Wie setzt sich die Bruttostromerzeugung in Deutschland zusammen?
Erdgas: 13 %
Steinkohle: 14%
Kernenergie: 12%
Braunkohle 23%
Erneuerbare Energien: 33%
Stand 2017
Welche Wirkung können gelöste Stoffe im Speisewasser haben?
Werkstoffabtrag (CO2, O2 (Lochfraß) bei hohen Temperaturen)
Ablagerungen (z.B. Kesselstein)
Bildung von Schutzschichten
Wozu dient die Speisewasserpflege / Aufbereitung?
Förderung der Ausbildung von Korrosionsschichten
Werkstoff vor der Überhitzung schützen
(Ursache: wärmedämmende Ablagerungen)
Anreicherung von Elektrolyten verhindern (chemischer Angriff)
Erzeugung von Dampf mit hoher Reinheit ( Überhitzer, Turbinen frei von Korrosion und Ablagerung)
Was ein ein mol?
Masse von 6,01 *10^23 Moleküle in Gramm
Was ist ein Molekulargewischt
Masse einer Molekülart pro mol
Was ist ein val?
Grammäquivalent (Wertigkeit)
Gewichtsmenge eines Elementes an, die sich mit 1 mol Wasserstoff verbindet oder es in Verbindungen ersetzen kann
Was ist ein Äquivalentgewicht?
Masse eines Elementes pro val an (Quotient aus Atomgewicht und Wertigkeit)
Was ist die Elektolytische Dissoziation?
Reversibler Zerfall von Verbindungen (in Lösungen), bei denen elektrisch geladene Teilchen entstehen (Ionen)
Was sind Elektolyte?
Ionen enthaltende Lösungen heißen Elektrolyte
Was ist der Dissoziationsgrad?
Gibt das Verhältnis des dissoziierten Anteils zur Ausgangskonzentration von AB an
Durch was ist eine Säure gekennzeichnet?
Abgabe von Wasserstoffionen in wässriger Lösung
Durch was ist eine Base gekennzeichnet?
Abgabe von Hydroxidionen in wässriger Lösung
Durch was wird festgestellt, ob es sich um eine Säure oder Base handelt?
Überschuss an Wasserstoffionen (sauer) oder Hydroxidionen (basisch)
Beispiele zu Säuren?
Beispiele für Basen?
Was sind Salze?
Kristallgitter aus Anionen und Kationen
Was sind Beispiele Kationen?
positiv geladene Metalle Na, CA, Mg, K, Fe…
Ausnahme Ammoniumsalze (NH4+)
Was sind Beispiele für Anionen?
Was passiert mit Salzen in wässriger Lösung?
Aufspaltung in Anionen und Kationen
Stufenweise Dissoziation
Salze mit zweiwertigen Kationen und einwertigen Anionen zeigen eine stufenweise Dissoziation
Beispiele zu Salzen
Natriumhydogencarbonat
Kalziumkarbonat
Natriumchlorid
Was ist das Protolysegleichgewicht?
Wovon ist das Ionenprodukt KW abhängig?
Temperatur
pH-Wert
Wie verhält sich der pH-Wert bei steigender Temperatur?
fällt
Was entsteht, wenn der pH-Wert bei steigender Temperatur fällt?
Äquimolare Mengen von H+ und OH-
PH-Wert von reinem Wasser?
7
Ph-Wert Skale
Was bestimmt die elektrische Leitfähigkeit?
Die Konzentration der Ionen im Elektrolyt (Wasser) bestimmt seine elektrische Leitfähigkeit
Bei geringen Salzkonzentrationen und vollständiger Ionisation ist der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Konzentration linear
Neutralisation
Eine Reaktion einer Säure mit einer Lauge
Normallösungen
Normallösungen dienen zur Maßanalyse bei der Titration
Normallösungen einer Lauge werden eingesetzt, um den Säuregehalt einer Lösung festzustellen.
Die Anzahl der bis zum Neutralisationspunkt zugegebenen val, ergibt den Säuregehalt der Lösung. Der Neutralisationspunkt wird durch Farbumschlag (Indikatoren) sichtbar gemacht.
Wie wird der Alkaligehalt eines Wassers berechnet?
m- und p-Werte
Wasserinhaltsstoffe
Ungelöste Stoffe (Grobdisperse Stoffe)
Kolloidal gelöste Stoffe (kolloiddisperse Stoffe)
Gelöste Stoffe (Molekulardisperse Stoffe)
Ungelöste Inhaltsstoffe
Größe > 10-4 cm
Es gibt flüssige und feste ungelöste Inhaltsstoffe
Je nach Gewicht unterteilt man in
Schwimmstoffe
Schwebstoffe
Sinkstoffe
Je nach Größe unterteilt man in
grob (Holz)
mittelgrob (Laub, Gras)
fein (Schlamm)
Entfernung durch Absetzbecken, Filter
Kolloidal gelöste Inhaltsstoffe
mit dem Auge nicht erkennbar
Größe zwischen 10-4 und 10-7 cm
Zwischenstellung zwischen grobdispersen und molekulardispersen Stoffen
z.B. suspendierte Öle und Fette, Oxide, Sulfide, organische Substanzen
Wirkung z.B.
Aufschäumen von Wasser bei organischen Verbindungen
Filmbildung durch Öle
Können durch Filter allein nicht abgeschieden werden
Abscheidung durch Flockungsmitteln
Molekulardisperse Stoffe
Wie können Erdalkalisalze vorliegen?
Karbonathärte KH
Nichtkarbonathärte NKH
Erwärmung von Alkalisalzlösungen
Wozu führen Eisen- und Mangansalze?
Die unlöslichen Hydroxide führen zur Verkrustung von Rohrleitungen, Armaturen, Pumpen
Entfernung von Fe und Mn durch Belüftung
Kieselsäure
Entfernung grober Bestandteile
Entfernung grober Bestandteile durch Siebe
Sinkstoffe werden in Absetzbecken entfernt
Typischer Aufbau eines Wassereinlaufs
Filter für grobe Bestandteile
Kiesfilter
Kohlefilter
Anschwemmfilter
Kerzenfilter
Anschwemmfilter arbeiten nach dem Prinzip der Kuchenfiltration
Die Filterelemente (z.B. Kerzen) dienen zur Aufnahme der
Anschwemmschicht, welche die eigentliche Filtrieraufgabe übernimmt
• Anschwemmmaterial
Zellulose
Aktivkohle
Flugasche
Entfernung Kolloiddisperser Stoffe
Überführung kolloiddisperser Stoffe in flockenartige Partikel, die dann durch Filter oder durch Schwerkraft entfernt werden können
negative Oberflächenladung
Durch Anlagerung von polaren (positive geladenen) Molekülen werden die Flocken gebildet
Typische Flockungsmittel: Eisen- und Aluminiumsalze, aus ihnen wird durch Reaktion mit Karbonathärte polares Eisen- oder Aluminiumhydroxid gebildet
Entsäuerung
Unter Entsäuerung versteht man die Reduzierung der freien Kohlensäure im Wasser
Die Entsäuerung erfolgt durch Verdüsen oder Verrieselung des Wassers an Luft
Ionenaustauscher
Ionenaustauscher bestehen aus einer Matrix ( R ) und einer funktionalen Gruppe, an der der Ionenaustausch stattfindet
Funktionale Gruppe sind z.B. die Carboxyl (-COOH), Sulfonsäure(-SO3H) oder Aminogruppen (-NH2)
Die Ionen müssen bereits in gelöster Form vorliegen, damit der Ionenaustauscher wirksam werden kann
Mit Ionenaustauschern kann Wasser entsalzt werden
Ionenaustauscher erschöpfen sich, sind also zu regenerieren
Vollentsalzung
Austausch aller Kationen im Wasser durch H+-Kationen
Austausch aller Anionen im Wasser durch OH--Anionen
schwach saure Kationentauscher
wirken selektiv auf die Härtebildner (Ca, Mg), die an Hydrogencarbonat gebunden sind
stark saure Kationentauscher
Können die Kationen aller Salze aufnehmen
schwach basische Anionentauscher
Tauscht die Anionen der starken Säuren Cl-, SO42-, NO3- gegen OH- aus
stark basische Anionentauscher
Tauscht neben den Anionen der starken Säuren auch die Anionen der schwachen Säuren CO32-, SiO32- gegen OH- aus
Osmose
Wasser mit einer unterschiedlichen Konzentration von Salzen sei durch eine semipermeable Membran getrennt
Die Membran ist durchlässig für Wasser, aber nicht die gelösten Anionen oder Kationen
Aufgrund des Konzentrationsunterschiedes in den beiden Flüssigkeiten setzt ein Stoffstrom nach dem Diffusionsgesetz bis zum Ausgleich der Konzentrationen ein
Das Volumen der Lösung mit der höheren Konzentration nimmt zu, d.h. es baut sich ein osmotischer Druck abhängig von der Konzentration auf
Umkehrosmose
Der Prozess der Osmose ist umkehrbar
Wird auf eine Lösung ein mechanischer Druck ausgeübt, der höher als der osmotische Druck ist, tritt Lösungsmittel durch die Membran in das reine Lösungsmittel aus
Das ablaufende, entsalzte Wasser wird Permeat genannt
Reduktion des Salzgehaltes um 80-95% möglich
Typische Betriebsdrücke liegen bei 50 bis 70 bar
Umkehrosmose günstig einsetzbar bei hohen Ausgangssalzgehalten und nicht zu großen Anforderungen an den Salzgehalt des Permeats
Kondensatreinigung
Das Speisewasser eines Wasser-Dampfkreislaufs setzt sich aus Kondensat und Zusatzwasser (Ersatz von Verlusten) zusammen
Kondensat ist verunreinigt, durch z.B. Leckagen von Kühlwasser im Kondensator, Anreicherung von Korrosionsprodukten der verwendeten Werkstoffe (Fe, Cu, ...)
Deshalb wird zwischen Kondensator und Niederdruckvorwärmer eine sogenannte Kondensatreinigungsanlage (KRA) angeordnet, bestehend aus:
Filtern (Kiesfilter, Kerzenfilter,...),
Ionenaustauschern
• Die KRA kann sowohl im Haupt- als auch im Nebenstrom angeordnet sein
Alkalische Fahrweise
Anhebung des pH-Werts, um Korrosion zu vermindern
Neutrale Fahrweise
pH-Wert = 7, Zudosierung von O2 in Bereichen geringer Temperatur, um Schutzschichtbildung zu fördern
Kombinierte Fahrweise
Kombination von Alkalisierung und neutraler Fahrweise
Alkalisierungsmittel
flüchtige Alkalisierungsmittel NH3 (Ammoniak), N2H4 (Hydrazin)
feste Alkalisierungsmittel NaOH, Na3PO4
Flüchtige Alkalisierungsmittel:
gehen in die Dampfphase über, damit gleichzeitig Alkalisierung des Dampfes, Alkalisierung schon im Bereich des Kondensatsystems, um auch den Niedertemperaturbereich zu schützen.
Feste Alkalisierungsmittel
sind nicht dampflöslich. Bei vollständiger Verdampfung des Wassers (Durchlaufkessel) lagern sich die Alkalisierungsmittel an den Wänden ab (Belagbildung, Auflösung Fe3O4 Schutzschicht). Deshalb feste Alkalisierungsmittel nur bei Umlaufkesseln.
Feste Alkalisierungsmittel erst nach der Abnahme des Wassers für die Kesseleinspritzung
Kesseltypen
Naturumlaufkessel
Zwangsumlaufkessel
Durchlaufkessel
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