DE4240428A1

DE4240428A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Neutralisation von Abgaskondensat aus Verbrennungseinrichtungen

Info

Publication number: DE4240428A1
Application number: DE4240428A
Authority: DE
Inventors: Arnulf Dr Haeberlin; Michael Koschowitz
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Neutralisation von Abgaskondensat aus Verbrennungseinrichtungen, insbe sondere des Kondenswassers aus Gas-Brennwertheizgeräten, sowie eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfah rens.

Das Prinzip des Brennwertkessels, bei dem die Verbrennungsabgase zwecks Ausnutzung auch der Kondensa tionswärme bis unter die Taupunkttemperatur der Abgase abgekühlt werden, findet vorwiegend bei Gasheizgeräten insbesondere für Erdgas Anwendung, da der Gehalt an säurebildenden Bestandteilen, insbesondere an Schwefel, bei Erdgas geringer ist als bei Heizöl und deshalb das Säurekorrosionsproblem eines Brennwertkessels bei Erdgasfeuerung besser zu beherrschen ist als bei Heizöl feuerung. Dennoch besteht bei Gas-Brennwertheizgeräten bei einigen Einsatzfällen und bei Kesselleistungen über 200 kW die Anforderung, das aus den Verbrennungs abgasen auskondensierte Kondenswasser zu neutralisieren, bevor es in Abwasserleitungen eingeleitet wird. Hierzu ist es in der Praxis gebräuchlich, das Kondenswasser durch eine Granulatschüttung aus einem Neutralisations mittel zu leiten. Theoretisch soll sich das granulierte Neutralisationsmittel vollständig auflösen, in der Praxis findet jedoch eine Inaktivierung der Granulat oberfläche statt, so daß die Granulatschüttung in regel mäßigen Abständen, z. B. nach jeder Heizperiode ausge tauscht bzw. erneuert werden muß. Bei manchen Neutrali sationsanlagen mit granulatförmigem Neutralisierungs mittel ist außerdem noch eine Auflockerung des Granulats während der Heizperiode erforderlich. Auch bei Neutrali sationsanlagen, bei denen das Kondenswasser durch einen Ionenaustauscher geleitet wird, der ein die Neutrali sation bewirkendes Ionenaustauscherharz enthält, ist nach ein bis zwei Heizperioden eine Auswechselung bzw. Regenerierung des Ionenaustauschers erforderlich. Diese bekannten Neutralisationsmethoden sind durch die not wendigen Erneuerungen des speziellen Neutralisations mittels kostenaufwendig und erfordern häufige Wartungs arbeiten. Aus der DE 39 31 746 A1 ist es weiterhin bekannt, das anfallende Abgaskondensat in einen entleer baren Sammelbehälter einzuleiten, in dem dem gesammelten Kondensat mittels einer automatisierten Einrichtung ein flüssiges, pulvriges oder tablettenförmiges Neutra lisierungsmittel zudosiert wird und aus dem anschließend das neutralisierte Kondensat chargenweise als Abwasser abgeleitet wird. Diese Neutralisationsmethode ist für einen zuverlässigen automatischen Betrieb apparativ recht aufwendig und benötigt auch eine ständige Befül lung mit einem speziellen basischen Neutralisations mittel.

Die Erfindung hat eine gegenüber den vorgenannten bekannten Methoden einfachere und billigere Verfahrens weise zur Neutralisation des Kondenswassers insbesondere aus Gasbrennwertgeräten mit Erdgasfeuerung gefunden, die darin besteht, daß dem anfallenden Kondenswasser normales Leitungswasser zugegeben wird in einer Menge, die sich nach der Säure-/Basekapazität des Kondenswas sers und des Leitungswassers richtet. Beim Kondenswasser aus insbesondere mit Erdgas betriebenen Gasbrennwert geräten handelt es sich um eine hochverdünnte Lösung von schwefeliger Säure, Kohlensäure und Salpetersäure. Der genaue pH-Wert des Kondenswassers hängt unter an derem von der Betriebsweise des Brennwertgerätes, dem Schwefelgehalt des verwendeten Erdgases und der durch die Brennerbauart bedingten Abgaszusammensetzung ab; im Durchschnitt ist das Kondenswasser aus Gasbrennwert geräten leicht sauer mit einem pH-Wert um 4,0. Die Basenkapazität des Kondenswassers, die die Menge an Lauge beschreibt, die zur Neutralisation des Kondens wassers zum Beispiel auf einen den praktischen Anfor derungen genügenden pH-Wert von 6,5 erforderlich ist, ist sehr gering. Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, daß Erdalkali-Ionen, die eine Neutralisation des Kondenswassers aus Gasbrennwertgeräten bewirken können, in denjenigen geringen Mengen, die zur Neutralisation des beim Betrieb eines Gasbrennwertgerätes anfallenden Kondenswassers erforderlich wären, bereits im normalen Leitungswasser enthalten sind, so daß der bislang ge bräuchliche und angewendete Einsatz von besonderen Neutralisationsgranulaten einfach durch die Hinzufügung von normalem Leitungswasser zum Abgaskondensat des Gasbrennwertgerätes ersetzt werden kann. Untersuchungen haben gezeigt, daß zur Neutralisation von 1 l Kondens wasser nur 5 mg NaOH oder 3,5 mg CaO erforderlich sind. Die für die Neutralisation dem Kondenswasserzuzugebende Leitungswassermenge richtet sich also einerseits nach der Säure-/Basekapazität des Kondenswassers und anderer seits nach der Wasserhärte, die den Gehalt des Leitungs wassers an Erdalkali-Ionen beschreibt, bzw. der Säure-/ Basekapazität des Leitungswassers, womit eine Voraus berechnung möglich ist. Die Wasserhärte ist regional unterschiedlich; in der Mehrzahl von Regionen, die für die Erfindung untersucht worden sind, liegt sie im Bereich von 7 bis 21 deutschen Härtegraden, bei dem man von mittelhartem Wasser spricht. Versuche haben gezeigt, daß zur Neutralisation des Kondenswassers aus Gasbrennwertgeräten mit Leitungswasser aus dem vorgenannten mittelharten Bereich nur relativ geringe Leitungswassermengen erforderlich sind. Beispielsweise hat bei Verwendung von Leitungswasser mit einem Härte grad von 17,6 eine Menge von 100 ml Leitungswasser ausgereicht, um 100 ml Kondenswasser, das aus einem Aluminiumrippenrohrkessel anfiel, vom pH-Wert 4,1 auf den pH-Wert 6,5 zu bringen. Bei Leitungswasser mit einem Härtegrad von 8,1 war zur Erzielung des gleichen Neutralisationseffekts eine Leitungswassermenge von 230 ml notwendig. Dies zeigt, daß der Anstieg des pH- Wertes nicht durch eine Verdünnung des Kondenswassers zustande kommt, sondern daß die Säure im Kondenswasser durch die Erdalkali-Ionen im Leitungswasser neutrali siert wird. Bei bekannten p- und m-Werten (Säure-/Base kapazität bis ph 8,2 bzw. 4,3) von Kondenswasser und Leitungswasser lassen sich die zur Neutralisation er forderlichen Leitungswassermengen errechnen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Neutralisation mit normalem Leitungswasser gegenüber der herkömmlichen Neutralisation auf Granulatbasis liegt darin, daß kei nerlei Rückstände zu entsorgen sind, daß die Neutrali sation sicher funktioniert und daß die Betriebskosten verglichen mit den gebräuchlichen Feststoff-Neutralisa tionsanlagen sehr gering sind. Wenn beispielsweise, wie für die Erfindung untersucht und berechnet wurde, für die Neutralisation des aus einem bestimmten Brenn wertkesseltyp anfallenden Kondensationswassers unter Berücksichtigung der Pufferfähigkeit des Kondensats und der regionalen Wasserhärte 5,8 m³ Leitungswasser pro Jahr benötigt werden und wenn die häufig aus Trink wasserpreis und Abwasserkosten sich zusammensetzenden Wasserverbrauchskosten beispielsweise bei 3,88 DM/m³ liegen, würden also für die Kondenswasserneutralisation Leitungswasserkosten in Höhe von 23,28 DM pro Jahr anfallen. Diese Betriebskosten sind deutlich niedriger als die Preise für eine Nachfüllung bei den konventio nellen Granulatanlagen oder bei den konventionellen Anlagen auf Ionenaustauscherbasis. Verglichen mit dem sonstigen Wasserverbrauch eines normalen Haushaltes ist die für die Neutralisation benötigte Wassermenge außerdem auch relativ gering. Beispielsweise bei einem Wasserverbrauch von etwa 55 m³ pro Person und pro Jahr ergibt sich in einem 3-Personen-Haushalt für die erfin dungsgemäße Neutralisation des Kondenswassers eines Gas-Brennwertheizkessels ein Mehrverbrauch an Leitungs wasser von nur etwa 3,5%.

Da Kondenswasser nur beim Betrieb des Brenners des Brennwertgerätes entsteht, kann die erfindungsge mäße Neutralisation zuverlässig und äußerst einfach mit einer Vorrichtung vorgenommen werden, die erfin dungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen den Konden wasservolumenstrom der Verbrennungseinrichtung aufneh menden, entleerbaren Sammel- und Mischungsbehälter, in den eine Leitung für normales Trinkwasser einmündet, die ein von der Verbrennungseinrichtung steuerbares, bei Brennerbetrieb geöffnetes Absperrventil und ein Dosierventil enthält, welches auf den für die Neutra lisation des anfallenden Kondensatvolumenstromes erfor derlichen Trinkwasservolumenstrom einstellbar ist.

In der Zeichnung ist eine solche Vorrichtung schematisch dargestellt. Von einem mit einem Gasbrenner 1 für Erdgas betriebenen Brennwertkessel 2 führt ein Kondenswasser ablauf 3 zu einem Sammel- und Mischungsbehälter 4, der über einen in geeigneter Weise angeordneten und/oder ausgebildeten Ablauf 5 in die Kanalisation entleerbar ist. In den Behälter 4 mündet ferner eine Leitung 6 für normales Leitungs- bzw. Trinkwasser ein. Die Leitung 6 enthält ein Absperr-Magnetventil 7, das über eine elektrische Steuerleitung 8 mit einem Magnetventil 9 in der Gaszufuhrleitung zum Brenner 1 verbunden ist und welches die Leitung 6 öffnet, wenn das Magnetventil 9 die Gaszufuhr zum Brenner 1 öffnet. Ferner enthält die Leitung 6 ein manuell einstellbares Dosier- und Drosselventil 10, mit dem der bei geöffnetem Absperr ventil 7 durch die Leitung 6 in den Behälter 4 ein fließende Leitungswasser-Volumenstrom auf denjenigen Betrag einstellbar ist, der für die Neutralisation des zur gleichen Zeit bei Brennerbetrieb in den Behälter 4 einfließenden Kondenswasservolumenstromes benötigt wird.

Claims

1. Verfahren zur Neutralisation von Abgaskondensat aus Verbrennungseinrichtungen, insbesondere des Kondenswassers aus Gas-Brennwertheizgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß dem anfallenden Kondensat norma les Leitungswasser zugegeben wird in einer Menge, die sich nach der Säure-/Basekapazität des Kondens wassers und des Leitungswassers richtet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen den Kondens wasservolumenstrom der Verbrennungseinrichtung (1, 2) aufnehmenden, entleerbaren Sammel- und Mischungsbe hälter (4), in den eine Leitung (6) für normales Trinkwasser einmündet, die ein von der Verbrennungs einrichtung (1,2) steuerbares, bei Brennerbetrieb geöffnetes Absperrventil (7) und ein Dosierventil (10) enthält, welches auf den für die Neutralisation des anfallenden Kondenswasservolumenstromes erforder lichen Trinkwasservolumenstrom einstellbar ist.