Rund 2/3 der gesamten Frischwasserproduktion, insgesamt weit über 20 Milliarden Kubikmeter Wasser, werden in der Industrie für Kühlzwecke eingesetzt. Um einen Kühlturm möglichst effizient zu betreiben, gilt es, unter anderem, zwei Anforderungen zu erfüllen: zum einen den Verbrauch von Kühlwasser zu reduzieren und zum anderen den Schutz der gesamten Anlage vor Korrosion, Ablagerungen und biologischem Wachstum zu erhöhen. Diese beiden Forderungen sind jedoch gegenläufig: Der Frischwasserbedarf im Kühlturm kann vermindert werden, indem die Eindickung im Kreislaufwasser durch Verwendung einer Absalzsteuerung erhöht wird. Dadurch steigt jedoch die Menge an Wasserinhaltsstoffen. Anlagenteile des Kühlturmes, des Wärmetauschers sowie die Rohrleitungen werden verstärkt angegriffen.
Wirkungsgradverluste und Biofilme
Zunehmend lagert sich Kalk ab und Biofilme wachsen. Je dicker die Kalk- oder die Biofilme, desto schlechter wird der Wirkungsgrad. Ein Kalkbelag von lediglich 0,5 mm kann den Wirkungsgrad bereits um 20 % senken. Noch drastischer der Biofilmbewuchs: Er weist eine viermal höhere thermische Isolation als die Kalkschicht auf. Außerdem dienen sie Legionellen als idealer Nährboden. Diese Erreger der sogenannten Legionärskrankheit gedeihen optimal zwischen 30 und 37 °C und werden zum immer größeren Problem. Rechtlich wurde darauf mit in Kraft treten der 42. BISchmV reagiert und beschreibt in der VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2 den hygienegerechten Betrieb von Verdunstungskühlanlagen und Kühltürmen. Sie legt fest, dass die genannten Anlagen regelmäßig auf mikrobiologische Parameter untersucht werden müssen.
Darüber hinaus sondern Mikroorganismen korrosiv wirkende Stoffwechselprodukte ab, die zu erhöhtem Materialverschleiß führen.
Intelligentes Absalzen und Aufbereiten
Durch die automatische Absalzung des Kühlwassers werden Verkrustung und Korrosion vermieden. Der aufkonzentrierte Sumpf wird mit Zusatzwasser ausgetauscht, das ebenfalls einer Aufbereitung unterliegt. Ein Regler, der speziell für das Absalzen und Aufbereitung von Kühlwasser in Verdunstungskühlanlagen entwickelte wurde, ist das Mess- und Regelgerät Aegis II. Das Gerät erfasst alle notwendigen Messparameter für die Kühlwasser- und Dampferzeugerwasseraufbereitung und steuert Funktionen, die für einen einwandfreien Betrieb notwendig sind.
Die elektrolytische Leitfähigkeit zur Absalzungssteuerung wird kontinuierlich erfasst und festgestellt, ob ausreichend Korrosionsinhibitor dosiert wurde. Mengenproportional werden entsprechend Mengen an Korrosionsinhibitoren, Entschäumer und Dispergatoren zudosiert.
Gleichzeitig misst und regelt das Gerät den pH-Wert sowie die Konzentration von bis zu zwei Bioziden (z .B. Chlor). Messwertabhängig wird das Biozid zugegeben. Alternativ kann die Bioziddosierung zeitabhängig auch über einen Timer gesteuert werden.
Wesentliche Vorteile des Mess- und Regelgerätes sind die integrierten Funktionen einer Zwangsabsalzung und Absalzverriegelung. Die Zwangsabsalzung führt eine Absalzung vor einer Bioziddosierung. Das eingedickte Kühlwasser wird mit Frischwasser verdünnt, da der Salzgehalt des Biozids die Leitfähigkeit erhöht. Das kann zu einer unerwünschten Absalzung kurz nach Bioziddosierung führen. Die Biozidwirkung wird dadurch vermindert. Die Absalzverriegelung sperrt die Absalzung nach einer erfolgten Bioziddosierung. Dadurch wird verhindert, dass das Biozid verdünnt wird und an Wirkung verliert.
Digitaler Zugriff
In der Kühlwasseraufbereitung kommen digitale Pumpen zum Einsatz. Sie werden den Anforderungen der vierten industriellen Revolution gerecht. Intelligente Regeltechnologien gewährleisten zu jeder Zeit einen störungsfreien Dosierprozess: Durch eigenständiges Reagieren auf wechselnde Bedingungen, eine intuitive Bedienung und Kommunikationsmöglichkeiten nach neuestem Stand der Technik. Eine übersichtliche, intuitive Bedienung gewährleistet eine einfache Parametrierung, Kalibrierung und Speicherung.
Vollständig vernetzbar kommunizieren sie auf Feldbus-Ebene via CANopen, Profibus und Profinet und können via App ferngesteuert werden. Alle Daten lassen sich auf einen USB-Stick speichern.
Vernetzung und Transparenz
Alle Komponenten, wie Pumpen, Messgeräte, Sensoren und Systeme sind über GSM oder Wifi via Dulconnect in Portale eingebunden. Auf sie kann webbasiert von jedem Ort weltweit zugegriffen werden.
Anwender können flexibel auf das Mess- und Regelgerät zugreifen: Über das serienmäßige Web LAN und WLAN oder per Bluetooth mit einer App via Smartphone.
Die Prozesssicherheit wird aufgrund der hohen Verfügbarkeit des Kühlkreislaufes gewährleistet. In Echtzeit werden alle Dosierfunktionen, wie Dosiermenge und Druck sowie die Füllstande der Behälter für die Härtesabilisatoren, Korrosionsinhibitoren sowie Biozide überwacht. Gleichzeitig werden die Füllstandmessungen mit den Dosiermengen der Pumpen verglichen. Es kann genau vorhergesagt werden, wann der Chemikalientank leer sein wird und nachgefüllt werden soll. Just in Time kann nachgefüllt werden.
Ein Vorteil für Betreiber und Chemikalienlieferanten: Der Betreiber kann rechtzeitig nachbestellen. Ein Stillstand durch fehlende Chemikalien wird vermieden. Ein Quercheck gibt auch Aufschluss über einen Schlauchbruch oder Missbrauch durch Verdünnungen. Die Dokumentation aller Vitaldaten, wie Dosierparameter und Füllstände dient ebenso zur Qualitätssicherung und als Nachweis, dass eine exakte Dosierung aller notwendigen Chemikalien erfolgte und alle lokalen behördlichen Vorgaben, wie die VDI 2047, BImSch, korrekt erfüllt wurden. Sollte es zu Unregelmäßigkeiten kommen, wird ein Alarm gemeldet. Ob ein genereller Fehler oder eine Störung vorliegt, Unter- oder Überdruck herrscht, so wird vor Ort ein Alarm angezeigt. Auch der Betreiber kann direkt per E-Mail benachrichtigt werden. Der Chemikalienlieferant erhält automatisch aus der Anlage oder über den Betreiber eine Nachbestellung. Großer Vorteil ist seine Kenntnis über den genauen Füllstand. Er kann seinen Liefertermin genau festlegen, sodass keinerlei Lagerungszeiten oder Stillstandzeiten entstehen. Gleichzeitig kann er seine Lieferrouten optimieren. Durch die Messung und optimierte Dosierung der notwendigen Chemikalien wird der Wirkungsgrad des Kühlkreislaufes auf einem hohen Niveau gehalten.
Erhöhte Prozesssicherheit
Das Mess- und Regelgerät Aegis sorgt in Kombination mit abgestimmten Sensoren, Dosierpumpen und Desinfektionsanlagen für eine praxisgerechte Kühlwasserkonditionierung. Speziell entwickelte Sensoren zur Messung der Biozide messen zuverlässig – auch im problematischen Kühlturmwasser. Durch applikationsoptimierte Sensorik in Kombination mit modernen Dosierpumpen lässt sich der Verbrauch an Chemikalien auf ein Minimum reduzieren. Eingesetzt in industriellen Kühltürmen gewährleisten sie den Schutz der Anlagenteile, wie beispielsweise der Wärmetauscher, Verrohrungen und Armaturen, mittels exakter Dosierung von Bioziden, Korrosionsinhibitoren, Härtestabilisatoren und Disperatoren (zur Ablösung von Biofilmen). Die geforderte Wirkung der Chemikalien ist aufgrund der automatisierten Aufbereitung sichergestellt. Vorteile liegen auf der Hand: eine geringere Belastung der Umwelt und eine geringere Materialbelastung der Anlagenkomponenten durch aggressive, korrosive Substanzen. Das reduziert die Kosten durch eine lange Lebensdauer der Anlagen sowie hohe Einsparungen an Energie und Ressourcen. Anlagenbetreiber profitieren von der Transparenz der Messdaten in Echtzeit: durch erhöhte Prozesssicherheit und effizientere Prozessführung.
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Halle A3, Stand 451/550
Autor: Michael Birmelin
Marketing-Redakteur,
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