlwassersystem (luftdichter Ausdehnungstank) mit Deionat gefüllt. Dieses muss mit Carbohydrazid behandelt werden, damit zum Korrosionsschutz die Sauerstoffkonzentration begrenzt wird. Das Carbohydrazid wird direkt aus einem Liefergebinde in den Prozess dosiert.
Doch auch die Dosierung von Sauerstoff kann in Kombifahrweise mit Ammoniak notwendig sein. Dabei unterscheidet sich die Anforderung an die Zuführung gasförmiger Medien grundlegend von den Funktionalitäten der oben genannten Verfahren.
Gerade die Kesselwasserkonditionierung ist in hohem Maße standardisiert, abgesehen von im Anlagenbau üblichen projektspezifischen Besonderheiten. Dabei werden die Dosierstationen für Trinatriumphosphat und Ammoniak üblicherweise jeweils in einem ISO-Container außerhalb der Kraftwerksgebäude aufgestellt.
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