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Techn. Anleitung AEV Kühlsysteme und Dampferzeuger

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  • BMLFUW VII / 4 F. HEFLER 1 September 2003

    TECHNISCHE ANLEITUNG ZUR BEGRENZUNG VONABWASSEREMISSIONEN AUS KHLSYSTEMEN

    UND DAMPFERZEUGERN

    (AEV Khlsysteme und Dampferzeuger BGBl. II Nr. 266/2003)

    Inhaltsverzeichnis Seite

    1 Allgemeines 3 1.1 Khlsysteme 3

    1.1.1 Arten von Khlsystemen 3

    1.1.2 Auswirkungen von Khlsystemen auf die Umwelt 9 und deren Vermeidung bzw. Verminderung

    1.1.3 Abwasseranfall und beschaffenheit 17

    1.2 Dampferzeuger 22

    1.2.1 Abwasseranfallstellen 23

    1.2.2 Abwasserbeschaffenheit und -reinigung 27

    1.2.3 Vermeidungs- und Verminderungsmanahmen 29

    2 Geltungsbereich 30 2.1 Khlsysteme 30

    2.2 Dampferzeuger 31

    2.3 Abgrenzung zu Geltungsbereichen 31 anderer Abwasseremissionsverordnungen

    3 Gegenwrtige Entsorgungssituation 32 3.1 Khlsysteme 32

    3.2 Dampferzeuger 33

    4 Stand der Technik 34 4.1 Khlsysteme 34

    4.2 Dampferzeuger 37

    AEV Khlsysteme und Dampferzeuger Technische Anleitung

  • BMLFUW VII / 4 F. HEFLER 2 September 2003

    5 Parameterauswahl und Emissionsbegrenzungen 38 5.1 Parameterauswahl 38

    5.1.1 Durchlaufkhlsysteme 38

    5.1.2 Umlaufkhlsysteme 39

    5.1.3 Dampferzeuger 40

    5.2 Emissionsbegrenzungen 41

    5.3 Regelung fr Kleineinleitungen 44

    6 Umsetzung wasserbezogener EU-Richtlinien 45 6.1 RL 76/464/EWG 45

    6.2 RL 96/61/EG (IPPC) 45

    7 Fristen 46

    AEV Khlsysteme und Dampferzeuger Technische Anleitung

  • BMLFUW VII / 4 F. HEFLER 3 September 2003

    1 Allgemeines 1.1 Khlsysteme Als Khlung bezeichnet man die Temperaturerniedrigung eines zu khlenden Stoffes (Khl-medium) durch Wrmebertragung an einen Stoff mit geringerer Temperatur (Khlmittel). Erfolgt bei der Khlung die Wrmebertragung durch unmittelbar stofflichen (direkten) Kontakt zwischen Khlmedium und Khlmittel, so spricht man von direkter Khlung. Als indirekte Khlung be-zeichnet man dagegen jene, bei welcher kein unmittelbar stofflicher Kontakt zwischen Khlmittel und dem zu khlenden Medium besteht. In der Technik versteht man unter Khlung allgemein die Abfuhr von Rest- oder Verlustwrme aus Maschinen und Gerten oder von deren Oberflchen an die Umgebung, wobei eine bestimmte Grenztemperatur, die meist deutlich ber der Umgebungstemperatur liegt, nicht berschritten wer-den soll (kann). Zum Wrmetransport werden dabei zumeist als gasfrmiges Khlmittel die Luft und als flssiges Khlmittel das Wasser verwendet. In der Kltetechnik hingegen bezeichnet der Begriff Khlung auch eine Temperaturerniedrigung unter die Umgebungstemperatur unter Einsatz von Kltemaschinen. Zum Wrmeabtransport kom-men als Khlmittel technische Gase wie Ammoniak, Fluorchlorkohlenwasserstoffe etc. oder Fls-sigkeiten wie Calciumchlorid etc. in geschlossenen Systemen zum Einsatz. Wasser wird im Hinblick auf seine thermischen Eigenschaften (hohe spezifische Wrme) und sei-ne universelle Verfgbarkeit als Khlmittel in nahezu allen gewerblich industriellen Ttigkeiten bentigt. Den grten Khlwasserbedarf haben die Energieversorgungsunternehmen fr die Kh-lung thermischer Energieerzeugungsprozesse sowie die Eisen-, Stahl- und chemische Industrie. Der mengenmig grte Teil des Khlmittels Wasser wird bei all diesen Prozessen in Form der Durchlaufkhlung verwendet. Auch im Dienstleistungsbereich werden in zunehmendem Ma Khl-systeme eingesetzt (Klimatisierung von Gebuden, Khlung von EDV Anlagen etc.). Als Khlmit-tel kommt auch hier zumeist Wasser zum Einsatz; in Sonderfllen verwendet man le o. 1.1.1 Arten von Khlsystemen Khlsysteme basieren auf thermodynamischen Prinzipien und sind so ausgelegt, dass sie den

    Wrmeaustausch zwischen Khlmittel und Khlmedium frdern bzw. die Freisetzung nicht rckge-

    winnbarer Wrme in die Umgebung erleichtern. Khlsysteme, die in Gewerbe und Industrie zur

    AEV Khlsysteme und Dampferzeuger Technische Anleitung

  • BMLFUW VII / 4 F. HEFLER 4 September 2003

    Khlung von Prozessen aller Art eingesetzt werden, knnen nach ihrer Auslegung und nach dem

    Hauptkhlprinzip unterteilt werden in Systeme, die mit

    - Wasser

    - Luft

    - einer Kombination von Wasser und Luft

    als Khlmittel arbeiten.

    Der Wrmeaustausch zwischen Khlmedium und Khlmittel wird in der Regel in Wrmetauschern

    durchgefhrt. Bei offenen Wrmetauschersystemen kommt das Khlmittel dabei mit der Umge-

    bung(sluft) in Berhrung. Bei geschlossenen Systemen dagegen strmt das Khlmittel in Rohren,

    Rohrschlangen, Plattenpaketen o. und hat keinen direkten stofflichen Kontakt mit der Um-

    gebung(sluft).

    An Orten, wo gengend Khlwasser und ein aufnahmefhiges Oberflchengewsser zur Verf-

    gung steht, werden zur Lsung von Abwrmeproblemen meist Durchlaufkhlsysteme verwendet.

    Im Durchlaufkhlsystem erfolgt keine Kreislauffhrung des Khlwassers, erforderlichenfalls aber

    eine Khlung des abflieenden Khlwassers (Ablaufkhlung).

    Sind keine gnstigen wasserwirtschaftlichen Voraussetzungen gegeben, kommen Umlaufkhlsys-

    teme zur Anwendung; ihre grotechnische Ausfhrung ist als Khlturm bekannt.

    In einem offenen Umlaufkhlsystem wird das Khlwasser durch Berhrung mit einem Luftstrom

    abgekhlt; eingebaute Vorrichtungen zur Intensivierung des Kontaktes zwischen Luft und Wasser

    frdern dabei den Wrmeaustausch. Der Luftstrom kann entweder mechanisch durch Ventilatoren

    oder durch Naturzug (Kaminwirkung) erzeugt werden. Khltrme mit mechanischem Luftzug wer-

    den sowohl fr kleine wie auch fr groe Leistungen eingesetzt; Khltrme mit Naturzug kommen

    meist fr hohe Leistungen zur Anwendung (zB. in der Energiewirtschaft).

    Bei einem geschlossenen Umlaufkhlsystem kann die Khlung der Bauelemente (Rohre, Rohr-

    schlangen oder Plattenpakete), in denen das Khlmittel strmt, durch Luft, Wasser oder beide Me-

    dien erfolgen. Bei geschlossenen Nassumlaufkhlsystemen khlt ein Luftstrom durch Verdunstung

    die mit Wasser besprhten Bauelemente des Khlsystemes. Bei geschlossenen Trockenumlauf-

    khlsystemen werden die Bauelemente lediglich von Luft umstrmt. Bei beiden Auslegungen kn-

    AEV Khlsysteme und Dampferzeuger Technische Anleitung

  • BMLFUW VII / 4 F. HEFLER 5 September 2003

    nen die Bauelemente mit Rippen versehen sein, wodurch die Wrmetauscheroberflche und somit

    die Khlwirkung vergrert wird. In der Industrie finden geschlossene Nassumlaufkhlsysteme bei

    kleineren Wrmeleistungen vielfltige Anwendung. Geschlossene Trockenumlaufkhlsysteme fin-

    det man sowohl in kleineren Industrieanwendungen als auch in groen Kraftwerken vor, sofern

    nicht gengend Wasser zur Verfgung steht oder die Kosten fr die Khlwasserbereitstellung sehr

    hoch sind.

    Offene und geschlossene Hybridkhlsysteme sind spezielle mechanische Khlsystemkonstruk-

    tionen, die sich fr Nass- und Trockenbetrieb eignen. Hauptzweck des Einsatzes eines derartigen

    Systems ist die Vermeidung der Ausbildung einer sichtbaren Dampffahne. Mit der Mglichkeit, die-

    ses System (insbesondere bei kleinen Anlagen in Zellenbauweise) in Zeiten niedriger Um-

    gebungslufttemperatur in Trockenfahrweise zu betreiben, kann eine Senkung des jhrlichen Was-

    serverbrauchs und eine Minderung der Ausbildung einer sichtbaren Dampffahne erreicht werden.

    Tabelle 1 zeigt Merkmale technisch angewandter Khlsysteme unter bestimmten klimatischen

    Verhltnissen. Die Endtemperatur des nach der Khlung aus dem Wrmetauscher austretenden

    Khlmediums hngt von der Temperatur des Khlmittels und von der technischen Auslegung des

    Khlsystems ab. Wasser hat eine hhere spezifische Wrme als Luft und ist deshalb das bessere

    Khlmittel. Die Temperatur der Khlmittel Luft und Wasser ist von den rtlichen Trocken- und

    Feuchtkugeltemperaturen abhngig. Je hher diese Temperaturen sind, desto schwieriger wird die

    Abkhlung auf eine geforderte niedrige Prozessendtemperatur.

    Die Prozessendtemperatur ist die Summe aus der niedrigsten Umgebungstemperatur (des Khl-

    mittels) und der erforderlichen Mindesttemperaturdifferenz zwischen dem (in das Khlsystem ein-

    tretenden) Khlmittel und dem (aus dem Khlsystem austretenden) Khlmedium. Diese Min-

    desttemperaturdifferenz wird als Khlgrenzabstand (engl. approach) bezeichnet. Unter rein tech-

    nischen Gesichtspunkten lsst sich der Khlgrenzabstand sehr klein auslegen - die Kosten fr Er-

    richtung und Betrieb eines Wrmetauschers sind allerdings umgekehrt proportional zur Gre des

    Khlgrenzabstandes. Je kleiner der Khlgrenzabstand ist, desto niedriger kann die Prozess-

    endtemperatur gewhlt werden. Jeder Wrmetauscher hat seinen eigenen Khlgrenzabstand. Im

    Falle mehrerer in Reihe geschalteter Wrmetauscher (mehrstufige Wrmetauscher) mssen zur

    Berechnung der erreichbaren Endtemperatur des Gesamtkhlprozesses alle Khlgrenzabstnde

    zur Temperatur des (in das Khlsystem eintretenden) Khlmittels hinzu addiert werden.

    Mehrstufige Khlsysteme kommen zur Anwendung, wenn problematische Medien gekhlt werden

    mssen, deren Entweichen in

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