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Umweltverfahrenstechnikweiss

Ein rotes Dreieck, darunter drei orangen senkrechten Balken als Symbol für Fakultät 3. Das Symbol befindet sich innerhalb  des kreisförmigen Schriftzuges: Prozesswissenschaften.

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WEISS – Effiziente Kreislaufführung von Kühlwasser durch integrierte Entsalzung am Beispiel der Stahlindustrie. Modellentwicklung und Nachhaltigkeitsbewertung.

  • Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • Projektträger: Projektträger Karlsruhe – Wassertechnologie und Entsorgung (PTKA-WTE)
  • Laufzeit: 1.10.2016-30.09.2019
  • Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geißen
  • Projektbearbeitung: Vladimir Zuzgin, MSc.
  • Kooperation: VDEh-Betriebsforschungsinstitut, SMS group GmbH, Universität Duisburg-Essen (Lehrstuhl für Technische Chemie II), Deutsche Edelstahlwerke GmbH, WEHRLE Umwelt GmbH, ifak- Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg 

 

 

Hintergrund:

Weltweit wird ein großer Teil des Frischwassers als Kühlwasser zur Prozess- und Produktkühlung eingesetzt, dies betrifft z.B. die Branchen Eisen- und Stahlerzeugung, Stahlverarbeitung, Papier- und chemische Industrie, Kraftwerke und Raffinerien. Hierbei wird zwischen direkter Kühlung (mit Produktkontakt) und indirekter Kühlung (Anlagenkühlung) unterschieden. In Deutschland werden von 17,6 Mrd. m3/a Wasser aus der nichtöffentlichen Versorgung mehr als 89 % für Kühlzwecke eingesetzt. Die Energieversorgung hat den größten Bedarf, die anderen Industriezweige verwenden aber ebenfalls 70 % - 80 % des Frischwassers zur Kühlung. Der Kühlwasserbedarf für Kreislaufkühlsysteme beträgt 2,4 Mrd. m3/a (2016, Statistisches Bundesamt). Es ist zu erwarten, dass durch die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie wie bspw. durch die Oberflächengewässerverordnung (Entwurf 04/2015) und den Klimawandel der Anteil der Kreislaufsysteme in Europa steigen wird.

Durch die Kreislaufführung des Kühlwassers sowie durch die Verdunstung konzentrieren sich prozessbedingt Salze im Wasser auf. Teilweise wird das Kühlwasser zusätzlich verunreinigt, z.B. in der Stahlindustrie mit Partikeln und Ölen. Um Biofilmbildung und hygienische Belastung zu vermeiden, werden Biozide (ca. 4.000 t/a in Deutschland) dosiert. Zur Vermeidung von Korrosion und Ablagerungen werden weitere Chemikalien wie  Korrosionsinhibitoren, Dispergatoren und Antiscalants eingesetzt (z.B. ca. 2.000 t/a Phosphonsäure in Deutschland). Diese Chemikalien gelangen zum Teil in die Oberflächengewässer, was negative Folgen für die Umwelt haben kann.

 

 

Projektziel:

Ziel des Projektes ist die Halbierung des Frischwasserbedarfs für die Kühlkreisläufe am Beispiel der Stahlindustrie und damit eine Wassereinsparung von bis zu 800.000 m³/a für einen durchschnittlichen Stahlstandort. Dies soll über einen verminderten Salzeintrag durch bedarfsgerechte Dosierung von Kühlwasserchemikalien einerseits und durch die Verfahrensentwicklung geeigneter Verfahren zur Salzabtrennung aus Zulauf-, Kreislauf- und Absalzwasser andererseits erreicht werden. Aufgrund der komplexen Kühlwassermatrix und Struktur der Kühlkreisläufe ist dieses Ziel nur durch begleitende Entwicklung eines Simulationstools für das gesamte Kreislaufwassersystem möglich. Anschließend soll eine Nachhaltigkeitsbetrachtung der entwickelten Verfahrenskombinationen in Form einer Ökobilanz durchgeführt werden.

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