Innovative Druckhaltung und Entgasung effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

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1 Innovative Druckhaltung und Entgasung effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien 1 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

2 PNEUMATEX AG Produktübersicht Hauptsitz und Fertigungstätte Pneumatex AG, Füllinsdorf, Schweiz 2 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

3 Druckhaltung und Wasserchemie Ziel Zulässiges Druckniveau sichern Keine Korrosion bzw. nur in dem Maß, dass keine Korrosionsschäden innerhalb der Lebensdauer der Anlage auftreten An keiner Stelle des Netzes freie Gasblasen Weg Geeignete, ausreichend auslegte und richtig betriebene Anlagentechnik 3 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

4 Korrespondierende Richtlinien Hausnetze - bestimmungsgemäße Betriebstemperatur 100 C VDI-Richtlinie 2035 Blatt 2... Sauerstoffkonzentrationen über 0,1 g/m³ im Heizwasser weisen auf ein erhöhtes Risiko für das Auftreten von Korrosionsschäden hin.... Fernwärmenetze AGFW-Arbeitsblatt FW Richtwerte für das Kreislaufwasser direkt o. indirekt beheizter Systeme salzarm salzhaltig elektrische Leitfähigkeit bei 25 C µs/cm > Aussehen klar, frei von suspendierten Stoffen ph-wert bei 25 C 9,0-10,0 9,0-10,5 9,0-10,5 Sauerstoff O 2 mg/l < 0,1 < 0,05 < 0,02 Härte (Erdalkalien) mmol/l < 0,02 < 0,02 < 0,02 Empfehlung für Stickstoff N 2 : 10 mg/l 15 mg/l für Anlagen mit t Vl 70 C 4 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

5 Gase im Heizwasser Sauerstoff O 2 Stickstoff N 2 Kohlenstoffdioxid CO 2 natürliche Gaskomponenten des Wassers Korrosion H 2 Methan CH 4 Schwefelwasserstoff H 2 S Korrosionsprodukte bzw. Produkt biologischer Prozesse 5 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

6 Max. Löslichkeit in mg N 2 /kg H 2 O Gaslöslichkeit nach HENRY Max. Löslichkeit von N 2 und O 2 aus der Luftatmosphäre in Wasser Trinkwasser 18 mg/l N 2 11 mg/l O 2 0 C 10 C 20 C 30 C 40 C 60 C 90 C Max. Löslichkeit in mg O 2 / kg H 2 O C 10 C 20 C 30 C 40 C 60 C 90 C Druck in bar absolut Druck in bar absolut Grenzwerte N 2 Basis HENRY O 2 Vermeidung Korrosionsschaden 6 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quelle [1]

7 Wie gelangt Luft in das Kreislaufwasser? 1 Liter Trinkwasser 1 Liter Luft 18 mg N mg O mg N mg O 2 mit dem Füll- und Ergänzungswasser Über Diffusionsvorgänge (Kunststoffrohre, Membranen, Dichtungen ) partielle Unterdruckzustände bei Mängeln in der Druckhaltung Einschluss von Luft bei Füllvorgängen 7 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

8 Probleme in der Praxis - Sauerstoff 0,14 Vorlauf Rücklauf Sauerstoffgehalt im Wasser in mg/l. 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 Grenze 0,1 mg/l - VDI 2035 Trinkwassernachspeisung A - offenes AG B - Kompressor-DH ohne Membran C - Kompressor-DH mit Membran D - Pumpen-DH Überspeisung Primärnetz E - Kompressor-DH mit Membran 0 A A B B B B B B C C D D D D D D E E E E F F F - Pumpen-DH Feldmessungen O 2 -Gehalt bei verschiedenen Druckhaltesystemen 8 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quelle [1]

9 Sauerstoffabbau nach Pressluftbegasung 2,5 20 O2-Gehalt im Wasser in mg / l. 2 1,5 1 0,5 Versuch 1 ohne Entgasung Versuch 2 Atmosphärische Entgasung im Auffangbehälter Zeit in h - Netzinhalt: ca.2000 Liter; - Sauerstoffabbau nach ca. 4h; 9 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quelle [1]

10 Probleme in der Praxis - Stickstoff 60 Vorlauf Rücklauf Trinkwassernachspeisung Stickstoffgehalt im Wasser in mg/l Stickstoffgehalt im Trinkwasser A - offenes AG B - Kompressor-DH ohne Membran C - Kompressor-DH mit Membran D - Pumpen-DH Überspeisung Primärnetz E - Kompressor-DH mit Membran F - Pumpen-DH 0 A A B B B B B B C C D D D D D D E E E E F F Feldmessungen N 2 -Gehalt bei verschiedenen Druckhaltesystemen 10 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quelle [1]

11 Gase und Druckhaltung Auswirkungen physikalisch: ungenügender Wärmeübergang Zirkulationsstörungen Probleme an Pumpen und Regeleinrichtungen Fließgeräusche, Erosion Schlüsselrolle der Druckhaltung bezüglich der Gasproblematik Auslegung Ort der Einbindung 11 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

12 Druckhaltung allgemein Druckhaltung - Hauptaufgabe PSV Zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort der Anlage das zulässige Druckniveau sichern. PIS LIS 12 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

13 Hydraulische Einbindung Saugdruckhaltung + Anlagendruck immer oberhalb vom Ruhedruck + Keine Gefahr der Unterdruckbildung an den Hochpunkten - Hoher Arbeitsdruck in der Anlage Nachdruckhaltung + Geringe Anlagenarbeitsdrücke, wenn nicht der gesamte Pumpendruck aufgelastet wird! Gefahr der Unterdruckbildung an den Hochpunkten (Teil- und Vollastbetrieb beachten)! Zulaufdruck der Umwälzpumpe beachten! Druckdiagramme für den gesamten Streckenverlauf Mitteldruckhaltung + Geringe Anlagenarbeitsdrücke + Optimal abstimmbare Anlagenarbeitsdrücke und Ruhedrücke + Geringe Gefahr der Unterdruckbildung an den Hochpunkten - Hoher apparativer Aufwand 13 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

14 Vermeidung von Lufteintrag Beitrag der Druckhaltung Druckverlaufdiagramme für Teil- und Volllast bei der Auslegung berücksichtigen und im Betrieb prüfen Anlagendruck an den Hochpunkten grösser als 0,5 bar (Ü) gegenüber Umgebungsdruck, Drücke an kritischen Stellen regelmässig beobachten Druckhaltung regelmässig warten und Einstellungen prüfen 14 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

15 Vergleich verschiedener Entgasungsverfahren Entlüfter / Luftabscheider Atmosphärische Entgaser Vakuumentgaser Membranverfahren Thermische Entgaser Empfehlung AGFW 15 N 2 O 2 15 Erreichbare Gasgehalte mg/l

16 Multifunktionsgeräte Druckhaltung u. Entgasung Druckhaltung und atmosphärische Entgasung im Auffangbehälter Relevante Parameter: 1 bar abs und Mischtemp. aus t Behälter und t Ein Einbauort: Rücklauf, vor Erzeuger Grenzen: O 2 -Abbau = kein bzw. geringer N 2 -Abbau = f ( Teilstrom,...) 16 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

17 Multifunktionsgeräte Druckhaltung u. Entgasung Druckhaltung und atmosphärische Entgasung im Auffangbehälter Offener Auffangbehälter O2 Direkter Kontakt des Anlagenwassers mit der Umgebungsluft (offenes Ausdehnungsgefäss) O 2 Gehalte > 1,0 mg/l im unteren Bereich des Auffangbehälters sind realistisch => hoher O 2 Eintrag in die Anlage 17 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

18 Multifunktionsgeräte Druckhaltung u. Entgasung Druckhaltung und atmosphärische Entgasung im Auffangbehälter Auffangbeh. mit Membran Erwärmung des Auffangbehälter während des Entgasungsvorganges (Erhöhung der Sauerstoffdiffusion) bedingter Schutz vor O 2 Eintrag durch die Membrane => auf höchste Membranqualitäten ist zu achten (Membrandicke, nur Butyl) regelmässiger Austausch des Wassers im Auffangbehälter während der Entgasungvorgänge => Gefahr, dass O 2 ins System gelangen kann Kein definierter Gasaussschub 18 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

19 Multifunktionsgeräte Druckhaltung u. Entgasung Druckhaltung und Unterdruckentgasung mit separatem Entgasungsbehälter Funktion/Leistung Relevante Parameter: <1 bar abs bzw. p Siede = f(t Ein ) Einbauort: Rücklauf, vor Erzeuger Grenzen: Unterdruck im Entgaser und zu t Ein gehörender Siededruck N 2 / O 2 -Abbau = f ( Teilstrom,...) Pneumatex Transfero 19 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

20 Multifunktionsgeräte Druckhaltung u. Entgasung Druckhaltung und Unterdruckentgasung mit separatem Entgasungsbehälter Eigenschaften kein Austausch des Wassers im Auffangbehälter während der Entgasungvorgänge => kein O 2 Eintrag Regelmässiger kontrollierter Gasausschub am Entgasungsbehälter => sehr gute Entgasungsleistung keine Aufheizung des Auffangbehälters während des Entgasungsvorganges => hohe Lebensdauer der Membrane Pneumatex Transfero 20 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

21 Vakuumentgasung 20 Erreichbare Gasgehalte mg/l Relevante Parameter: <1 bar abs bzw. p Siede = f(t Ein ) Einbauort: Grenzen: Rücklauf, vor Erzeuger Unterdruck im Entgaser und zu t Ein gehörender Siededruck N 2 /O 2 -Abbau = f ( Teilstrom,...)

22 Messergebnisse Vakuumentgaser C 50 C 70 C Stickstoffgehalt in mg N 2 / L Wasser kritisch Messwert vor Entgasung empfohlener Grenzwert Messwert nach Entgasung 90 C Druck in bar Überdruck Wirksamkeit einer Vakuum-Entgasungsanlage im Kaltwassernetz 22 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien

23 Messergebnisse Vakuumentgaser Stickstoffabbau durch Ventomat 70 Stickstoffgehalt im Wasser in mg/l Versuch 1-50 C, 3 bar Versuch 2-70 C, 3 bar Versuch 3-90 C; 3 bar Grenzwert für FW-Systeme Zeitdauer in Stunden Stickstoffabbau durch Vento VMB bei unterschiedlichen Systemtemperaturen 23 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quelle [1]

24 Fazit Druckhaltestationen regelmässig warten O 2 -Abbau im System durch Korrosion Entgasungstechnologien wirken bez. O 2 nur bei Füll- und Ergänzungswasser Im Teilstromentgasungsbetrieb N 2 relevant Entgasung darf nicht mit O 2 -Beladung verbunden sein Bei Multifunktionsgeräten: konsequente Entgasung ausserhalb des Druckhaltegefässes! Entgaser entbinden nicht von Überwachung der Kreislaufwasserqualität 24 Innovative Druckhaltung und Entgasung Effektiver Korrosionsschutz ohne Chemikalien Quellenangaben [1] Rühling, K.: Gase in kleinen und mittleren Wasserheiznetzen und Kältekreisläufen. TU Dresden Institut für Energietechnik, März 2002 Schlussbericht zum AiF-Forschungsvorhaben B, gefördert aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.v. (AiF)

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