abwasser besser nutzen - ecoserve
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Wasserchemie in der Kehrichtverbrennung - Abwasser besser Nutzen
Peter HeusserOlten, 2020
H2O
Motivation Energie:
Cp= 4,184 kJ/(kg·K)
ΔHv = 2257 kJ/kg
Wasser Dampf System
Kühlwasser
Quench- und Waschwasser (RGR)
Ab-Wasser
Wasser im Müll / im Rauchgas
…..
Kaffee, Wein, Bier, ……
Inhalt:
- Wasserbilanz
- Geschlossene Wasserkreisläufe
- Offene Wasserkreisläufe
Korrosion /Ablagerungen:
- Arten der Korrosion
- Relevante Komponenten im Wasser
- Beispiele
Schlussbemerkung
Wasserbilanz
Geschlossene Kreisläufe
Wasser-Dampf-Kreislauf:
- Hohe Temperaturen und hohe Drücke
Entmineralisiert -> Keine Ablagerungen pH > 9 -> Keine Korrosion
- Hohe Qualitätsstandards mit minimaler Fluktuation
- Online Messung von wichtigen Parametern zum Schutz der Anlage
- Viel Erfahrung vorhanden, StandardKraftwerkstechnik / Kesselbau und Turbinenbetrieb
- EN 12952-12 / VGB R 450 LE / EPRI
Geschlossene Kühlkreisläufe
- Turbinenkühlung / Allgemeine Maschienenkühler / Schurrenkühlung / etc.
- Erhöhte Temperaturen und Drücke
- Enthärtetes Wasser / ev. Demineralisiertes Wasser (Keine Ausfällung im angewanten Temperaturbereich)
- pH > 9 -> Korrosionsschutz
- Frostschutz (Glycol, etc.) -> Gefrierschutz bei teilweiser Verlegung im Aussenbereich
Geschlossene Kühlkreisläufe
Parameter Einheit Betriebswert Alarm Überprüfung
Spezifische Leitfähigkei μS/cm < 40 100 Wöchentlich
pH - 9.0 – 10.0 < 9.0 und >10.0 Wöchentlich
Eisen als Fe mg/kg < 0.5 2 Monatlich
Kupfer als Cu mg/kg - 1 Monatlich
Härte mg/kg als
CaCO3
< 2 - Monatlich
Chlor als Cl mg/kg < 0.1 - Monatlich
Sauerstoff mg/kg < 0.02 < 0.5 Monatlich
Offener Kreislauf
• Generell Kaltwassersysteme mit tiefen Drücken
• Standortspeziefische Versorgung mit hohen Fluktuationen in Qualität
• VGB R-455
Messung von pH, Leitfähigkeit, Härte
Korrosion
Materialauswahl für Rohrleitungen:
– Thermo-mechanischer Belastung(Medium, Druck, Temperatur, Fliessgeschwindigkeit)
– Erfahrungen von anderen Anlagen / Goodengineering practice
– Die detailierte chemische Zusammensetzung wird oft nicht berücksichtigt
Konsquenzen:
– Ausfallgefahr dieser Rohrleitungssysteme, und damit Risiko des kompletten Betriebsausfalls
Korrosion
Folgend die Basis von Korrosionsmechanismen, gefolgt von einer Überprüfung der Schlüsselkomponenten der Wasserzusammensetzung, die die Korrosionsneigung des Wassers erhöhen.
Für Kühlwasserleitungen wird meist Kohlenstoffstahl gewählt
Korrosion im Wasser
Wasserzusammensetzung
Gase:
- CO2 gelöst
- Sauerstoff
- Stickstoff, andere Gase (H2S, CH4,…)
Salze:
- Gelöste Ionen
- Schwebwstoffe
- Unlösliche Stoffe
- Sonstiges: Organisches: biologischer Abbau aus pflanzlichem und tierischem Leben
Analysen
Wasserzusammensetzung -> Wasserkorrosionstendenz
• Hartes Wasser: Tendenz zur Ablagerung
• Weiches Wasser: Säure- und Korrosionsneigung
Schlüsselparameter für die Vorhersage der Wasserverhaltenstendenz
• T °C, pH, Bicarbonat [HCO3-], Calcium [Ca2
+] Leitfähigkeit (TDS), Chlorid [Cl-], Sulfat [SO4
2-], Sauerstoff
---> Korrosionstendenz-Berechnung
• pH-Wert -- Erforderlicher pH-Wert, damit sich Wasser unter bestimmten Bedingungen im Gleichgewichtszustand befindet
Wasserzusammensetzung• Langelier-Index (Sättigungsindex)
LSI = pH – pHs
«Der Sättigungsindex ist ein Indikator für die Richtungstendenz und die treibende Kraft, aber kein Mass für die Korrosionstendenz von Wasser.»
• Ryznar-Index (oder Stabilitätsindex) R = 2 pHs - pH Repräsentativ aus experimentellen Tests an Kohlenstoffstahl für in Bewegung befindliche Flüssigkeiten, Bewertung des Maßes an Ablagerungen Korrosion
• Larson-IndexBewertung der Korrosionstendenz von Kohlenstoffstahl aufgrund von [SO4
2-] und [Cl-]
Indizes geben nur einen Hinweis auf die Korrosionstendenz bei Verwendung von Kohlenstoffstahl
Beispiel
Ablagerungen in Rohwasserversorgung
Biologie
VGB R-455 P, Abs. 3.2.3.4: MikrobiozideAbs. 5.2: Überwachung
42. BImSchV: „Legionellenverordnung“Kühlturm > 200 MW
Verdunstungskühler (<200 MW)Schulung: -> VDI 2047 / 6022
Entkeimung:- Natrium-Hyperchlorit, Chlor, Brom, Ozon, …
Biologie
Konzentrationen: (42 BImSchV)
Wasserchemie