Matarvattenkemi för avfallseldade kraft- och värmeverk.

Matarvattenkemi för avfallseldade kraft- och värmeverk. Vägledning till en säker övervakning och kontroll av vattenkemin i vatten-ångcykeln vid avfallseldade anläggningar RAPPORT F2012:07 ISSN 1103-4092

Förord Denna handbok ska vara ett verktyg för att få bästa möjliga kontroll på vattenkemin och vattenkvaliteten i vatten-ångcykeln vid avfallseldade anläggningar. Handboken omfattar sex avsnitt och är ett uppdaterat dokument som innehåller en tydlig strategi på hur vattenkemin ska utformas för att minimera risken för driftstörningar och haverier orsakade av en felaktig vattenkemi i systemet. 1. Övervakning av vattenkemin 2. Rening av spädvatten 3. Dosering av kemikalier 4. Avställning och konservering 5. Invändig inspektion 6. Kemisk rengöring Varje avsnitt i handboken avslutas med rekommendationer och förslag på åtgärder anpassande till den typ av anläggningar som gäller för Avfall Sveriges medlemmar. Handboken riktar sig till: Kraftverkskemister som utifrån beskrivningarna i handboken själva ska kunna utverka system som ger en trygg och säker kontroll av vattenkemin i vatten-ångcykeln. Driftpersonal och underhållspersonal som utifrån handboken ska kunna förstå omfattningen av de olika områdena och med hjälp av hänvisningar till andra handböcker och dokument kunna skapa en hållbar matarvattenbehandling. Driftledningen som ska få en förståelse för vikten av en bra vattenkemi och vad en felaktig vattenkvalitet kan innebära för anläggningen. En förutsättning för att få en fungerande kontroll på vattenkemin är förankring på ledningsnivå. Ångpannor med ett tryck över 65 bar har inte tagits med i handboken. Hetvattenpannor tas heller inte med i projektet. Många rekommendationer som ges i handboken kan givetvis även appliceras på såväl högtryckspannor som hetvattenpannor. Handboken har sammanställts av Mats Hellman, Hellman Vatten AB i samarbete med en referensgrupp bestående av Jan Lundgren (Fortum Heat Scandinavia AB), Anders Fredrikson (Tekniska Verken i Linköping AB), Rasmus Beckman (Sysav AB) samt Jennica Viksten (Umeå Energi AB). Malmö december 2012 Christian Baarlid Ordf. Avfall Sveriges Utvecklingssatsning Energiåtervinning Weine Wiqvist VD Avfall Sverige

Innehåll 1 Övervakning av vattenkemin 1 1.1 Provtagning 1 1.1.1 Provpunkter 1 1.1.2 Utformning av provtagningssystemet 3 1.2 Övervakning 4 1.2.1 Aktuella analyser 5 1.2.2 Omfattning på on-lineinstrumentering 8 1.2.3 Omfattning på manuella analyser 10 1.2.4 Riktvärden 10 1.2.5 Uppföljning och övervakning 12 1.3 Rekommendationer 13 2 Rening av spädvatten 15 2.1 Krav på vattenkvalitet 15 2.2 Membranteknik 15 2.3 Jonbytesteknik 18 2.4 EDI 19 2.5 Rekommendationer 20 2.5.1 Val av teknik/utrustning 20 2.5.2 Storlek på anläggning 20 3 Dosering av kemikalier 21 3.1 Frågeställningar och problem 21 3.1.1 Korrosion 21 3.1.2 Beläggningar 24 3.2 Kemikalier 25 3.2.1 Förhindra korrosion 25 3.2.2 Förhindra beläggningar 27 3.3 Styrning av kemikaliedoseringen 28 3.4 Avblödning 28 3.5 Rekommendationer 29 4 Avställning och konservering 30 4.1 Teori 30 4.1.1 Korrosion vid våtkonservering 30 4.1.2 Korrosion vid torrkonservering 31 4.2 Våtkonservering 32 4.2.1 Tryckhållning 32 4.3 Torrkonservering 35 4.3.1 Torkad luft 35 4.3.2 Tryckluft 35 4.3.3 Inomhusluft 35 4.3.4 Kemikalier 36 4.3.5 Kvävgas 36

4.4 Val av metod 36 4.4.1 Ny anläggning 37 4.4.2 Pannor 38 4.4.3 Överhettare 40 4.4.4 Matarvattensystem 40 4.4.5 Turbin 40 4.4.6 Varmkondensorer och hetvattenväxlare 41 4.4.7 Kallkondensorer 42 4.4.8 Kondensatsystem 42 4.4.9 Spädvattenrening 42 4.4.10 Övrigt 43 4.5 Övervakning 43 4.6 Rekommendationer 44 5 Invänndig inspektion 45 5.1 Kontroll på vattenkemin 45 5.1.1 Visuell bedömning 45 5.1.2 Tubprov 46 5.1.3 Uttag av tubprov 47 5.2 Haveri eller driftstörning 48 5.3 Turbin 48 5.4 Utvärdering av resultatet 49 5.4.1 Visuell bedömning av beläggningar 49 5.4.2 Beläggningars sammansättning 50 5.4.3 Tjocklek på beläggningar 50 5.4.4 Korrosion 52 5.5 Oförstörande provning 53 5.6 Rekommendationer 54 6 Kemisk rengöring 55 6.1 Kemisk rengöring av pannor 55 6.1.1 Kemisk rengöring efter reparation (haveri) eller ombyggnad 55 6.2 Betning av nya pannor 56 6.2.1 När ska en panna betas 56 6.2.2 När kan man utföra en alkalisk urkokning av en panna 56 6.3 Utförande 57 6.3.1 Förberedelser 57 6.3.2 Val av kemisk behandling 57 6.3.3 Cirkulation av kemikalierna 57 6.3.4 Förbehandling 58 6.3.5 Syrabehandling 58 6.3.6 Neutralisation och passivering 59 6.3.7 Kontroll av rengöringsprocessen 59 6.3.8 Uppbyggnad av skyddsskikt 59 6.3.9 Avfallskemikaliehantering 60 6.4 Rekommendationer 60 7 Litteraturreferenser 61

1 ÖVERVAKNING AV VATTENKEMIN Att det är viktigt med en bra vattenkemi är de flesta överens om. En bra vattenkvalitet är en förutsättning för lång livslängd samt en säker och ekonomisk drift. Det är ett kortsiktigt tänkande att inte investera i genomtänkt utrustning för vattenbehandling såsom vattenreningsanläggning, doseringsutrustning och instrument för kvalitetsövervakning. Några ekonomiska fördelar med en bra vattenkvalitet är minskad risk för driftstörningar, bättre verkningsgrad på turbin och panna, lägre vattenförbrukning och lägre kemikalieförbrukning. Kostnaden för ett haveri på en turbin eller panna blir som regel betydligt större än enbart reparationskostnaden. Den stora kostnaden är produktionsbortfallet. Ett haveri kommer sällan vid låg last eller låg beläggning. Reparationer som ska göras med kort varsel blir dyrare än de som kunnat planeras under en längre tid. En bra kontroll och övervakning av vattenkemin innebär att en kedja av funktioner måste fungera fullt ut för att bli en enhet. Det gäller: Provtagning och provtagningsutrustning med påstick, ledningar, ventiler och kylare On-lineinstrument med hög tillgänglighet kombinerat med manuella vattenanalyser Rutiner och instruktioner för kalibrering och service av utrustningen System för hantering av mätvärden Rutiner för uppföljning och utvärdering Instruktioner för larm och hantering av avvikande värden All berörd personal ska känna till vikten av rätt vattenkvalitet Med en rätt utformad och efterlevd övervakning av vattenkemin är risken för driftstörningar orsakade av dålig vattenkvalité liten. 1.1 Provtagning Syftet med all vattenprovtagning är att få ut en mindre mängd av processvattnet som har motsvarande sammansättning som huvudflödet. Det finns mycket litteratur om provtagningssystem och den gemensamma nämnaren är vikten av att erhålla representativa prover, d.v.s. prover som återspeglar de verkliga förhållandena i vatten-ångcykeln. Ofta understryks att analys av ett felaktigt uttaget prov kan vara sämre än ingen provtagning alls. 1.1.1 Provpunkter Vilka provtagningspunkter som är aktuella för en anläggning beror givetvis på hur anläggningen ser ut. En principskiss på vilka provtagningspunkter som bör finnas visas i figuren nedan. Vissa provpunkter används för driftövervakning och andra främst för felsökning i samband med driftstörningar eller avvikande analysvärden. Den grundläggande principen är att vattenkemin ska kunna kontrolleras efter varje behandlingssteg och efter varje punkt där den kan komma att ändras samt där avvikande analysvärden kan orsaka skador eller driftstörningar i anläggningen. 1

Figur 1. Placering av provtagningspunkter Nedan följer en beskrivning av provtagningspunkterna i Figur 1 med kommentarer på deras placering. Observera att detta är endast en vägledning och provuttag i en energianläggning måste utformas utifrån förutsättningarna på plats och den utrustning som finns vid anläggningen. 1. Råvatten. Provuttag på råvatten placeras lämpligen på ledningen för inkommande vatten. I anläggningar med flera linjer är det viktigt att uttaget placeras på den gemensamma ledningen så att det inte spelar någon roll vilken linje som är i drift. 2. Efter vattenrening. Minst ett provuttag ska finnas efter vattenreningsanläggningen (VRA). Det rekommenderas dock att provpunkter dessutom placeras efter varje steg i vattenreningsanläggningen för bättre övervakning och hjälp vid driftstörningar. 3. Spädvatten. I anläggningar med en spädvattentank efter VRA bör det finnas ett provuttag även efter tanken, d.v.s. på det vatten som går till matarvattentanken. 4. Matarvatten före pump. Uttaget bör placeras på matarvattenledningen före matarvattenpumpen för att säkerställa strömning i provpunkten. I anläggningar med flera pumpar är det viktigt att uttaget placeras på den gemensamma ledningen så att det inte spelar någon roll vilken pump som är i drift. Uttaget kan även placeras i matarvattentanken. Då är det viktigt att uttaget placeras på ett ställe med god vattenomsättning för att representativt prov ska erhållas. 5. Matarvatten efter pump. Uttaget placerat efter matarvattenpumpen men före eventuell dosering till pannan. 6. Pannvatten. Det finns flera bra ställen att placera provuttag för pannvatten. Det kan placeras i domen eller på en falltub. Ofta placeras det på bottenblåsningsledningen vilket inte alltid är så bra då det inte alltid strömmar vatten där. I pannor med tvångscirkulation placeras det bäst på ledningen efter cirkulationspumpen. 2

7. Mättad ånga. Mättad ånga är det svåraste provet att ta ut på ett representativt sätt vilket ställer höga krav på provuttaget. Provuttaget ska sitta i ångledningen mellan domen och överhettaren. Det är inte ovanligt att det finns flera ångledningar ut från domen som matar separata överhettare. Bäst säkerhet erhålls givetvis med ett provuttag i varje utgående ångledning från domen. För en panna med en dom som har fem utgående ledningar för mättad ånga räcker det inte med ett provuttag. Det bör sitta ett uttag på varje utgående ledning. För en panna med femton utgående ledningar kanske det räcker med ett uttag på varannan ångledning. Den risk man löper när man inte tar prov från varje utgående ångledning är att en skadad cyklon eller annan fuktavskiljare kan medföra att stora mängder föroreningar kan följa med ångan utan upptäckt. Föroreningarna kan ge skadliga beläggningar i turbin eller på värmeöverförande ytor i överhettare. 8. Överhettad ånga. Provuttaget placeras på huvudångledningen före turbin. Provuttaget ska vara placerat efter eventuellt påstick för insprutningsvatten eller kylare för reglering av ångtemperatur. I anläggningar med mellanöverhettare ska det finnas provuttag på både varm och kall mellantrycksånga. 9. Processånga eller lågtrycksånga. Provuttag bör finnas på lågtrycksånga och placeras efter tryckreducering. 10. Turbinkondensat. Provuttag på turbinkondensatet placeras lämpligast på ledningen efter kondensatpumpen. 11. Delkondensat. Provuttag bör finnas på alla delkondensat som tas tillbaka till matarvattentanken. Ju längre ut i systemet övervakningen sker desto mindre inläckage kan upptäckas, spåras och åtgärdas. 12. Kondensat före KRA (Kondensat Renings Anläggning). Ett provuttag bör finnas före KRA. Det är enda sättet att säkerställa om avvikande värden efter KRA beror på fel i KRA eller på ett förorenat kondensat. 13. Kondensat efter KRA. Minst ett provuttag ska finnas efter KRA. Beroende på KRA:s design kan det vara aktuellt med provuttag efter varje steg i reningsanläggningen för bättre övervakning och hjälp vid driftstörningar. 1.1.2 Utformning av provtagningssystemet Ett provtagningssystem är mycket mer än bara en provtagningskylare och ett on-lineinstrument. Det är viktigt att det utformas så att provet inte påverkas under transport från provpunkten fram till den punkt där analysen sker. Ett komplett provtagningssystem utgörs av: Stutsar, påstick och sonder som ska vara utformade så att provet tas ut på ett korrekt sätt. Sonder för provuttag på ånga ska vara konstruerade för isokinetisk provtagning beräknat på aktuella flöden. Provtagningsledningar ska vara så korta som möjligt och designade så att föroreningar varken fastnar i lednigen eller tillförs från ledningen. Ventiler för såväl avstängning som reglering ska vara av hög kvalitet anpassade för applikationen. Provtagningskylare ska ha tillräcklig kapacitet och givetvis ha tillräcklig kyleffekt. Endast ett provflöde ska kopplas till en kylare. På varma provflöden med inkopplade on-lineinstrument bör temperatur-, tryck- och flödesvakter installeras för att skydda instrumenten vid ett eventuellt kylvattenavbrott. Kylvatten som passar till vald provtagningskylare. Provet efter kylaren ska helst hålla 25 C. Temperaturen ska inte variera mer än ±5 C. I anläggningar med många on-lineinstrument kan vattenförlusten bli stor då provvattnet rinner hela tiden. Återvinning av både vatten och energi är ofta en lönsam investering. 3

En fullständig beskrivning och förklaring till hur ett bra provtagningssystem bör utformas finns beskrivet i Värmeforskrapport nr 1120 Provtagningssystem för vatten och ånga. Ett provtagningssystem utformat enligt rekommendationerna i rapporten kan se ut som följer: Alla provuttag är försedda med provtagningssonder designade för isokinetisk provtagning utifrån de data som gäller för respektive position i systemet. Provuttag på ånga förses med en provtagningskylare direkt i anslutning till provtagningssonden där ångan kondenseras, varpå provet transporteras som vatten vid en flödeshastighet på 1,8 m/s till provtagningsriggen. Vid provuttag på vatten dimensioneras provtagningsledningen så att provet kan transporteras med en flödeshastighet på 1,8 m/s till provtagningsriggen. Vid provtagningsriggen tempereras provet till 25 C i en provtagningskylare för varje provpunkt. För prov på ånga innebär det en sekundär kylare. En mottrycksregulator säkerställer att ett konstant flöde erhålls i provtagningsledningen och en temperaturvakt stoppar provflödet vid för hög temperatur. I anslutning till provtagningsriggen finns ett eller flera system för återvinning av vatten och energi. Värmeforskrapporten omfattar också rekommendationer rörande: val av provpunkter och placering av provuttag dimensionering och utformning av provtagningssonder dimensionering av provtagningsledningar ventiler samt utrustning för temperatur- och flödesövervakning energi- och vattenåtervinning befintliga anläggningar 1.2 Övervakning En väl genomtänkt övervakning och uppföljning av vattenkemin i anläggningen är en förutsättning för att minimera risken för skador orsakade av korrosion och/eller beläggningar. Övervakningen av vattenkemin görs som regel genom en kombination av manuella analyser och kontinuerligt mätande on-lineinstrument. En långtgående on-lineinstrumentering med genomtänkta och anpassade system för uppföljning och utvärdering av mätvärdena ger den överlägset bästa kontrollen av vattenkemin i anläggningen. Det är dock viktigt att se till helheten när vattenbehandling och övervakning av vattenkemi byggs upp. Det är inte mängden instrument eller antal vattenkemister på labbet som är det väsentligaste utan att alla funktioner i övervakningskedjan måste fungera ihop som en enhet. I takt med att övervakningen allt mer läggs över på instrumentering ökar givetvis kraven på tillförlitligheten på on-lineinstrumenten. Vikten av bra rutiner för kalibrering, underhåll och service kan inte nog understrykas. Manuella vattenanalyser måste också göras regelbundet, enligt uppgjorda rutinscheman, för att säkerställa att vattenkemin i systemen är den rätta och för att kontrollera att on-lineinstrument visar rätt värden. 4

1.2.1 Aktuella analyser Nedan följer en kortare beskrivning av de parametrar som kan vara aktuella att analysera eller övervaka kontinuerligt. Konduktivitet Konduktivitet (ledningsförmåga) är ett mått på den totala salthalten i vattnet. Konduktiviteten mäts antingen som µs/cm eller ms/m (10 µs/cm = 1 ms/m). I vatten-ångcykeln mäter man ofta både total och sur konduktivitet. För ånga och kondensat kan man lite förenklat säga att total konduktivitet är ett mått på mängden alkaliseringsmedel (t.ex. ammoniak) och den sura konduktiviteten är ett mått på mängden föroreningar. Total konduktivitet Total konduktivitet är en ovärderlig parameter när det gäller att upptäcka avvikelser och/eller störningar i vattenkemin. Total konduktivitet bör kontrolleras i matarvatten, ånga och kondensat. I en anläggning som spädmatas med avsaltat spädvatten är matarvatten, ånga och kondensat mycket rena. Det enda som ger konduktivitet, vid störningsfri drift, är alkaliseringsmedlet (t.ex. ammoniaken som doseras för phjustering). Konduktiviteten är alltså proportionell mot halten alkaliseringsmedel och därmed även phvärdet. Det innebär att konduktiviteten kan användas för att kontrollera och styra doseringsmängden av ammoniak eller andra alkaliserande aminer. Total konduktivitet i pannvatten kontrolleras för att övervaka uppkoncentreringen av salter och att bottenblåsningen (avblödningen) ligger på en tillfredsställande nivå. I många anläggningar kan avblödningen styras mot den totala konduktiviteten i pannvattnet Övervakning av total konduktivitet rekommenderas även på vatten före och efter reningsanläggningen för spädvatten som funktionskontroll. Sur konduktivitet Sur konduktivitet är en av de viktigaste och vanligaste kontrollparametrarna gällande ångkvalitet vid turbindrift och så gott som alla förekommande riktlinjer för ångkvalitet anger ett visst högsta riktvärde för den sura konduktiviteten. Fördelen med övervakning av sur konduktivitet är att det är en enkel och billig metod att övervaka halten av föroreningar i form av salter. Den sura konduktiviteten mäts efter att provvattnet passerat genom en kolonn med starkt sur katjonbytarmassa. I den starkt sura katjonbytarmassan byts katjonerna i den kondenserade ångan ut mot vätejoner. Detta medför att det annars dominerande bidraget till ledningsförmågan från baser som ammoniak och alkaliserande aminer elimineras, eftersom baser omvandlas till vatten. Eventuellt förekommande salter, t.ex. klorider och sulfater, omvandlas till syror, med en uppskattningsvis tre gånger så hög ledningsförmåga som motsvarande neutrala salt. Den starkt sura katjonbytarmassan renodlar och förstärker alltså salternas bidrag till den elektriska ledningsförmågan och fungerar därmed som en sorts kemisk förstärkare. 5

Ett problem är att även mindre aggressiva föroreningar som koldioxid och organiska syror ger ett bidrag till den sura ledningsförmågan. Detta kan leda till en relativt hög bakgrundsnivå av sur konduktivitet, vilket gör det svårt att hålla det specificerade riktvärdet. Det gör det också svårt att använda sur konduktivitet för att uppskatta halten av starkt aggressiva anjoner som klorider och sulfater, eftersom bidraget av dessa döljs av bidraget från koldioxid och organiska syror. Koldioxid är en vanlig förorening i vatten-ångcykeln. Inläckage sker via kondensorer och övriga delar i kondensatsystemet. Genom att aktivt arbeta med att minska inläckage via dessa system kan halten koldioxid minimeras. Koldioxid bildas även genom termiskt sönderfall av organiska föreningar i spädvatten och returkondensat vid de höga temperaturer som råder i panna och överhettare. En ytterligare källa till bildning av koldioxid och även organiska syror är sönderdelning av doseringskemikalier innehållande organiska aminer och syrereduktionsmedel. Även om man väljer att under vissa förutsättningar tolerera en viss förekomst av dessa föroreningar, så återstår problemet att en hög bakgrundsnivå av sur ledningsförmåga kan dölja relativt höga halter av klorider och sulfater, t.ex. vid inläckage av kylvatten eller fjärrvärmevatten i systemet, eller vid en onormalt hög mekanisk överbäring av pannvatten från domen. Man måste då övervaka halterna av dessa mera aggressiva föroreningar på något annat sätt, t.ex. via natriummätning. ph-värdet ph-värdet är ett logaritmiskt mått på surhet, det vill säga på aktiviteten av vätejoner (H + ) i en lösning (egentligen oxoniumjoner, H 3 O + ). Lösningar med låga ph-värden är sura, och de med höga ph-värden kallas basiska. ph-värdet är en viktig parameter för att kontrollera vattenkemin i vatten-ångcyeln. Såväl för låga som för höga ph-värden kan medföra korrosion på stål och andra metaller i systemet. Se kapitel 3.1.1.2 angående korrosion orsakad av lågt ph-värde. Riktvärdena på ph i systemet avgörs av bl.a. val av material i systemet, spädvattenkvalitet och doseringskemikalier. Restsyre. Redan små mängder löst syre i vattnet i vatten-ångcykeln främjar korrosion på stål. Se kapitel 3.1.1.1 angående syrekorrosion. Vid drift kan syre komma in i systemet främst via en otillfredsställande avgasning i matarvattentanken och via inläckage i kondensatsystemet. Kontroll av restsyrehalten i kondensat och matarvatten är en viktig parameter och ofta rekommenderas en kontinuerlig övervakning. Korrosion orsakad av syre är den vanligaste orsaken till skador på anläggningar som inte är i drift. Se kapitel 4 angående konservering och avställningsrutiner. Kisel Kisel (löst kiselsyra) är en viktig parameter i anläggningar med turbindrift där en för hög kiselhalt i ångan kan resultera i svårlösliga beläggningar i på turbinskovlarna. 6

Kiselsyrans fördelningskoefficient, dvs. förhållandet mellan koncentrationen i ångfas och vattenfas är temperatur- och tryckberoende. Det innebär att kisels löslighet i ångfasen ökar med stigande tryck och minskar när trycket sjunker. För att undvika att kisel avlagras i turbin får kiselhalten i ångan inte överstiga 20 μg/l SiO 2 vilket innebär att riktvärdet för kiselsyra i pannvattnet sjunker med stigande tryck. Kiselhalten i vattnet efter avsaltningsanläggningen övervakas för att kontrollera att avskiljningen av kisel fungerar som den ska. Kisel föreligger inte som joner i vatten varför förhöjda kiselhalter inte ger utslag vid konduktivitetsmätning. Enda sättet att kontrollera att ligger på en tillfredsställande låg nivå är därför genom analys av kiselhalten. Natrium. Natrium är den överlägset vanligaste förekommande katjonen i vatten - ångcykeln. Natrium är också mycket lätt att analysera vid låga halter (ppb) varför analys av natrium ofta används som en indikering av föroreningsgraden i ånga och kondensat. Man antar då att om natriumhalten är låg finns inte heller några andra skadligare ämnen, t.ex. klorider eller sulfater, närvarande. Ansamlingar eller beläggningar innehållande natriumhydroxid kan ge upphov till korrosionsangrepp då ph-värdet lokalt kan bli mycket högt, s.k. lutsprödhet eller alkalisk spänningskorrosion. Det gäller främst i anläggningar där ph-värdet i pannvattnet justeras genom dosering med lut. I anläggningar med fosfatdosering är risken för alkalisk spänningskorrosion betydligt lägre. Se kapitel 3.2.1.1 angående phhöjande kemikalier. Järn och koppar. Det är viktigt att ha kontroll på mängden korrosionsprodukter i systemet. Korrosionspartiklar förkommer i huvudsak i partikulärt form, t.ex. som järnoxider, och tillförs pannvattnet, via kondensat och matarvatten, där de faller ut på tubytorna i pannan och kan bilda tjocka beläggningar. Våtkemisk analys av järn är en omständlig och tidkrävande analys att utföra. Provet måste kokas med syra och ett reduktionsmedel för att lösa upp eventuella järnoxider i provet före bestämning av järnhalten i en spektrofotometer (eller atomabs). En betydligt enklare metod för att bestämma järnhalt i vatten-ångcykeln är genom membranfiltrering (milliporefiltrering). Provet filtreras, med hjälp av vakuum i en speciell filterapparat, genom ett membranfilterpapper med en porositet på 0,45 µm. Vid de aktuella ph-värdena i vattenångcykeln omvandlas eventuella järnjoner snabbt till järnoxid. Det innebär att allt järn som finns i vattnen i de aktuella systemen förekommer som järnoxider och fångas upp på membranfiltret. Genom att jämföra filterpapprens färgnyans och färgintensitet med färdiga standards kan inte bara järnhalten utan även vilken järnoxid som finns i provet bestämmas. På flera håll upplevs det som svårt att uppskatta järnhalten med hjälp av standarden då färgerna inte alltid stämmer överens men man blir snabbt van och noggrannheten är lika bra som den våtkemiska analysen med tanke på de felkällor som den metoden har. När membranfilterpappren tejpas upp på protokoll med ett blad per provtagningspunkt kan man lätt följa den visuella trenden hur järnhalt och oxidsammansättning varierat med tiden. Genom att läsa av järnhalten mot standarden kan ett siffervärde erhållas som kan läggas in i en databas och en grafisk trend kan erhållas. 7

p-alkalitet. p-alkaliteten är den parameter som vanligtvis styr bottenblåsningen (avblödningen) i anläggningar med avhärdat spädvatten. Begreppet p-alkalitet anger vattnets syraförbrukning uttryckt som mekv/l (ibland som mg/l NaOH vilket är värdet i mekv/l multiplicerat med 40 vilket är molvikten för NaOH). Värdet på p-alkaliteten erhålls genom titrering av ett vattenprov med syra och med fenolftalein som indikator. I pannvatten motsvarar p-alkaliteten i huvudsak alkaliteten av hydroxidjoner (OH - 2- ) och karbonatjoner (CO 3 ). Hårdhet. Med hårdhet menar vi alla i vattnet lösta salter av jordartsmetallerna kalcium, magnesium, strontium och barium. De två senare grundämnena förekommer i mycket små mängder in naturen och saknar därmed praktisk betydelse. I Sverige anges vattenhårdhet i tyska hårdhetsgrader, dh (grad deutscher Härte), där 1 dh motsvarar 10 mg kalciumoxid (CaO) per liter vatten. Salter av kalcium och magnesium (hårdhet) är svårlösliga i vatten vilket innebär att de mycket lätt faller ut och bildar beläggningar. Hårdhet har dessutom en s.k. negativ löslighet vilket betyder att lösligheten sjunker med stigande temperatur. Det i sin tur innebär att beläggningar av hårdhet uppstår i de delar av systemet där det är som varmast, d.v.s. på värmeöverförande ytor i panntuber och värmeväxlare och där de gör som störst skada. Doserade kemikalier I anläggningar där vattenkvaliteten finjusteras med hjälp av kemikalier kan det även vara aktuellt att ha kontroll på doseringsnivåerna genom analys av t.ex. fosfat, sulfit, karbohydrazid etc. 1.2.2 Omfattning på on-lineinstrumentering I Figur 2 visas det förslag på instrumentering som ges i Värmeforsks Rapport 893 Bästa möjliga övervakning av vattenkemin i anläggningar med ångturbin. Instrumenteringen syftar till att ge en heltäckande övervakning av vatten-ångcykeln med ett minimum av manuella analyser. Figur 2. Omfattning på on-lineinstrument enl. Värmeforsk rapport 893 Parameter ph-värde Sur konduktivitet Total konduktivitet Kisel Natrium Restsyre Råvatten X Efter avsaltning X X Spädvatten X Matarvatten X X X X X Pannvatten X (X) X X Mättad ånga X X X X Överhettad ånga X X (X) (X) Före kondensatfilter X Efter kondensatfilter X Kondensatretur X X X X (X) 8

Spädvattnet bör analyseras före reningsanläggning (råvatten), direkt efter avsaltningen och efter spädvattentanken, dvs. det vatten som faktiskt tas in i matarvattensystemet. Sur konduktivitet på pannvatten är bara aktuellt i anläggningar utan fosfatdosering. Mätpunkter inom parantes är inte nödvändiga men ger en förbättrad övervakning. Konduktivitets- och ph-värden kan med fördel analyseras med ett kombinationsinstrument som beräknar ph-värde med hjälp av total och sur konduktivitet. Det ger ytterligare information om vattenkemin på köpet. Det räcker i de flesta fall med en kisel och en natriumanalysator med provväxlare för att få en tillfredsställande övervakning. Vid önskemål om redundans eller ökad driftsäkerhet kan förslagsvis två kiselanalysatorer och två natriumanalysatorer installeras. Intervallen mellan mätvärdena blir kortare och det ger möjlighet att köra analysatorerna parallellt för att kontrollera analysatorernas funktion. IAPWS (The International Association for the Properties of Water and Steam) är en internationell organisation som bl.a. tar fram Guidelines och riktlinjer inom området matarvattenteknik. I den guideline som gavs ut i oktober 2012 rekommenderas on-lineinstrumentering enligt Figur 3 för att säkerställa en bra övervakning och kontroll av vattenkemin. Figur 3. Omfattning på on-lineinstrument enl. SIAPWS Typ av anläggning Total konduktivitet Sur konduktivitet Kisel Natrium Alla Spädvatten M M Ånga M M M O O Kondensat M M M O O M Pannor med Matarvatten M M M O O M fosfatkemi Pannvatten M M O O Pannor med Matarvatten M M M M AVT-kemi Pannvatten M M M O Pannor med Matarvatten M M M M lut-dosering Pannvatten M M M O phvärde Restsyre Rekommendationen ges i två nivåer, minimum (M) och valfri (O). Den frivilliga kompletteringen ger en säkrare övervakning. Observera att båda dessa förslag är generella rekommendationer. Det kan vara aktuellt med andra kombinationer med både fler och färre on-lineinstrument. Utformningen av instrumenteringen bör anpassas individuellt för varje enskild anläggning. 1.2.2.1 Befintliga anläggningar utan on-lineinstrument Vid äldre anläggningar utan on-lineinstrument kan det ofta vara svårt att motivera en nyinvestering på en komplett övervakningsutrustning. Genom att komplettera med ett fåtal nya on-lineinstrument kan en betydligt bättre övervakning erhållas jämfört med endast manuella analyser. I första hand rekommenderas följande on-lineinstrument: 9

En konduktivitetsmätare på pannvattnet för att övervaka salthalten i pannvattnet och därmed behovet av avblödning. En konduktivitetsmätare som mäter både sur och total konduktivitet på överhettad (eller mättad) ånga. Total konduktivitet för att kontrollera och ev. styra doseringen av alkaliseringsmedel (phjustering av ånga och kondensat) och sur konduktivitet för att spåra eventuella föroreningar i ångan som kan skada turbinen. Som en bonus kan även ph-värdet beräknas utifrån de två konduktiviteterna. En restsyreanalysator för att övervaka avgasningen i matarvattentanken. Observera att denna instrumentering inte ger en heltäckande övervakning av vatten-ångcykeln. Den bör dock ge tillräckligt med information om vattenkemin för att eventuella driftstörningar ska kunna upptäckas för vidare kontroll med extra manuella analyser. 1.2.2.2 Anläggningar utan turbin I anläggningar utan ångturbin är behovet av on-lineinstrument betydligt mindre. Det räcker ofta med en konduktivitetsmätare på pannvattnet för att övervaka salthalten i pannvattnet och därmed behovet av avblödning samt ett restsyreinstrument för att övervaka avgasningen i matarvattentanken. 1.2.3 Omfattning på manuella analyser Den instrumentella övervakningen i rekommendationerna ovan behöver även kompletteras med ett antal manuella analyser. Det är parametrar som inte går (eller blir orimligt dyrt) att övervaka med onlineinstrument. Det gäller fosfathalten i pannvatten i anläggningar där fosfat doseras. Analysfrekvensen avgörs av vattenomsättningen i pannan, d.v.s. hur fort fosfathalten sjunker under normal drift. Mätning av mängden korrosionsprodukter (järn och koppar) måste avgöras från fall till fall för att bäst passa den aktuella anläggningen. Vidare behövs manuella analyser för kontroll av on-lineinstrumenten. Under förutsättning att instrumenten fungerar som de ska räcker det som regel att kontrollera en gång i månaden samt vid avvikande värden eller oförklarliga svängningar i trendkurvorna. 1.2.3.1 Anläggningar utan on-lineinstrument I anläggningar utan eller med en mindre grad av on-lineövervakning behövs ett analysprogram som omfattar i princip samma parametrar som vid on-lineövervakning. Analysprogram med frekvens och omfattning måste tas fram från fall till fall för att bäst passa den aktuella anläggningen. 1.2.4 Riktvärden En sammanställning av de riktvärden som gäller för den aktuella anläggningen är en förutsättning för att de ska gå att utvärdera vattenkemin och avgöra om det behövs några åtgärder för att justera vattenkvaliteten. Riktvärdena bör vara försedda med åtgärdsnivåer för att underlätta för driftpersonalen att fatta rätt beslut. I Värmeforsks Rapport nr 958 Riktvärden för vatten och ånga vid svenska energianläggningar har en sammanställning av de senaste internationella riktvärdena för vatten och ånga gjorts och anpassats för svenska energianläggningar. En av de viktigaste nyheterna i de reviderade riktlinjerna är införande av åtgärdsnivåer för de mest kritiska parametrarna för att ge vägledning för hur man ska hantera avvikelser i vattenkemin. 10

1.2.4.1 Åtgärdsnivåer I tabeller med endast ett värde där alla värden över (eller under) riktvärdet är oacceptabla kan det vara svårt att avgöra hur allvarligt ett avvikande värde verkligen är. För att hjälpa anläggningsägare och ansvariga operatörer har man börjat införa åtgärdsnivåer. Avvikande värden delas in i nivåer beroende på hur länge värdena kan accepteras. Även periodens längd anges. På senare år har även en rekommenderad nivå börjat anges. Det vill säga värden som normalt erhålls under en längre tid med kontinuerlig drift. Vid värden som avviker från normal drift bör en åtgärd göras för att återfå det normala värdet även om man ligger långt ifrån en oacceptabel nivå. Se Figur 4. Figur 4. Åtgärdsnivåer Förklaring av åtgärdsnivåerna: Analysvärden lägre än R (eller inom angivet intervall) är det analysvärde som normalt erhålls vid en längre tids drift med konstanta förhållanden, s.k. steady-state. En säkerhetsmarginal finns inbakad i riktvärdet. Nivån förväntas medföra låg risk för problem i form av beläggningar eller korrosionsangrepp. R Rekommenderat värde anges i riktvärdestabellerna. Intervallet mellan rekommenderat värde och åtgärdsnivå 1 är ett acceptabelt värde. Analysvärden som överstiger (eller understiger) rekommenderad nivå innebär att vattenkemin inte är optimal. Orsaken till detta bör undersökas och eventuellt åtgärdas även om ÅN1 inte överskrids. ÅN1 Åtgärdsnivå 1 anges i riktvärdestabellerna. Intervallet mellan ÅN1 och ÅN2. Här finns en potentiell risk för korrosion och/eller kontaminering. Åtgärder måste vidtas för att återkomma till normal nivå inom en vecka. Maximalt tillåten tid vid åtgärdsnivå 1 är två veckor/år (med undantag för tid vid driftsättning, dvs. första uppstart av anläggningen). ÅN2 Åtgärdsnivå 2 anges i riktvärdestabellerna. Intervallet mellan ÅN2 och ÅN3. Här föreligger stor risk för korrosion och/eller kontaminering. Åtgärder måste vidtas för att återkomma till normal nivå inom 24h. Maximalt tillåten tid vid åtgärdsnivå 2 är 48 timmar/år (med undantag för tid vid driftsättning, dvs. första uppstart av anläggningen). 11

ÅN3 Åtgärdsnivå 3 anges i riktvärdestabellerna. Analysvärden som överstiger (eller understiger) ÅN3 nivå innebär omedelbar fara för anläggningen. Stoppa anläggningen så fort som omständigheterna tillåter för att undvika skador. Systemet måste felsökas och åtgärder vidtas för att återföra vattenkemin till rekommenderad nivå innan pannan åter startas. ÅN3 anges inte för alla parametrar utan endast för de parametrar som anses medföra akut fara för haveri i anläggningen om de överskrids. Fördelen med att rekommendera värden som erhålls vid en tids kontinuerlig drift är att riktvärdet då mer speglar en normal drift. Riktvärden som ligger långt från normal drift har egentligen inget värde. Om man t.ex. vid normal drift alltid har en kiselhalt i ångan under 2 µg SiO 2 /kg så innebär det att när kiselhalten stiger över 5 µg SiO 2 /kg är något inte som det ska. Orsaken till avvikelsen bör undersökas och eventuellt åtgärdas. Det finns ingen anledning att vänta tills halten överstiger riktvärdet 20 µg SiO 2 /kg. Åtgärdsnivåerna är också ett bra stöd för driftpersonalen vid osäkerhet om vilka nivåer som man bör ligga på. Det måste påpekas att ovan angivna tidsintervall är grovt uppskattade trots att de är allmänt vedertagna. Hur lång tid en anläggning kan köras med avvikande värden är drift och anläggningsberoende. Varje start, stopp och driftstörning påverkar anläggningens livslängd och/eller tidsintervallet fram till nästa kemiska rengöring på ett negativt sätt. 1.2.5 Uppföljning och övervakning En bra övervakning av vattenkemin ställer krav på de system som finns för uppföljning av vattenkemivärdena. Systemen måste vara designade för detta ändamål. Det får inte vara så att övervakningen måste anpassas till systemet utan systemet ska anpassas utifrån bästa sätt att övervaka vattenkemin. Vid genomgång av trendkurvor ska alla oförklarliga toppar undersökas även om inte riktvärdet överskrids. Det ger ökad kännedom om anläggningen och många störningar kan avvärjas i förväg. I Figur 5 visas en trend med en tydlig störning. värden överstiger inte riktvärdet 20 µg/kg men avviker klart från den normala nivån. Genom att undersöka och åtgärda på ett tidigt stadium kunde en allvarlig störning undvikas. 12

Figur 5. Exempel på avvikande värde som bör undersökas och åtgärdas Det ska finnas instruktioner som klart och tydligt beskriver tillvägagångssättet vid avvikande värden och larm. Det grundläggande ska vara att ingen ska behöva tveka över vad som ska göras i en viss situation. Det ska också vara entydigt vilka värden som är avvikande eller inte. Riktvärden kan med fördel anges på alla ställen där de kan tänkas underlätta värdering av analysvärdet, t.ex. på skärmen i kontrollrummet, i analysprotokoll, på displayen till on-lineinstrumentet. Rutiner för kalibrering och service av on-lineinstrumenten ska upprättas och följas för att säkerställa funktionen hos instrumenten. Någon instruktion för själva kalibreringen brukar man inte behöva ta fram då den som finns i manualen till instrumentet för det mesta går utmärkt att använda. 1.3 Rekommendationer Med en rätt utformad och efterlevd övervakning av vattenkemin är risken för driftstörningar orsakade av dålig vattenkvalité liten. Bästa möjliga övervakning av vattenkemin innebär att en kedja av funktioner måste fungera fullt ut för att bli en enhet. Provtagningsutrustning med påstick, ledningar, ventiler och kylare ska vara utformade enligt gällande riktlinjer för att säkerställa en representativ provtagning. On-lineinstrument med hög tillgänglighet skapar förutsättningar för en överlägsen övervakning av vattenkemin. Val av instrument samt placering och omfattning är en viktig bit i utformandet av övervakningen. On-lineinstrumenteringen kompletteras med manuella analyser av bl.a. järn och fosfat samt regelbunden kontroll av on-lineinstrumenten. 13

Vikten av fungerande rutiner för tillsyn och underhåll av instrumenten och instruktioner för kalibrering kan inte nog understrykas. System för uppföljning och utvärdering av mätvärden ska vara lättanvända. Driftrutinerna ska klart beskriva vilka värden som är avvikande och hur detta ska åtgärdas. En lista med aktuella riktvärden och åtgärdsnivåer ska finnas vid varje anläggning. Vidare bör riktvärdena vara angivna i analysprotokoll, på skärmbilder och intill displayen på aktuella on-lineinstrument för att även personal utan kemikompetens snabbt ska kunna avgöra om ett analysvärde ligger på en tillfredsställande nivå. All berörd personal måste känna till vikten av en bra vattenkemi och vad en felaktig vattenkvalitet kan innebära för systemet. 14

2 RENING AV SPÄDVATTEN Ett bra vatten in i systemet är en förutsättning för en ekonomisk och säker drift av anläggningen. Spädvattenreningsanläggningen är en mycket viktigt del i anläggningen. Genom den passerar allt vatten som används i vatten-ångcykeln. Ett dåligt resultat i reningen ger direkt följder i resten av anläggningen. Ju större mängd salter, kiselsyra etc. som avskiljs i avsaltningsanläggningen desto mindre mängder av dessa ämnen behöver hanteras i systemet. Därför är tillsyn och skötsel av spädvattenreningsanläggningen en kritisk punk i övervakningen av vattenkemin. Det är viktigt att spädvattenreningen dimensioneras och utformas på rätt sätt så att en funktionell anläggning erhålls. 2.1 Krav på vattenkvalitet Kravet på spädvattenkvalitet ökar med ökande panntryck. I Värmeforskrapporten Riktvärden för vatten och ånga vid svenska energianläggningar rekommenderas att alla ångproducerande energianläggningar spädmatas med avsaltat vatten. Förr ansågs det acceptabelt att använda ett avhärdat spädvatten i anläggningar med panntryck upp till 60 bar. Det är dock inget som rekommenderas i dag. Det finns i dag bra teknik att framställa spädvatten av hög kvalitet på ett ekonomisk och miljömässigt sätt. En bra spädvattenkvalitet är lönsam i längden då det medför minskad risk för beläggningar i panntuber, lägre avblödning, minskat underhåll i form av kemisk rengöring och slitage i ventiler etc. I Värmeforskrapporten anges riktvärden för pannor med avhärdat spädvatten och panntryck upp till 60 bar. Detta främst för att hänsyn tagits till befintliga energianläggningar som fungerat väl i många år enligt äldre riktlinjer. Dessa anläggningar ska i de flesta fall kunna köras vidare utan krav på kostsamma investeringar p.g.a. uppdaterade riktvärden. 2.2 Membranteknik Med membranteknik menar vi vanligtvis omvänd osmos eller RO (reversed osmosis). Det är den teknik som genomgående har använts vid avfallseldade kraftverk sedan mitten av 1990-talet för avsaltning av spädvatten. I RO-aggregatet delas kondensatet upp i två vattenströmmar, det rena permeatet och det smutsiga koncentratet, även kalla rejekt, som innehåller nästan alla salter. I RO-aggregatet uppkoncentreras salterna genom att råvattnet pressas genom ett membran under högt tryck. Membranet har den egenskapen att det släpper igenom vatten och gaser men håller tillbaka salter. Ett mindre saltläckage, 2-5 %, sker dock. Detta ger en saltavskiljning på 95-98 %. 15

Figur 6. RO-membran Figur 6 visar en schematisk bild av två RO-membran monterade i ett tryckrör. Ut från RO-aggregatet erhålls två vattenströmmar, permeat och rejekt. Permeatet är det renade vattnet som passerat genom membranet. Flödet är ca 70-90 % av inkommande vattenmängd. I rejektet, resterande 10-30 % av inkommande vattenmängd, återfinns de salter som fanns i råvattnet samt det vatten som behövs för att transportera bort salterna. Saltsammansättningen är densamma som i inkommande vatten och halterna är proportionella mot uppkoncentreringsfaktorn, d.v.s. 3-10 gånger så höga som i råvattnet. RO-membranet avskiljer salter ur vattnet medan gaser passerar genom RO-membranet. Om råvattnet har en hög alkalitet eller ett ph-värde under ph 7 kan halten koldioxid i RO-permeatet bli hög. Ofta utgörs föroreningarna i RO-permeatet huvudsakligen av koldioxid. Koldioxid är en gas och avskiljs inte i RO-aggregatet. Bikarbonaterna avskiljs däremot på samma sätt som övriga joner. Koldioxid löser sig i vatten varpå det bildas vätejoner och bikarbonatjoner. CO 2 + H 2 O H + HCO 3 - Lösligheten är ph-beroende. Ju högre ph-värde desto mer koldioxid kan lösas i vattnet i form av bikarbonatjoner. När ph-värdet sänks omvandlas bikarbonatjonerna åter till gasformig koldioxid. Vid ph 4,3 föreligger alla bikarbonater som koldioxid. Vid ph 8,3 finns ingen koldioxid i vattnet. Figur 7 illustrerar förhållandet mellan koldioxid, vätekarbonat och karbonat och vid olika ph-värden. Koldioxiden kan avskiljas med en CO 2 -stripper eller i ett kontaktmembran. Tekniken följer välkända fysikaliska lagar och är väl beprövad. 16

Figur 7. Fördelning mellan koldioxid, vätekarbonat och karbonat som funktion av ph-värdet Källa: Värmeforsk Handbok i vattenkemi 2.2.1.1 Kontaktmembran Vid avgasning av vatten med membranteknik används kontaktmembran. Kontaktmembran kan användas för att avskilja flera olika gaser ur vatten. Vanligtvis används hålfibermembran, som påminner lite om tubvärmeväxlare, där vattnet som innehåller gasen passerar på membranens utsida. Vid avskiljning av koldioxid ur vatten är resultatet beroende på ph-värdet. Bäst resultat erhålls vid ph <4,3 då all bikarbonat föreligger som koldioxid. Se Figur 7. Koldioxid är en gas som kan diffundera genom membranet. Inuti membranen strömmar luft. Koldioxiden diffunderar genom membranet och transporteras bort med luften. Drivkraften i processen är koncentrationsskillnaden i koldioxid mellan primär- och sekundärsida. I och med att all koldioxid som passerar genom membranet förs bort med luftströmmen blir koldioxidhalten i princip noll på sekundärsidan. När kontaktmembranen placeras efter ett RO-aggregat behövs ingen ph-justering för att erhålla en bra avskiljning av koldioxid då ph-värdet i permeatet redan är tillräckligt lågt. Kontaktmembran kan även användas för att ta bort syre ur spädvattnet. Det används främst i mindre anläggningar som saknar tillgång på ånga och därmed inte kan använda en traditionell matarvattentank med avgasare på toppen. Detta är en applikation som är i sin linda men blir mer och mer vanligt förekommande. 17

2.2.1.2 Stripper Ett annat alternativ till koldioxidavdrivning är att använda en stripper som är en väl beprövad teknik. Strippern består av en kolonn som är fylld med fyllkroppar av plast för att få en så stor kontaktyta som möjligt. I toppen på avdrivaren sprayas vattnet in och får strila ner över fyllnadsmaterialet. Luft blåstes in i botten av avdrivaren varpå koldioxiden följer med luften ut. Luften som innehåller den avdrivna koldioxiden kan släppas ut till atmosfären. 2.2.1.3 Lutdosering En annan lösning som förekommer ibland är att dosera lut före RO-aggregatet för att omvandla koldioxiden till bikarbonater som kan avskiljas i RO-membranen. CO 2 + OH- HCO 3 - Detta är dock en metod som författaren inte rekommenderar. Risken för saltutfällningar i ROmembranen ökar vid ökat ph-värde vilket medför risk för driftstörningar. Vid en eventuell lutdosering rekommenderas att lutdoseringen inte styrs av en ph-mätare då risken för felaktigt dosering vid en defekt eller okalibrerad ph-elektrod kan medföra för hög eller för låg dosering med allvarlig driftstörning som följd. Styrning av lutdoseringen bör göras mot t.ex. flöde eller konduktivitet och övervakas med en ph-mätare. 2.3 Jonbytesteknik Vid rening av vatten med jonbytesteknik skiljer man på avhärdning och avsaltning. Avsaltning av spädvatten görs inte längre med enbart jonbytesteknik vid svenska kraftvärmeverk. Däremot är det vanligt att jonbytesteknik används i kombination med membranteknik. Det gäller t.ex. förbehandling av vattnet till RO-aggregatet och polering av permeatet ut från RO-aggregatet. Förbehandling. Det rekommenderas att vattnet till ett RO-aggregat avhärdas för att minimera risken för kalkutfällning på membranytorna. Avhärdningen sker i ett filter fyllt med en katjonmassa som är regenererad (laddad) med natriumjoner. Råvattnet innehåller både positiva katjoner och negativa anjoner. De positiva jonerna kalcium och magnesium (hårdhetsbildarna) byts, i avhärdningsfiltret, ut mot natriumjoner som inte ger upphov till svårlösliga beläggningar på membranytorna. Jonbytesmassan kan bara ta upp en bestämd mängd hårdhet. Därefter måste massan regenereras, d.v.s. laddas med nya natriumjoner. Regenereringen görs med natriumklorid upplöst i vatten. I anläggningar där råvattnet inte utgörs av kommunalt dricksvatten, t.ex. åvatten, sjövatten eller återvunnet rökgaskondensat räcker det inte med endast avhärdning som förbehandling. Vilken förbehandling som då behövs måste avgöras från fall till fall. Polering. Det rena vattnet (permeatet) ut från RO-aggregatet innehåller en mindre mängd salter. I anläggningar med panntryck över 40 bar behöver även dessa salter avlägsnas. Detta brukar populärt kallas för polering av vattenkvaliteten. Även i anläggningar med lägre panntryck kan det vara en fördel att göra så. 18

Poleringen av permeatet kan ske med jonbytesteknik i ett blandbäddfilter. Filtret är fyllt med en blandbäddmassa bestående av både katjon- och anjonmassa. I katjonmassan byts alla katjoner mot vätejoner och i anjonmassan byts alla anjoner mot hydroxidjoner. Vätejoner och hydroxidjoner reagerar sedan med varandra och bildar vatten. Beroende på vattenkvalitet kan blandbäddmassor med olika förhållande mellan katjon- och anjonmassa användas. Blandbäddmassan regenereras som regel inte utan byts ut när den är förbrukad. Fördelen med att byta ut massan är att man slipper kemikaliehanteringen med syra och lut. Då blandbäddfiltret är placerat efter RO-aggregatet där 95-98% av salterna avskilts blir gångtiden på blandbäddmassan förhållandevis lång. Vanligtvis räcker det med ett massabyte per driftsäsong. Ett alternativ till polering av RO-permeatet i ett blandbäddfilter kan vara att installera ett EDI-aggregat. Se nästa kapitel. 2.4 EDI EDI är en förkortning av ElectroDeIonisation vilket på svenska blir elektroavjonisering. EDI är en teknik att polera vattenkvaliteten efter t.ex. ett RO-aggregat och bygger på en kombination av membran- och jonbytesteknik. Det går inte att mata ett EDI-aggregat direkt med obehandlat råvatten eller kommunalt drickvatten. Kravet på vatten in till ett EDI-aggregat är högt både vad gäller partiklar och salthalt (konduktivitet). Ett EDI-aggregat går inte att backspola varför det inte får finnas några partiklar i inkommande vatten. Konduktiviteten bör inte överstiga 30 µs/cm. Placerad efter ett RO-aggregat fungerar EDI:n utmärkt med ett mycket lågt underhållsbehov. Avsaltningen sker i en apparat med ett stort antal kanaler med mellanväggar av jonbytande material. Se Figur 8. Tillflödet tas in i varannan kanal, som är fylld med jonbytesmaterial. De andra kanalerna innehåller vatten vars uppgift är att transportera bort de salter som avskiljs. Via elektroder läggs en likspänning tvärs över membranpaketet. Därvid dras de positiva och negativa jonerna åt varsitt håll genom de jonbytande membranen till omgivande avloppsvattenkanaler. Vidare transport av jonerna in i nästa renvattenkanal förhindras av karaktären hos nästa membran (anjon eller katjon). Figur 8. EDI principskiss 19

Genom EDI erhålls en ytterst långt driven avsaltning av vattnet. Renvattenkanalerna är fyllda med jonbytesmaterial som fångar upp jonerna och underlättar transporten fram till membranen. 2.5 Rekommendationer 2.5.1 Val av teknik/utrustning Vid en avfallseldad anläggning rekommenderas en avsaltningsanläggning i tre eller fyra steg, bestående av: förbehandling med avhärdningningsfilter avsaltning med RO-aggregat eventuellt ett kontaktmembran för avskiljning av koldioxid (beroende på råvattenkvalitet) polering av vattenkvaliteten med EDI-aggregat eller ett blandbäddfilter. Eventuellt kan ett blandbäddfilter installeras som redundans för EDI-aggregatet. Blandbäddfiltret bör i så fall inte vara inkopplat hela tiden utan stå stand-by utan jonbytesmassa. Vid en driftstörning fylls filtret med massa och tas i drift. Om blandbäddfiltret är i drift hela tiden finns det en risk att det släpper kisel när massan börja ta slut. Massan släpper då allt kisel som tagit upp under driftcykeln under en mycket kort period vilket kan resultera i mycket höga kiselhalter i spädvattnet. Blandbäddfilter ska dock inte behövas om avsaltningsanläggningen och EDI-aggregatet är rätt dimensionerad. Det är viktigt att ställa tydliga krav på prestanda och vattenkvalitet vid upphandling av en avsaltningsanläggning. 2.5.2 Storlek på anläggning Avsaltningsanläggningen dimensioneras utifrån en uppskattad vattenförbrukning plus lite marginal. Den största momentana vattenförbrukningen är uppfyllning av pannan efter ett stopp som medfört tömd panna. Genom att installera en relativt stor spädvattentank erhålls en buffertvolym som kan utnyttjas vid uppfyllning av panna. Det skapar utrymme för att installera en mindre avsaltningsanläggning som bättre är anpassad för normal drift samtidigt som det finns tillräckligt med vatten både vid driftsättning av en ny panna och vid uppstart av pannan efter t.ex. ett revisionsstopp. Spädvattentanken bör minst vara så stor att vattnet räcker till för att fylla upp hela systemet, inte bara panna, efter ett revisionsstopp. Det är bättre att installera en stor spädvattentank än att överdimensionera avsaltningsanläggningen så den räcker till för att fylla upp pannan på en tillräckligt kort tid. Det är en fördel att bygga avsaltningsanläggningen fördelat på två eller flera linjer. Om vattenbehovet uppskattas till 5 m³/h som mest vid normal drift, kan en anläggning på 2x3 m³/h vara lämplig i kombination med en väl tilltagen spädvattentank. 20