SYMPOSIUM Industrie-Wasser-Kompetenz
Innovative Lösungen für komplexe Probleme
Spremberg, 09.04.2014

Verminderung und Vermeidung von Kalkablagerungen

durch den Einfluss magnetischer Wechselfelder

 

+ Vorstellung des aktuellen Projektes:

Schutz der Ablaufleitung der ABA I im Industriepark Schwarze Pumpe durch Einsatz des induktiven Schutzsystems FLUID-LINER®

Referenten:
Stefan Hoeft, Kompetenzzentrum Industriewasser (IP Schwarze Pumpe)
Robert Parthum, IFT GmbH- Institut für Fluidtechnologien

 


 

Überblick

  • Vorstellung des Projektes im IP Schwarze Pumpe (Ausgangssituation / Rohrleitungsverlauf / Kontrollpunkte / Ursachen der Kalkablagerungen)
  • Informationen zur IFT GmbH – Institut für Fluidtechnologien
  • Die magnetische Wasserbehandlung: Geschichte und Grundlagen + Aufklärung über Missverständnisse und Irrtümer
  • Besonderheiten der Technik und die spezielle Wirkungsweise des induktiven Schutzsystems FLUID-LINER ®
  • Das große Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten in den verschiedensten Einsatzgebieten sowie Aussichten für den Einsatz in neuen Bereichen (Forschung und Erprobung).

 


Vorstellung des aktuellen Projektes im Industriepark Schwarze Pumpe

Ausgangssituation

  • Hohes, produktionsbedingtes Kalkabscheidungspotential im Ablauf der ABA I
  • Q ≈ 260 m³/h mit 350 mg Ca2+/m³ und CO2-Übersättigung
  • ca. 2.700 m Freispiegelkanal bis zum Auslass Spree (DN 600 – DN1.400)

 

 

Reduzierung von Inkrustierungen in Kanälen mit stark kalkabscheidenden Abwässern

Weitere Schritte Nachweisführung

- Wiederholung der Calcium-
messungen

- Ermittlung der Kalkabscheidung
an den Testkörpern

- Wirkungsgrad

- Sichtkontrollen

- Abschließende Kamerabefahrung
zum Ende des Testbetriebes

 

IFT GmbH – Institut für Fluidtechnologien GmbH

  • 2002 – Gründung der IFT GmbH

  • Hauptsitz in Bremerhaven & Niederlassung in Halle (Saale)
    (derzeit 6 Mitarbeiter)

  • Die Betätigungsfelder liegen in den unterschiedlichsten Bereichen der Prozess- und Verfahrenstechnik. Hervorzuheben ist hier der Einsatz von elektromagnetischen Wechselfeldern mit dem induktiven Schutzsystem FLUID-LINER ®.

  • Ein besonderer Schwerpunkt liegt im Bereich der kommunalen und industriellen Abwasseraufbereitung / - behandlung.

  • Die IFT GmbH arbeitet seit Jahren sehr intensiv mit Forschungseinrichtungen und Universitäten zusammen (u.a. mit der TU Braunschweig und dem KIT in Karlsruhe).

 

Die physikalische Wasserbehandlung - Geschichte

  • 1890 – Kaiserliches Patentamt in München: erstes Patent für physikalische Wasseraufbereitung

  • 1902 – Patentanmeldung für Permanentmagnet-Verfahren der Firma Siemens

  • 1988 – erste deutsche Veröffentlichung: „Vorzüge der magnetischen Wasserbehandlung“ Dr. Klaus J. Kronenberg, Claremont, Kalifornien

  • 1990 – erste Patentanmeldung für einen induktiven Wasserbehandler - Basismodell des heutigen Schutzsystems FLUID-LINER®

  • 2002 – Gründung der IFT GmbH - erster Einsatz des induktiven Schutzsystems FLUID-LINER®

Auszug aus "Vorzüge der magnetischen Wasserbehandlung“ (1988!)

„ […] Seit nun schon über 50 Jahren wird in vielen Ländern desOstens (Russland, China) die physikalische Behandlung von Wasser mit Magnetfeldern intensiv genutzt, mit hunderten von Erfolgsberichten durch Wissenschaftler von Universitäten und Regierungsstellen, aber ohne eine voll befriedigende wissenschaftliche Erklärung. […]“.

Ergebnisse & Beobachtungen:

  • verringerte Kesselsteinbildung & Abbau alter Kalkablagerungen
  • beschleunigtes Pflanzenwachstum
  • Qualitätsverbesserung von Beton
  • schnelleres Trocknen
  • verändertes Gefrierverhalten
  • winzige Veränderungen in einigen physikalischen Konstanten (z.B. Viskosität & Oberflächenspannung)


Beispiel für ein Ring-Permanentmagnet-System:

Erläuterung: Schematischer Querschnitt durch die Behandlungsvorrichtung mit 4 Ringmagneten [Anordnung von Ringmagneten: S-NN-SS-NN-S; Wasser: S-NN-SS-NN-S]

 

Permanentmagnet-System:

Bedingungen für eine optimale Wirksamkeit der installierten Magneten:

  • Fließgeschwindigkeit von v = 2,0 m/s
  • konstante Wasser-Parameter (z.B.: Wasserhärte/ Temperatur)

→ D.h. hoher Effizienzverlust bei abweichenden Auslegungsbedingungen
und zum Beispiel schwankenden Fördermengen und Konzentrationen
der Wasserinhaltsstoffe.

Nachweisliche Auswirkungen bei optimalen Bedingungen:

  • Verminderung von hartem Calciumcarbonat (CaCO3) - Ablagerungen durch vermehrte Ausfällung im Wasser (Kalk – Ausleitung)
  • Die physikalische Wasserbehandlung mittels magnetischer Felder ist eine Alternative zur chemischen Behandlung bzw. kann diese optimieren!

 

Aufklärung über Missverständnisse und Irrtümer bezüglich dieser Technik

  • Im „Westen“ war die Magnetfeldbehandlung lange umstritten;
    • In zahlreichen Staaten der USA wurde die Magnetfeldbehandlung offiziell als Schwindel erklärt und ihre Ankündigung als Betrug verboten.
  • Kontrollen und Untersuchungen ohne feststellbare Veränderungen;
    • Nur bei Langzeitbeobachtungen gab es positive Ergebnisse.

Gründe für solch unterschiedliche Meinungen waren die unterschiedlichen Umstände in dieser Zeit:

  • Selbstverständliche Verfügbarkeit im Westen über Chemikalien: in uneingeschränkter Menge, in verlässlicher Qualität und zu ebensolchen Preisen.
  • Menschen wollen in der Lage sein zu verstehen, was sie tun oder verwenden. Theoretisch ungeklärte Vorgänge tragen das Stigma der Esoterik oder „Schwarzen Magie“.
  • Ungenau informierte Anbieter mit falschen Versprechungen.

 

Besonderheiten der Technik und spezielle Wirkungsweise des FLUID-LINER®

Der FLUID-LINER® ist ein induktives Schutzsystem zur Verminderung und Vermeidung von harten Ablagerungen sowie harten bis zähen fettigen/fettartigen Ablagerungen durch Eintrag von magnetischen Wechselfeldern.

  • Es werden alternierende Magnetfelder mit einem modulierten und variablen Frequenzspektrum erzeugt, welche über Induktoren in die Rohrströmung eingetragen werden. Dabei muss im Bereich der Induktoren der Rohrquerschnitt gefüllt sein.
  • Das Steuergerät ist mit einem Hochleistungsrechner, mit einer speziellen Steuer- und Regelelektronik, ausgestattet. Der Prozessor ist patentrechtlich geschützt.

 

Induktives Schutzsystem FLUID-LINER® mit Induktoren-/Behandlungsstrecke:
FL-19256 (1.500 Watt) – ASG Spremberg / IP Schwarze Pumpe - ABA I Anfang der ca. 2.700m langen Ablaufleitung zur Spree

 


ca. 4.600 m lange Ablauf- /Transferleitungen (DN 250/400 / Qmax = 600 m³/h)
mit Induktoren zum Fluss „Main“ (BKA – SCA Packaging Aschaffenburg)

 


Frequenz an den Induktoren


Auswirkungen bei der Behandlung mit magnetischen Wechselfeldern und das Verhalten der Fällungsprodukte bei der Bildung von harten Ablagerungen(Kristallbildung):

Bei Medien, die üblicherweise zur Bildung von harten und kristallinen Ablagerungen neigen, fallen diese Stoffe weiterhin aus, bilden jedoch keine größeren Kristallstrukturen mehr.

Es bilden sich vermehrt Mikrokeime, welche kaum bis nicht mehr fähig sind, sich zu größeren Kristallkonglomeraten zusammenzuschließen und an den Rohrwandungen massiv aufzuwachsen. Diese Keime fallen jetzt vermehrt im Medium aus und werden größtenteils mit der Strömung ausgetragen:

- Erhöhung der homogenen Nukleation -

Die Bildung von harten Ablagerungen / Kristallstrukturen wird also
bedeutend vermindert bis vollständig vermieden.


- Dieser Zustand ist mindestens 2 Tage stabil -



Weitere wichtige Auswirkungen und Eigenschaften nach der Behandlung (= Sekundäreffekte):

  • Ablösung alter Ablagerungen
  • Verbesserung von Stoffumsatzraten und Löslichkeit
  • Herabsetzung der Oberflächenspannung
  • Verringerung der Viskosität
  • Verbesserung der Fließ- und Strömungseigenschaften

 

Verbesserung der Fließ- und Strömungseigenschaften:


Es ist bekannt, dass es mit einer gepulsten Strömung möglich ist, über die fluiddynamischen Variablen (Pulsfrequenz/Pulsamplitude/ Strömungsgeschwindigkeit), eine Verbesserung der Strömungseigenschaften -insbesondere in Rohrwandnähe- zu erzielen („Richardson-Effekt“).

 

 


CaCO3 (Calcit-Kristalle): REM-Aufnahme ohne magnetische Behandlung:

 


CaCO3 (Aragonit- & Vaterit -Kristalle): REM-Aufnahme mit magnetischer Behandlung:

 

Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten in den verschiedensten Einsatzgebieten

Verminderung und Vermeidung von Ablagerungen
verschiedenster Zusammensetzungen:

  • Magnesium-/ Calciumcarbonat (Kesselstein)
  • MAP / Struvit (Magnesium-Ammonium-Phosphat)
  • Vivianit (Eisenphosphat)
  • Calciumphosphat
  • Natronlaugestein
  • harten bis zähen fettigen bzw. fettartigen Ablagerungen
  • … … …

 


MAP - / Struvit - Ablagerungen / DN 150 (Ausgangszustand vor dem Fluid-Liner-Einsatz)

 


FL-19256 / 1.500 Watt (DN 150-250 / Q = 70-90 m³/h) - BKA der Papierfabrik Schoellershammer/Düren

 


Zustandsvergleich vor und mit dem FLUID-LINER® Einsatz

 

 

 

Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten in den verschiedensten Einsatzgebieten

  • kommunale und industrielle Kläranlagen
  • Papierindustrie
  • galvanische Industrie
  • Biogas-/ Bioethanolherstellung
  • chemische Industrie
  • Lebensmittelindustrie
  • Grundwasserförderung
  • Kühlkreisläufe/-türme
  • Trinkwasserförderung
  • Schiffsmotoren mit Schweröltreibstoff
  • Öl- und Gasförderung
  • Öl- und Gasverarbeitung
  • Geothermiekraftwerke (Geothermalwasser)
  • Betonförderung und -verarbeitung
  • Forschung & Entwicklung: RO - / UF-Anlagen

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in Kläranlagen


FL-19256 (1.500 Watt) – GKW Bitterfeld / Wolfen
- ABW-DL zur Neutralisation: DN 500 / Q = 600 m³/h -

 


ca. 2.300 m lange Zentratleitung (DN 250) FL-19254 (1.000 Watt)
KW Hamburg Köhlbrandhöft

 


Stadtwerke Osnabrück AG – KW Eversburg: FL-19256 (1.500 Watt)
Primärschlamm-Pumpwerk (DN 150 / Q = 20-30 m³/h)

 


Zentrifugenstation KA Stadt Bad Vilbel: 2 Zentrifugen & Schutz des Faulturmes und dessen Zirkulationsleitung

 


Zentrifugenstation KA Oldenburg: 4 Zentrifugen

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in der Lebensmittelindustrie


Deutsches Milchkontor/Werk Zeven: Schutz der CIP-Anlage & der Sonden zum Nachschärfen (NaOH)

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in Kühlanlagen


Kühlanlage Kraftwerk Xutang (China) Kühlkreislaufbehandlung DN 2420 Durchfluss 36.000m³/h


DN 2420 – Hauptleitung (4.500 Watt)

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in Biogasanlagen


Struvit - Ablagerungen in der Drehkolbenpumpe (Perkolat-DL) und Perkolatleitung vor dem Einsatz des FLUID-LINER®

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in der Grundwasserförderung

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in Geothermiekraftwerken


Geothermiekraftwerk Unterhaching: FL-19258 / DN 300 / Q=300-450 m³/h

 

Einsatz des induktiven Schutsystems FLUID-LINER® in der Betonförderung und -verarbeitung


Testgelände der Firma Daewoo-Construction in Mokpo (Südkorea)


1.000m langer Versuchsstrecke zur Erprobung des FLUID-LINER ® bei der Betonförderung (Drücke mit p = 250 bar) im Jahr 2012