Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus"

Joonas Hyttinen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus Susanna Vähäsarja ÅF-Consult Sisältö Syöttöveden kaasunpoisto Kaasunpoistolaitteistot Lauhteenpuhdistuksen edut Mekaaninen lauhteenpuhdistus Kemiallinen lauhteenpuhdistus 2 1

2 Vesikemian osa-alueet Turbiini Kattila Kattilan jälkiannostuskemikaalit Ulospuhallukset Lisävesisäiliö Mekaaninen suodatus Ioninvaihto Lauhteenpuhdistus Kaasunpoisto Kemikaalisyöttö Syöttövesi -säiliö Lauhdesäiliö Lisäveden valmistus 3 Syöttöveden kaasunpoisto Käsitelty, puhdas lisävesi sisältää vielä liuennutta happea ja hiilidioksidia Happi on voimakas korroosionaiheuttaja Nyrkkisääntö: 10 C:een nousu lämpötilassa tuplaa hapen aiheuttaman korroosion nopeuden Hiilidioksidi tehostaa hapen korroosiovaikutusta 4 2

kaasunpoisto Käsitelty, puhdas lisävesi sisältää vielä liuennutta happea ja hiilidioksidia Happi on voimakas korroosionaiheuttaja

3 Syöttöveden fysikaalinen kaasunpoisto Käytetään myös termejä: mekaaninen kaasunpoisto, terminen kaasunpoisto Fysikaaliseen kaasunpoistoon vaikuttavat: Kaasumolekyylien neste-kaasutasapaino Lämpötila Veden pisaroittaminen 5 Neste-kaasutasapaino Henryn laki c A = kp A Missä: c A on komponentin A pitoisuus vesifaasissa p A komponentin A osapaine kaasufaasissa k Henryn vakio Veteen liuenneen kaasun pitoisuus on suoraan verrannollinen kyseisen kaasun pitoisuuteen höyrytilassa 6 3

Neste-kaasutasapaino Henryn laki c A = kp A Missä: c A on komponentin A pitoisuus vesifaasissa p A komponentin A

4 Neste-kaasutasapainon häiritseminen Höyry toimii väliaineena kaasunpoistossa p O2 =1/5 ilmanpaine Ilma Vesi p O2 =1/5 ilmanpaine (< 9 21 C) Hapen tasapainopitoisuus vedessä ja ilmassa Vesi p O2 <1/5 ilmanpaine Höyry p O2 =1/5 ilmanpaine (< 9 21 C) Hapen tasapainopitoisuus vedessä ja höyryssä 7 Hapen liukoisuus veteen lämpötilan funktiona 8 4

vedessä ja ilmassa Vesi p O2 <1/5 ilmanpaine Höyry p O2 =1/5 ilmanpaine (< 9 mg/l @ 21 C)

5 Pisaroittaminen Veden pisaroittamisella tehostetaan kaasunpoistoa Kaasuilla lyhyempi matka diffundoitua vedestä Vedellä ja kaasunpoistoon käytetyllä höyryllä parempi kontakti 9 Kaasunpoistolaitteet Kaasunpoistin asennetaan yleensä osaksi syöttövesisäiliötä Tyypillisimmät kaasunpoistintyypit: Levykaasunpoistin Käsiteltävä vesi johdetaan rei tettyjen levyjen läpi, kaasuvirtaus vastavirtaan Pisarakaasunpoistin Vesi suihkutetaan ylipaineventtiilin avulla kaasunpoistoon Saavutettava happipitoisuus kaasunpoiston jälkeen n. 0,007 0,04 mg/l 10 5

Tyypillisimmät kaasunpoistintyypit: Levykaasunpoistin Käsiteltävä vesi johdetaan rei tettyjen levyjen läpi, kaasuvirtaus vastavirtaan

6 Levykaasunpoistin Vesi sisään Höyryn lämpötilamittaus Painemittari Hönkälinja Suuttimet Nesteenjakolevyt Huoltoluukku Pintamittaus Ylitäytön esto Rei itetyt teräslevyt Höyryn sisääntulo Veden lämpötilamittaus Mittalasi Ylitäytön tyhjennys Kaasunpoistettu vesi ulos Tyhjennys Näytteenotto 11 Pisarakaasunpoistin Lauhde Hönkälinja Lisävesi sisään Sumutusventtiilit Palaava lauhde Huoltoluukku Painemittari Lämpömittari Höyryn sisääntulo Toisen vaiheen kaasunpoisto Paineentasausputki Ylitäytön esto Pintasäätö Huoltoluukku Huoltoluukku Lämpömittari Kaasunpoistettu vesi ulos Mittalasi 12 6

Pisarakaasunpoistin Lauhde Hönkälinja Lisävesi sisään Sumutusventtiilit Palaava lauhde Huoltoluukku Painemittari Lämpömittari Höyryn sisääntulo

7 Vakuumikaasunpoisto Kaasunpoisto vakuumin avulla Vesi saadaan kiehumaan vakuumin avulla Käytetään lämpölaitoksilla, prosessiteollisuudessa Höyrylauhduttimissa kaasunpoisto vakuumin avulla 13 Lauhdutin 14 7

lämpölaitoksilla, prosessiteollisuudessa

8 Kaasunpoiston yleisiä ongelmia Riittämätön höngänpoisto Riittämätön höyryvirtaus Höyrynpaineen suuret vaihtelut Riittämätön ero syöttöveden lämpötilan ja höyryn kyllästymislämpötilan välillä Tukkeutuneet tai rikkoutuneet suuttimet, sumutusventtiilit tai levykaasunpoistimen levyjen reiät 15 Lauhteenpuhdistus Lauhteenpuhdistusta tarvitaan: Poistamaan lauhteesta vesi-höyrypiirin korroosiotuotteet Poistamaan lauhdutinvuodoista aiheutuneet liukoiset epäpuhtaudet (esim. kloridi jos merivesi jäähdytysaineena) Puhdistamaan ulkopuolisen höyrynkäyttäjän likaisena palautunut lauhde 16 8

reiät 15 Lauhteenpuhdistus Lauhteenpuhdistusta tarvitaan: Poistamaan lauhteesta vesi-höyrypiirin korroosiotuotteet Poistamaan lauhdutinvuodoista

9 Lauhteenpuhdistuksen etuja Nopeuttaa prosessin puhdistumista ja vähentää lisäveden tarvetta laitosta käynnistäessä Vähentää lieriökattilan ulospuhallustarvetta Suojaa vesi-höyrypiiriä vuotojen yms. aiheuttamilta epäpuhtauksilta Vähentää lisäveden tarvetta Vähentää kattilan käytönaikaista peittaustarvetta 17 Lauhteenpuhdistustekniikat Lauhteenpuhdistustekniikan valintaan vaikuttavat: Kattilatyyppi (lieriö- vai läpivirtauskattila) Kattilan paineluokka Höyryn käyttökohde Lauhduttimen jäähdytysvesi Käytettävissä oleva tila, investointikustannukset Lauhteenpuhdistustekniikat: Mekaaninen lauhteenpuhdistus Lauhteen puhdistaminen liukoisista epäpuhtauksista (kemiallinen lauhteenpuhdistus) 18 9

aiheuttamilta epäpuhtauksilta Vähentää lisäveden tarvetta Vähentää kattilan käytönaikaista peittaustarvetta 17 Lauhteenpuhdistustekniikat Lauhteenpuhdistustekniikan

10 Mekaaninen lauhteenpuhdistus Lauhde puhdistetaan mekaanisesti suodattamalla Suodatuksella saadaan puhdistettua putkistossa liikkuva kiintoaines (korroosiotuotteet) Mekaaninen lauhteenpuhdistus usein riittävä lämpöä ja sähköä tuottaville lieriökattilalaitoksille 19 Mekaaniset lauhdesuodattimet Patruunasuodatin Pussisuodatin Precoat-suodatin 20 10

(korroosiotuotteet) Mekaaninen lauhteenpuhdistus usein riittävä lämpöä ja sähköä

11 Patruunasuodatin Suodatinelementit punoksella päällystettyjä Punosmateriaali valitaan käyttöolosuhteiden mukaan (lämpötila!) Käytettyjä punosmateriaaleja: nylon, polypropeeni Filterit Oy Suodatuskoko: 5 µm 21 Patruunasuodatin 22 11

12 Precoat-suodatus Suodatuselementit ovat pastamaisella massalla päällystettyjä suodospatruunoita Päällystepastaan voidaan sekoittaa ioninvaihtohartsia, jolloin suodatin poistaa lauhteesta myös liukoisia epäpuhtauksia Likaantunut massa poistetaan ja korvataan uudella 23 Precoat-suodatuslaitteisto Suodatuslaitteisto koostuu: Varsinainen precoat-suodatin (paineastia oheislaitteineen) Massaussäiliö / massauksen annostelusäiliö Massauspumppu Massauksen ylläpitopumppu Tarvittava putkisto venttiileineen 24 12

korvataan uudella 23 Precoat-suodatuslaitteisto Suodatuslaitteisto koostuu: Varsinainen precoat-suodatin (paineastia

13 Precoat-suodatuslaitteisto Syöttölinja Puhdistettu lauhde Ventiili kiinni Ventiili auki Vastavirtapesuilma Käyttövesi Pumppu pois päältä Pumppu päällä Massasäiliö Precoat pumppu Precoat paluulinja Precoat kierrätys Viemäri Precoat tulolinja Käytetty massa 25 Precoat-suodattimen massauksen periaate Päällystepasta levitetään suodoselementtien päälle jakoputken avulla 26 13

Precoat paluulinja Precoat kierrätys Viemäri Precoat tulolinja Käytetty massa 25

14 Precoat-suodatuksen vaiheet 27 Precoat-suodatuksen edut ja haitat Edut: Hyvä mekaanisten epäpuhtauksien erotuskyky Mikäli päällystemassa sisältää pulverimaisia ioninvaihtohartseja lauhteesta voidaan poistaa myös liukoisia epäpuhtauksia. Haitat: Kalliimpi menetelmä kuin patruunasuodatus. Ioninvaihtohartseja sisältävää massaa käytettäessä lauhteen lämpötilan tulee olla < 60 C

lauhteesta voidaan poistaa myös liukoisia epäpuhtauksia.

15 Kemiallinen lauhteenpuhdistus Lauhde puhdistetaan liukoisista epäpuhtauksista ioninvaihtimilla Vaihtoehtona ioninvaihtimelle precoat-suodatin, jossa ioninvaihtohartsia sisällytetty suodatusmassaan (mikäli liukoisten epäpuhtauksien pitoisuus pieni) Kemiallista lauhteenpuhdistusta suositellaan kun: Läpivirtauskattila Ulkopuolinen höyrynkäyttäjä, likaisena palautuvat lauhteet Lauhduttimessa merivesijäähdytys 29 Lauhteenpuhdistuksen ioninvaihdinkytkentöjä K MB K A K PC MB MB K kationinvaihdin A anioninvaihdin MB sekaioninvaihdin PC Precoat-suodatin 30 15

lauhteenpuhdistusta suositellaan kun: Läpivirtauskattila Ulkopuolinen höyrynkäyttäjä, likaisena palautuvat lauhteet Lauhduttimessa

16 Sekaioninvaihtimen käyttö lauhteenpuhdistuksessa MB MB MB Sekaioninvaihtimia kytketään yleensä useampi rinnakkain Ehtyneet hartsin siirretään erilliseen elvytyslaitteistoon Puhdistettu lauhde 31 Sekaioninvaihtimen elvytyssysteemi Hartsit siirretään sekaioninvaihtimesta erillisiin elvytyssäiliöihin DOW Chemical Company 32 16

elvytyslaitteistoon Puhdistettu lauhde 31 Sekaioninvaihtimen elvytyssysteemi

17 Tripol-ioninvaihdin Happoliuos Emäsliuos Happoliuos K A Elvytyssäiliöt K K A K Hartsien pitosäiliö 33 Ammonium-muotoinen kationinvaihtohartsi Kationinvaihtohartsi voidaan elvyttää hapon sijaan ammoniumkloridilla tai ammoniumsulfaatilla Kationinvaihtimesta vapautuva NH 4+ vähentää alkalointikemikaalin tarvetta laitoksella 34 17

Kationinvaihtohartsi voidaan elvyttää hapon sijaan ammoniumkloridilla tai

18 Puhdistettavan lauhteen lämpötila Ioninvaihtohartsit herkkiä kuumille lämpötiloille Hartsien terminen hajoaminen Hartsin pidätyskyky epäpuhtauksien suhteen heikkenee Yleensä suositellaan lauhde jäähdytettäväksi < 40 C ennen ioninvaihtoa Hartsien kestämä lämpötila varmistettava hartsivalmistajalta 35 Kuuman lauhteen jäähdytys ennen sekaioninvaihtimia Mekaaniset suodattimet Ioninvaihtimet 36 18

lauhde jäähdytettäväksi < 40 C ennen ioninvaihtoa Hartsien kestämä lämpötila varmistettava

Samankaltaiset tiedostot

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä Susanna Vähäsarja ÅF-Consult 4.2.2016 1 Sisältö Vedenkäsittelyn vaatimukset Mitä voimalaitoksen vesikemialla tarkoitetaan? Voimalaitosten