Kessel-Speisewasser Entgasung Raus mit dem Gas! Geht die Kesselwasseraufbereitung auch einfach(er)?

Von Nicolai Engler*

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So lassen sich Probleme mit dem Kesselwasser vermeiden: Damit Dampfkessel sicher und störungsfrei laufen, müssen gelöste Gase ausgetrieben werden - doch der thermische Prozess ist sehr energieintensiv und Membranverfahren aufwändig. Dabei ginge es auch einfacher, wie eine neu entwickelte Sparging-Technologie zeigt.

Dank des Einsatz von Stickstoff als Sparginggas und einer speziell entwickelten Düsenform entstehen beim Conhel-Prozess kleinste Micro-Bubbles, die eine rasche und effiziente Entgasung ermöglichen.
Dank des Einsatz von Stickstoff als Sparginggas und einer speziell entwickelten Düsenform entstehen beim Conhel-Prozess kleinste Micro-Bubbles, die eine rasche und effiziente Entgasung ermöglichen.
(Bild: Messer Group)

Die Entgasung von Kesselspeisewasser ist ein wichtiger Aufbereitungsschritt, der erforderlich ist, um einen sicheren und störungsfreien Betrieb von Dampfkesselanlagen zu gewährleisten: Im Wasser gelöste Gase wie Sauerstoff und CO2 fördern die Korrossion und wirken sich signifikant auf Funktionsfähigkeit und Standzeit der Anlage aus. Daher ist es notwendig, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff und Kohlendioxid im Speisewasser weitestgehend zu reduzieren.

Die häufig erforderliche Aufbereitung von Prozesswasser wird zumeist thermisch durchgeführt, da die Sättigungskonzentrationen der gelösten Gase nahe dem Siedepunkt bei nahezu Null liegen, wodurch niedrige Endkonzentrationen an Sauerstoff und Kohlendioxid erreicht werden – allerdings unter hohem Energieeinsatz.

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Um die Siedetemperatur des Wassers abzusenken und die erforderliche Heizenergie zu reduzieren, findet die thermische Entgasung daher häufig unter Vakuum-Atmosphäre statt. Ein weiteres gängiges Verfahren ist die Membranentgasung.

Hierbei wird die zu entgasende Flüssigkeit, von einer Membran getrennt, von einem Stripp-Gas umströmt. Sauerstoff und CO2 treten aufgrund des Konzentrationsgradienten auf die Gasseite über, zurück bleibt die entgaste Flüssigkeit

So wird die Speisewasserbehandlung einfacher und effizienter

Dank eines neu entwickelten Verfahrens des Industriegasespezialisten Messer könnte dieser Prozess in Zukunft mit noch geringerem apparativem Aufwand und wesentlich kosteneffizienter durchgeführt werden: Beim Conhel-System erfolgt die Entgasung des Speisewassers direkt im Vorlagebehälter. Aus dem Behälter wird ein Teilstrom mit Hilfe einer Umwälzpumpe abgeführt und mit Stickstoff angereichert.

Stickstoff wirkt in diesem Prozess als Sparging-Gas, welches den Partialdruck von Sauerstoff im Wasser vermindert und diesen aus der Lösung austreibt. In der Conhel -Düse wird das mit Stickstoff angereicherte Wasser anschließend in Rotation versetzt und mit starkem Drall in den Behälter zurückgeführt. Durch die hohen Scherkräfte der rotierenden Wasserschichten dispergiert das Gas in Form sogenannter Micro Bubbles.

Die große Phasengrenzfläche und die hohen Verweilzeiten, verbunden mit dem somit reduzierten Sauerstoff-Partialdruck in der Lösung, führt zu einer raschen und effizienten Entgasung. Es können sehr geringe spezifische Stickstoff-Verbräuche von weniger als ein Nm³ N2/m³ Wasser zur Erreichung von Sauerstoff-Restgehalten unter 0,01 mg/l erzielt werden.

Mehr als nur Entgasung: Das Verfahren hat eine Menge Potenzial

Dieses neue Entgasungssystem stellt eine hocheffiziente und kostengünstige Alternative zu etablierten Verfahren dar, sind die Entwickler überzeugt. Das System lässt sich weitgehend ohne bauliche Veränderungen in bestehenden Vorlagebehältern einsetzen.

Und nicht nur das: Im Gegensatz zu konventionellen Düsen erzeugt die Conhel-Apparatur sehr kleine Blasen ohne dass die Gefahr einer Verstopfung besteht, denn die Düse besitzt keine Umlenkungen und einen großen freien Querschnitt.

Nach vielversprechenden und intensiven Tests im Technikumsmaßstab werden erste Projekte zur Erprobung des Verfahrens in der Industrie umgesetzt. Über die Entgasung hinaus entwickelt Messer zudem Adaptionen des vielversprechenden Prinzips für andere Anwendungen in der Wasseraufbereitung: So wurde das Conhel-System bereits erfolgreich zur Dispersion von CO2 für eine alkalische Abwasserneutralisation eingesetzt.

Auch der Eintrag von Sauerstoff für Kläranlagen ist bereits in Erprobung. Weitere Sauerstoff-Anwendungsgebiete wie der Einsatz in Aquakulturen sowie die Abwasserbehandlung mit Ozon sind in Planung. Aufgrund der hohen Effizienz des Verfahrens und der geringen Investitionskosten wird der Einsatz von technischen Gasen zur Wasserbehandlung auch für viele Anwender interessant welche bisher aus Kostengründen auf dessen Einsatz verzichtet haben.

Kontakt zum Autor über dessen Linkedin-Seite

* Der Autor ist Junior Specialist Sales Application Technology (Chemistry, Pulp & Paper, Environment) bei Messer

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