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Verfahrenstechnik 1-2/2016

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VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Gesicherte Zukunft Hybrid-Plattenwärmetauscher steigern Kapazität einer Kokereigas-Aufbereitungsanlage Arne Warmer Die in Koksöfen verwendete Kohle gibt einen hohen Anteil an flüchtigen Abgasen ab, die durch Trocknung und Aufbereitung zu gereinigtem Koksofengas (COG) verarbeitet werden können. Um jedoch ein Verschmutzen und Korrodieren der zur energetischen Nutzung verwendeten Anlagen zu verhindern, müssen Feuchtigkeit und andere Verun reinigungen entzogen werden. Kohle, die in Koksöfen eingesetzt wird, gibt flüchtige Abgase ab, die durch Trocknung und Aufbereitung zu gereinigtem Koksofengas (COG) verarbeitet werden können: ein Neben produkt, das eine wertvolle Energiequelle darstellt. Dieses Gas kann in vielerlei Verfahren genutzt werden, beispielsweise als Brenngas bei der Eisen- und Stahlerzeugung. Um jedoch ein Verschmutzen und Korrodieren der zur energetischen Nutzung verwendeten Anlagen zu verhindern, müssen Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen, wie Teer-Aerosole, Ammoniak und Naphtalin, entzogen werden. Thyssenkrupp Industrial Solutions in Dortmund zählt zu den weltweit führenden Unternehmen im internationalen Großanlagenbau. Zu seinem Lösungsangebot gehören neben den Koksöfen zur Produktion von Koks auch hochentwickelte Verfahrensanlagen für die Kokereigas-Aufbereitung. In den Verfahren zur Trocknung und Aufbereitung des COG werden Wärmetauscher ver­ Autor: Arne Warmer, Sales Director North- Western Europe, SPX Flow, Unna wendet, um im Kreislauf geführte Prozessmedien abzukühlen, da die Effektivität der Waschprozesse bei tiefen Temperaturen höher ist. Die Prozessmedien in dieser Anwendung sind zum Teil durch aggressive Bestandteile verunreinigt, die zur Korrosion von Metallen und zum Aufquellen der in Dichtungen verwendeten Elastomere führen können. Darüber hinaus sind die Prozessmedien zum Teil mit Feststoffen belastet, sodass das Risiko verstopfter Bauteile bei der Planung berücksichtigt werden muss. Um einen hohen thermischen Wirkungsgrad sicherzustellen, ist zudem eine möglichst einfache Reinigung erforderlich. Notwendige Kapazitätssteigerung Ein großes Stahlwerk in Taiwan war bereits mit Kokereigas-Aufbereitungsanlagen von Thyssenkrupp ausgestattet. Diese Anlagen mussten modernisiert werden, um die immer strengeren Umweltschutzund Emissions vorschriften einzuhalten, wobei die räumlichen Grenzen der Baufelder nicht überschritten werden durften. In den vorhandenen Anlagen wurden zum Teil konventionelle Rohrbündelwärmeaustauscher verwendet, die zwar eine robuste Lösung zur Wärmeübertragung darstellten, jedoch angesichts des begrenzten verfügbaren Platzes nicht erweitert werden konnten. Parallel zu den Planungsvorgaben zur Vermeidung von Ablagerungen und zur Handhabung der aggressiven Medien innerhalb des COG-Aufbereitungsverfahrens musste die Lösung für diese spezielle Anwendung außerdem kompakt sein und in den begrenzten Einbauplatz der Anlage passen. Um die erforderliche verbesserte Gasreinigung zu erreichen, mussten die Wärmetauscher mit einem volumen-bezogenen erhöhten Wirkungsgrad im Vergleich zu den vorhandenen Einheiten größere Umwälzströme bewältigen können. Verbesserte Gasreinigung Wenngleich Rohrbündel-Wärmetauscher für die mit der Behandlung und Aufbereitung von COG notwendigen Verfahren gut geeignet sind, bedeutete ihre Größe in diesem Fall ein Problem. Es war schlichtweg kein Platz vorhanden, um deren Kapazität und Effizienz für eine verbesserte Gasrei nigung zu erweitern. Rohrbündel-Wärmetauscher sind im Vergleich zu anderen Wärmeübergangs- Technologien relativ schwer und benötigen freien Platz auf allen Seiten, um die Rohrbündel zur Reinigung herausnehmen zu können. Spiralwärmetauscher bieten eine platzspa­ 14 VERFAHRENSTECHNIK 1-2/2016

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Der Wärmetauscher verfügt über Rohrkanäle auf der einen und Plattenkanäle auf der anderen Seite rende Lösung, sind jedoch eine kostspielige Wahl. Klassische Blockwärmetauscher und die meisten Plattenwärmetauscher mit Dichtungen zeichnen sich zwar durch eine kompakte Baugröße aus, die engen Spalten im Inneren würden jedoch in dieser Anwendung ein hohes Verschmutzungs risiko darstellen. Darüber hinaus wäre ein mit üblichen Elastomerdichtungen ausgestatteter Plattenwärmetauscher nicht geeignet, da die korrosiven Medien in kürzester Zeit die Dichtungen angreifen und beschädigen würden. Daher bestand die gewählte Lösung aus einem APV-Plattenwärmetauscher Typ Hybrid. Der Apparat verfügt über Rohrkanäle auf der einen und Plattenkanäle auf der anderen Seite. Das vollverschweißte Gerät kommt ganz ohne Gummi- oder Elastomer-Dichtungen aus, die aufquellen könnten, und ist auf ein minimales Risiko von Ab lagerungen konzipiert. Dank einfachem Zugang zu den eingebauten Platten und einem Spalt, der groß genug ist, um auf abgewinkelte Reinigungsköpfe verzichten zu können, lässt er sich mit geringem Aufwand und schnell reinigen. Verglichen mit einem herkömmlichen Rohrbündel-Wärmetauscher bieten diese Einheiten dieselbe Kapazität, nehmen aber im Idealfall nur ein Fünftel Platz in Anspruch. 02 Dank einfachem Zugang zu den eingebauten Platten lässt sich der Wärmetauscher schnell reinigen Die APV Hybrid-Plattenwärmetauscher bieten einen hohen thermischen Wirkungs grad, der geeignet ist, die Energie kosten deutlich zu senken. Zudem trägt das gesenkte Risiko der Verunreinigung gemeinsam mit dem einfachen Reinigungs- und Inspektions zugang dazu bei, auch unter den für Gasaufbereitungsanlagen typischen rauen Bedingungen den Wartungsaufwand zu senken und die System ver füg barkeit zu maximieren. Kostengünstige Lösung Thyssenkrupp Industrial Solutions entschied sich bei dieser wichtigen Modernisierung aus verschiedenen Gründen für SPX Flow als Partner. Zunächst verfügt das Unternehmen über die passende Technologie für diesen Auftrag. Außerdem hat SPX Flow bereits im Vorfeld aufwändige Planungsarbeiten durchgeführt, um seine Standard-Produkte an die individuellen Kundenanforderungen anzupassen, insbesondere in Bezug auf die Ausrichtung der vorhandenen Rohrleitungen und Stutzen. Durch die Nutzung von Standardprodukten als Ausgangspunkt konnte eine kostengünstige Lösung erreicht werden, die sowohl den besonderen Installationsvorgaben des Kunden als auch der Forderung nach einer verbesserten Produktivität der Anlage gerecht wurde. Die für das Projekt vorgesehenen Wärmetauscher sind praxisbewährte Lösungen, die ihre Eignung für raue Umgebungsbedingungen bereits vielfach bewiesen haben. Der Durchmesser von 7,4 mm des inte grierten Rohrs bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Vorgaben, einerseits Verunreinigungen zu minimieren und andererseits die Abmessungen der Einheiten kompakt zu halten. Die Wahl der Legierung 254 SMO (1.4547) als Werkstoff bietet im Vergleich zur Standard legierung 316L (1.4404) eine hohe Beständigkeit gegen korrosive Bestandteile der Prozessmedien. Die Technologie bietet somit eine Kombi nation aus Wirkungsgrad, Kapazität und Betriebssicherheit. Standardkomponenten anpassen SPX Flow bietet eine große Auswahl richtungsweisender Technologien für eine breite Palette an Industriebranchen und Anwendungen. Als global agierendes Unternehmen verfügt es zudem über ein umfangreiches Service-Netzwerk zur technischen Unterstützung der Lösungen - ganz im Einklang mit der konsequenten Kundenorientierung von Thyssenkrupp. Darüber hinaus versorgt SPX Flow seine Kunden mit bis ins Detail maßgeschneiderten Sonderlösungen. Für die Kokereigas-Aufbereitungsanlage zeigte sich die hohe Planungskompetenz des Unternehmens beispielsweise an der Fähigkeit, die verfügbare Standardtechnologie auf die besonderen Projektanforderungen wie einen engen Zeit- und Finanzrahmen perfekt anzupassen. Bei der Anlagenmodernisierung handelt es sich um ein Großprojekt, bei dem ins gesamt 45 Wärmetauscher-Einheiten von SPX Flow zum Einsatz kommen. SPX Flow hat den Auftrag im April 2015 von Thyssenkrupp Industrial Solutions erhalten und lieferte die Geräte bis Februar 2016 aus. SPX Flow und Thyssenkrupp Industrial Solutions haben eng mit dem Kunden zusammengearbeitet, um eine präzise Konstruktion der Einheiten sicherzustellen, sodass der Einbau reibungslos erfolgen kann. Hierzu gehört auch die Bereitstellung von detaillierten Plänen, um die Anlage für die neuen Apparate vorzubereiten. Die unter Verwendung der neuen Wärmetauscher erzielte verbesserte Gasreinigung wird die zukünftige Produk tion der Anlage sichern, indem sowohl die immer strengeren lokalen Umweltvorschriften eingehalten als auch die Wartungskosten reduziert werden. www.spxflow.com VERFAHRENSTECHNIK 1-2/2016 15

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