Koelwater conditionering - Nationale Watertechnologie Week
advertisement
Aqua NL Vakbeurs, 23 maart 2017 Koelwater conditionering Aqua NL Vakbeurs,23 maart 2017 Nienke Koeman, Frank Oesterholt, Hans Huiting 1 Bridging science to practice TKI project Cooling water conditioning in the future Van curatieve naar preventieve behandeling Doel: besparing van water, chemicaliën en kosten Hoe: suppletiewater voorbehandelen i.p.v. complexe chemicaliën in de koelwater Gericht op ontharden Deelnemers: KWR, Lambèr Paping (zelfstandige), SABIC, Tata Steel, Brabant Water, Evides Industriewater, Pidpa 2 Bridging science to practice Aanpak 1. Selectie van voorbehandeling 2. Opstellen rekenmodel 3. Case studies 3 Bridging science to practice 4 Aanpak 1: Selectie van voorbehandeling Criteria: Weinig waterverlies 3 scenarios 1 Schaalgrootte 2 NaOH Kosten PELLET Na2CO3 CO2 NaOH PELLET Na2CO3 CO2 RSF Uitkomst: • ontharding (CIEX en pellet ontharding) en • verwijdering organisch materiaal (AIEX) 3 CO2 CIEX AIEX RSF CO2 CIEX CIEX AIEX Bridging science to practice Aanpak 2: opstellen rekenmodel Invoer van data huidige systeem Doorrekenen van de drie alternatieven • Dimensies van het systeem • Kosten basischemicaliën ingeven • Koel capaciteit • Aantal gewenste cycli • Grootte • Gewenste minimale kalk concentratie • Concentratie cycli (=indikkingsfactor) • Dimensionering van aantal parameters • Suppletiewater samenstelling • Overmaat aan NaOH of soda • Samenstelling, dosering en kosten van huidige • Bedhoogte en tijd van ionenwisselaars behandelings chemicaliën • Kosten van energie en water 5 Bridging science to practice Aanpak 2: opstellen rekenmodel Berekening van kosten Berekening van waterkwaliteit en -kwantiteit • Gebruik KostenStandaard (RHDHV) voor kentallen Per behandelingsstap wordt berekend kosten • Opex: • wat het effect is op de afzonderlijke ionen en pH • Wat het waterverlies is • Afschrijving van de CAPEX • Operationele en onderhoudskosten Van het spui wordt berekend • Energie kosten • Water samenstelling • Chemicaliën kosten • Langelier saturatie index, Larson Skold Index, • Inname water en afval water kosten Puckorius index 6 Bridging science to practice Aanpak 3: case studies: Sabic Oppervlakte water: voorbehandeld Julianakanaal Alternatieve scenario’s (flocculatie en filtratie) 200 MWth Gekozen parameters 18000 m3/h circulerend koelwater Gewenste aantal cycli: 10 Hoog zink/ fosfonaat programma Calcium hardheid in circulerend water: 0,1 mmol/l Huidig aantal cycli: 9 CIEX: 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde) AIEX DOC verwijdering: 0% bypass, 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde) 7 Bridging science to practice Scenario 1 Aanpak Scenario 2 3: case studies: Sabic Scenario 3 Waterverbruik: 8 Cation Exchange Anion Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Anion Exchange Current Scenario Scenario Scenario Situation 1 2 3 Raw water capacity m3.h-1 Make-up water capacity 238 237 240 241 m3.h-1 234 234 234 Water losses make-up water treatment m3.h-1 3 7 7 Relative costs % 160 271 309 100 Bridging science to practice Scenario 1 Case studies - Sabic Scenario 2 Gevoeligheids analyse: aantal cycli Scenario 3 Water besparing is niet significant 9 Cation Exchange Anion Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Anion Exchange Bridging science to practice Case studies - Sabic Waterkwaliteit Corrosion No scaling or corrosion Scaling Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 pH 9,6 9,4 9,4 Langelier Saturation Index @ 60 °C 2.35 1.8 1.8 Larson-Skold Index 1.00 2.0 2.0 Puckorius Scaling Index 5.19 6.3 6.3 Meest betrouwbaar Niet mogelijk om ‘groen’ te halen 10 Bridging science to practice Aanpak 3: case studies: Tata steel Oppervlakte water: WRK Water Andijk of Nieuwegein Alternatieve scenarios 12,2 MWth Organische behandeling programma Gekozen parameters Huidig aantal cycli: 2,4 Gewenste aantal cycli: 5 Nu: chloride beperking (212 mg/l) Calcium hardheid in circulerend water: 0,1 mmol/l CIEX: 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde) Verschil met Sabic: AIEX DOC verwijdering: 0% bypass, 12 uur runtime, Kleiner bedhoogte 2m (typische waarde) Lager aantal cycli Kosten voor water en chemicaliën hoger, voor energie lager 11 Bridging science to practice Scenario 1 Aanpak Scenario 2 3: case studies Tata Steel Scenario 3 12 Cation Exchange Anion Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Anion Exchange Waterverbruik: Current Scenario Scenario Scenario Situatio 1 2 3 n Raw water capacity m3.h-1 Make-up water capacity 26 19 19 19 m3.h-1 19 19 19 Water losses make-up water treatment m3.h-1 0.35 0.48 0.54 Relative costs % 43 73 78 100 Bridging science to practice Scenario 1 Aanpak Scenario 2 3: case studies Tata Steel Scenario 3 Grote waterbesparing en kostenbesparing bij hoger # cycli 13 Cation Exchange Anion Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Pellet Softening pH-correction with CO2 Rapid Sand Filtration Cation Exchange Anion Exchange Bridging science to practice Case studies – Tata Steel Waterkwaliteit Current limit Corrosion No scaling or corrosion Scaling Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 9,3 9,2 9,2 Langelier Saturation Index @ 60 °C 1.7 1.4 1.4 Larson-Skold Index 1.5 2.0 2.0 6.5 7.0 7.0 pH Puckorius Scaling Index Meest betrouwbaar Niet mogelijk om ‘groen’ te halen 14 Bridging science to practice Beperkingen model/ aanbevelingen Beperkingen: Aanbevelingen: Geen goede indicatie voor corrosie water pilot test NEN-ISO 16784-2 Geen goede indicatie voor biofilm groei Aanpassen BREF 15 Bridging science to practice Conclusies Veel water en kosten kunnen worden bespaard TKI website: Locale omstandigheden grote rol http://www.tkiwatertechnologie.nl/project/koelwatercon Veel flexibiliet in te kiezen parameters ditionering-in-de-toekomst/ gevoeligheids analyse kan optimum laten zien Corrosie en biofilm groei kunnen niet kwantitatief bepaald worden 16 Bridging science to practice 17 Tata Steel CF=2,4 Bij CF=1,75 Scenario 1: Chloride limiet gehaald At same chloride limitation 10% cost saving, no water saving 35 m3/h ipv 26 m3/h nu (35% extra watergebruik) 74% van huidige kosten