Vollständiger Leitfaden für die Einrichtung eines optimalen Wasseraufbereitungssystems für Kühltürme
Was ist der Zweck eines automatischen Versorgungssystems?
Welche Rolle spielt eine angemessene chemische Behandlung?
Wie hält man das zirkulierende Wasser innerhalb der optimalen Betriebsbedingungen?
Einführung in den Einsatz von Kühltürmen
Die Wasserkühlung durch Verdunstungskühler ist ein sehr energieeffizientes System. Indem eine kleine Menge Wasser zur Verdunstung gebracht wird, sinkt die Temperatur der restlichen zirkulierenden Wassermasse.
Die maximale Menge an verdampftem Wasser beträgt etwa 1 % der gesamten umlaufenden Masse pro 6 Grad Abkühlung. Daher ermöglicht die Nutzung der latenten Verdunstungswärme das Arbeiten bei Temperaturen nahe der Feuchtkugeltemperatur. Dies führt zu sehr niedrigen Betriebskosten im Vergleich zur Kühlung mit Kältemaschinen oder Leitungswasser.
Was geschieht mit dem zirkulierenden Wasser?
Das Kühlsystem des Kühlturms kann nicht als vollständig geschlossener Kreislauf betrachtet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein direkter Austausch mit der Luft stattfindet und es sich auch nicht um einen völlig offenen Kreislauf handelt, da der größte Teil des Wassers im Kreislauf geführt wird.
Aufgrund der Verdunstung des Wassers ist es notwendig, ein automatisches Nachfüllsystem vorzusehen, um den korrekten Wasserstand aufrechtzuerhalten.
Im Vergleich zum Ergänzungswasser unterliegt das Kreislaufwasser hauptsächlich Einflüssen, die die ursprüngliche Qualität verändern können.
Faktoren, die die Wasserqualität beeinflussen
- Verschmutzung und Verunreinigung durch Kontakt mit der Luft. Um die Verdunstung zu erreichen, werden große Luftmassen in die Füllung eingebracht. Dies erleichtert dem Turm die Reinigung und Entstaubung der einströmenden Luft, die Schmutz, organische Stoffe und möglicherweise Schadstoffe enthalten kann.
- Verschmutzung und Verunreinigung durch Kontakt mit der zu kühlenden Anlage und möglicherweise direkte Kühlung von Einzelteilen.
- Kontinuierliche Zunahme der Schmutzkonzentration im Wasser, einschließlich der oben erwähnten Schadstoffe. Aufgrund der Verdunstung eines Teils des Wassers, das als destilliert angesehen werden kann, und seiner daraus resultierenden Beschaffenheit, würde die Verschmutzung des Umlaufwassers ohne angemessene Spülung weiter zunehmen.
- Erhöhte bakterielle Belastung und Algen-/Biofilmwachstum aufgrund günstiger Bedingungen (Licht, organisches Material, Temperatur, Sauerstoffgehalt).
Vorteile eines automatischen Wasser-aufbereitungssystems
Ohne eine angemessene Verwaltung und chemische Behandlung würde das zirkulierende Wasser schnell zu negativen Erscheinungen im Kühlsystem führen. Dies würde die Austauschleistung sowohl des Kühlturms als auch des gesamten Kreislaufs verringern.
Diese negativen Auswirkungen lassen sich im Wesentlichen wie folgt zusammenfassen:
- Skalierung sowohl allgemein als auch speziell auf den Austauschflächen. Es ist zu beachten, dass die Bildung eines kleinen Schmutzfilms die beteiligten Austauschflächen (die eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben) isolieren würde, was die Effizienz des Systems schlagartig verringern würde. Mit der Zeit würde der Schmutz den Film aufbauen, bis er zu einer dicken, isolierenden Schicht wird, die die Füllungen und den Kühlturm zusetzt.
- Lokalisierte oder allgemeine Korrosion. Korrosion kann nicht nur durch direkten Kontakt mit dem Kühlwasser entstehen, sondern auch unter Ablagerungen (Subdepositionskorrosion). Dieses Phänomen ist sehr gefährlich für das System, da es die Gefahr birgt, dass die Anlage beschädigt wird und es dadurch zu ungeplanten Ausfallzeiten der Kühlung kommt.
- Die Entwicklung von Algen und Biofilmen, die die Effizienz des Wärmeaustauschs verringern, kann die Durchgänge zusetzen und gesundheitliche Probleme verursachen. In den Leitlinien wird nun ausdrücklich gefordert, dass das System unter dem Gesichtspunkt der Kontrolle des Bakterienwachstums optimal betrieben werden muss.
Es ist zu beachten, dass diese Faktoren ihre Wirkung verstärken, wenn sie gleichzeitig auftreten. Um eine sichere und effiziente Bewirtschaftung auf Dauer zu gewährleisten, ist es daher wichtig, die Anlage in Bezug auf alle Parameter optimal zu betreiben.
Wie man eine richtige Wasseraufbereitung durchführt
Ziel der Aufbereitung ist es, den Wasserkreislauf innerhalb der optimalen Bewirtschaftungsgrenzen zu halten und so den besten Kompromiss zwischen Leistung, Sicherheit und Betriebskosten zu erzielen. Daher gibt es kein „universelles“ Behandlungssystem. Verschiedene Einstellungen und Schwierigkeitsgrade sind auf der Grundlage der folgenden Kriterien möglich.
- Größe und Potenzial der Anlagen. Im Allgemeinen erfordern kleinere Anlagen einfachere Systeme, während größere Anlagen komplexere Systeme erfordern.
- Erforderlicher Automatisierungsgrad zur Minimierung des Arbeitsaufwands für das beteiligte Personal.
- Notwendigkeit einer automatischen Anpassung an Änderungen der Wärmelast.
- Vorgesehener Finanzrahmen für das Behandlungssystem und die anschließende Betriebsführung. Im Allgemeinen ermöglichen komplexere und umfassendere Systeme Einsparungen bei der Handhabung. Sie sind für ein mittleres/großes Potenzial und eine beträchtliche Anzahl von Arbeitsstunden/Jahr geeignet. Umgekehrt sind einfachere Systeme in der Anschaffung kostengünstiger und eignen sich für Anlagen mit geringem Potenzial oder mit gelegentlicher Nutzung.
- Art des Prozesses, Betriebsbedingungen und Qualität der Wasserversorgung..
- Spezifische Anforderungen (z. B. durch den Prozess oder den Hersteller der zu kühlenden Geräte).
Funktionen des Wasseraufbereitungs-systems
Um die vollständige Kontrolle über die Anlage zu erreichen, muss das Behandlungssystem hauptsächlich die folgenden Aufgaben ausführen:
- Kontrolle und Aufrechterhaltung der richtigen Salzkonzentration im Wasser. Zu diesem Zweck ist es notwendig, ein automatisches Spülungssystem zu installieren. Es sollte mit verschiedenen Betriebsstrategien entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen und Betriebsbedingungen umgesetzt werden. Auf diese Weise wird die Wasserkonzentration innerhalb der für die Aufbereitung vertretbaren Grenzen gehalten.
- Kontrolle und Verringerung des Risikos der Verunreinigung. Um sich vor Skalierung zu schützen, ist es wichtig, Synergien zwischen den unterschiedlichen Elementen zu schaffen und zu nutzen. Das heißt, das automatische Spülsystem, das chemische Aufbereitungsmittel und das Wasservorbehandlungssystem, falls vorhanden.
- Kontrolle und Verringerung der Korrosionsrisiken. Um Korrosion zu verhindern, ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Faktoren herzustellen. Dazu gehören das automatische Spülsystem, das chemische Konditionierungsmittel und die richtige Auswahl der Baumaterialien für das Abwassersystem.
- Kontrolle des bakteriellen Wachstums. Es ist wichtig, ein Desinfektionsmittel zu verwenden, das durch die Wahl der Materialien und der Bauweise unterstützt wird. Dadurch werden die Kühltürme vor Algen- und Biofilmwachstum geschützt. Darüber hinaus erleichtert dies die Aufrechterhaltung akzeptabler Betriebsbedingungen.
Verfahren zur Wasserenthärtung
Wie bereits erwähnt, ist es ratsam, die Anlage mit einer Wasservorbehandlung wie Enthärtung auszustatten.
Im Allgemeinen wird der beste Ausgleich zwischen Leistung, Betriebskosten und Verbrauchsreduzierung durch eine geeignete Enthärtungsanlage erreicht. Dadurch kann der Härtegrad des Wassers ganz oder teilweise reduziert werden, was intensivere Konzentrationskreisläufe ermöglicht.
Auf diese Weise ist es möglich, den Wasser- und Materialverbrauch zu reduzieren. Darüber hinaus führt die höhere Konzentration zu einem wirksameren Schutz des Systems und erhöht die Sicherheit vor negativen Auswirkungen im Falle eines Teilausfalls der Aufbereitung.
Wie man eine richtige Wasseraufbereitung durchführt
Die folgende Grafik vergleicht den Gesamtwasserverbrauch unter Berücksichtigung von hartem, weichem oder Osmosewasser. Es zeigt sich deutlich, dass durch die Verwendung von weichem Wasser ein geringerer Gesamtwasserverbrauch erzielt wird. Dies wird durch das gute Konzentrationsverhältnis und den geringen Wasserbedarf für die Harzregenerierung erreicht.
Im Gegensatz dazu ist die Osmose-Wasserversorgung theoretisch dann optimal, wenn nur die Wassermengen im Turm betrachtet werden. Die erhebliche Belastung des Abwassers durch den Osmoseprozess bringt den Gesamtverbrauch jedoch in die Nähe dessen, was mit hartem Wasser erreicht werden kann.
Bei der Versorgung mit Osmosewasser muss auch der hohe Verbrauch an Strom und Schutzmitteln berücksichtigt werden. Daher ist die Verwendung von Osmosewasser in einem Turm nur dann ratsam, wenn sie technisch notwendig und unerlässlich ist.
Der Faktor der Wasserkonzentration
Der Wasserkonzentrationswert des Kreislaufs ist das Verhältnis zwischen dem zugeführten Wasser und dem gespülten Wasser des Systems und hat direkten Einfluss auf die Qualität des Wassers im Kreislauf, seinen Verbrauch und die Chemikalien. Dies hängt von mehreren Aspekten ab:
Die wichtigsten sind zweifellos die Qualität der Wasserversorgung (die stark von der Vorbehandlung beeinflusst wird), die Betriebsbedingungen und die Art/Qualität/Menge der verwendeten Aufbereitungsprodukte. Der Konzentrationsfaktor sollte es den vorhandenen Salzen ermöglichen, in der Flüssigkeit zu verbleiben und ihre Ausscheidung zu vermeiden, wobei die oben genannten Elemente zu berücksichtigen sind. Dies ist im Allgemeinen der Fall, wenn für die Anlage keine spezifischen Grenzwerte festgelegt sind.
Die erreichbaren Konzentrationswerte liegen unter durchschnittlichen Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen zwischen dem 1,5- und 2,0-fachen für hartes Wasser. Sie liegen zwischen dem 2,5- und 3,2-fachen bei weichem Wasser und zwischen dem 5,0- und 8,0-fachen bei osmosiertem Wasser.
Das Wasser in diesem Gebiet ist sehr unterschiedlich, so dass es nicht möglich ist, eine einzige, eindeutige Bewirtschaftungslinie zu definieren. Daher muss eine Bewertung des gesamten Systems vorgenommen werden, um den besten Ansatz zu ermitteln.
Ein Aspekt, der bei der Wahl der Versorgungsform zu berücksichtigen ist, ist auch der Verbrauch von Aufbereitungsprodukten, der die Betriebskosten der Anlage erheblich beeinflusst. Ein Vergleichsdiagramm der verschiedenen Lösungen ist unten abgebildet:
Das Diagramm zeigt, dass die Verwendung von weichem oder osmosiertem Wasser im Vergleich zur Verwendung von hartem Wasser zu einer erheblichen Einsparung der Gesamtmenge an Chemikalien führt. Wenn im Kreislauf hartes Wasser verwendet wird, ist das gesamte Aufbereitungssystem stärker auf die Verringerung des Verkalkungsfaktors ausgerichtet. Verglichen mit der korrosiven Wirkung durch das Wasser im Kreislauf und umgekehrt, wenn weiches oder Osmosewasser verwendet wird.
Kühllösungen in allen Bereichen
Schlussfolgerungen
Die optimale Installation und Verwaltung eines geeigneten Aufbereitungssystems garantiert stabile Betriebsbedingungen für das Kühlsystem und eine hohe Effizienz über einen langen Zeitraum. Dank der automatischen Systeme ist ein besseres Management des Kühlturms bei geringerem Betriebsaufwand möglich.
Durch die richtige Bewertung der spezifischen Anforderungen jeder Anlage ist es möglich, das richtige Bewirtschaftungssystem mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad vorzusehen, um die erforderlichen Leistungen zu akzeptablen Betriebskosten zu ermöglichen.
Trotz der höheren Anschaffungskosten senkt die Einführung umfassenderer Behandlungs- und Vorbehandlungssysteme die Betriebskosten des Gesamtsystems. Sie werden daher immer dann empfohlen, wenn die durchschnittliche Wärmemenge der Anlage anfängt, einen hohen Einfluss zu haben.
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