WEISS – Effiziente Kreislaufführung von Kühlwasser durch integrierte Entsalzung am Beispiel der Stahlindustrie

Ausgangssituation

  • Einsatz von 2,3 Mrd. m3/a Wasser branchenübergreifend für Kühlzwecke in Deutschland.
  • Aufsalzung durch Verdunstung/Kreislaufführung in Kühlkreisläufen erfordert Abschlämmung von bis zu 200 m³/h zur Korrosionsvermeidung.
  • Keine bedarfsgerechte Dosierung von Kühlwasserbehandlungs-chemikalien -> erhöhte Betriebsmittelkosten.
  • Komplexe Kühlwasserzusammensetzung: Biozide, Korrosionsschutzschutzmittel, Härtestabilisatoren, Flockungs(hilfs)mittel, Härtebildner, Trübe/Färbung, Feststoffe (produktionsbedingt), Öl / Fett aus Leckagen.
  • Komplexe Wasserkreisläufe, insbesondere in gewachsenen Werken.

Projektziele

  • Halbierung der Absalzwassermenge durch Entfernung von Salzen und Feststoffen im Zusatzwasser und bedarfsgerechte Chemikaliendosierung (ATP-Messung, Feststoffsensor).
  • Wasser-Einsparpotential durchschnittlicher Stahlstandort bis zu 800.000 m³/a.

Innovative Verfahrensansätze

  • Entsalzung und Enthärtung mittels Kapazitive Deionisation (CDI) (BFI).
  • Entwicklung Antifouling-Beschichtungen für Umkehrosmose-Membranen (UDE).
  • Hochdruck-Umkehrosmose und Evaporation (EVAP®) mit patentierten Polymerwärmetauscher zur Konzentrateinengung (Wehrle/FOEN).
  • Modellierung der Kühlwasserkreisläufe und der Stoffströme zur Ermittlung geeigneter Verfahrenskombinationen/Dosiermengen sowie wirtschaftlich-technische Bewertung mittels Life Cycle Assessment (ifakt/TUB).

Aktuelle Ergebnisse

  • Bau und Fertigstellung der Gesamtversuchsanlage (SMS).
  • Aufbau und Inbetriebnahme bei Deutsche Edelstahlwerke, Standort Hagen (SMS, DEW).
  • Beginn der betrieblichen Demonstration im 3. Quartal 2018 bei Deutsche Edelstahlwerke.
  • Herstellung beschichtete Umkehrosmose Membran 4 Zoll Betriebsmaßstab.
  • Entwicklung Simulationstools und Verknüpfung mit LCA-Modell basierend auf betrieblichen Daten, Labor- und Technikumsversuchen.

Ausblick

  • Fortsetzung der betrieblichen Demonstration bei Deutsche Edelstahlwerke an zwei ausgewählten Kühlkreisläufen.
  • Simulationen und LCA basierend auf Daten der Demonstration.
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

Publikationen:
Hubrich, M., Kozariszczuk, M.:„Effiziente Kreislaufführung von Kühlwasser durch integrierte Entsalzung am Beispiel der Stahlindustrie. „IndustrieTage Wassertechnik, Dortmund, November 2017.

Laghmari, S.; Ulbricht, M.Development and evaluation of an antifouling coating for reverse osmosis membranes which can be applied Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen für Fluidverfahrenstechnik, Membrantechnik und Mischvorgänge, München27-28.02.18.

Fitzke, B, Vu, D.: What´s up in Membrane Technology in Germany – Science and Innovation, DGMT IFAT 2018 Workshop 16.05.2018.

Links:

Zukunftsfähige Technologien und Konzepte zur Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch Wasserwiederverwendung und Entsalzung (WavE)
Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM)
Projektträger Karlsruhe – PKTA – Bereich Wassertechnologie

Ankündigung: Meeting Process water treatment and concentrate handling in steel plants, Dec 12th, 2024

Kontakte:

VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (Koordinator)
Martin Hubrich
Sohnstr. 65, 40237 Düsseldorf
E-mail: martin.hubrich_at_bfi.de
Tel:. +49-211-6707-34

SMS group GmbH
Dr. Angela Ante
Eduard-Schlömann-Str. 4,
40088 Düsseldorf
E-mail: Angela.ante_at_sms-group.com
Tel:. +49 2733- 29 3009
Mobil:+49 151-17141982

Technische Universität Berlin (TUB)
Institut für Technischen Umweltschutz, FG Umweltverfahrenstechnik
Prof. Sven Geißen
Sekr. KF2, Straße des 17. Juni 135,
10623 Berlin
E-mail: sven.geissen_at_tu-berlin.de
Tel:. +49-30-314-22905

Universität Duisburg-Essen (UDE)
Lehrstuhl für Technische Chemie II
Prof. Matthias Ulbricht
Universitätsstr. 7, 45141 Essen
E-mail: mathias.ulbricht_at_uni-due.de
Tel:. +49-0201-183-3151

Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG
Ingo Robin
Auestr. 4, 58452 Witten
E-mail: Ingo.Robin_at_DEW-STAHL.COM
Tel:. +49-22331-398-5216

WEHRLE Umwelt GmbH
Dr. Bernd Fitzke
Bismarckstr. 1-11, 79312 Emmendingen
E-mail: fitzke_at_wehrle-umwelt.com
Tel:. +49-7641-585-355

Institut für Automation und Kommunikation e.V
Dr. Jens Alex
Werner-Heisenberg-Str. 1; 39106 Magdeburg
E-mail: jens.alex_at_ifak.eu
Tel:. +49-391-990-1469

Fontaine Engineering und Maschinen GmbH
Martin Sjöström
Industriestr. 28, 40764 Langenfeld
E-mail: martin.sjoestroem_at_foen-gmbh.de
Tel:. +49 2173 270041
Mobil:+49 151 16773893

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