Deutsch
English← Startseite • Anwendungen • Kühlwasser ↓ Einführung • Zusatzwasseraufbereitung • Teilstromfiltration • Absalzung • chemische Konditionierung
Das Kühlwasser offener Kühlkreisläufe soll derart beschaffen sein, dass der Kühlkreislauf zuverlässig und wirtschaftlich betrieben werden kann. Dies bedeutet die Minimierung von Ablagerungen und Korrosion im Kühlkreislauf bei einem wirtschaftlichen Eindickungsfaktor des Kühlwassers. Zu diesem Zweck werden das Zusatzwasser und das Kühlwasser durch verschiedene Wasseraufbereitungsverfahren aufbereitet.
Vereinfachtes Fließschema offener Kühlkreislauf:
1 = Zusatzwasseraufbereitung, 2 = Kühlturm, 3 = Prozess (z.B. Wärmetauscher), 4 = Teilstromfilter, 5 = Absalzarmatur, 6 = Dosieranlage
a = Rohwasser, b = Zusatzwasser, c = Kühlwasser-Vorlauf, d = Kühlwasser-Rücklauf, e = Dosierchemikalien
Das warme Kühlwasser (c) strömt aus dem Prozess (3) durch den Kühlturm (2) und kühlt dabei durch Verdunstung ab. Das abgekühlte Kühlwasser (d) wird wieder durch den Prozess (2) gefördert, und dabei erwärmt. Ein Teil des Kühlwassers wird zur Begrenzung der Schwebstoffkonzentration kontinuierlich über ein Teilstromfilter (4) umgewälzt. Der Eindickungsfaktor des Kühlwassers wird über die Absalzeinrichtung (5) eingestellt. Wasserverluste durch Verdunstung, Spritzverluste und Absalzung werden durch Zusatzwasser (b) ausgeglichen, welches in der Zusatzwasseraufbereitungsanlage (1) aus Rohwasser (a), z.B. Oberflächenwasser, erzeugt wird. Zur chemischen Konditionierung werden mit einer Dosieranlage (6) verschiedene Konditionierungsmittel (e) in das Zusatzwasser (b) und in das Kühlwasser (c) dosiert.
Korrosion und Ablagerungen im Kühlkreislauf enstehen aus der Wechselwirkung zwischen verschiedenen im Kühlwasser gelösten und suspendierten Stoffen, der Wassertemperatur, biologischem Wachstum, Strömungsverhältnissen und den Werkstoffen der verschiedenen Komponenten wie z.B. Rohrleitungen, Armaturen, Wärmetauschern und Kühlwasserbecken. Mit dem Zusatzwasser (b) werden gelöste und suspendierte Feststoffe in den Kühlkreislauf eingetragen, wie z.B. Calcium, Natrium, Hydrogencarbonat, Sulfat, Chlorid, aber auch Eisen, Mangan, Silikate und Schwebstoffe. Durch den Kontakt des Kühlwassers mit der Atmosphäre im Kühlturm (2) werden Schwebstoffe in den Kühlkreislauf eingetragen, ebenso erfolgt durch Belüftung im Kühlturm ein Konzentrationsausgleich zwischen den in der Luft vorhandenen und den im Kühlwasser gelösten Gasen, z.B. Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid.
Bei der Verdunstung von Wasser im Kühlturm verbleiben gelöste und suspendierte Feststoffe zunächst weiter im Kühlkreislauf, und reichern sich entsprechend im Kühlwasser an. Das Verhältnis der Konzentration gelöster Feststoffe im Kühlwasser zur Konzentration im Zusatzwasser ist als Eindickungsfaktor definiert; dieser stellt sich für ein konstantes Kühlwasservolumen direkt abhängig von Verdunstung, Spritzverlusten und Absalzung ein. Für eine gegebene Zusatzwasserqualität, gegebene anwendungstechnische Bedingungen und ein gegebenes chemisches Konditionierungskonzept ergibt sich in der Regel ein bestimmtes Intervall von günstigen Eindickungsfaktoren mit minimaler zu erwartender Korrosion und minimalen zu erwartenden Ablagerungen. Aus wirtschaftlichen Gründen wird meistens ein Eindickungsfaktor zwischen 3 und 10 angestrebt.
Ziel der Zusatzwasseraufbereitung ist hauptsächlich die Entfernung von gelösten und suspendierten Feststoffen aus dem Rohwasser. Abhängig von der Rohwasserqualität und -herkunft, der angestrebten Eindickung des Kühlwassers und einer eventuellen zusätzlichen Verwendung als Prozess- oder Brauchwasser können dazu verschiedene Filtrations-, Ionenaustausch- und Membranverfahren eingesetzt werden.
Üblich ist der Einsatz von z.B. →Kies- oder →Mehrschichtfiltern zur Entfernung von Schwebstoffen sowie zur Enteisenung und Entmanganung, von →Entkarbonisierungsanlagen und →Enthärtungsanlagen zur Entfernung von Calcium und Magnesium, oder von →Umkehrosmoseanlagen zur Entsalzung. Bei Aufbereitung durch Enthärtung oder Umkehrosmose kann es sinnvoll sein, das derart aufbereitete Wasser wieder mit ggf. filtriertem Rohwasser zu verschneiden, um korrosionstechnisch günstigere wasserchemische Bedingungen im Kühlwasser herzustellen.
Teilstromfilter für Kühlwasser, mit integrierter Absalzeinrichtung.
Ziel der Teilstromfiltration ist die Begrenzung der Schwebstoffkonzentration im Kühlwasser. Schwebstoffe werden über das Zusatzwasser und über Luftkontakt im Kühlturm in den Kühlkreislauf eingebracht, können aber auch eine Folge von Korrosion oder biologischem Wachstum sein. In der Regel wird im Kühlwasser eine Schwebstoffkonzentration von < 10 mg/L angestrebt; üblicherweise werden dazu ca. 5 ... 10% des Umlaufvolumenstroms über das Teilstromfilter filtriert. Bei Einsatz entsprechender Dispergiermittel oder regelmäßiger automatischer Reinigung der einzelnen Komponenten können auch höhere Schwebstoffkonzentrationen noch akzeptabel sein.
Zur Teilstromfiltration werden üblicherweise →Kiesfilter eingesetzt, bei weniger strengen Anforderungen an die Schwebstoffkonzentration im Kühlwasser auch verschiedene selbstreinigende Oberflächenfilter, z.B. Scheibenfilter oder Kantenspaltfilter. In vielen Fällen ist eine Rückspülung des Teilstromfilters mit Kühlwasser möglich; abhängig von der Schmutzaufnahmekapazität und Standzeit des Teilstromfilters ist die Rückspülung dann abwasserneutral, da mit der Absalzung zu verrechnen.
Durch Absalzung wird der Eindickungsfaktor des Kühlwassers ↑gemäß vorstehender Definition eingestellt. In der Regel erfolgt die Absalzung durch vollautomatisches Öffnen und Schließen der Absalzarmatur abhängig von festgelegeten Grenzwerten ausgewählter wasserchemischer Parameter des Kühlwassers, z.B. der →elektrischen Leitfähigkeit. Die Absalzarmatur kann sich z.B. am Kühlwasserbecken befinden, oder zusammen mit den dazugehörenden Meßeinrichtungen in die Verrohrung des ↑Teilstromfilters integriert werden.
Abhängig von der Rohwasserqualität, dem gefahrenen Eindickungsfaktor und der eingesetzten chemischen Konditionierung kann es im Einzelfall sinnvoll sein, neben der elektrischen Leitfähigkeit weitere wasserchemische Parameter des Zusatzwassers und des Kühlwassers automatisch zu überwachen, z.B. den pH-Wert, die Säurekapazität, die Eisenkonzentration oder die Konzentration bestimmter Wirkstoffe der eingesetzten chemischen Konditionierungsmittel.
Dosierstation zur Dosierung von Korrosionsinhbitor und Biozid in Kühlwasser.
Der Betrieb offener Kühlkreisläufe erfordert in der Regel den Einsatz chemischer Konditionierungsprogramme. Die chemischen Konditionierungsmittel werden mit →Dosieranlagen an geeigneten Stellen in das Zusatzwasser oder in das Kühlwasser dosiert.
Die üblichen chemischen Konditionierungsprogramme umfassen z.B. Inhibitoren zur Verminderung von Korrosion, Dispergiermittel zur Verminderung von Ablagerungen und Biozide zur Begrenzung biologischen Wachstums. Unterstützend dazu – oder im Einzelfall auch als Alternative – können Säuren, z.B. Schwefelsäure, oder Laugen, z.B. Natronlauge, zur pH-Korrektur in das Zusatzwasser oder Kühlwasser dosiert werden, um derart das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht des Kühlwassers innerhalb eines günstigen Bereichs einzustellen.
05.05.2018 • EWT Eckert Wassertechnik GmbH • Datenschutz • Impressum