Wasser- und Energieeinsparungen in Kühlsystemen - FReE Technology

Montse Pallarès Carner
Montse Pallarès Carner

CSV-Markt-Manager
CSV - Gemeinsame Wertschöpfung mit der Gesellschaft

Wasserknappheit in Europa ist ein komplexes Problem, das sofortige Aufmerksamkeit und Maßnahmen erfordert. Nachhaltig Kühlsysteme einen Weg bieten, um Energie- und Wassereinsparungen zu erzielen und gleichzeitig einen Beitrag zur Erfüllung der Die Ziele für nachhaltige Entwicklung der UN. Durch die Integration dieser Technologien und Praktiken in verschiedene Industriezweige kann Europa erhebliche Fortschritte auf dem Weg zu einer sicheren Wasserversorgung und zum Aufbau einer nachhaltigeren Zukunft für alle machen.

Obwohl Europa für sein gemäßigtes Klima und seine reichhaltigen Wasserressourcen bekannt ist, ist es nicht immun gegen die Auswirkungen der Wasserknappheit. Da die Region mit einer steigenden Nachfrage nach Kühlsystemen für verschiedene Industriezweige konfrontiert ist, ist es von entscheidender Bedeutung, nachhaltige Lösungen zu entwickeln, die Energie- und Wassereinsparungen fördern und gleichzeitig mit den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (SDGs) in Einklang stehen. Dieser Artikel untersucht die Zusammenhänge zwischen Wasserknappheit, Kühlsysteme, Energieeffizienz, Wassereinsparung, Korrosion, Wärmeübertragung und ihre Bedeutung für die SDGs.

Optimierung von Kühlsystemen durch umfassende Wasseraufbereitungsstrategien

Die Wasseraufbereitung spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit von Kühlsystemen. Durch die wirksame Kontrolle von Korrosion, Kesselsteinbildung und mikrobiologischem Wachstum kann die Industrie sicherstellen, dass ihre Kühlsysteme mit Spitzenleistung arbeiten und Energie und Wasser sparen. Die Erhöhung der Konzentrationszyklen und die Einführung von Online-Reinigungsverfahren tragen weiter zu verbesserten Wärmeübertragungskoeffizienten, einem geringeren Wasserverbrauch und minimierten Betriebskosten bei. Da wir der ökologischen Nachhaltigkeit weiterhin Priorität einräumen, ist die Investition in eine angemessene Wasseraufbereitung für Kühlsysteme ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu Energieeffizienz und verantwortungsvollem Wassermanagement in verschiedenen Branchen.

Was sind die Hauptprobleme bei Kühlsystemen?

  1. Korrosion:

Korrosion tritt auf, wenn Metalloberflächen in Kühlsystemen mit Wasser reagieren, was zu einer Verschlechterung der Ausrüstung und höheren Wartungskosten führt. Außerdem beeinträchtigt sie die Effizienz der Wärmeübertragung, was zu einem höheren Energieverbrauch führt. Um Korrosion zu bekämpfen, können Wasseraufbereitungstechniken wie die Zugabe von Korrosionsinhibitoren eine Schutzschicht auf den Metalloberflächen erzeugen, die den direkten Kontakt mit den korrosiven Stoffen verhindert. Eine ordnungsgemäße Analyse der Wasserchemie und eine regelmäßige Überwachung sind unerlässlich, um die Wirksamkeit der Korrosionsschutzmaßnahmen zu gewährleisten.

  1. Kesselsteinkontrolle - Verhinderung von effizienzmindernden Ablagerungen:

Kesselsteinbildung ist ein weiteres kritisches Problem in Kühlsystemen. Wenn Wasser erhitzt wird, können sich gelöste Mineralien ablagern und Kesselstein auf den Wärmeaustauschflächen bilden. Diese Ablagerungen wirken wie isolierende Barrieren, verringern die Wärmeübertragungskoeffizienten und erfordern zusätzliche Energie, um optimale Temperaturen aufrechtzuerhalten. Wasseraufbereitungsmethoden wie Wasserenthärtung und Kesselsteininhibitoren tragen dazu bei, die Bildung von Kesselstein zu verhindern, so dass Kühlsysteme mit höherem Wirkungsgrad arbeiten können.

  1. Mikrobiologisches Wachstum:

Mikrobiologisches Wachstum, einschließlich Bakterien, Algen und Pilze, kann in Kühlwassersystemen gedeihen. Unkontrolliertes mikrobielles Wachstum beeinträchtigt nicht nur die Effizienz der Wärmeübertragung, sondern führt auch zu Biofouling und Gesundheitsrisiken. Eine ordnungsgemäße Wasseraufbereitung mit Bioziden und Biodispersionsmitteln hilft bei der Kontrolle der mikrobiologischen Aktivität und stellt sicher, dass die Kühlsysteme frei von mikrobiologischen Komplikationen bleiben.

  1. Hohe Wasserverbräuche:

Eine der wirksamsten Strategien zur Wassereinsparung in Kühlsystemen ist die Erhöhung der Konzentrationszyklen. Die Konzentrationszyklen stellen das Verhältnis der gelösten Feststoffe im Kühlwasser zu denen im Frischwasser dar. Durch Optimierung der Wasseraufbereitung und Überwachung der Wasserqualität können Kühlsysteme mit höheren Konzentrationszyklen betrieben werden, wodurch die für die Kühlung erforderliche Wassermenge verringert wird. Dieser Ansatz spart Wasser und minimiert die Abwassereinleitung und die damit verbundenen Behandlungskosten.

In diesem Sinne hat Kurita die FReE-Technologie der Industrie zu helfen, effizient zu arbeiten Kühlsysteme sicher, verringert den Wasserverbrauch und spart Energie, indem alle Wärmeübertragungsgeräte wie Wärmetauscher, Kondensatoren und Kühltürme sauber gehalten werden.

Was ist FReE-Technologie?

Kuritas Effizienz bei der Bewuchsentfernung programm FReE hält Kühlsysteme von verschiedenen Ablagerungen sauber. Darüber hinaus wurde es speziell entwickelt, um diese online zu entfernen, angefangen beim Biofouling bis hin zu Mineralablagerungen wie Al-Silikaten, Kalziumkarbonat und -sulfaten. Gleichzeitig wird durch die Verwendung der Kurita-eigenen Filmbildungstechnologien FReE schützt die gereinigten Oberflächen, insbesondere die von Kohlenstoffstahl und Kupfer oder anderen Gelbmetallen, mit einem azolfreien Produkt vor Korrosion.

Es ist zwar allgemein bekannt, dass sowohl die Verhinderung von Ablagerungen als auch der Korrosionsschutz für alle Systeme erforderlich sind, aber die spezifischen Anforderungen für die verschiedenen Systeme können je nach Branche, in der das Kühlsystem eingesetzt wird, variieren. Die FReE-Reinigungs- und Schutztechnologie von Kurita ermöglicht es, das Programm auf die Bedürfnisse der verschiedenen Branchen und Wärmetauschermaterialien abzustimmen.

Nutzung des großen Know-hows von Kurita bei der Anwendung von Filmbildungstechnologien in verschiedenen Anwendungsbereichen, Turbodispin® 4363 wurde entwickelt, um Kühlsysteme vor Biofilmen zu schützen und einen aktiven Korrosionsschutz für Kupfer und andere gelbmetallhaltige Materialien anzuwenden.

Es kann herkömmliche Biodispersionsmittel und Kupferinhibitoren durch spezielle Verfilmungstechnologien ersetzen. Die Behandlung selbst wird durch Kuritas spezielles Angebot an Polymeren für anorganische Ablagerungen und Schwebstoffe, die Baureihe Turbodispin® D.

Turbodispin® 4363 ist ein Azol-freies, dreifach wirkendes Produkt, das dazu beiträgt, die Oberflächen von Wärmetauschern und Kühltürmen von organischen Ablagerungen sauber zu halten und gleichzeitig einen aktiven Korrosionsschutz für gelbe Metalloberflächen bietet.

Anwendungen von FReE in Kühlsystemen sowie Labordaten zeigen, dass der Korrosionsschutz von Kupfer und kupferbasierten Legierungen wirksam und sogar besser ist als bei der Behandlung mit Azolen. Die Korrosionsraten von Kupfer wurden um bis zu 30% reduziert, was eine längere Lebensdauer des Wärmetauschers gewährleistet.

Die Turbodspin® 4363-Technologie von Kurita basiert auf einer Verfilmungstechnologie, die mehrere Vorteile aufweist. Sie wird zur Entfernung von Biofouling und als Dispergiermittel eingesetzt, das ohne Veränderung der Oberflächenspannung des Wassers wirkt. Die Dispergier- und Bio-Dispergierwirkung wird erzielt, da die aktiven Gruppen des Filtermaterials thermodynamisch eine höhere Affinität zu den metallischen Oberflächen haben als die Biofouling- oder Korrosionsprodukte. Turbodispin® 4363 dringt langsam in die Ablagerungen ein und dispergiert daher langsam die Ablagerungen selbst oder Teile davon. Die verbleibenden Ablagerungen werden aufgrund ihrer nun porösen Struktur brüchig und werden ebenfalls durch das unterstützende Dispergiermittel für die anorganischen Stoffe schrittweise entfernt.

Deposits before and after FReE Technology Treatment.
Abbildung 1 - Ausschnitt aus der Füllung eines Kühlturms (Kraftwerk) mit Aluminiumsilikat- und Kalziumkarbonatablagerungen vor und nach der Behandlung mit der FReE-Technologie.

Was sind die Auswirkungen auf den Energieverbrauch?

Wenn die Oberflächen korrodiert, verzundert und verschmutzt sind, ist die Wärmeübertragung beeinträchtigt, und um die optimale Temperatur des gekühlten Wassers zu erreichen, ist der Energieverbrauch höher. Je nach Art des Zunders und der Dicke ist die für die Aufrechterhaltung der Kühlung des Wassers erforderliche Energiemenge höher, z. B. bedeutet 1 mm Kalziumkarbonat einen Anstieg der Brennstoffkosten um 50%. Wenn wir die FReE-Technologie auf das Kühlsystem anwenden, halten wir die Oberflächen sauber und die Temperaturen unter Kontrolle, was den Energieverbrauch und auch die CO2 Emissionen.
Different deposits thicknes and increase of fuel costs (%)
Effect of Scale in Cooling Process at the fillings of the Cooling System

Abbildung 2 - Unterschiedliche Ablagerungsdicken und Anstieg der Kraftstoffkosten (%) - Auswirkung von Kesselstein im Kühlprozess auf die Füllungen des Kühlsystems.

Was sind die Auswirkungen auf den Wasserverbrauch?

Der Betrieb von Systemen mit höheren Konzentrationszyklen bedeutet eine direkte Einsparung an Wasser für die Kühlsysteme.

Herkömmliche Wasseraufbereitungsprogramme haben ihre Grenzen, was die Verhinderung von Kesselstein, Chloridgehalt und Leitfähigkeit angeht. Durch die Anwendung der FReE-Technologie und die zusätzliche Behandlung des Wassers können wir die Grenzwerte für Kalzium, Magnesium, Alkalinität, Chloridgehalt, pH-Wert und Leitfähigkeit überschreiten, indem wir die reguläre Behandlung durch Dispergiermittel und filmbildende Substanzen ergänzen, um den Kesselstein unter Kontrolle zu halten und einen zusätzlichen Schutz gegen Korrosion zu bieten.

Die Anwendung der verschiedenen Kurita-Projektionswerkzeuge, der Software und der richtigen Analyse der Wasserchemie ermöglicht die Nutzung der FReE-Technologie als Verstärkung der Korrosionskontrolle und der On-Line-Reinigung. In diesem Sinne können wir die Konzentrationszyklen verlängern und in viel stärker belasteten Situationen arbeiten, wodurch wir je nach Situation bis zu 10% Wasser einsparen können.

FReE - Water Chemistry

Abbildung 2 - Software und Projektionswerkzeuge für die Analyse der Wasserchemie zur Berechnung der Wassereinsparungen bei gleichzeitiger Sicherheit des Systems. In dem Beispiel (Luftverarbeitungsindustrie) werden die Konzentrationszyklen von 4 auf 4,7 erhöht, was zu 8,5% Wassereinsparungen führt.

Wenden Sie die FReE-Technologie an und beseitigen Sie jede Art von Ablagerungen: Sie sparen Wasser und Energie und tragen zur Dekarbonisierung bei.

Kurita hat die Effizienz der Bewuchsentfernung Anwendung, bei der eine vollständige Reinigung während des Betriebs durchgeführt wird, ohne korrosiv zu sein und ohne Abfall zu erzeugen.

  • Deutliche Verbesserung der Kühleffizienz, Energieeinsparungen und CO2 Emissionssenkung
  • Online-Reinigung bei laufender Anlage
  • Außergewöhnlicher Schutz gegen Korrosion im gesamten Wasserkreislauf
  • Keine Abfallerzeugung oder Reinigungslösungen. Gelöste Ablagerungen werden durch Abblasen beseitigt.
  • Umweltfreundliche und nachhaltige Lösung

Wenden Sie die FReE-Technologie an und beseitigen Sie jede Art von Ablagerungen: Sie sparen Wasser und Energie und tragen zur Dekarbonisierung bei.

Wasserknappheit in Europa ist ein komplexes Problem, das sofortige Aufmerksamkeit und Maßnahmen erfordert. Nachhaltige Kühlsysteme bieten die Möglichkeit, Energie und Wasser zu sparen und gleichzeitig einen Beitrag zur Erfüllung der Die Ziele für nachhaltige Entwicklung der UN.

Durch die Integration der FReE-Technologie in die Industrie und in Kühlsysteme kann Europa erhebliche Fortschritte auf dem Weg zur Wassersicherheit und zum Aufbau einer nachhaltigeren Zukunft für alle machen.

Die SDGs der Vereinten Nationen bieten einen umfassenden Rahmen für die Bewältigung globaler Herausforderungen, einschließlich Wasserknappheit und nachhaltiger Entwicklung. Die folgenden SDGs sind für dieses Thema besonders relevant

  1. SDG 6: Sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen - Die Einführung wassersparender Kühltechnologien und die Reduzierung des Wasserverbrauchs stehen im Einklang mit dem Ziel, den Zugang zu sauberem Wasser und sanitären Einrichtungen für alle zu gewährleisten.
  2. SDG 7: Erschwingliche und saubere Energie - Die Umstellung auf energieeffiziente Kühlsysteme unterstützt das Ziel der Bereitstellung nachhaltiger und erschwinglicher Energie zur Förderung der wirtschaftlichen Entwicklung.
  3. SDG 12: Verantwortungsbewusster Konsum und Produktion - Die Förderung eines verantwortungsvollen Verbrauchs von Wasser und Energie in Kühlsystemen trägt zu nachhaltigen Produktionsverfahren bei.
  4. SDG 13: Klimapolitik - Energieeffiziente Kühlsysteme verringern die Treibhausgasemissionen und tragen zur Eindämmung des Klimawandels bei.
  5. SDG 17: Partnerschaften für die Ziele - Die Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Industrie und Wissenschaft ist für die Förderung von Innovationen und die Umsetzung nachhaltiger Kühllösungen unerlässlich.
Sustainable Development Goals UN

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