Konditionierung nach Maß

Chemikalien-Dosieranlagen zur Wasserbehandlung in Kraftwerken

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10.12.2012 Im Kraftwerksbereich ist eine Wasseraufbereitung von entscheidender Bedeutung – sei es zur gezielten Beeinflussung von Kühl- oder Kesselwasser oder zur Kondensatreinigung. Je nach Gesamtkonstruktion des Kraftwerks müssen die dafür benötigten Chemikalien-Dosieranlagen einerseits standardisiert ausgelegt und andererseits individuell konstruiert sein.

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Entscheider-Facts


Für Kraftwerksbauer

  • Ohne eine gut funktionierende Aufbereitung von Kühl- und Kesselwasser kann kein thermisches Kraftwerk betrieben werden.
  • Für Dosieranlagen muss ein Spagat zwischen Standardisierung und individuellen Projektspezifikationen gemeistert werden.
  • Eine Abwicklung über alle Projektphasen durch einen Vertragspartner führt zu besseren Ergebnissen hinsichtlich Qualität und Kosten.

Die Gesamtkonstruktion thermischer Kraftwerke  hängt stark ab von der Art der Energieerzeugung und den klimatischen Bedingungen am jeweiligen Standort. So ist beinahe jedes Kraftwerk ein Unikat. Das bedeutet, dass die dort verbauten verfahrenstechnischen Anlagen präzise spezifiziert werden müssen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Die Betriebsbedingungen optimieren

Um bestmögliche Betriebsbedingungen für die unterschiedlichen Systeme eines Kraftwerks zu erzielen, ist eine fortlaufende oder stoßweise Dosierung von konditionierenden Chemikalien erforderlich. Eine Chemikaliendosieranlage besteht dabei in der Regel aus mehreren Dosierstationen – für jeden Einsatzzweck und somit jede Chemikalie eine. Die Dosierung erfolgt in aller Regel im punktgenauen Automatikbetrieb; dies begrenzt die Energie- und Rohstoffkosten und schont die Umwelt. Zu unterscheiden sind die beiden Hauptkategorien Kühlwasser- und Kesselwasserkonditionierung.

Kühlwasser

Je nach Herkunft enthält Wasser ungelöste und gelöste Stoffe in unterschiedlichsten Mengen. Bei den gelösten Stoffen im Rohwasser handelt es sich hauptsächlich um Chloride, Sulfate, Bikarbonate, Nitrate und Phosphate von Alkali und Erdalkalimetallen.

In Wasser enthaltene Schwebstoffe und gelöste Stoffe können – vor allem bei höheren Temperaturen – komplexe physikalische und chemische Reaktionen in Wärmeübertragern in Gang setzen. Dazu gehören Ablagerungen oder Kristallbildung, wenn das Löslichkeitsprodukt überschritten ist. Ablagerungen im Hauptkühlsystem werden durch Verringerung der Alkalität vermieden, indem dem Kühlturmzusatzwasser Kohlenstoff  entzogen wird. Dies erfolgt durch eine Schwefelsäurezufuhr.

Härtestabilisatoren verhindern das Abscheiden der verbleibenden Härte bildenden Ionen. Stabilisator wird auf der Oberfläche von Kalziumkarbonat-Kristallen absorbiert und unterbindet somit weiteres kristallines Wachstum. Um Biofouling im Umlaufkühlsystem unter Kontrolle zu halten, wird meistens Natriumhypochlorit dosiert.

Kesselwasser

Ein fehlerfreier Betrieb des Kraftwerks ohne Beeinträchtigung durch Korrosion und/oder Ablagerungen an Komponenten und in den Anlagen des Wasser-Dampf-Kreislaufs erfordert eine Mindestqualität von Wasser und Dampf.
Diese Anforderungen basieren unter anderem auf Festlegungen wie beispielsweise der VGB-Richtlinie für den Kraftwerks-Betrieb, um Funktionsfähigkeit, Betriebsbereitschaft und Standzeit des Kraftwerks aufrechterhalten zu können. Dies wird erreicht durch einen Betrieb mit salzfreiem Speisewasser, einer Alkalisierung von Wasser und Dampf sowie den Betrieb der Kondensat-Reinigungsanlage.

Die pH-Regulierung erfolgt über das fortlaufende Dosieren von Ammoniak als flüchtiges Alkalisierungsmittel. Aufbereitet wird die Chemikalie durch Vermischen mit Deionat. Sowohl das Befüllen als auch die Dosierung erfolgen normalerweise im Automatikbetrieb.

Um den pH-Wert im Kesselwasser zu steuern, wird Trinatriumphosphat als festes Alkalisierungsmittel der Kesseltrommel der Abhitzedampferzeuger zugeführt. Die Aufbereitung erfolgt zuvor in drei Schritten:

  • Schritt 1: Der Ansetzbehälter wird bis zu einer definierten Höhe mit Deionat befüllt.
  • Schritt 2: Ein im Ansetzbehälter verbauter Lösekorb wird mit Trinatriumphosphat in fester Form befüllt.
  • Schritt 3: Ein Rührwerk sorgt für die konsistente Vermischung.

 

Je nach Auslegung wird ein geschlossenes Kühlwassersystem (luftdichter Ausdehnungstank) mit Deionat gefüllt. Letzteres wird mit Carbohydrazid behandelt, damit zum Korrosionsschutz die Sauerstoffkonzentration begrenzt wird. Carbohydrazid wird unbehandelt aus einem Liefergebinde in den Prozess dosiert. Doch auch die Zufuhr von Sauerstoff kann in Kombifahrweise mit Ammoniak erforderlich sein. Dabei unterscheidet sich die Anforderung an die Dosierung gasförmiger Medien grundlegend von den Funktionalitäten der genannten Verfahren.

Gerade die Dosierstationen zur Kesselwasserkonditionierung sind in hohem Maße standardisiert, abgesehen von im Anlagenbau üblichen projektspezifischen Besonderheiten. Dabei werden die Dosierstationen für Trinatriumphosphat und Ammoniak üblicherweise in ISO-Containern außerhalb der Kraftwerksgebäude aufgestellt.

Die gesamte Wertschöpfungskette abdecken

Der zunehmende Zeit- und Kostendruck geht auch an der Abwicklung dosiertechnischer Projekte nicht vorbei. Eine weitere Herausforderung ist der fließende Übergang der einzelnen Projektphasen. Aus diesem Grund ist es von zentraler Bedeutung, mit einem Partner zusammenzuarbeiten,  der die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt – von Beratung und Konstruktion über die Fertigung bis hin zur Betreuung auf der Baustelle und weiter im laufenden Betrieb. Zuverlässigkeit und eine hochwertige Ausführung bedeuten dabei zum Schluss immer einen klaren Kostenvorteil.

Heftausgabe: Dezember 2012
Andreas Fislage, Redakteur MPT Meß- und Prozeßtechnik

Über den Autor

Andreas Fislage, Redakteur MPT Meß- und Prozeßtechnik

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