CH330836A - Verfahren zur Verringerung störender Wirkungen von Salzablagerungen - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Verringerung störender Wirkungen von Salzablagerungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verringerung störender Wirkun  gen von Salzablagerungen    im Rohrsystem von bei hohen Drücken betriebenen Dampferzeugern durch Austausch von Metallionen der im gereinigten, für die Dampferzeugung vorgesehenen Speisewasser noch vorhandenen Salzreste. Das Verfahren ist dadurch   gekenn-    zeiehnet, d'ass Metallionen der Salzreste ; egen Kaliumionen ausgetauscht werden.

   Hierbei kann   zweckmä#ig    so verfahren werden, dass das   Speisewasser durch lonenaustausch ge-    reinigt und anschliessend im Speisewasser noch vorhandene Salzreste durch einen zu  sätzlichen,    besonderen Austausch von Kationen, insbesondere von Natriumionen, in Ka  liumsalzreste umgewandelt werden.    Vorteilhaft können im Kondensat einer Dampferzeu  gung, sanlage vorhandene    Salzreste, vorwiegend   Natriumsalzreste, durch Kationenaustausch    in Kaliumsalzreste umgewandelt werden, und das so behandelte Kondensat kann wieder als Speisewasser für die   Dampferzeugungs-    anlage verwendet werden. Es empfiehlt sich, die zum zusätzliehen Kationenaustauseh verwendete   Austa. usehmasse    mit.

   Kaliumverbin  dungen    zu regenerieren, wobei zur   Regene-    ration   zweckmässig Neutra. lsalze    des Kaliums verwendet werden können. Die Anwendung des Verfahrens wirkt sich besonders günstig aus bei Dampferzeugern, die bei mindestens   kritischem Druck betrieben werden.   



   Es ist bekannt, dass der Betrieb von Dampferzeugungsanlagen, die mit hohen Drüeken arbeitet, weitestgehend von einer guten Speisewasseraufbereitung abhangig ist.



  Je weiter die Drüeke in das überkritische Gebiet steigen, um so sorgfältiger und vollständiger müssen die schädlichen Salze aus dem Speisewasser entfernt werden. Eine für dieses s hohe Druckgebiet erforderliche Speisewasseraufbereitung ist nur mittels Ionenaus tausches möglich. Die technischen Mittel, die hierfiir verwendet werden, sind jedoch nicht immer ausreichend genug, da es bei der üblichen sogenannten Totalentsalzung durch Ionenaustausch nicht gelingt, einen gewissen, und in der Hauptsache aus Na. triumverbindungen bestehenden   Restsalzgehalt    bei dem Ionenaustausch zu erfassen. Dieser Restsalzgehalt ist immer im Reinwasser, das die Entsalzungsanlage verlässt, als sogenannter Durchlass vorhanden. Dieser Durchlass von Salzresten ist auch durch noch so sorgfältigen und wiederholten Ionenaustausch nicht zu verhindern.

   Ein Vorhandensein von Restsalzen im Reinwasser ist im übrigen auch allen andern   Wasseraufbereitungsverfahren    eigen. Wenn auch diese Restsalzmengen nur sehr gering sind, so genügen sie doch zu einer Versalzung der   Eesselrohre,    was eine   Salzablagerung    mit den bekannten schädlichen NVirkungen zur Folge haben kann.



   Hier setzt die Erfindung ein, mit deren Hilfe es gelingt, diese an sich unvermeidlichen   Restsalzgeha. lte    in ihrer Zusammensetzung derart zu   verändern, da#    die im Reinwasser noch vorhandenen Salzmengen nur noch solche   Eigenechaften    besitzen, auf Grund welcher eine schädliche   Salzablagerung    in dem Rohrsystem des Dampferzeugers nicht mehr eintreten kann. Dies kann erfindungsgemäss dadurch erreicht   werden, dass im Restsalz-    gehalt des vorzugsweise durch   lonenaustausch    gereinigten Speisewassers noch vorhandene, von der Wasseraufbereitung nicht erfasste und nicht erwünschte Metallionen, zn denen besonders die Natriumionen gehören, gegen Kaliumionen ausgetauscht werden.



   Kaliumsalze, die mit dem Arbeitsmittel in des Rohrsystem von insbesondere mit   über-    kritischen Drücken und Temperaturen betriebenen Dampferzeugern gelangen, verhalten sich bei diesen extremen Bedingungen grundlegend anders als die entsprechendenNatriumverbindungen.   Natriumverbindungen    neigen zu   Ablagerungen    an zwei deutlich bevorzugten Stellen im Rohrsystem, nämlich vor und hinter der   Umwandlungszone.    Hierbei liegt das   Ablagernngsmaximum      im Überhitzungs-    teil des Dampferzeugers, wo Ablagerungen gänzlich unerwünscht sind.

   Die Verbrennungsgefahr infolge von Ablagerungen ist. nämlich im Überhitzerteil besonders gross, wenn man bedenkt, dass bei   neuzeitlicher    Dampferzeugung bei etwa 350   atü    und   600     C der   tuber-    hitzerteil bis in die Brennkammer vorgezogen wird und den grössten Teil der Brennkammer   ausfüllt.

   Kaliumverbindungen neigen    dagegen auf Grund ihrer Eigenschaften entweder zu örtlich begrenzten Ablagerungen in der Um  wandlungszone    mit einem   Ausseheidungsmaxi-    mum, das geringer ist als das der entsprechenden   Natriumverbindungen,    oder zu Ablagerungen, die sich mit geringerer örtlicher In  tensität    über ein grosses Gebiet des   Rohr-    systems erstrecken. Im ersteren Fall erfolgt die Ablagerung an einer Stelle, die schwaclier beheizt ist als die Überhitzer und wo sie schon allein deshalb auch nicht so gefährlich sein kann. Im zweiten Fall ist die Ablagerung so gering, dass auch an den stärker beheizten Rohrteilen, in denen Ablagerungen vorhanden sind, keine Verbrennungen auftreten können.



  Es ist also vorteilhaft, wenn der Restsalzgehalt des gereinigten Speisewassers nach Möglichkeit nur aus   Kaliumverbindungen    besteht.



   Im nachstehenden Teil. der Beschreibung werden an Hand der Zeiehnung einige   Durch-    führungsmöglichkeiten des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.



   Fig.   1    stellt eine   lonenaustauschanlage    mit einem   nachgesehalteten zusätzlichen besonde-    ren   Kationenamsta. uscher    dar.   



   In Fig. 2 ist eine andere Wasseraufberei-      tungsanlage mit    einem   naehgeschalteten Kat-    ionenaustauscher wiedergegeben.



   Fig. 3 zeigt eine Dampfkraftanlage, in deren   Arbeitsmittelkreislauf    ein   Kationenaus-    tauseher an zweckmässiger Stelle eingeschaltet ist.



   Nach Fig.   1    fliesst das zu   reinigencle Roh-    wasser in Pfeilrichtung dureh die Leitung 1 der   Ionenaustauschalllage    2 zu, die hier, wie üblich, aus Kationenaustausehern 3 und Anionenaustauschern 4 besteht. Die lonenaus  tauschanlage,    die im übrigen auch aus einem sogenannten Mischbett bestehen kann, soll so bemessen sein, dass das Rohwasser bereits bei seinem einmaligen Durchgang ausreichend für seinen Gebrauch als   KesseJspeisewasser    entsalzt ist.

   Der von   dietsem,    im allgemeinen mit Totalentsalzung bezeichnete Vorgang nicht   erfasste Salzrest gelangt als Durchlass    über die Leitung 5 in eine   Kationenaustauseh-    anlage 6, in welcher Metallionen des Salzrestes, zu denen in der Hauptsaehe die Na  triumionen gehören, gegen    Kaliumionen aus   getauscht werden. Wenn diese Kationenaus-    tauschanlage 6 nur mit.   Kaliumverbindungen    regeneriert wird, so hat man zudem die Sicherheit, dass gegebenenfalls beim Einfahren der Anlage mit dem   Wasehwasser    eines derart regenerierten Ionenaustauschers nur Kaliumionen in das Reinwasser gelangen kön nen.

   Das den Kationenaustauscher 6 verlassende Reinwasser, dessen Restsalzgehalt jetzt. vorwiegend aus   Kaliumverbindungen    besteht, gelangt dann über die Leitung 7 zu der hier nicht gezeigten Speisepumpe eines bei hohen   I) rüeken    arbeitenden, ein   Rohrsystem aufwei-    senden Dampferzeugers.



   Nach Fig. 2 strömt das zu reinigende Rohwasser über die Leitung   1    in eine Anlage 8, in der die Wasseraufbereitung durch eine an sich bekannte Fällenthärtung erfolgt. Von dol   flie#t    das Wasser über die Leitung 9 in einen Verdampfer 10, aus dem es über die Leitung 11 und den durch die Kiihleinrichtung 12 gekühlten Kondensator 13 der Kat  ionenaustausehanlage    6 zugeführt wird. In dieser werden Metallionen der jetzt noch in dem derart aufbereiteten Wasser vorhandenen   Salxreste    in Kaliumionen umgetauseht, so   da#    auch hier über die Leitung 7 ein für Speise   Zwecke eines Hoehdruckdampferzeugers brauch-    bares Reinwasser abgeführt wird,   dessen Rest-    salzgehalt vorwiegend Kaliumionen enthält.



  An Stelle des Verdampfers 10 konnte auch ein Dampferzeuger mit niedrigerem   Truck    treten.



     Mit besonderem Vorteil lässt sieh das    er  findungsgemässe Verfahren    in einer Dampfkraftanlage anwenden, wie es in Fig.   3 ge-    zeigt ist. Hierbei gelangt das   Arbeitsmittel    im Kreislauf vom Dampferzeuger 14 überr die   Turbinenanlage 15, den Kondensator    16 in den Speisewasserbehälter 17, der zum Beispiel   durch lonenaustausch gereinigtes    Speisewasser enthält. Von dort. gelangt das   Arbeits-    mittel iiber die Pumpe 18 wieder in den    Dampferzeuger zurück.

   Zwischen dem Kon-    densator und dem Speisewasserbehälter ist eine   Kationenaustausehanlage    6   eingesehaltet,    in welcher   Salzeinbrüche,    die vor allem aus dem   Kondensatorstammenkönnen,in    der Weise unschädlich gemacht werden, dass Na  triumionen    der im Kondensat mitgeführten Salze in   Kaliumionen umgetauseht werden.   



  Ist das Kondensat zu   schmutzig,    so kann es   zweckmä#ig    werden, zwischen dem Kondensator] 6 und der Kationenaustauschanlage 6 noch eine   besondere Entsalzungsanlage vor-    zusehen. Diese besondere Entsalzungsanlage, die in der Figur r nieht dargestellt ist, erübrigt sich   jedoeh,    wenn in dem Kondensator, wie es bei modernen Anlagen der Fall ist, keine wesentliehen   Salzeinbrüehe in    das   Arbeits-    mittel zu erwarten sind.

   Gegebenenfalls kann also die besondere   Entsalzung durch lonen-      austauseh in den Bücklaufleitmigen    von    Dampfkraftanlagen durch ; die Kationenaus-      tauschanlage    ersetzt werden, in welcher Natriumionen der Restsalze in Kaliumionen umgetauscht werden. Bei einem derartigen Vorgehen macht sich der Umstand sehr vorteilhaft bemerkbar, dass bei dem Kationenaustauseh auf die Kondensattemperatur, die im allgemeinen 35 bis 40  C beträgt, keine Rüeksicht genommen zu werden   braucht, da,    die   üblicherweise verwendeten Kationenaus-    tausehmassen in der Regel Temperaturen bis zu   110       C    ohne   Beschädigung ertragen.   



  Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, dass die üblichen Anion. enaustausehmassen nur   etwaTemperaturenbis35     C, ohne Schaden   Zll    nehmen, aushalten.



     Zweekmässig erfolgt    die Regeneration der erfindungsgemäss verwendeten Kationenaus   tauschmassen mittels Kailiumverbindungen,    von denen vorteilhaft. die Neutralsalze, wie Kaliumehlorid oder   Kaliumsulfat,    benutzt werden. Die Eigenschaften der mit Kaliumverbindungen regenerierten Kationenaus  tauschmassen wirken sich    bei dem   Kationen-    austausch dahingehend aus, dass hierbei min  destens 50 /o    der im bereits zum Beispiel durch   Totalentsalzung gereinigten Speisewas-    ser noch vorhandenen Natriumionen durch Kaliumionen ersetzt werden.

   Die dann immer noch im Speisewasser verbleibenden Na  triumsalzreste    sind also nicht mehr so gross, dass sie bei ihrer möglichen Ablagerung im Rohrsystem von Dampferzeugern noch grö ssere störende Wirkungen hervorrufen könnten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verringerung der störenden Wirkungen von Salzablagerungen im Rohr syst. em von bei hohen Drücken betriebenen Dampferzeugern durch Austausch von Metall- ionen der im gereinigten, für die Dampferzeugung vorgesehenen Speisewasser noch vorhandenen Salzreste, dadurch gekennzeichnet, da# Metallionen der Salzreste gegen Kaliumionen ausgetauscht, werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisewasser durch Ionena. ustausch gereinigt und anschlie- #end im Speisewasser noch vorhandene Salzreste durch einen zusätzlichen besonderen Austauseh von Kationen, insbesondere von Natriumionen, in Kaliumsalzreste ungewan- delt werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass im Kondensat der Dampferzeugungsanlage vorhandene Salzreste, vorwiegend Natriumsalzreste, durch Kationenaustauseh in Ka. liumsalzreste umgewandelt werden und das so behandelte Kon densat wieder als Speisewasser für die Dampf- erzeugungsanlage verwendet wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum zusätzlichen Kationenaustausch verwendete Aus tauschmasse mit Kaliumverbindungen regene- riert wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da# zur Regeneration der Kationenaustauschmasse Neutralsalze des Kaliums verwendet werden.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampferzeuger bei mindestens kritisehem Druek betrieben werden.