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Sep 11, 2023

Ionenaustauscherharze

Ionenaustauscherharze für die Energieerzeugungsindustrie. Wasser-Dampf-Kreisläufe sind

Ionenaustauscherharze für die Energieerzeugungsindustrie

Wasser-Dampf-Kreisläufe sind das Herzstück aller thermischen Kraftwerke, die Strom aus fossilen oder nuklearen Brennstoffen erzeugen. Dabei dienen Wasser und Dampf als Energieträger und Kühlmedium. Auf der ganzen WeltLewatit® Ionenaustauscherharze tragen dazu bei, den effizienten, sicheren und zuverlässigen Betrieb dieser Kraftwerke über viele Jahre hinweg sicherzustellen. Sie sind beispielsweise unverzichtbar für die Entmineralisierung des Kühl- und Nachspeisewassers sowie für die Kondensataufbereitung in den Wasser-Dampf-Kreisläufen. Nur sie verhindern die Bildung von Kalkablagerungen und sorgen so für eine dauerhaft optimale Wärmeübertragung. Darüber hinaus können sie auf diese Weise Korrosion wirksam reduzieren oder sogar verhindern. Diese Effekte sorgen zusammen mit der hohen Regenerationsfähigkeit der Harze für einen langfristig wirtschaftlichen Kraftwerksbetrieb. In Kernkraftwerken sind Ionenaustauscher auch wichtige Komponenten im Chemie- und Volumenkontrollsystem (CVCS), das die Wassermengen steuert und überwacht gelöste Bestandteile in den Kühlkreisläufen. Mit Hilfe selektiver Ionenaustauscher können sowohl radioaktive als auch nicht radioaktive Ionen aus dem Prozesswasser und dem Abwasserstrom entfernt werden. Auch das Wasser in den Auffangbecken für abgebrannte Brennelemente wird zur Aufbereitung durch Ionenaustauscher geleitet. Für alle diese und weitere Anwendungen bietet LANXESS einumfassendes Sortiment an Ionenaustauschern die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind. UnserBemessungssoftware LewaPlus® können verschiedene Kombinationen von Ionenaustauscherharzen und Austauschstufen individuell modellieren und deren Eigenschaften analysieren. Dies gibt dem Anwender maximale Sicherheit, die optimale Aufbereitungslösung für das jeweilige Speisewasser und die für die jeweilige Situation erforderliche Prozesswasserqualität zu erhalten.

Aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität ist Wasser ein hervorragender Wärmetauscher. Dampf ist ein effektiver Energieträger. Diese Eigenschaften werden in Wasser-Dampf-Kreisläufen in zahlreichen industriellen Prozessen genutzt. Abhängig von der Qualität des in solchen Kreisläufen verwendeten Speisewassers kann eine vorherige Entsalzung oder Enthärtung erforderlich sein. Um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten, stellen Hersteller von Dampfkesseln anhand der VGB-Richtlinien detaillierte Spezifikationen für das Speisewasser bereit (z. B. max. elektrische Leitfähigkeit; Gehalt an Kieselsäure, Natrium und organischen Verbindungen). Beispielsweise benötigen Zwangsumlaufkessel, die unter hohen Drücken von bis zu 290 bar und bei Heißdampftemperaturen von 600 °C arbeiten, sehr reines, entsalztes Wasser. Nur so lässt sich verhindern, dass beispielsweise Turbinen korrodieren, verschmutzen oder beschädigt werden oder sich dort Ablagerungen bilden. Die üblichen Quellen für Speisewasser sind Brunnen- oder Oberflächenwasser, wiederverwendetes Abwasser und Meerwasser. Diese Vielfalt macht deutlich, dass auch die Behandlungsschritte individuell gestaltet werden müssen. UnserBemessungssoftware LewaPlus®ist dafür geeignet.

In den meisten Fällen wird das Zusatzwasser im Wasser-Dampf-Kreislauf mit Ammoniak konditioniert, um ein alkalisches Milieu zu schaffen, das den Korrosionsschutz unterstützt. Dennoch entstehen beim Betrieb im Wasser-Dampf-Kreislauf Verunreinigungen, die größtenteils in Form von Ionen in das Kondensat gelangen.

Darüber hinaus können bereits sehr kleine Kühlwasserlecks das Eindringen anorganischer Salze und organischer Verbindungen ermöglichen, die dann die Korrosionsgefahr erhöhen oder unter den extremen Druck- und Temperaturbedingungen im Kessel zu Schaumbildung führen. Daher ist in vielen Fällen eine Aufbereitung mit Ionenaustauschern sinnvoll bzw. erforderlich, um eine Wiederverwendung des Kondensats als Zusatzwasser sicherzustellen.

Die Ionenaustauscherharze der Lewatit® KR-Serie zeichnen sich durch einen besonders hohen Regenerationsgrad aus und zeichnen sich durch eine besonders gute mechanische, chemische und osmotische Stabilität aus.

Ihre Monodispersität mit sehr geringem Feinanteil schafft die Voraussetzungen für sehr geringe Druckverluste im Vergleich zu heterodispersen Standard-Ionenaustauschern. Beim Einsatz in radioaktiven Wasserkreisläufen erfüllen sie vielfältige Aufgaben und erzeugen eine Wasserqualität, die allen Anforderungen der Kernenergieindustrie gerecht wird. Dank ihrer hervorragenden hydraulischen Eigenschaften ermöglichen diese Harze besonders hohe Fließgeschwindigkeiten.

In Kernkraftwerken sind Ionenaustauscher wichtige Komponenten im Chemie- und Volumenkontrollsystem (CVCS). CVCS kontrolliert unter anderem den Borsäuregehalt im Wasser des Primärkreislaufs. Da 10B ein hochwirksamer Neutronenabsorber ist, hat seine Konzentration einen direkten Einfluss auf die Reaktorleistung. Als Reinigungsfilter dienen hochreine Ionenaustauscher-Mischbetten mit teilweise mit 7Li vorbeladenen Kationenaustauschern. Zusammen mit parallel geschalteten zunächst Li-freien Abreicherungsfiltern, die das im Reaktorprozess durch Neutroneneinfang ebenfalls aus Bor entstandene 7Li absorbieren (koordinierte B-Li-Betriebsweise), sorgen sie für eine weitgehend konstante Konzentration von Lithiumhydroxid, das als Alkalisierungsmittel wirkt.

Lewatit® Ionenaustauscherharze

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