Wasseraufbereitung für Kühltürme

 

Hier eine vollständige Anleitung zur Auswahl eines optimalen Wasseraufbereitungssystems für Kühlturme.

Was ist das Ziel eines automatischen Nachfüllsystems? Welche Rolle spielt eine angemessene chemische Aufbereitung? Wie kann das zirkulierende Wasser an den optimalen Betriebsgrenzen gehalten werden? Und warum ist es nützlich, osmotisches Wasser während die Wasseraufbereitung Phase zu verwenden? Ihr Berater für Prozesskühlung kann alle Fragen beantworten.

Lassen Sie uns zunächst sehen, wie ein Kühlturm betrieben wird.

 

1. Eine kurze Einführung in den Kühlturmbetrieb

Die Wasserkühlung durch die Verdampfungstürme ist ein System mit sehr hoher Energieeffizienz. Indem Sie das Verdampfen einer kleinen Menge Wasser erzwingen, senken Sie die Temperatur des Restes der zirkulierenden Wassermasse.

Die verdampfte Wassermenge beträgt bei maximaler Leistung ungefähr 2 % der gesamten zirkulierenden Menge. Die Ausnutzung der latenten Verdampfungswärme ermöglicht es daher, bei Temperaturen in der Nähe der Feuchtkugeltemperatur zu arbeiten und damit im Vergleich zur Kühlung mit Kältemaschinen oder fließendem Wasser sehr niedrige Betriebskosten zu erzielen.

 

2. Was passiert mit dem zirkulierenden Wasser?

Ein System mit einem Kühlturm kann nicht als vollständig geschlossener Kreislauf betrachtet werde, da ein direkter Austausch mit der Luft stattfindet, aber auch kein vollständig offener Kreislauf weil der größte Teil des Wassers im Kreislauf geführt wird.

Aufgrund der Verdampfung ist es notwendig, ein automatisches      Nachfüllsystem vorzusehen, das den korrekten Wasserstand aufrechterhalt.

Im Vergleich zum Nachfüllwasser beeinflussen folgende Hauptfaktoren die Anfangsqualität dem Umlaufwasser:

• Verschmutzung und Verunreinigung durch den Kontakt mit der Luft: um die Verdampfung zu erreichen, werden große Luftmassen in die Austauschenfläche gedrückt und der Verdampfungsturm fungiert daher als Wäsche und Reinigung der angesaugten Luft, die Staub, organisches Material, oder eine eventuelle Verunreinigung enthält.
• Verschmutzung und Verunreinigung aufgrund des Kontakts mit der Kühlanlage und eventuell mit der direkten Kühlung von Werkstücken.
• Andauernd Erhöhung der Salzkonzentration von Wasser, einschließlich der zuvor genannten Schadstoffe: aufgrund der Verdampfung eines Teils des Wassers, das als destilliert betrachtet werden kann, und der anschließenden Nachfüllung wurde der Salzgehalt des zirkulierenden Wassere weiter einsteigen, wenn keine angemessene Reinigung erfolgt.
• Erhöhung der Bakterienbelastung und Wachstum von Algen/ Biofilm aufgrund günstiger Bedingungen (Licht, organisches Material, Temperatur, Sauerstoffzufuhr).

 

3. Vorteile der Verwendung eines automatischen Wasseraufbereitungssystems

Infolge der vorherigen Überlegungen zum Wasserumlauf, ohne angemessene Anleitung und chemische Behandlung wurde es in kurzer Zeit negative Folgen auf das Kühlsystem und ein Verlust von Wärmeaustausch, sowohl auf dem Turm als auch auf dem gesamten Kreislauf hervorrufen.

Diese negativen Folgen sind hauptsächlich:

• Verkrustung, sowohl verallgemeinert als auch vor allem auf Austauschflächen. Es ist anzumerken werden, dass die Bildung eines kleinen Verkrustungsfilm die beteiligten Austauschflächen (die eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben) isoliert und die Effizienz des System schnell senkt. Mit der Zeit wurde die fortgesetzte Verkrustung den Film vergrößern, bis er einer dicken und isolierenden Schicht wird, die die Kuhl- und Turmaustaschenflachen verstopfen würde.
• Korrosion, lokalisierte oder verbreitete. Neben dem direktem Kontakt mit dem Kühlwasser kann es auch zu Korrosion unter den Schmutzablagerung kommen (unter – Ablagerung Korrosion). Dieses Phänomen ist für die Anlage sehr gefährlich, es die Apparaturen beschädigen und daher zu Ausfall des Kühlsystems führen kann.
• Entwicklung von Algen und Biofilmen, die die Wärmeaustauscheffizienz verringern. Die kann die Durchgänge verstopfen und Auswirkungen auf die Gesundheitssicherheit bedingen. Derzeit wird in den Richtlinien ausdrücklich empfohlen, dass das System bezüglich der Kontrolle der bakteriellen Proliferation optimal verwaltet wird.

Es ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Phänomene ihre Wirkung verstärken, wenn sie gleichzeitig stattfinden. Um ein sicherer und effizienter Führung über die Zeit zu gewährleisten, ist es daher wichtig, die Anlage in Bezug auf alle Parameter optimal zu betreiben.

 

4. Wie man eine richtige Wasserbehandlung ausführen

Das Ziel dieser Behandlung ist es daher, das zirkulierende Wasser an der optimalen Betriebsgrenzwerte zu halten, und den besten Kompromiss zwischen Leistung Ergebnissen, Sicherheit und Betriebskosten zu erzielen. Es gibt jedoch kein „universelles“ Behandlungssystem, sondern viele Konfigurationen und Komplexitätsgrade sind möglich:

• Grӧße und Potentialder Anlage. Im Allgemeinen erfordern kleine Anlage einfachere Systeme, während große Anlagen komplexere benötigen
• Erforderlicher Automatisierungsgrad, um die Arbeit der engagierten Belegschaften zu minimieren.
• Notwendigkeit der automatischen Einstellung an Änderungen der thermischen Belastung
• Budget für das Behandlungssystem und dessen Betrieb erforderlich: im Allgemeinen beteiligen komplexere und vollständigere Systeme mit geringeren Betriebskosten, wodurch sie für mittlere und große Anlage mit einer beachtlichen Anzahl von Arbeitsstunden pro Jahr besser geeignet sind. Umgekehrt haben einfachere Systeme geringere Anfangskosten und eignen sie für Anlagen mit geringer Kapazität oder für Anlage, die gelegentlich verwendet werden.
• Prozesstyp, Betriebsbedingungen und Qualität des Versorgungswassers.
• Spezifische Notwendigkeiten (z. B. vom Prozess oder vom Hersteller zu kühlenden Maschine vorgeschrieben).

Um eine vollständige Kontrolle der Anlage zu erreichen, muss das Behandlungssystem hauptsächlich die folgenden Aufgaben ausführen:

• Kontrolle und Aufrechterhaltung der richtigen Salzkonzentration im Wasser. Zu diesem Zweck muss ein automatisches Reinigungssystem installiert werden. Es sollte mit unterschiedlichen Betriebsstrategien entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen und Betriebsbedingungen implementiert werden. Dies muss geschehen: die Wasserkonzentration muss innerhalb der Grenzen gehalten werden, die durch die Behandlung leitbar sind.
• Kontrolle und Minimierung der Risiken einer Verkrustung. Um den Schutz vor Verkrustung zu erhalten, ist es wichtig, Synergien zwischen dem automatischen Reinigungssystem, dem chemischen Konditionierungsprodukt und dem Wasser-Vorbehandlungssystem, falls vorhanden, anzunehmen und zu erzielen.
• Kontrolle und Minimierung der Korrosionsrisiken. Um den Schutz vor Korrosion zu erhalten, ist es wichtig, Synergien zwischen dem automatischen Reinigungssystem, dem chemischen Konditionierungsprodukt zu erzielen und die Baumaterialien des Systems angemessen auszuwählen
• Kontrolle des Bacterienwachstums. Um den Schutz vor Algen- und Biofilmwachstum und zur Aufrechterhaltung akzeptabler Betriebsbedigungen zu erhalten, ist es wichtig, dass die Verwendung des Desinfektionsprodukts durch Materialien und konstruktive Auswahlen unterstutzt wird, um dieses Phänomen zu minimieren.

Wie oben erwähnt, ist es möglich und oft ratsam, dem System eine Wasservorbehandlung wie Enthärtung- oder Osmosesprozess hinzuzufügen.

Normalerweise wird der beste Kompromiss zwischen Ergebnissen, Betriebskosten und Verbrauchsreduzierung durch ein geeignetes Enthärtungssystem erzielt, mit dem die Wasserharte ganz oder teilweise verringert werden kann, wodurch tiefere Konzentrationszyklen ermöglichen. Auf diese Weise ist es möglich, um den Verbrauch von Wasser und Produkten zu reduzieren in Maßen zu halten und gleichzeitig durch die höhere Konzentration das System wirksamer zu schützen und die Sicherheit gegen die negativen Auswirkungen eines Ausfall eines Teils der Behandlung zu erhöhen.

 

5. Hinweise zur Vorbehandlung und resultierende Konzentrationsfaktor

Die folgende Grafik vergleicht den Gesamtwasserverbrauch unter Berücksichtigung von hartem, enthärtem oder osmotisierten Wasser Vergleichsdiagramm: Gesamtwasserverbrauch bei unterschiedlicher Vorbehandlung Verdampft Reinigung     Weitere (Entsorgung) Entlastungen (Enthärter/Osmose) Hartes Wasser Enthartes Wasser Osmotisiertes Wasser.

 

 

Die Grafik zeigt deutlich, dass durch die Verwendung von weichem Wasser ein geringerer Gesamtwasserverbrauch erzielt wird. Dies wird dank des erzielbaren guten Konzentrationsverhältnis und das wenig Wasser, das für die Harzregeneration benötigt wird.

Umgekehrt ist die Lösung von Osmosewasserversorgung theoretisch optimal, wenn nur die Wasservolumen im Turm berücksichtigt werden. Die erhebliche Auswirkung des Abwassers aufgrund des Osmoseprozesses bringt jedoch den allgemeinen Verbrauch in die Nähe des Verbrauchs, der aus hartem Wasser erhalten werden kann.

Bei der Versorgung mit osmotisiertem Wasser sollte auch der erhebliche Strom- und Kraftstoffverbrauch berücksichtigt werden. Die Verwendung von osmotisiertem Wasser im Turm ist daher nur ratsam, wenn sie technisch erforderlich und unerlässlich ist.

Der Konzentrationsfaktor des Kreislaufwassers (Verhältnis zwischen dem Nachfüllwasser und dem vom den System gespulten Wasser) hangt von mehreren Faktoren ab, und beeinflusst direkt die Wasserqualität im Kreislauf, ihren Verbrauch und ihren chemischen Produkten. Die wichtigsten sind sicherlich die Qualität des Versorgungswassers (stark beeinflusst durch die Vorbehandlung), die Betriebsbedingungen und die Art/Qualität/Menge der verwendeten Konditionierungsprodukte. Im allgemeinen muss der Konzentrationsfaktor, wenn keine spezifischen Limits für die Anlage auferlegt sind, gestatten, die vorhandenen Salze in Lösung zu halten und ein Ausfallen derselben zu verhindern, wobei die oben angeführten Faktoren zu berücksichtigen sind.

Zu Informationszwecken: die erreichbaren Konzentrationsfaktoren liegen unter mittleren Bedingungen von Temperatur und Wasserqualität für hartes Wasser zwischen dem 1,5 und dem 2,0-fachen, für enthärtetes Wasser zwischen dem 2,5- und dem 3,2-fachen, für osmotisiertes Wasser zwischen dem 5,0- und dem 8,0-fachen.

Da das verfügbare Wasser je nach Gebiet unterschiedlich ist, kann kein eindeutiger Managementprozess definiert werden. Daher muss eine Gesamtbewertung des Systems durchgeführt werden, um den besten Ansatz zu ermitteln.

Ein Aspekt, der bei der Auswahl der Versorgungsart berücksichtigt werden muss, ist auch der Verbrauch von Konditionierungsprodukten, der die Betriebskosten der Anlage erheblich beeinflusst. Nachfolgenden finden Sie eine vergleichende Grafik der verschiedenen Lösungen.

 

 

Die Grafik zeigt deutlich, dass die Verwendung von enthärtem oder osmotisiertem Wasser in Vergleich zur Verwendung von hartem Wasser eine beachtliche Ersparnis von Gesamtmengen an chemischen Produkt bewirkt. Für den Fall, dass hartes Wasser im Kreislauf verwendet wird, konzentriert sich das gesamte Behandlungssystem mehr auf die Begrenzung des Verkrustungsaspekts als auf den korrosiven Aspekt des Kreislaufwassers und umgekehrt bei Verwendung von enthärtetem oder osmotischem Wasser.

 

6. Abschluss

Die Installation und die ordnungsgemäße Verwaltung eines geeigneten Aufbereitungssystems gewährleisten stabile Betriebsbedingungen für das Kühlsystem und einen hohen Wirkungsgrad über die Zeit. Automatische Systeme können Türme optimal bedienen und erfordern nur begrenzte Betriebsarbeiten.

Durch geeignete Bewertung der spezifischen Anforderungen jedes Systems ist es möglich, das richtige Managementsystem mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad zu identifizieren, um die erforderliche Leistung zu akzeptablen Betriebskosten sicherzustellen.

Trotz der höheren Anfangskosten werden durch die Einführung umfassender Behandlungs- und Vorbehandlungssysteme die Betriebskosten des Systems gesenkt. Diese sind daher immer dann zu empfehlen, wenn die durchschnittliche Wärmekapizität der Anlage einen hohen Einfluss zu haben beginnt.