Wasseraufbereitung

Funktion der Wasseraufbereitungsanlage (WSB)

Um die erforderliche Menge Zusatzwasser zur Ergänzung der Wasserverluste des Heizkraftwerkes und der Fernheiznetze zu produzieren wird im HKW Pforzheim eine Vollentsalzungsanlage mit 2 Zusatzwasserstraßen mit einer Leistung von je 20 m³/Std. betrieben. Im Folgenden geben wir einen Überblick über die Funktionsweise der Wasseraufbereitungsanlage in unserem Heizkraftwerk: 


Vollentsalzungsanlage

Schema Zusatzwasserstraße
Bildbeschreibung:

Bei Kesselwasserdrücken über 30 bar oder für Dampfturbinenbetrieb ist eine Vollentsalzung des Wassers erforderlich. Hauptaugenmerk wird dabei auf die Restkieselsäure gelegt. Die Kieselsäure ist eine sehr schwach dissozierte Säure. Sie ist bei höheren Drücken dampfflüchtig und kann z.B. auf Turbinenschaufeln Ablagerungen verursachen. Um Kieselsäureablagerungen zu verhindern ist ein max. SiO2 Gehalt im Frischdampf von 0,02 mg/l vorgesehen. Die Erfahrung zeigt das dieser geringe Wert nur eingehalten werden kann, wenn auch der max. SiO2 Gehalt im Kesselspeisewasser <0,02 mg/l ist. Die übliche Vollentsalzungsanlage besteht aus

  • Kationentauscher
  • Rieseler
  • Anionentauscher und
  • Mischbettfilter.

Zusammenfassung

Um die erforderliche Menge Zusatzwasser zur Ergänzung der Wasserverluste des Heizkraftwerkes und der Fernheiznetze zu produzieren wird im HKW Pforzheim eine Vollentsalzungsanlage mit 2 Zusatzwasserstraßen mit einer Leistung von je 20m³/Std. betrieben. Beide Zusatzwasserstraßen sind Schwebebettanlagen und können auch parallel (40m³/Std.) betrieben werden. Die dazugehörigen Kationenfilter sind jeweils mit 750 ltr schwach und 750 ltr stark saurem Kationenaustauscherharz gefüllt. Jeder Anionentauscher ist mit 600 ltr schwach und 600 ltr stark basischem Anionenaustauscherharz gefüllt. Die maximale Durchsatzmenge beträgt 280 m³ Wasser. Danach muss die Straße regeneriert werden. Bei der Regeneration wer-den 275 kg (= 233 ltr) Salzsäure 32% und 95 kg (= 68,8 ltr) Natronlauge 45% ver-braucht. Es entstehen dabei ca. 13 m³ Abwasser.

Den Zusatzwasserstraßen nachgeschaltet ist ein Mischbettfilter das eine Leistung von 40m³/h hat. Es ist somit in der Lage das durch einen eventuellen Parallelbetrieb beider Zusatzwasserstraßen anfallende Wasser zu entsalzen. Das Filter enthält 725 ltr stark sauren Kationen - und 725 ltr stark basischen Anionentauscher. Bei der Regeneration werden 245 kg Salzsäure 30% und 140 kg Natronlauge 45% verbraucht.

Die einzelnen Komponenten der Vollentsalzungsanlage arbeiten wie folgt:

Die Vollentsalzungsanlage dient zur Entsalzung von Rohwasser zu Kesselspeisewasser. Sie besteht aus 2 Kationenaustauschern einem CO2-Riesler 2 Anionenaustauschern und als Feinreinigung einem Mischbettfilter.

Kationen und Anionenaustauscher sind für eine Laufzeit von ca.8-12 h bei Vollast ausgelegt. Die Regeneration erfolgt vollautomatisch, qualitätsabhängig im Gegenstrom. Durch Verwendung von Doppelanlagen ist gewährleistet, dass kontinuierlich vollentsalztes Deionat zur Verfügung steht.

Zur Chemikalieneinsparung wird zwischen Kationentauscher und Anionentauscher ein CO2 - Rieseler geschaltet. Der Rieseler entfernt physikalisch den Großteil der entstehenden freien Kohlensäure.

Zur Feinreinigung wird ein Mischbettfilter nachgeschaltet. Das Deionat wird in einem Deionatbehälter gesammelt von dem aus die thermische Entgasungsanlage mit Speisewasser versorgt wird. Das anfallende Abwasser während einer Regeneration wird im Neutralisationsbehälter gesammelt und dort gegeneinander neutralisiert.

Beschreibung der Einzelkomponenten

 

 

Details

  • Kationenaustauscher hier
  • CO2-Rieseler hier
  • Anionenfilter hier
  • Mischbettfilter hier

 

Kondensataufbereitungsanlage

Schema Kondensatorstraße
Bildbeschreibung:

Die Kondensataufbereitungsanlage besteht aus einem Kationenfilter (Gleichstrom), einem Anionenfilter (Schwebebett) und einem zur Endreinigung notwendigen Mischbettfilter.

Das Fernheizkondensat sowie verschiedene Betriebskondensate des Heizkraftwerkes werden in einem Kondensatsammelbehälter gesammelt und über Kon-densatpumpen der Kondensatreinigungsanlage zugeführt. Die Kondensatpumpen werden dabei in Abhängigkeit vom Wasserstand im Kondensatsammelbehälter angesteuert.

Durch ein Motorregelventil am Ausgang der Kondensatreinigung wird der Kondensatstrom geregelt.

Da das Kondensat eine Temperatur von bis zu 80 °C haben kann, wird es durch ein Wärmetauschersystem (Plattenwärmetauscher) geleitet. Dabei wird die Wärme zunächst an das vorher abgekühlte Kondensat zurückgegeben.

Die Wärmetauschanlage besteht aus je einem Hauptkühler, einem Zwischenkühler und einem Notkühler. Der Zwischenkühler wird mit vollentsalztem Wasser aus der Zusatzwasseraufbereitungsanlage beaufschlagt. Der Notkühler wird mit Stadtwasser gekühlt.

Da die Anionenaustauscherharze sehr hitzeempfindlich sind wird die Kondensattemperatur durch ein Kontaktthermometer überwacht. Bei einer zu hohen Kondensattemperatur wird alarmiert und nach einer Verzögerungszeit abgeschaltet.

Die Anlage hat eine Leistung von 80 m³/Std. Der Kationenfilter ist mit 1400 ltr stark saurem Kationenaustauscherharz gefüllt. Der Anionenfilter ist mit 3600 ltr stark basischen Anionenaustauschermaterial gefüllt. Um eine Harzdurchmischung bei schwankender Wasserentnahme zu verhindern, wird der Anionenfilter über eine Umwälz-pumpe umgewälzt. So ist eine Wasserentnahme von 0-100% der Leistung möglich.

Das Mischbettfilter dient zur Restsalzung von Kondensat. Es ist mit 800 ltr stark saueren Kationentauschern - und 1200 ltr stark basischen Anionenaustauscherharzen gefüllt.

Die Regeneration des Mischbettfilters geschieht im Gleichstrom. Das Wasser tritt oben in den Mischbettfilter ein und wird durch einen Prallteller gleichmäßig verteilt. Anschließend durchfließt es die Harzmassen von oben nach unten. Es entstehen durch die Harzmischung viele sehr kleine Entsalzungseinheiten welche das Wasser entsalzen. Die Harze sind durch einen mit Filterdüsen bestückten Düsenboden von der unteren Reinwasserkammer getrennt. Das vollentsalzte Wasser verlässt über den unteren Sammelstutzen den Filterbehälter.

Entweder durch eine Leitfähigkeitsmessung im Abgangsstutzen oder nach Durch-fluss einer bestimmten Wassermenge (zurzeit ca. 8000 m³) werden die Harze regeneriert. Die Regeneration sollte bei einem Restkieselsäuregehalt von 0,05 mg/ltr (ppm) oder einer Restleitfähigkeit von ca. 0,03 mS/m (0,3 µS/cm) erfolgen.

Eingesetzte Harzsorten

Vollentsalzungsanlage

 Kationenfilter
 750 ltr. S100WS stark sauer von Bayer
 750 ltr. CNP80WS schwach sauer von Bayer
 125 ltr. IN42 Inertharz von Bayer
 Anionenfilter
 600 ltr. M500WS stark basisch von Bayer
 600 ltr. MP64WS schwach basisch von Bayer
 125 ltr. IN42 Inertharz von Bayer
 Mischbettfilter
 725 ltr. S100MB stark sauer von Bayer
 725 ltr. M500MB stark basisch von Bayer

Kondensatreinigung

 Kationenfilter
 1.400 ltr. S100 stark sauer von Bayer
Anionenfilter
 3.600 ltr. M500WS stark basisch von Bayer
    ?     ltr. Amberlite RF14 Inertharz von Rohm und Haas
 Mischbettfilter
    800 ltr. S100MB stark sauer von Bayer
 1.200 ltr. M500MB stark basisch von Bayer

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