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Dokumentenidentifikation DE102006014601A1 04.10.2007
Titel Verfahren, Vorrichtung, Behälter sowie Mittel zur Behandlung von saurem Kondenswasser aus Feuerungsanlagen
Anmelder Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH, 89420 Höchstädt, DE
Erfinder Patocka, Friedrich, 89407 Dillingen, DE;
Meinardus, Martin, 89231 Neu-Ulm, DE;
Meier, Günter, 86720 Nördlingen, DE;
Harlacher, Martin, 89435 Finningen, DE
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81479 München
DE-Anmeldedatum 29.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006014601
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse C02F 1/66(2006.01)A, F, I, 20060329, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C02F 1/70(2006.01)A, L, I, 20060329, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung beschreibt 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 basischem Neutralisationsmittel in Kontakt gebracht wird und auch mit Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist entsprechend eine Reduktionseinrichtung zur chemischen Reduktion des Kondenswassers und eine Neutralisationseinrichtung zur Neutralisation des Kondenswassers auf.

Beschreibung[de]

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.

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.

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.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Betriebsweise bereitzustellen.

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 16 sowie ein zur Verwendung in entsprechenden Anlagen geeignetes Material-Kit gemäß Anspruch 23 zur Verfügung. Diesbezügliche vorteilhafte Weiterbildungen sind ebenfalls in jeweiligen Unteransprüchen festgelegt.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß gemäß dem in den Ansprüchen 1, 10, 16 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.

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 also 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Arbeitsweise gemäß Anspruch 4 bzw. die Vorrichtung gemäß 1. Alternative des Anspruchs 13 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 13 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.

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–).

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.

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.

Entsprechend legt Anspruch 14 eine zweckmäßige Ausgestaltung für flüssige Reduktionsmittel und/oder Neutralisationsmittel fest, während Anspruch 16 eine vorteilhafte Ausgestaltung 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.

Die erfindungsgemäße Weiterführung gemäß Anspruch 9, 15 bzw. 18 erlaubt ein zusätzliches effizientes Entfernen partikulärer Stoffe aus dem Kondenswasser.

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.

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.

Anspruch 21 gibt zweckmäßige äußere Gestaltungsformen für den erfindungsgemäßen Behälter an.

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.

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.

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.

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

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter dem Einsatz eines flüssigen Reduktionsmittels zeigt,

2 eine zweite Ausführungsform zeigt, die für den Einsatz eines festen Reduktionsmittels besonders zweckmäßig ist,

3A und 3B einen Vergleich des Ergebnisses eines Anlagebetriebs gemäß herkömmlichem System (3A) mit einem erfindungsgemäßen System (3B) beim Einsatz flüssiger Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel zeigen,

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

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.

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.

Das Verfahren ist von der Anlagengestaltung unabhängig. Es sind ohne weiteres andere Verfahrensformen und Anlageanordnungen möglich.

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.

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.

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.

Beispiel 1:

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.

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.

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.

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.

Beispiel 2:

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.

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.

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.

Die 4A (Vergleich) und 4B (Erfindung) zeigen die entsprechende Anlage jeweils ohne und mit Einsatz des Reduktionsmittels. 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.

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.


Anspruch[de]
Verfahren zur Behandlung von saurem Kondenswasser, das beim Betrieb von gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugern, Wärmekraftmaschinen und/oder deren Abgassysteme erzeugt wird, wobei das Kondenswasser mit basischem Neutralisationsmittel in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondenswasser auch mit Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an zuzugebendem Reduktionsmittel geringer ist als die zur gesamten stöchiometrischen Umsetzung des im Kondenswasser gelösten Sauerstoffs notwendige Menge an Reduktionsmittel. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt von Reduktionsmittels mit dem Kondenswasser erfolgt, bevor das Kondenswasser mit basischem Neutralisationsmittel in Kontakt gebracht wird. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondenswasser beim Kontaktieren mit Reduktionsmittel und/oder beim Kontaktieren mit basischem Neutralisationsmittel umgewälzt wird. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Kondenswasser erneut mit Reduktionsmittel kontaktiert wird. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel ein schwefelhaltiges Reduktionsmittel verwendet wird. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel zwei verschiedene Substanzen oder eine einzelne Substanz jeweils mit Reduktions- und Neutralisationswirkung verwendet werden bzw. wird. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit einem flüssigen Neutralisationsmittel ein flüssiges oder in Wasser lösliches Reduktionsmittel verwendet wird, oder daß in Kombination mit einem festen Neutralisationsmittel ein festes Reduktionsmittel verwendet wird, wobei die genannten Mittel wahlweise jeweils separat verwendet werden oder in Mischungen verwendet werden. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondenswasser auch mit Aktivkohle in Kontakt gebracht wird. Vorrichtung (100; 200) für den Einbau in eine Anlage eines gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugers oder einer Wärmekraftmaschine und/oder für den Einbau in deren Abgassysteme zur Behandlung von beim Betrieb der Anlage erzeugtem saurem Kondenswasser, mit:

– einer Reduktionseinrichtung zur chemischen Reduktion des Kondenswassers,

– einer Neutralisationseinrichtung zur Neutralisation des Kondenswassers.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, mit einer Steuereinrichtung (7) zur geregelten Zudosierung von Reduktionsmittel und/oder Neutralisationsmittel zu dem Kondenswasser, wobei die genannten Mittel wahlweise jeweils separat oder in Mischungen zudosiert werden. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionseinrichtung in Bezug auf eine Ablaufrichtung des Kondenswassers der Neutralisationseinrichtung stromaufwärtsseitig angeordnet ist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12,

– mit einer Einrichtung (4) zum Umwälzen des Kondenswassers, und/oder

– mit einer Einrichtung, in der zuvor behandeltes Kondenswasser nochmals derselben oder einer anderen Reduktionseinrichtung zugeführt wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Reduktionseinrichtung und die Neutralisationseinrichtung eine gemeinsame Anlage einschließen, die mindestens eine Zuleitung für unbehandeltes Kondenswasser und mindestens eine Zuleitung zum gemeinsamen oder getrennten Zuführen von Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel aufweist und eine Ableitung für das behandelte Kondenswasser aufweist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner mit einer Einrichtung zum Kontaktieren des Kondenswassers mit Aktivkohle (2). Behälter (200) für den Einbau in eine Anlage eines gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugers oder einer Wärmekraftmaschine und/oder für den Einbau in deren Abgassysteme zur Behandlung von beim Betrieb der Anlage erzeugtem saurem Kondenswasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter kombiniert einschließt:

– ein Reduktionsmittel in fester Form und

– ein Neutralisationsmittel in fester Form.
Behälter gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Form von Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel

– als eine einzelne Substanz oder

– als getrennte Substanzen in homogener Mischung in Form eines Granulats oder Mischgranulats bereitgestellt wird.
Behälter gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner Aktivkohle einschließt. Behälter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Kammern (A, B, C) aufweist, die miteinander in Fluidverbindung stehen und in denen jeweils getrennt oder gemeinsam das Reduktionsmittels und das Neutralisationsmittels enthalten sind, und daß gegebenenfalls in der auf der stromaufwärtsseitig lokalisierten Kammer (A) allein oder zusätzlich Aktivkohle enthalten ist. Behälter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß er die feste Form von Reduktionsmittel und Neutralisationsmittel in einer gemeinsamen Kammer gemischt aufweist. Behälter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch eine rohrförmige, zylindrische oder quaderförmige Form. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15 oder Behälter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, zum Einbau hinter den Anfallstellen von Kondenswasser einer Brennwertanlage. Verwendung eines Material-Kits, das ein Reduktionsmittel und ein Neutralisationsmittel einschließt, zur Behandlung von Kondenswasser einer Anlage eines gas- und/oder ölbefeuerten Wärmeerzeugers oder einer Wärmekraftmaschine. Verwendung gemäß Anspruch 23, wobei das Material-Kit das Reduktionsmittel und das Neutralisationsmittel jeweils in Granulat- oder Partikelform einschließt. Verwendung gemäß Anspruch 23, wobei das Material-Kit ein Reduktionsmittel- und Neutralisationsmittel-Mischgranulat einschließt. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei das das Reduktionsmittel ein Metallsulfit ist und das Neutralisationsmittel basisches mineralisches Granulat ist.






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