Aufrufe
vor 11 Monaten

Verfahrenstechnik 9/2015

Verfahrenstechnik 9/2015

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Filtrationsfreie Messung TOC-Analytik optimiert Prozesswasseraufbereitung Martin-Michael Neu Organische Verunreinigungen in der Wasseraufbereitung sind ausschlaggebend für die Lebensdauer von Ionenaustauschharzen und Aktivkohle. Ein Energieanbieter konnte durch den Einsatz eines Online-TOC-Analysators die Austauschzyklen verlängern, wodurch hohe Kosteneinsparungen realisiert wurden. Im Rahmen von Energie-Contracting werden u. a. Aufgaben der Energieerzeugung und -verteilung an Drittunternehmen übertragen. Der Energie-Contractor ist dann z. B. für die Bereitstellung von Strom, Wärme oder auch aufbereitetem Wasser verantwortlich. Wasser, speziell Prozesswasser oder Dampf, bedarf hierbei einer bestimmten Reinheit, da schon kleinste organische Verschmutzungen zu schwerwiegenden Folgen führen können. Wasseraufbereitungsanlagen, Rohrleitungen oder auch Wärmetauscher können derart beschädigt Autor: Dipl.-Ing. Martin-Michael Neu, Betriebsstättenleiter, STEAG New Energies GmbH Gichtgaskraftwerk, Dillingen werden, dass die gesamte Anlage abgeschaltet werden muss − die Produktion steht still. Dies gilt es zu vermeiden. Steag New Energies GmbH, eine Tochtergesellschaft der Steag GmbH, ist auf die Entwicklung dezentraler maßgeschneiderter Energielösungen auf Basis effizienter und nachhaltiger Konzepte spezialisiert. Neben konventionell erzeugter Energie reicht das Angebot von der Wind-, Biomasse-, Biogasund Grubengasenergie bis hin zur Geothermienutzung. Im Jahr 2013 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von rd. 269 Mio. Euro. Steag New Energies hat langjährige Erfahrung im Contracting-Markt und bietet verschiedene Modelle an. Der Kundenfokus liegt auf energieintensiven Industrien, großen Liegenschaften und Kommunen. In Kooperation mit weiteren Partnern ist Steag New Energies in Dillingen/Saar für die Betriebsführung des Gichtgaskraftwerkes bei der AG der Dillinger Hüttenwerke, dem größten Grobblechhersteller Europas, verantwortlich, insbesondere für die Strom- und Prozessdampfversorgung. Das Dampfkraftwerk produziert rd. 400 000 t/a Dampf und erzeugt bis zu 95 MW elektrische Leistung. In verschiedenen Druckstufen wird dem Prozess Dampf entnommen, sodass insgesamt bis zu 110 t Prozessdampf pro Stunde ausgekoppelt und den Verbrauchern zugeführt werden können. Neben der Energieerzeugung hat das Gichtgaskraftwerk noch weitere Versorgungsaufgaben. So wird z. B. in einer großen Wasseraufbereitungsanlage u. a. Kühlturmzusatzwasser, teilentsalztes Wasser für das Hüttennetz, aber auch Deionat als Speisewasser für den Dampfkessel produziert. Insgesamt kann das Kraftwerk 360 m³ Oberflächenwasser pro Stunde aufbereiten. Schutz der VE-Anlage Steag New Energies bezieht das zur Aufbereitung benötigte Wasser aus dem nahegelegenen Oberflächengewässer Prims. Dieses ist je nach Witterung und Jahreszeit durch stark schwankende TOC- (Total Organic Carbon) und DOC- (Dissolved Organic Carbon) -Belastungen gekennzeichnet. Bisher wurde zum Schutz der Vollentsalzungsanlage (VE-Anlage) und der Aktivkohlefilter vor Überfrachtung einmal pro Woche eine händische Probe analysiert. Das Ergebnis der Analyse wurde zur Bestimmung der Restaufnahmekapazität der Aktivkohlefilter verwendet, um den Austauschzeitpunkt der Aktivkohle zu ermitteln. Der Einsatz eines Online-TOC-Analysators ermöglicht nun die kontinuierliche und belastbare Dokumentation der Messwerte. Es wird das TOC-Messgerät QuickTOCultra der Firma LAR eingesetzt, das drei Probenströme in einem Gerät überwacht. Der erste Probenstrom überwacht den Zulauf zum Aktivkohlefilter vor der VE-Anlage. Bei Überschreitung des Grenzwertes von 3,5 mg/l (ppm) wird der Zufluss zur VE-Anlage abgeschaltet, bis der Grenzwert wieder eingehalten wird. Die Probenströme zwei und drei überwachen die Restaufnahmekapazität der Aktivkohlefilter. Sind die Messwerte größer als 85 % des vor dem Aktivkohlefilter gemessenen Wertes, so 40 VERFAHRENSTECHNIK 9/2015

01 Anlage für VE-Wasser 02 Betriebsstättenleiter Martin-Michael Neu am TOC-Gerät QuickTOCultra muss die Aktivkohle ausgetauscht werden. Man spricht von der sogenannten Restaufnahmekapazität, die 15 % nicht unterschreiten darf. Bei einer starken Kontamination des Rohwassers werden die Aktivkohlefilter und die nachgeschaltete VE-Anlage außer Betrieb genommen. Ein 500 m³ Deionattank stellt dann die Versorgung sicher. Kostenminimierung Der eingesetzte TOC-Analysator oxidiert die Proben mittels Ultrahochtemperaturverbrennung bei 1200 °C. Bei dieser Temperatur werden alle organischen Verbindungen nachweislich vollständig aufgeschlossen, sodass oxidationsfördernde Katalysatoren überflüssig sind. Das TOC-Gerät ist mit einem horizontal und vertikal beweglichen Injektionssystem ausgestattet, das die Prozessführung des Laborbetriebs nachahmt. Über eine stabile, bewegliche Nadel wird die Rohwasserprobe inkl. Partikel in den Ofen injiziert und zu CO 2 oxidiert. Anschließend detektiert ein NDIR-Detektor den CO 2 -Gehalt und der TOC-Wert wird bestimmt. Die filtrationsfreie Messung und der vollständige Aufschluss sowie die Tatsache, dass durch die verwendete Methode nur geringe Wartungs- und Ersatzteilkosten entstehen, waren ausschlaggebend für Steag New Energies. Die hochwertige Verarbeitung und die Multi-Strom-Messung des TOC-Analysators waren ebenfalls entscheidend für die Investition. Mithilfe der Online-Messung kann die Restaufnahmekapazität nun kontinuierlich bestimmt werden. Vor der Geräteinstallation wurde die Aktivkohle alle zwölf bis 14 Monate ausgetauscht. Seit der Installation des TOC-Messsystems hat sich der Austauschzeitpunkt aktuell auf 25 Monate verlängert. Es konnten bis zum aktuellen Zeitpunkt rd. 25 000 Euro eingespart werden. Insgesamt wurde durch die präzise Messung der Austauschzyklus um 100 % verlängert. Der Betreiber forderte eine zuverlässige und schnelle Messung, die der QuickTOCultra mit seinem kurzen Messzyklus erfüllt hat. Zudem überzeugt das Messsystem durch geringe Wartungskosten und -aufwand. Der Einsatz des QuickTOCultra bringt Steag New Energies einen großen wirtschaftlichen Nutzen. Durch den Geräteeinsatz werden die Austauschzyklen der Aktivkohle sowie die Lebenszeit der Ionenaustauschharze verlängert, da organische Belastungen frühzeitig erkannt werden und die Anlage rechtzeitig abgeschaltet werden kann. Seit der Installation bestimmt das TOC-Gerät der LAR AG zuverlässig und schnell organische Belastungen und hilft so, die Prozesse des Betreibers optimal zu kontrollieren und zu steuern. Fotos: Steag New Energies www.lar.com VERFAHRENSTECHNIK 9/2015 41 Bühler.indd 1 30.07.2015 13:24:33

Ausgabe