Speisewasseraufbereitung für Dampferzeuger

Der Betrieb von Dampferzeugern ist in der Bundesrepublik weitgehend durch entsprechende TÜV-Richtlinien geregelt. Dabei wird äußeren Aufbereitungsmaßnahmen eine besondere Bedeutung zugeschrieben, während die innere Aufbereitung den Charakter einer Korrekturbehandlung hat.

Eine Vollentsalzung und eine sauerstofffreie Betriebsweise ist in der Regel zwingen vorgeschrieben. Weitere begrenzende Parameter sind der Eisengehalt im Speisewasser sowie die Alkalität und der Kieselsäuregehalt im Kesselwasser.

Die Richtlinien über die Speisewasserbeschaffenheit lassen unterschiedliche Verfahren der äußeren Aufbereitung zu. Die Auswahl sollte aufgrund wirtschaftlicher und betriebstechnischer Überlegungen erfolgen, wobei Rohwasser- und anlagenspezifische Faktoren ausschlaggebend sind:

  • Kosten für Rohwasser und Abwasserabgabe,

  • Betriebskosten für die Speisewasseraufbereitung,

  • Kosten für Investition und Erhaltung der Aufbereitungsanlagen,

  • Kosten für die Korrekturbehandlung, gegebenenfalls Reinigung,

  • Kosten für Betreuung/Wartung und Service,

  • Energiekosten.

Betriebstechnische Aspekte sind:

  • Dampfqualität,

  • Schutz der Anlagen.

Die Optimierung der Betriebsbedingungen muss daher in jedem Einzelfall vorgenommen werden. Im Planungsstadium ist dabei auch die Verfügbarkeit aufbereiteten Wassers für weitere Anwendungsbereiche zu berücksichtigen. Daher können im Folgenden nur die wichtigsten Aspekte zu Vor- und Nachteilen der unterschiedlichen Behandlungsverfahren gegeben werden.

Tabelle 4: Anforderungen an salzfreies Speisewasser für Durchlaufkessel

 

Einheit

Richtwert

Grenzwert für kurzzeitig zulässige Abweichungen

Überwachung

Bemerkungen

Konditionierung mit flüchtigen Alkalisie-rungsmitteln

 

 

 

 

Bei den Leitfähigkeits-grenzwerten für kurzzeitig zulässige Abweichungen wird vorausgesetzt, dass die Leitfähigkeitserhö-hung durch Kohlensäure verursacht wird. Nach kurzer Betriebszeit muss dann fallende Tendenz der Leitfähigkeitswerte eintreten.

Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Kationenaustauscher

µS/cm

< 0,2

< 5

kontinuierlich, registrierend

pH-Wert bei 25°C

-

> 9

> 6,5

registrierend, ggf. über Hilfsgrößen

Sauerstoff (O2)

mg/l

< 0,10

< 0,30

diskontinuierlich

Konditionierung mit Oxidationsmitteln

 

 

 

 

Leitfähigkeit bei 25°C ohne stark sauren Kationenaustauscher

µS/cm

< 0,25

< 1

kontinuierlich, registrierend

Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Kationenaustauscher

µS/cm

< 0,2

< 1

kontinuierlich, registrierend

pH-Wert bei 25°C

-

7 bis 8

> 6,5

durch Messung beider Leitfähig-keiten erfüllt

Sauerstoff (O2)

mg/l

0,05 bis 0,25

< 0,05

< 0,50

kontinuierlich, registrierend

Konditionierung mit Ammoniak und Sauerstoff

 

 

 

 

Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Kationenaustauscher

µS/cm

< 0,2

< 1

kontinuierlich, registrierend

pH-Wert bei 25°C

-

8,0 bis 9

> 6,5

über direkt gemessene Leitfähigkeit

Sauerstoff (O2)

mg/l

0,03 bis 0,15

> 0,30 bis        < 0,5

kontinuierlich, registrierend

Tabelle 5: Anforderungen an salzfreies Speisewasser für Umlaufkessel und Großwasserraumkessel

 

Einheit

Richtwert

Grenzwert für kurzzeitig zulässige Abweichungen

Überwachung

Bemerkungen

Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Kationenaustauscher

µS/cm

< 0,2

< 5

kontinuierlich, registrierend (nicht erforderlich bei Großwasser-raumkesseln)

siehe Bemerkungen

in Tafel 1

pH-Wert bei 25°C

-

> 9

> 6,5

registrierend, ggf. über Hilfsgrößen

Bis zur Abzweigung für das Einspritzwasser für Dampfkühler nur flüchtige Alkalisierungsmittel

Sauerstoff (O2)

mg/l

< 0,10

< 0,30

diskontinuierlich

Tabelle 6: Anforderungen an das Kesselwasser von Umlaufkesseln und Großwasserraumkesseln bei salzfreiem Speisewasser

 

Einheit

Richtwert

Überwachung

Bemerkungen

< 68 bar: Leitfähigkeit bei 25°C ohne stark sauren Probenahme-Kationenaustauscher

µS/cm

< 50

kontinuierlich

 

Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Kationen-austauscher

µS/cm

< 150

diskontinuierlich

 

pH-Wert bei 25°C

-

9,5 bis 10,2

diskontinuierlich ggf. über Hilfsgrößen

Bei kombinierter Anwendung fester und flüchtiger Alkalisierungsmittel *) **)

< 68 bar: Leitfähigkeit bei 25°C hinter stark saurem Probe-nahme-Kationenaustauscher

µS/cm

< 50

kontinuierlich

pH-Wert bei 25°C

> 68 bis 136 bar

> 136 bar

-

9,8 bis 10,2

9,3 bis 9,7

kontinuierlich ggf. über Hilfsgrößen

 

*) Alternativ ist die Anwendung ausschließlich flüchtiger Alkalisierungsmittel möglich, wenn die Speisewasserrichtwerte nach Tafel 2 sowie eine Kesselwasserleitfähigkeit < 3 µS/cm hinter Kationenaustauscher eingehalten werden.
**) Bei Großwasserraumkesseln wird von Natrium- oder Kaliumhydroxid als festem Alkalisierungsmittel abgeraten und stattdessen Trinatriumphosphat empfohlen.

Tabelle 7: Anforderungen an salzarmes und salzhaltiges Speisewasser für Umlaufkessel und Großwasserraumkessel

 

Zulässiger Betriebs-überdruck in bar

Einheit

Richtwert

Grenzwert für kurzzeitig zulässige Abweichungen

Überwachung

Bemerkungen

pH-Wert bei 25°C

 

-

> 9

> 8

diskontinuierlich ggf. über Hilfsgrößen

 

Summe Erdalkalien (Ca- und Mg-Ionen)

< 68

≥ 68 ≤ 87

mmol/l

mmol/l

< 0,010

< 0,005

< 0,050

< 0,010

diskontinuierlich

diskontinuierlich

 

Sauerstoff (O2)

 

mg/l

< 0,02

anfahrbedingte Überschrei-tungen zulässig

diskontinuierlich ggf. über Hilfsparameter

Durch thermische Entgasung, ggf. durch Sauerstoff-bindemittel sicher zu stellen

Tabelle 8: Anforderungen an das Kesselwasser für Großwasserraumkessel bei salzarmen und bei salzhaltigem Speisewasser

Zulässiger Betriebsüberdruck in bar

Richtwert

 

 

Überwachung

Bemerkungen

 

 

ph-Wert bei 25°C

 

 

 

 

Leitfähigkeit bei 25°C in µS/cm

salzarmes Speisewasser

salzhaltiges Speisewasser

 

 

≤ 22

< 8000

10,5 bis 11,5

10,5 bis 12,0

diskontinuierlich ggf. über Hilfsgrößen

 

> 22

< 4000

10,5 bis 11,0*)

10,0 bis 11,8

 

*) Bei salzarmem Speisewasser ist eine Phoshatkonzentration von 7,5 bis 15 mg/l PO4, in der Regel durch Trinatriumphosphat, einzustellen. Wenn der Mindest-pH-Wert dadurch erreicht wird, soll zusätzlich Natronlauge dosiert werden.

Tabelle 9: Anforderungen an das Kesselwasser für Umlaufkessel bei salzarmen und bei salzhaltigem Speisewasser

Zulässiger Betriebsüberdruck

in bar

Richtwert

 

Überwachung

 

 

Leitfähigkeit bei 25°C in µS/cm

ph-Wert bei 25°C

 

 

≤ 22

< 8000

10,5 bis 12,0

diskontinuierlich ggf. über Hilfsgrößen

> 22

≤ 44

< 4000

10,0 bis 11,8

> 44

≤ 68

< 2000

10,0 bis 11,0

> 68

≤ 87*)

< 300

9,5 bis 10,5

*) Nur salzarmes Speisewasser zugelassen

»        Zur Bereitstellung eines Speisewassers ist die Enthärtung über Natriumionenaustauscher bezüglich der Investitions- und Betriebskosten besonders preisgünstig. Die Nachteile liegen darin, dass im Regelfall die Alkalität zum eindickungsbegrenzenden Faktor wird und der Dampf Kohlensäure enthält, die sich im Kondensat löst und dessen Korrosivität erhöht.

»      Die Entcarbonisierung über einen schwach sauren Ionenaustauscher mit anschließender Vollenthärtung erfordert höhere Investitions- und Betriebskosten zur Speisewasserherstellung, ermöglicht jedoch im Regelfall eine höhere Eindickung, da nicht die Alkalität, sondern der Gesamtsalzgehalt oder der Silikatgehalt eindickungsbegrenzend werden. Der Dampf ist nicht mit Kohlensäure belastet. Hohe Kieselsäurekonzentrationen im Rohwasser können allerdings zur Folge haben, dass geringere Eindickungen als bei einer einfachen Enthärtung über Natriumionenaustauscher zulässig sind.

»      Teilentsalzung über Umkehrosmose mit nachgeschalteter Vollenthärtung stellt oftmals eine wirtschaftliche Alternative dar, da aufgrund des geringen Restsalzgehaltes und der weitgehenden Entfernung von Kieselsäure hohe Eindickungen bei guter Dampfqualität erzielbar sind.

»      Vollentsalzung über Kationen- und Anionenaustauscher, gegebenenfalls mit nachgeschaltetem Mischbettionenaustauscher, ist bezüglich der Kosten für die Bereitstellung des Speisewassers am aufwendigsten. Die Vorteile sind geringste Wasserverluste und sehr reiner Dampf bzw. Kondensat.

»      Vorteile gegenüber konventionellem Ionenaustausch mit Vollentsalzung über Kationen- und Anionenaustauscher und nachgeschalteter Mischbettanlage bietet die Umkehrosmose mit nachgeschalteter Elektrodeionisation. Beispielsweise entfallen die Regenerationen und es müssen keine Vorkehrungen getroffen werden bezüglich des Umgangs bzw. des Lagerns von Wasser gefährdenden Stoffen (Regenerationschemikalien) nach dem Wasserhaushaltsgesetz.

»      Thermische Entgasung bei 100 bis 105°C zur weitgehenden Entfernung gelösten Sauerstoffs und gegebenenfalls freier Kohlensäure sollte die Regel sein.

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