Sterk gedemineraliseerd water voor stoomturbines

Voeding van ketels die bestemd zijn voor de productie van stoom voor energieopwaarderingscentra voor afval

Babcock Wanson ontwikkelt voor energieopwaarderingscentra van afval een oplossing voor de productie van sterk gedemineraliseerd water voor de voeding van stoomturbines via hogedrukketels.

Babcock Wanson, dat idealitere vanaf de voorbereidingsfase van de oproep tot projecten betrokken wordt, steunt op zijn langlopende ervaring binnen het veeleisende domein van de energie en het milieu om de best aangepaste oplossing voor te stellen, met inachtneming van de eisen en specificaties van de eindklant en de van kracht zijnde normen.
De stoomturbines die gebruikt worden om elektriciteit of warmte op te wekken, vereisen stoom van hoge kwaliteit die zo droog en zo zuiver mogelijk is.
Daarom is het noodzakelijk de ketels te voeden met ultrazuiver water, dat ontdaan is van alle minerale en organische onzuiverheden die de kwaliteit van de te leveren stoom nadelig kunnen beïnvloeden.
Dit ultrazuiver water moet beantwoorden aan de standaard VGB-10 specificaties p14/111 en aan die van de fabrikanten van deze voorzieningen met in het bijzonder een geleidbaarheid van < 0.15 µS/cm, een siliciumgehalte van < 20 ppb en een natriumresidu van < 10 ppb.
De door Babcock Wanson voorgestelde oplossing biedt een sterk gedemineraliseerd water met een globaal waterrendement dat de 90% benadert.
Om dit resultaat te bekomen wordt de volledige knowhow van Babcock Wanson op het vlak van waterbehandeling in de strijd geworpen.

De oplossing: Een eenheid die is samengesteld uit twee in serie gemonteerde demineralisatiebehandelingsverdiepingen:

Een eerste primaire demineralisatieverdieping via omgekeerde osmose (RO) laat toe de vervuilende bestanddelen van het onbehandeld water voor meer dan 99% te zuiveren en een tweede afwerkingsverdieping via elektrodeïonisatie (EDI) laat toe de kwaliteitseisen van ultrazuiver water te bekomen.
Om de betrouwbaarheid van de demineralisatie te waarborgen, moet het stadswater dat gebruikt wordt om de demineralisatiepost te voeden in eerste instantie voorbehandeld worden met behulp van verschillende uitrustingen die aangepast zijn aan de fysico-chemische kenmerken ervan:

Voorbehandeling

Om de afzetting van partikels op de membranen voor omgekeerde osmose te voorkomen, wordt overgegaan tot:

Voorfiltratie van onbehandeld water
Er wordt een Een voorfiltatiepost op een veiligheidsvak met een drempel van 50 µm geïnstalleerd omdat het stadswater vaste partikels kan bevatten.
Patroonfiltratie
Stroomopwaarts van de microfiltratie laat een patroonfiltratiepost met een filtratiedrempel van 5 µm, toe de grootste partikels tegen te houden zo de uiteindelijke microfiltratiepost te ontlasten door de vervangfrequentie van de filterpatronen van 1 µm te verruimen.
Microfiltratie
Om zich te wapenen tegen problemen van vervuiling van de membranen door de vaste partikels (verlaging van de fouling index), wordt het osmosetoestel voorzien van een patroonmicrofiltratiepost met een filtratiedrempel van 1 µm.

Om minerale afzettingen op de membranen voor omgekeerde osmose te voorkomen, wordt overgegaan tot een:

Ontharding door middel van harsen
Een onthardingspost door middel van hars van het type duplex of triplex: deze bestaat uit een geheel van twee of drie toestellen die afwisselend werken, twee toestellen die gelijktijdig werken en een derde in regeneratie en in afwachting van permutatie.
De ontharders worden geregenereerd door een pekel die bereid is op basis van zouttabletten en worden voor elke regeneratie in een bak opgeslagen en verdund.

Om de oxyderende werking van chloor op de membranen voor omgekeerde osmose te vermijden, wordt gebruik gemaakt van:

Dechlorinatie
Het te behandelen stadswater vertoont hoge chloorgehaltes. Aangezien de aanwezigheid van oxydanten niet verenigbaar is met het gebruik op de lange termijn van membranen voor omgekeerde osmose, wordt een gereguleerde doseerpost voor product om chloor te verminderen geïnstalleerd om het probleem te voorkomen.

Om het CO2-gehalte te beperken (dat niet wordt tegengehouden door omgekeerde osmose) en in het vooruitzicht van een optimale afwerking voor de EDI, wordt een pH-correctie doorgevoerd

Alkalisatie
Er wordt op een gereguleerde manier een verdunde sodaoplossing geïnjecteerd voor de aanzuiging van de hogedrukpompen.

Eenmaal het stadswater aldus is voorbehandeld, kan het doorgestuurd worden naar de twee demineralisatieverdiepingen:

1^ste demineralisatieverdieping: Primaire demineralisatie door omgekeerde osmose

De primaire demineralisatiepost bestaat uit verschillende osmosetoestel die parallel zijn gemonteerd en gedemineraliseerd en ontgast water produceren dat een geleidbaarheid kan hebben van minder dan 10µS/cm.
Het voorbehandelde ruwe water wordt toegelaten in de ingang van een hogedrukpomp die het te behandelen water onder druk zet opdat het verschijnsel van omgekeerde osmose actief kan worden. Na door de membranen te zijn gegaan, wordt het permeaat aan de uitgang van de drukslangen ingezameld en gecontroleerd door een geleidingsmeter.

Een deel van het concentraat wordt gerecycleerd aan de kop van het osmosetoestel om een slew rate in de membranen in stand te houden, terwijl het tweede deel van het concentraat gerecycleerd wordt na een aanvullende behandeling (concentrator, zie lager).

De verschillende debieten van permeaten, gerecycleerde concentraten en afvalstoffen kunnen worden ingesteld en gecontroleerd door debietzenders. De aanwezigheid van deze voorzieningen laat toe het conversiepercentage van het osmosetoestel aan te passen en te controleren.
Telkens het toestel wordt uitgeschakeld wordt een automatische spoeling (flushing) uitgevoerd om het concentraat dat in de modules aanwezig is, af te voeren en zo elke precipitatie van zout in de membranen te voorkomen

2de demineralisatieverdieping: Afwerkingsdemineralisatie door middel van elektrodeïonisatie

De polijstpost voor gedemineraliseerd water bestaat uit meerdere elektrodeïonisatie-eenheden. Elektrodeïonisatie verloopt dankzij modules die gebruik maken van harsen die ionen uitwisselen met continue regeneratie door elektrolyse van het water, zonder gebruik te maken van chemische reagentia.
Verschillende identieke lijnen werken elk bij een welbepaald debiet en produceren water met een geleidbaarheid van over het algemeen minder dan 0,15 µS/cm.
Na doorheen de EDI-eenheid te zijn gegaan, wordt het water aan de uitgang van de modules ingezameld en gecontroleerd door een geleidingsmeter en een siliciummeter alvorens het wordt opgeslagen in een tank.

Tot slot wordt het behandelingsprocedé voltooid door een reeks concentratoren:

Alle afvalstoffen waarin het zout dat aanwezig is in het voedingswater worden naar een tank met onbehandeld water teruggestuurd via een voorbehandeling met betrekking tot de concentratoren. De concentraten van de primaire osmosetoestellen en de EDI-modules worden gerecupereerd in buffertanks om opnieuw behandeld te worden door middel van meerdere osmosetoestellen concentratoren. Het geproduceerde permeaat wordt gerecycleerd aan de kop van het station en het concentraat vormt de enige afvoer van water van het globaal zuiveringsprocedé.

Waterbalans van het behandelingsstation:

De primaire demineralisatiepost door middel van omgekeerde osmose (RO) werkt met een intern omzettingspercentage (verhouding tussen het geproduceerde waterdebiet en het voedingswaterdebiet) van ongeveer 75%.

Met de elektrodeïonisatiepost (EDI) kan het gedemineraliseerd water worden “gepolijst” met een intern omzettingspercentage van meer dan 90%.
Om de globale afvoer van de demineralisatiepost te beperken en de prestaties ervan te verbeteren worden de afvalstoffen of concentraten van de primaire osmosetoestellen en de elektrodeïonisatiemodules opnieuw behandeld met osmosetoestellen concentratoren. Het aldus geproduceerde water worden opnieuw in de tank met onbehandeld water gebracht in aanloop naar de onthardings/voorbehandelingspost.

Om te beantwoorden aan de noodzakelijke verbruiksdebieten en aan de beschikbaarheidseisen, wordt een hogere redundantie gewaarborgd met meerdere identieke parallel gemonteerde lijnen voor de behandeling van het water.

In het kader van een project van dit type levert Babcock Wanson, naast het demineralisatiestation, ook oplossingen en hulp- en aanvullende voorzieningen, zoals lagedrukketels, chemische verpakkingsposten voor hogedruk- en lagedruknetten, lage druk thermische ontgassers, alsook chemische dosering voor het neutraliseren van vloeibare afvalstoffen van de site.
Met de post voor de productie van onthard water kunnen ook noodketels op lage druk worden gevoed, die op elk moment beschikbaar zijn om de levering van lage druk processtoom aan eventuele externe industriële gebruikers te waarborgen. De site verhoogt zo haar rentabiliteit door te functioneren als leverancier van processtoom aan externe klanten.

De door Babcock Wanson aangereikte oplossing laat toe water met een grote betrouwbaarheid te produceren, met een beschikbaarheidsgraad van de eenheid die in de buurt ligt van 100%. Ze faciliteert de optimalisatie van het hydrisch rendement van het behandelingsstation en beperkt het gebruik van chemische reagentia.

In detail, ontwerp en engineering, realisatie, eindtest en ingebruikname, maar ook vorming van het exploitatiepersoneel. Dat is het volledige arsenaal van de knowhow binnen het domein van waterbehandeling dat Babcock Wanson in de strijd kan werpen om de meest performante en aan de noden van de klant aangepaste totaaloplossing aan te bieden.

Deze projecten worden gedragen door de afdeling waterbehandeling, gesteund door een studiebureau en zaakgelastigden, alsook een lokaal netwerk van technici waterbehandeling voor de ingebruikname.