Wasser/Dampf-Kreislauf Verunreinigungen und Korrosionen. Kesselspeisewasser und der W/D-Kreislauf Gelsenkirchen,

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1 Wasser/Dampf-Kreislauf Verunreinigungen und Korrosionen Kesselspeisewasser und der W/D-Kreislauf Gelsenkirchen, Dirk Schneidereit E.ON Technologies GmbH

2 Inhalt Qualitäten Wer definiert was? Verunreinigungen Woher kommen sie? Korrosion Betrieb und Stillstand Konservierung Was ist das? 2

3 1. Ziel- und Alarmwerte Wer definiert Qualitäten? 3

4 1. Ziel- und Alarmwerte Definition (ETG) Normal-/Zielwert Die Normalwerte sind im Einklang mit der langfristigen Zuverlässigkeit des Systems. Diese Werte lassen sich leicht unter stationären Bedingungen erreichen. Action Level 1 Dieser Level definiert das Potential von ersten Verunreinigungen und Korrosionen im System. Die Normalwerte sollten innerhalb von einer Woche wieder erreicht werden. Action Level 2 Ansammlung von Verunreinigungen und ersten Korrosionsvorgängen. Die Normalwerte sollten innerhalb von 24 Stunden wieder erreicht werden. Action Level 3 Die Erfahrung zeigt, dass eine schnelle Korrosion vorliegt. Die Normalwerte sollten innerhalb von 4 Stunden wieder erreicht werden oder das System muss abgefahren werden. 4

5 1. Ziel- und Alarmwerte Unterschiedliche Bewertungen Unterschiede Beispiel Eisen VGB S-010 keine Normalwerte Vorgänger-richtlinie R-450 hatte Normalwerte Empfehlung/ Richtlinie anderer Organisationen haben Normalwerte Normalwert VGB R-450 <5 µg/kg AL 1 VGB S µg/kg bei m³/h mit 10 µg/kg ~ 10 g/h Eisen durch den W/D- Kreislauf transportiert 5

6 1. Ziel- und Alarmwerte ETG Prinzip ETG Konzept Action Level 1 = 2 x [Normal] Action Level 2 = 2 x [Action Level 1] Action Level 3 = 2 x [Action Level 2] Beispiel SiO 2 (Trommelwasser/CT) N < 200 µg/kg AL 1 > 200 bis 400 µg/kg AL 2 > 400 bis 800 µg/kg AL 3 > 800 µg/kg 6

7 1. Ziel- und Alarmwerte ph-werte (1) 10.0 Action Level 2 ph Action Level 1 Normal-/Zielwert Bereich Action Level 1 Action Level 2 Darstellung der Normalund Alarmwerte für den ph-wert für Speisewasser eines W/D- Kreisläufe mit nur Eisenwerkstoffen Action Level 3 7

8 1. Ziel- und Alarmwerte ph-werte (2) Action Level LF nach PAT [µs/cm] Action Level 2 Darstellung der Normalund Alarmwerte für die saure Leitfähigkeit von Frischdampf Action Level Normal-/Zielwert Bereich 8

9 2. Verunreinigungen Grundlagen Korrosion Dampferzeuger Umgebungsluft Hilfsdampf Kühl-/ Dichtungswasser Speisepumpe KRA Kühlwasser oder Umgebungsluft Turbine Kondensator 9 VE-Wasser Rücklaufkondensate

10 2. Verunreinigungen Sauerstoff und Korrosion nicht entgastes Zusatzwasser An- und Abfahrvorgänge mangelhaftes Dampf-/ Stickstoffpolster O 2 Deionat und Kondensat Speicher mangelhafte Entgasung 10

11 2. Verunreinigungen - Kieselsäure kollodidale SiO 2 nicht mit IOX abscheidbar Dionat oder Rücklaufkondensate SiO 2 Hohe Flüchtigkeit Höchste Dampflöslichkeit 11

12 2. Verunreinigungen Kieselsäure und Kessel im Trommelwasser Parameter Kesseldruck Einheit NL AL1 AL2 AL3 Kieselsäure >1.000 < 60 bar < µg/kg bar <200 > > > >5.000 > Quelle: VGB S010

13 2. Verunreinigungen Kohlensäure bei Anfahrten (1) direkte Leitfähigkeit Kationen/saure Leitfähigkeit entgaste Leitfähigkeit 13

14 2. Verunreinigungen Kohlensäure bei Anfahrten (2) Für die Messung der entgasten Leitfähigkeit stehen verschiedene Hersteller mit unterschiedlichen Verfahrenstechniken der Entgasung auf dem Markt zur Verfügung. 14 Quelle: VGB S010

15 2. Verunreinigungen Woher und welche Folgen? Parameter Kondensat/ Speisewasser Kondensatorschaden Trommelwasser Carry-over Zwischenüberhitzerschaden org. Verunreinigung Lufteinbruch Kationen Leitfähigkeit - Direkte Leitfähigkeit - - ph - Gelöster Sauerstoff - - Natrium Kesselwasser Kationen Leitfähigkeit - - Direkte Leitfähigkeit - - ph - Chlorid Kieselsäure Dampf Kationen Leitfähigkeit - Natrium Kieselsäure

16 2. Sonstige Verunreinigung Carry Over 1. Wasserstände 2. Wasserraum 3. Speisewassereintritt 4. Fallrohre 5. Absalzung 6. Wasser-/Dampfeintritt 7. Zyklone 8. Dampfraum 9. Tropfenabscheider 10. Dampfaustritt 16 Quelle: VGB S010

17 3. Korrosion Korrosion während des Betriebs Verunreinigungen - Unterbelagskorrosion - Na induzierte Spannungsrisskorrosion -usw. Wasserchemie Gründe FAC 17

18 3. Korrosion Verunreinigungen Cl - Na + CO 2 18

19 3. Korrosion Wasserchemie Säurechloridkorrosion 19

20 3. Korrosion FAC (1) (Flow Accelerated Corrosion) Druck Chemie FAC -ph Ein- und - Redox -O 2 FAC Zweiphasen Temperatur C Maximum 150 C Werkstoffe (<Cr) bzw. Design (turbulent) 20

21 3. Korrosion FAC (2) Wasser Schutzschicht Werkstoff (Stahl) Schutzschicht zwischen Werkstoff und Wasser Korrosion über Diffussionsgeschwindigkeit Magnetit geringfügig löslich bei höheren Temp. FAC 21

22 3. Korrosion FAC (3) Korrosionsrate niedrige Temperaturen wenig Sauerstoff Turbulenzen tragen das Fe 2+ ab Zeit 22

23 3. Korrosion FAC (4) Geschwindigkeit und Temperatur Wanddickenabtrag Strömungsgeschwindigkeit Wassertemperatur 23 Quelle: Kastner, Hofmann, Nopper

24 3. Korrosion FAC (5) ph-wert und O 2 Wanddickenabtrag ph - Wert O 2 - Konzentration 24 Quelle: Kastner, Hofmann, Nopper

25 3. Korrosion FAC (6) ph-wert, Temperatur und Chrom Relative Korrosionsrate Chrom im Stahl [%] 25 Quelle: Kastner, Hofmann, Nopper

26 3. Korrosion Transport von Korrosionsprodukten Transport Korrosionsprodukte (Minimierung) Minimierung Leckagen Optimale Wasserchemie (nicht nur ph) Kondensataufbereitung Stillstandskonservierung Optimierung Entgasung Probenahme Analytik Optimales Anund Abfahren 26

27 3. Korrosion Stillstandskorrosion blanke Stahloberfläche Luftfeuchtigkeit Stillstandskorrosion O 2 /CO 2 Wasserfilm 27

28 3. Korrosion Luftfeuchtigkeit 28

29 4. Konservierung - Möglichkeiten nasse Konservierung O 2 -Ausschluss nicht Turbine trockene Konservierung Ausschluss Wasser/Feuchtigkeit Kombination nass/trocken Filmbildner nicht Turbine 29

30 4. Konservierung Hierarchie (Speisewasser/Kessel) 1 Aufrechterhaltung Kesseldruck 2 Aufrechterhaltung Systemtemperatur 3 Beaufschlagung Kesselwasser mit N 2 -Überlagerung 4 Heißes Entleeren mit Entfeuchtung 5 Kaltes Entleeren mit N 2 6 Komplette Füllung mit konditioniertem Kondensat 7 Teilfüllung mit Anwesenheit von O 2 8 Kaltes Entleeren mit Entfeuchtung 9 Klates Entleeren ohne Entfeuchtung 10 Teilfüllung mit kaltem nicht entgastem Deionat 30

31 4. Konservierung eine Herausforderung Maßnahmen nicht im Einklang mit Betriebsanforderung anlagenspezifische Konservierung erforderlich zusätzliche Anlagentechnik und Erfahrung Techniken benötigen Anpassungen des Systems 31

32 4. Konservierung Vor- und Nachteile (am Beispiel nass + N 2 ) Vorteil keine Wechsel der Wasserchemie wenn installiert, dann einfache Bedienung geeignet für kurze und mittlere Stillstandzeiten Nachteil N 2 -Lagerung und Verteilung erforderlich muss gesichert vor O 2 Einbruch eingespeist werden benötigt eine Umwälzung System muss dicht sein 32

33 Ende! Sauerstoff und Kaffee! Etwas unklar? 33