Hochgradig demineralisiertes Wasser für Dampfturbinen

Speisung von Kesseln zur Produktion von Dampf für die Anforderungen der Energierückgewinnungszentren für Abfälle

Für die Anforderungen von Abfallverwertungszentren entwickelt Babcock Wanson eine Lösung zur Herstellung von hochgradig demineralisiertem Wasser zur Speisung von Dampfturbinen über Hochdruckkessel.

Idealerweise wird Babcock Wanson bereits in der Projektvorbereitungsphase einbezogen und kann dank seiner umfassenden Erfahrung im anspruchsvollen Bereich Energie und Umwelt die am besten geeignete Lösung gemäß den Anforderungen und Spezifikationen des Endkunden und den geltenden Normen bereitstellen.
Die Dampfturbinen, die zur Strom- oder Wärmeerzeugung eingesetzt werden, benötigen höchstmöglichen Qualitätsdampf, der so trocken und rein wie möglich ist.
Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, die Kessel mit ultrareinem Wasser zu versorgen, das frei von allen mineralischen und organischen Verunreinigungen ist, die die Qualität des zu liefernden Qualitätsdampfes beeinträchtigen könnten.
Dieses ultrareine Wasser muss den VGB-10-Standard p14/111 und die der Hersteller der Ausrüstung mit einer Leitfähigkeit von < 0,15 µS/cm, einem Kieselsäuregehalt von < 20 ppb und einem Natriumrückstand von < 10 ppb erfüllen.
Die von Babcock Wanson bereitgestellte Lösung bietet hochgradig demineralisiertes Wasser mit einer Gesamteffizienz von annähernd 90 %.
Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird das Fachwissen von Babcock Wanson im Bereich der Wasseraufbereitung voll ausgeschöpft.

Die Lösung: Eine Anlage, die aus zwei in Reihe geschalteten Demineralisierungsstufen besteht:

In der ersten Stufe, der Primärdemineralisierung durch Umkehrosmose („Reverse Osmosis“, RO), werden mehr als 99 % der Verunreinigungen aus dem Rohwasser entfernt. In der zweiten Stufe, der Endbehandlung durch Elektrodeionisierung (EDI), wird sichergestellt, dass die Qualitätsanforderungen an ultrareines Wasser erfüllt werden.
Um die Zuverlässigkeit des Demineralisierungsprozesses zu gewährleisten, muss das Leitungswasser, das zur Speisung der Demimeralisierungsstation verwendet wird, zunächst mit verschiedenen Ausrüstungen, die an seine physikalischen und chemischen Eigenschaften angepasst sind, vorbehandelt werden:

Vorbehandlung

Um Partikelablagerungen auf den Membranen der Umkehrosmose zu verhindern, wird Folgendes eingesetzt:

Vorfiltration des Rohwassers
Eine Vorfiltrationsstation mit einem 50 µm-Sicherheitssack ist installiert, da das Leitungswasser feste Partikel enthalten kann.
Patronenfiltration
Vor der Mikrofiltration befindet sich eine Patronenfiltrationsstation mit einer Filtrationsschwelle von 5 µm, die es ermöglicht, größere Partikel zurückzuhalten, wodurch die endgültige Mikrofiltrationsstation „entlastet“ wird, indem die Austauschhäufigkeit der 1 µm-Filterpatronen verringert wird.
Mikrofiltration
Um Probleme mit der Verunreinigung der Membran durch Feststoffpartikel zu vermeiden (Verringerung des Fouling-Index), ist die Osmoseanlage mit einer Mikrofiltrationsstation ausgestattet, die Kartuschen mit einer Filterfeinheit von 1 µm verwendet.

Um Mineralablagerungen auf den Membranen der Umkehrosmose zu verhindern, wird Folgendes eingesetzt:

Enthärtung mit Harzen
Eine Enthärtungsstation mit Duplex- oder Triplexharz: Sie besteht aus zwei oder drei Einheiten, die abwechselnd arbeiten, wobei zwei Geräte gleichzeitig produzieren und das dritte sich in der Regenerationsphase befindet und auf den Wechsel wartet.
Die Enthärter werden durch eine Salzpelletsole regeneriert, die vor jeder Regeneration in einem Tank gelagert und verdünnt wird.

Um die oxidierende Wirkung von Chlor auf die Umkehrosmosemembranen zu verhindern, wird Folgendes eingesetzt:

Entchlorung
Das zu behandelnde Leitungswasser weist einen hohen Chlorgehalt auf. Da die Anwesenheit von Oxidationsmitteln nicht mit der langfristigen Verwendung von Umkehrosmosemembranen vereinbar ist, wird eine geregelte Dosiereinheit für Chlorreduktionsprodukte installiert, um dieses Problem zu vermeiden.

Um den CO2-Gehalt (der durch die Umkehrosmose nicht zurückgehalten wird) zu begrenzen und im Hinblick auf eine optimale Endbearbeitung der EDI wird eine pH-Anpassung durchgeführt

Alkalisierung
Eine verdünnte Natronlauge wird kontrolliert in den Einlass der Hochdruckpumpe eingespritzt.

Nachdem das Leitungswasser durch diesen Prozess vorbehandelt wurde, kann es zu den beiden Demineralisierungsstufen geleitet werden:

1. Demineralisierungsstufe: Primäre Demineralisierung durch Umkehrosmose

Die primäre Deminalisieriungsstation besteht aus mehreren parallel geschalteten Osmoseeinheiten, die demineralisiertes, entgastes Wasser mit einer Leitfähigkeit von weniger als 10 µS/cm erzeugen.
Das vorbehandelte Rohwasser wird dem Einlass einer Hochdruckpumpe zugeführt, die das zu behandelnde Wasser unter Druck setzt, damit der Effekt der Umkehrosmose aktiviert werden kann. Nach Durchlauf der Membranen wird das Permeat am Druckrohrauslass gesammelt und mit einem Leitfähigkeitsmesser überwacht.

Ein Teil des Konzentrats wird am oberen Ende der Osmoseeinheit recycelt, um eine Spülrate über die Membranen aufrechtzuerhalten. Der andere Teil des Konzentrats wird nach einer weiteren Behandlung (Konzentrator, siehe unten) recycelt.

Die verschiedenen Durchflussmengen von Permeat, recyceltem Konzentrat und Abfluss sind über Durchflussgeber einstellbar und steuerbar. Diese Ausrüstung ermöglicht die Anpassung und Überprüfung der Umwandlungsrate der Osmoseeinheit.
Bei jedem Abschalten der Anlage wird eine automatische Spülung durchgeführt, um das Konzentrat in den Modulen zu entfernen und Mineralablagerungen in den Membranen zu vermeiden

2. Demineralisierungsstufe: Abschließende Demineralisierung durch Elektrodeionisierung

Die Reinigungsstation für demineralisiertes Wasser besteht aus mehreren Elektrodeionisierungseinheiten. Die Elektrodeionisierung wird durch Module erreicht, die Ionenaustauscherharze verwenden, die kontinuierlich durch Wasserelektrolyse regeneriert werden, ohne dass chemische Reagenzien zum Einsatz kommen.
Mehrere identische Leitungen, die jeweils mit einer bestimmten Durchflussrate arbeiten, erzeugen Wasser mit einer Leitfähigkeit von in den meisten Fällen weniger als 0,15 µS/cm.
Nach dem Durchlauf der EDI-Einheit wird das Wasser am Auslass der Module gesammelt und mit einem Leitfähigkeitsmesser und einem Siliziumdioxidmesser überprüft, bevor es in einem Tank gelagert wird.

Abschließend komplettiert eine Reihe von Konzentratoren den Aufbereitungsprozess:

Der gesamte kontinuierliche Ausfluss, bei dem die Salze im Speisewasser konzentriert werden, wird über eine Vorbehandlung mit Konzentratoren in einen Rohwassertank zurückgeführt. Konzentrate aus primären Osmoseeinheiten und EDI-Modulen werden in Puffertanks gesammelt und in mehreren Osmose-Konzentratoren wiederaufbereitet. Das erzeugte Permeat wird am oberen Ende der Einheit recycelt und das Konzentrat ist der einzige Wasserausfluss aus dem gesamten Reinigungsprozess.

Wasserhaushalt der Aufbereitungsanlage:

Die primäre Demineralisierungsstation mit Umkehrosmose („Reverse Osmosis“, RO) arbeitet mit einer internen Umwandlungsrate (Verhältnis zwischen produziertem Wasserfluss und Versorgungswasserfluss) von etwa 75 %.

Die Elektrodeionisierungsstation (EDI) ermöglicht die „Veredelung“ von demineralisiertem Wasser mit einer internen Umwandlungsrate von über 90 %.
Um die Gesamtableitung aus der Demineralisierungsanlage zu begrenzen und ihre Leistung zu verbessern, werden die Ableitungen oder Konzentrate aus den primären Osmoseeinheiten und Elektroentionisierungsmodulen daher in Osmose-Konzentratoren wiederaufbereitet und das erzeugte Wasser wird vor der Enthärtungs-/Vorbehandlungsstation wieder in den Rohwassertank eingeleitet.

Um die erforderlichen Verbrauchsraten und Verfügbarkeitsanforderungen zu erfüllen, wird eine erhöhte Redundanz durch mehrere identische Wasseraufbereitungsanlagen sichergestellt, die parallel arbeiten.

Zusätzlich zur Demineralisierungsanlage liefert Babcock Wanson auch Hilfs- und Zusatzlösungen und -ausrüstungen für Projekte dieser Art, wie Niederdruckkessel, chemische Aufbereitungsanlagen für die Nieder- und Hochdrucknetze, thermische Niederdruckentgaser sowie Chemikaliendosierung für die Neutralisierung der flüssigen Abfälle der Anlage.
Die Demineralisierungsanlage kann auch zur Versorgung von Notkesseln mit niedrigem Druck verwendet werden, die immer verfügbar sind, um externen Industriekunden Prozessdampf mit niedrigem Druck zu liefern. Daher erhöht der Standort seine Rentabilität, indem er als Prozessdampfversorger für externe Kunden fungiert.

Die von Babcock Wanson implementierte Lösung ermöglicht eine äußerst zuverlässige Wasserproduktion mit einer Anlagenverfügbarkeit von nahezu 100 %. Sie erleichtert die Optimierung der Wassereffizienz der Wasseraufbereitungsanlage und der Fabrik und begrenzt den Einsatz chemischer Reagenzien.

Babcock Wanson ist in der Lage, sein gesamtes Fachwissen im Bereich der Wasseraufbereitung einzusetzen, von der Planung und Konstruktion über die Produktion, Endprüfung und Aktivierung bis hin zur Schulung des Betriebspersonals, um die effizienteste Gesamtlösung zu bieten, die auf die Anforderungen des Kunden zugeschnitten ist.

Diese Projekte werden von der Abteilung für Wasseraufbereitung durchgeführt, die bei der Umsetzung des Projekts von einem Planungsbüro und Projektmanagern sowie einem lokalen Netzwerk von Technikern für die Wasseraufbereitung unterstützt wird.