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