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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von
saurem Kondenswasser, das beim Betrieb von gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugern,
Wärmekraftmaschinen
und/oder deren Abgassystemen erzeugt wird, wobei das Kondenswasser
mit einem basischen Neutralisationsmittel in Kontakt gebracht wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung sowie
einen entsprechenden Behälter
für den
Einbau in eine Anlage eines gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugers oder
einer Wärmekraftmaschine
und/oder für
den Einbau in deren Abgassysteme. Die Erfindung findet vor allem
Anwendung bei der Brennwerttechnik, bei der anfallendes saures Kondenswasser
einer Neutralisationsbehandlung unterzogen wird.
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Mithilfe
der Brennwerttechnik kann die im Abgas von öl- und/oder gasbefeuerten Wärmeerzeugern,
Wärmekraftmaschinen
und/oder deren Abgassystemen verbleibende Wärme über Wärmetauscher zusätzlich genutzt
werden. Bei der Verbrennung entstandenes Wasser liegt aufgrund der
Abkühlung
der Verbrennungsgase, in denen Verbrennung entstandenes Wasser dampfförmig vorliegt,
unter den Taupunkt des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes entsteht
Kondenswasser (im folgenden teilweise auch Kondensat genannt), d.
h. allgemein verflüssigte
Abgasbestandteile. Diese Kondensate enthalten aufgrund der Reaktion
mit Verbrennungsprodukten wie z. B. Kohlendioxid, Schwefel- und Stickstoffoxiden
je nach Brennstoff unterschiedliche Mengen an Säuren, beispielsweise Kohlensäure, Schwefelsäure, schweflige
Säure und
Salpetersäure.
Um die Bedingungen zur Einleitung in die öffentliche Kanalisation zu
erfüllen,
kann der pH-Wert des Kondensates angehoben werden, insbesondere
auf Grenzwerte von über
pH = 6,5. Herkömmlich
wird dies mit dem Kontaktieren des Kondenswassers (Kondensats) mit einem
basischen Neutralisationsmittel realisiert, z. B. einer flüssigen Lauge,
einem festen basischen Material oder über basisch beladene Anionenaustauscher. Siehe
Veröffentlichung
der Deutschen Vereinigung für
Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. ATV-DVWK Regelwerk,
Arbeitsblatt A251, August 2003. Die Erfindung betrifft gleichfalls
die Behandlung von saurem Kondenswasser aus Feuerungsanlagen allgemein,
da die Kondensatentstehung unabhängig
von einer Abwärmenutzung
ist.
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Herkömmlich arbeitende
gas- und/oder ölbefeuerte
Wärmeerzeuger,
Wärmekraftmaschinen und/oder
deren Abgassysteme mit einer Neutralisationsbehandlung von saurem
Kondenswasser bzw. Kondensat erfordern jedoch eine häufige Reinigung und
Wartung der Anlagen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es daher, Verfahren und Vorrichtung
der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Betriebsweise
bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung
gemäß Anspruch 10
gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
von Verfahren bzw. Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den
jeweiligen Unteransprüchen
festgelegt. Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen für den Einbau in
entsprechende Anlagen nützlichen
Behälter
gemäß Anspruch
15 sowie ein zur Verwendung in entsprechenden Anlagen geeignetes
Material-Kit gemäß Anspruch
23 zur Verfügung.
Diesbezügliche vorteilhafte
Weiterbildungen sind ebenfalls in jeweiligen Unteransprüchen festgelegt.
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Es
hat sich überraschend
gezeigt, daß gemäß dem in
den Ansprüchen
1, 10, 15 und 23 zum Ausdruck kommenden erfindungsgemäßen Konzept die
Bildung von den Gesamtprozeß erschwerenden Ablagerungen
und Schlamm im Kondenswasser wirksam vermieden wird. Schwer lösliche Ablagerungen
und zum Teil gallertartiger Schlamm, die insbesondere bei der Neutralisation
des sauren Kondenswassers gebildet werden und hauptsächlich Metallhydroxide
und -oxide (insbesondere diejenigen des Eisens und gegebenenfalls
weiterer Metalle) enthalten, werden nicht oder in deutlich geringerem
Maße als
nach der herkömmlichen
Technik gebildet, und/oder statt dessen bildet sich eine fließfähige und ggf.
pumpfähige
Kondenswasserform mit entsprechenden, darin dispergierten Niederschlägen. Die Häufigkeit
von Reinigung und Wartung der Anlagen kann daher erfindungsgemäß deutlich
verringert werden; entsprechend erhöhen sich die Standzeiten, der Anlagen
wesentlich. Aufwendige und demzufolge unwirtschaftliche Anlagetechniken,
die herkömmlich insbesondere
bei ölbefeuerten
Wärmeerzeugern
mit hohem Säuregehalt
des Kondensats, sowie andere anlagentechnische Lösungen wie mehrstufige Anlagen
mit Abschlämmeinrichtungen
können erfindungsgemäß vermieden
werden. Ein weiterer nützlicher
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz
zu herkömmlichen
Anlagen mit Neutralisation des Kondenswassers die Betriebszeit bzw.
der Kondensatdurchsatz der Anlage deutlich verlängert werden kann, bis es zu
einem Versagen der pH-Wertanhebung (Erschöpfung der Neutralisationswirkung
des Neutralisationsmittels) und/oder der Behinderung des Durchflusses
durch die Anlage kommt. Die Funktion des Neutralisationsschritts
wird gegenüber
dem Stand der Technik deutlich verbessert.
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Ohne
auf eine bestimmte Theorie beschränkt zu sein, wird für das Wirkungsprinzip
der vorliegenden Erfindung folgendes angenommen: Bei Kontakt des
sauren Kondensats mit metallhaltigen Werkstoffen der Anlage, z.
B. von Wärmetauschern oder
Abgasanlagen, werden Metall eingetragen bzw. Metallionen im sauren
Milieu gelöst.
Insbesondere der Eintrag von Eisen ist kritisch, welches in den
sauren Kondensaten als gelöstes
Fe(II) vorliegt und bei Kontakt mit Sauerstoff bzw. durch Hydrolyse
zu Fe(III) oxidiert wird. Die Kinetik der Eisen(III)oxidation in
wäßrigen Medien
wird dabei durch die Bildung und Hydrolyse von Eisen(III) und dem
sich anschließenden
Ausfäll-
bzw. Kristallisationsprozeß der
Hydrolyse-Produkte
kontrolliert. Kritisch wird die Eisenoxidation und -hydrolyse im
sauren Kondenswasser insbesondere dann, wenn durch den Kontakt mit
dem Neutralisationsmittel der pH-Wert bis in den neutralen oder
sogar leicht alkalischen Bereich erhöht wird, wodurch die Ausfällung von
Eisenhydroxid Fe(OH)3 und/oder die Niederschlagsbildung
von Fe2O3 thermodynamisch
begünstigt
wird. Alternativ kann grundsätzlich
in wäßrigen Systemen
die Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III) neben der chemischen Oxidation auch
das Resultat einer biologischen Aktivität sein. Ähnliche Zusammenhänge bezüglich chemischer und/oder
biologischer Oxidation können
auf andere im sauren Kondensat vorliegende Metallionen zutreffen,
insbesondere al so die aus Metallwerkstoffen der Anlage herausgelösten Metallionen
von Ni, Cr, Cu, Zn, Al usw. neben Fe. Erfindungsgemäß ist es
daher von Bedeutung, daß das
Reduktionsmittel auf das Kondenswasser einwirkt.
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Einem
grundsätzlich
anderen Zweck dient der Einsatz von Reduktionsmittel in der
DE 36 11 655 A ;
dort wird ein Reduktionsmittel in einer Vorstufe auf Stickoxide
im Rauchgas einwirken gelassen, um die Stickoxide zu reduzieren.
Ebenfalls nicht vergleichbar ist das erfindungsgemäße Konzept
mit einem Einsatz von Reduktionsmitteln bei wärmetechnische Anlagen zur Vermeidung
einer Korrosion an sich. Dort handelt es sich um den Einsatz überschüssiger Mengen
an Reduktionsmittel zum Abbinden bzw. Abreagieren von Sauerstoff
oder anderen Oxidantien, um eine Korrosion als solche zu vermeiden.
Es geht nicht um die Aufrechterhaltung der Funktionsweise eines
notwendigen Neutralisierungsschritts wie bei der vorliegenden Erfindung.
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In
Dokument
EP 0 635 458
A1 wird ein Verfahren zur Reinigung von saueren oder alkalischen Abwässern und
flüssigen
Rohkondensaten beschrieben, bei dem Schwermetalle wie sechswertige Chrom-
sowie Bleiverunreinigungen wirksam abgetrennt werden sollen. Zwar
wird in einem frühen Schritt
Reduktionsmittel wie Sulfit zu dem zu behandelnden saueren Abwasser/Rohkondensat
zugesetzt, jedoch allein zum Zweck einer Reduktion der sechswertigen
Schwermetallverunreinigungen zu dreiwertigen Metallionenspezies
(wie Cr
6+ zu Cr
3+). Nach
dieser Umwandlung wird aber bewusst Fe-III zugesetzt, um anschließend nach
einer Neutralisation das Cr
3+ zusammen mit
Eisen-III-Hydroxid in Form einer Fällung und anschließenden Filtration
abzutrennen. Die Bedingungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung
in
EP 0 635 458 A1 werden
folglich bewusst so gesetzt, dass Eisen-III-Hydroxid generiert wird,
welches als Flockungsmittel wirkt und die Schwermetall-/Eisen-Hydroxide
bzw. Sulfide absorbiert. Die Bildung von Ausfällungen bzw. Ablagerungen wird
folglich zur Erleichterung der Entfernung von Schwermetallionen
wie Chrom oder Blei bewusst hervorgerufen.
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Erfindungsgemäß war eine
Bildung schwer entfernbarer Niederschläge und teilweise gallertartiger
Schlämme
im Zusammenhang mit dem Neutralisationsschritt nicht mehr oder in
wesentlich geringerem Ausmaß festzustellen.
Selbst wenn bei Versuchen weiterhin zum Teil eine gewisse Bildung
von Feststoffpartikeln festgestellt wurde, so waren diese fein verteilt,
und das erfindungsgemäß behandelte Kondenswasser
war für
lange Betriebszeiten noch fließfähig und
ggf. pumpfähig.
Im Gegensatz zum herkömmlichen
Betrieb mit Neutralisationsbehandlung alleine konnten wesentlich
längere
Standzeiten, beispielsweise bis zu mehreren Monaten, erzielt werden.
Dennoch vorliegende Ablagerungen konnten relativ leicht durch Abpumpen
entfernt werden.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Prinzips
bestehen darin, daß schon
bei geringerem Verhältnis
von Reduktionsmittel zu Neutralisationsmittel die oben beschriebene,
gewünschte Wirkung erzielt
wird, daß neben
dem Reduktionsmittel keine weiteren Substanzen erforderlich sind
(und somit allenfalls wahlweise verwendet werden können, vorzugsweise
jedoch darauf verzichtet wird), wie Desinfektionsmittel und/oder
zur Bindung von Schwermetallionen organische, abwasserbelastende
Zusätze zur
Komplexierung, wie z. B. Citronensäure, EDTA, NTA oder Andere.
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Mit
der bevorzugten Verfahrensweise gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft
möglich,
den Chemikalieneinsatz des Reduktionsmittels auf einem wirtschaftlich
und ökologisch
verträglichen
Maß gering zu
halten und gleichzeitig Störungen
durch Schlämme
bzw. gallertartige Massen zu verhindern. Dies ist um so überraschender,
als aus Sicht des Fachmanns zu erwarten gewesen wäre, daß angesichts
der geringen Mengen an gelöstem
Eisen und anderer Metalle eine vollständige Reduktion des im Kondenswasser
gelösten
Sauerstoffs, d. h. mindestens eine stöchiometrische und eher eine überstöchiometrische
Menge an Reduktionsmittel, bezogen auf den im Kondenswasser enthaltenen
Sauerstoff, notwendig wäre. Überraschend
hat sich jedoch gezeigt, daß eine
vergleichsweise geringe, d. h. unterstöchiometrische und somit kostensparende
und umweltschonende Zugabemenge an Reduktionsmittel zur Vermeidung
einer Hydroxid- und/oder
Oxidbildung von Eisen(III) und anderer Metalle ausreichend wirksam ist.
Mit der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist es in apparativer
Hinsicht möglich,
eine kontrollierte Menge an Reduktionsmittel zuzudosieren.
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Bei
der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 bzw. Anspruch
12 wird erreicht, daß das Milieu
des sauren Kondenswassers in einen günstigen reduzierten Zustand
versetzt wird, bevor es zur kritischen pH-Werterhöhung und
somit zur Tendenz einer schwer löslichen
Hydroxid- bzw. Oxydbildung der gelösten Metallionen kommt. Alternativ
oder zusätzlich
ist auch eine gleichzeitiges Kontaktieren des Kondenswassers mit
Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel geeignet.
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Die
Arbeitsweise gemäß Anspruch
4 bzw. die Vorrichtung gemäß 1. Alternative
des Anspruchs 12 hat den Vorteil, daß die Effizienz des Kontaktierens des
Kondensats mit Reduktionsmittel und/oder basischem Neutralisationsmittel
erhöht
wird und die Fließfähigkeit
insgesamt über
einen wesentlich längeren
Zeitraum, vorzugsweise sogar vollständig erhalten bleibt. Das so
behandelte Kondenswasser kann folglich vorteilhaft permanent fließfähig und, falls
gewünscht,
pumpfähig
gehalten werden. Mit einer erneuten Reduktion des bereits zuvor
behandelten. Kondenswassers gemäß Anspruch
5 bzw. der 2. Alternative des Anspruchs 12 kann bei Bedarf die Effizienz
weiter gesteigert werden, wobei die Neutralisation wahlweise als
Zwischenschritt zwischen den Reduktionsschritten oder am Ende nach
wiederholten Reduktionsstufe erfolgen kann.
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Die
Art des Reduktionsmittels kann grundsätzlich frei gewählt werden,
um die Bildung von Ablagerungen mit Metallhydroxiden und/oder -oxiden
zu vermeiden. In Bezug auf Wirksamkeit und Umweltverträglichkeit
ist es besonders vorteilhaft, schwefelhaltige Reduktionsmittel einzusetzen,
da diese zum einen in Bezug auf das Kondenswasser eine ausreichend
hohe Reduktionseffizienz zeigen und zum anderen die oxidierte Sulfatform
für die
Umwelt unproblematisch ist. Beispiele hierfür sind Metall-Hydrogensulfite,
Metall-Sulfite und Metall-Disulfite (mit jeweils entsprechenden
Anionen HSO3 –,
SO3 2– und S2O5 2–) und Metallthiosulfate
(mit entsprechendem Anion S2O3 2–).
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Reduktionsmittel
und Neutralisationsmittel liegen gemäß der Erfindung am effizientesten
in Form von zwei verschiedenen Substanzen mit jeweils entsprechender
Funktion vor. Wahlweise, z. B. wenn der pH-Wert des Kondenswassers
nur relativ geringfügig
erniedrigt ist und daher eine relativ geringere Neutralisationskraft
erforderlich ist, kann alternativ eine einzige Substanz verwendet
werden, die sowohl reduzierende als auch neutralisierende Wirkung
aufweist.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform nach
Anspruch 8 ist es zweckmäßig, ein
flüssiges Neutralisationsmittel
wie z. B. alkalische Neutralisationslauge (z. B. wäßriges Natriumhydroxid)
mit einem flüssigen
Reduktionsmittel, etwa flüssigem
Erdalkalisulfit oder -hydrogensulfit wie z. B. Natriumsulfit, zu kombinieren,
oder festes Neutralisationsmittel wie z. B. festes basisches Mineral
oder basische Salze wie Hydroxidsalze, Oxidsalze, basisch beladenen
Anionenaustauschern oder dergleichen, insbesondere Kalk, mit festem
Reduktionsmittel, etwa in Wasser relativ gering löslichem
Metallsulfit wie z. B. Calciumsulfit zu kombinieren. Die Kombinationen
können
die Verwendung entsprechend getrennter Substanzen oder die Verwendung
von Mischungen entsprechender Substanzen einschließen, bei
den gemischten Substanzen insbesondere Mischflüssigkeiten und gemischte Feststoffe.
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Entsprechend
legt Anspruch 13 eine zweckmäßige Ausgestaltung
für flüssige Reduktionsmittel und/oder
Neutralisationsmittel fest, während
Anspruch 15 eine Verwendung eines Behälters definiert, der entweder
bereits von vorneherein oder befüllbar
Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel in fester Form eingeschlossen
aufweist und so in die Anlage eingebaut werden kann. In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung ist dieser Behälter
als austauschbare Kartusche in die Anlage einsetzbar.
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Die
erfindungsgemäße Weiterführung gemäß Anspruch
9, 14 bzw. 18 erlaubt ein zusätzliches effizientes
Entfernen partikulärer
Stoffe aus dem Kondenswasser.
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In
einer gemäß der Erfindung
bevorzugten Ausgestaltung liegt das Reduktionsmittel und/oder das
Neutralisationsmittel in Form eines Granulats oder in Form von Pellets
oder von Kügelchen
vor. Dabei liegen festes Reduktionsmittel und festes Neutralisationsmittel
alternativ als einzelne Substanz oder vorzugsweise als verschiedene,
getrennte Substanzen in Form einer homogenen Vermischung oder von Mischpartikeln
und insbesondere in Form von Mischgranulat vor, wie im Anspruch
17 festgelegt.
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Der
Behälter
ist beispielsweise in einer Ein-Kammer-Form ausgestaltet; eine besonders zweckmäßige und
praktikable Mehrkammer-Ausführung
ist in Anspruch 19 festgelegt. Die Anordnung der Kammern ist dabei
vorzugsweise so gewählt,
daß die das
Reduktionsmittel enthaltende Kammer stromaufwärtsseitig und die das Neutralisationsmittel
enthaltende Kammer stromabwärtsseitig
im Behälter
für den
Einbau in die Anlage vorliegen. Eine Mischung in einer Kammer gemäß Anspruch
20 stellt für
die gleichzeitige Behandlung der Reduktion und Neutralisation eine
effiziente Ausführung
zur Verfügung. Eine
weitere mögliche
Variante besteht darin, daß mehrere
Kammern Mischungen von Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel
aufweisen und daß in den
aufeinanderfolgenden Kammern in Strömungsrichtung das Mischungsverhältnis von
Reduktionsmittel zu Neutralisationsmittel abnimmt. Zwischen den
Kammern wird eine Fluidverbindung bereitgestellt.
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Anspruch
21 gibt zweckmäßige äußere Gestaltungsformen
für den
erfindungsgemäßen Behälter an.
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Anspruch
22 definiert die zweckmäßige Einbaustelle
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. des erfindungsgemäßen Behälters in
eine Brennwertanlage. Der Einbau erfolgt vorzugsweise in Strömungsrichtung
hinter, weiter bevorzugt unmittelbar hinter der Anfallstelle des
sauren Kondenswassers, wie hinter einem Wärmetauscher und/oder hinter
einer Abgasanlage entsprechender Anlagen.
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Der
Reduktions- und Neutralisationsbetrieb des Verfahrens bzw. der Vorrichtung
der Erfindung kann in kontinuierlichem Durchflußbetrieb, oder diskontinuierlich
im Batch-Betrieb mit einem Auffangen des Kondensats in Sammelbehältern durchgeführt werden.
Die Erfindung ist besonders effizient einsetzbar bei Anlagen, die
mit nicht schwefelarmem Heizöl (nach
DIN 51603-1) betriebenen werden, und bei Anlagen mit relativ hoher
Nennwertleistung von mindestens 25 kW, insbesondere mit Nennwertleistungen von
größer als
200 kW.
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Die
Ansprüche
23 bis 26 betreffen die Verwendung eines Reduktionsmittel- und Neutralisationsmittel-enthaltenden
Material-Kits zur
Behandlung von Kondenswasser betreffender Anlagen, deren Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
aus der obigen Beschreibung deutlich werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von nur beispielhaften
und zur Erläuterung dienenden,
jedoch nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsformen
und Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf beigefügte
Figuren näher
beschrieben, wobei
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1 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter dem Einsatz eines flüssigen
Reduktionsmittels zeigt,
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2 eine
zweite Ausführungsform
zeigt, die für
den Einsatz eines festen Reduktionsmittels besonders zweckmäßig ist,
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3A und 3B einen
Vergleich des Ergebnisses eines Anla gebetriebs gemäß herkömmlichem
System (3A) mit einem erfindungsgemäßen System
(3B) beim Einsatz flüssiger Reduktionsmittel und
Neutralisationsmittel zeigen,
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4A und 4B einen
Vergleich des Ergebnisses eines herkömmlichen Systems (4A) und
eines erfindungsgemäßen Systems
(4B) beim Einsatz von festem Reduktionsmittel und
festem Neutralisationsmittel zeigen, und
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5 den
Verlauf des pH-Werts im mit Neutralisationsmittel behandeltem Kondensatabfluß einer Ölbrennwertkesselanlage
in Abhängigkeit
von der behandelten Kondensatmenge im Vergleich ohne (herkömmlich)
und mit (erfindungsgemäß) Reduktionsmittel
zeigt.
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Für eine Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeigt 1 schematisch eine beispielhafte Anlage 100 bei
Neutralisation mittels Flüssigzumischung.
Die Anlage schließt
einen Kondensat-Zulauf 1, einen Aktivkohlefilter 2,
eine Niveauregelung 3, eine Umwälzeinrichtung 4, eine pH-Wert-Regelung 5,
eine Förderpumpe
mit Rückflußverhinderer 6,
eine Steuerung 7, eine Flüssigdosiereinrichtung 8,
einen Reduktionsmittel/Neutralisationsmittel-Vorratsbehälter 9 und
einen Kanalausfluß 10 ein.
Bei dieser Ausführung
erfolgt mittels Flüssigzudosierung
eine gleichzeitige kombinierte Anwendung von Reduktions- und Neutralisationsmittel,
das im Vorratsbehälter 9 in
geeigneter Mischung vorgelegt und je nach Bedarf, der durch die
Steuerung 7 ermittelt wird, zudosiert wird.
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Das
Verfahren ist von der Anlagengestaltung unabhängig. Es sind ohne weiteres
andere Verfahrensformen und Anlageanordnungen möglich.
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Für eine andere
Anwendung des Verfahrens zeigt 2 schematisch
eine beispielhafte Ausführungsform
einer Vorrichtung bzw. eines Behälters 200 bei
Neutralisation mittels fester Neutralisationsmittel. Die Vorrichtung
bzw. der Behälter 200 ist
aufgebaut aus einem Basisteil 11 und einer Abdeckung 12 und
schließt
einen Kondensat-Zulauf 1' und
einen Ausfluß 10' für behandeltes
Kondensat ein. Die Vorrichtung bzw. der Behälter 200 ist in mehrere
Kammern A, B, C unterteilt. Durch jeweilige flüssigkeitsdurchlässige Trennwände 13 werden
die jeweils in die Kammern gefüllten
festen Füllstoffe
voneinander getrennt.
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Beispielsweise
sind folgende Feststoff-Füllungen
zweckmäßig:
- A
- Füllung mit Aktivkohle, oder
einer Mischung aus Aktivkohle + Reduktionsmittelgranulat, oder wie
Füllung
B.
- B
- Füllung mit Reduktionsmittelgranulat,
oder einer Mischung aus Reduktionsmittel- + Neutralisationsgranulat.
- C
- Füllung mit Neutralisationsmittelgranulat,
oder einer Mischung aus Reduktionsmittel + Neutralisationsgranulat.
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Auch
das in 2 gezeigt Anlagenschema ist lediglich beispielhaft.
Das Verfahren ist von der Gestaltung der Anlage, Vorrichtung bzw.
des Behälters
unabhängig.
Es sind ohne weiteres andere Verfahrensformen und Anlageanordnungen
möglich. Zum
Beispiel ist eine senkrechte Schichtfilter-Bauweise denkbar.
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Beispiel 1:
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Das
Kondensat eines Öl-Brennwert-Heizkessels
mit einer Leistung von 1200 kW wurde ursprünglich in einer Flüssigneutralisation
mit einer Natronlauge neutralisiert. Vor der Umrüstung auf die erfindungsgemäße Betriebsweise
wurden Kondensate mit einem Eisengehalt von durchschnittlichen 50 mg/L
erzeugt. Im Behälter
der Neutralisationseinrichtung bildeten sich im Verlauf der Zeit
gallertförmige Eisenschlämme, die
mit der eingesetzten Pumpe nach einer kurzen Standzeit nicht mehr
entfernbar waren. Nach weniger als einem 1 Monat Betrieb der Anlage
war die eigentliche Funktion der Neutralisationsanlage nicht mehr
gegeben. Unter hohem personellen Aufwand mussten die Eisenschlämme entfernt und
entsorgt werden, und die komplette Neutralisationsanlage mußte gereinigt
werden. 3A zeigt eine Abbildung der
entsprechenden Vergleichsanlage mit den gebildeten dicken Schlämmen.
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Im
Unterschied zum Vergleich wurde erfindungsgemäß die gleiche Anlage so modifiziert,
dass neben Natronlauge bzw. Natriumhydroxidlösung gleichzeitig Natriumsulfit
in Form einer Mischlösung als
Dosiermittel in den Kondensatbehälter
gegeben und regelmäßig umgewälzt wurde.
Die Menge des verwendeten Natriumsulfits lag deutlich unter der
zur stöchiometrischen
Reduktion des im Kondenswasser gelösten Sauerstoffs notwendigen
Menge.
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Bei
diesem erfindungsgemäßen Betrieb konnten
die gallertartigen Eisenschlämme
vollständig
unterbunden werden, und der personelle Aufwand zur Enfernung von
Eisenschlämmen
konnte gänzlich
vermieden werden. Damit war ein wirtschaftlich vorteilhafter Betrieb
möglich.
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3B zeigt
die Abbildung der entsprechenden Anlage. Es ist erkennbar, daß Partikel
von Eisenhydroxyd- und/oder -oxid in dispergierter Form vorlagen
und somit leicht aus der Anlage abfließen oder abgepumpt werden konnte.
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Beispiel 2:
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Das
Kondensat eines Öl
Brennwert-Heizkessels mit einer Leistung von 20 kW, das einen Eisengehalt
10 mg/L und einen pH-Wert
von 2 aufwies, wurde zum Vergleich ursprünglich nur mit einem basischen,
mineralischen Granulat neutralisiert.
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Nach
einem Zeitraum wirksamer Neutralisierung führte die Verblockung und chemische
Inaktivierung durch Anlagerung von Eisenverbindungen an den basischen
Granulatpartikeln zu einem kontinuierlichen Abfall des pH-Wertes
des Abwassers bis zur Unterschreitung des zulässigen Grenzwertes von pH =
6,5 nach etwa 200 Litern Kondensatmenge. Danach war somit jeweils
ein Austausch bzw. eine gesonderte Spülung/Reinigung des Granulates
notwendig, um den pH-Wert des Abwassers entsprechend der Norm von
mindestens pH = 6,5 wieder einzuhalten.
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Im
Unterschied zum Vergleich wurde erfindungsgemäß die gleiche Anlage so modifiziert,
dass das Kondenswasser zusätzlich
mit festem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wurde, in diesem
Fall durch Vorschaltung eines geringlöslichen Calciumsulfit-Granulats.
Durch die erfindungsgemäße Betriebsweise
konnte die behandelte Kondensatmenge deutlich auf über 2500
L erhöht
werden, ohne den Abwassernorm entsprechenden pH-Grenzwert von 6,5 zu unterschreiten.
Der pH-Wert konnte vorteilhafterweise auf einem Wert knapp oberhalb
des Grenzwertes stabilisiert werden. Somit konnte eine mindestens
12-fache Standzeiterhöhung
bis zum Austausch des Neutralisationsgranulats im Vergleich zu einem Granulateinsatz
ohne Reduktionsmittel erzielt werden.
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Die 4A (Vergleich)
und 4B (Erfindung) zeigen die entsprechende Anlage
jeweils ohne und mit Einsatz des Redukti onsmittels. Ohne Einsatz des
Reduktionsmittels entwickeln sich mit der Zeit rotbraune Eisenschlämme in der
Neutralisationsgranulat-Füllung
des Behälters.
Im Gegensatz dazu werden bei der erfindungsgemäßen Betriebsweise mit Einsatz
von Reduktionsmittel-Granulat solche rotbraunen Eisenschlämme dauerhaft
verhindert.
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Das
in 5 dargestellte Diagramm zeigt die entsprechende
Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens
auf die pH-Verläufe
des behandelten Abwassers im Vergleich zum Verlauf ohne Reduktionsmittelzugabe.