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Einflussfaktoren auf den sicheren Betrieb eines Holzheizkraftwerks ...

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<strong>Einflussfaktoren</strong> <strong>auf</strong> <strong>den</strong> <strong>sicheren</strong> <strong>Betrieb</strong> <strong>eines</strong> <strong>Holzheizkraftwerks</strong> mit Wärmeträgeranlage<br />

1. Brennstoff<br />

Wassergehalt<br />

Aschegehalt<br />

Lambda (O²)<br />

adiabate<br />

Feuerraumtemperatur<br />

Dampfdruck Fluid<br />

Filmtemperatur<br />

Hoch- und Niedrigsiederanfall


<strong>Einflussfaktoren</strong> <strong>auf</strong> <strong>den</strong> <strong>sicheren</strong> <strong>Betrieb</strong> <strong>eines</strong> <strong>Holzheizkraftwerks</strong> mit Wärmeträgeranlage<br />

2. Verbrennungsprozess<br />

max. zulässige FRT<br />

berechnete FRT<br />

tatsächliche FRT<br />

FRT-Fühler 200 mm in Nachverbrennung<br />

sicherheitsgerichte Messung und<br />

Abschaltung vorhan<strong>den</strong> SK-FB reagiert korrekt , Brennstoffzufuhr stop und<br />

Ventilatoren aus (wenn Eigenzug Kamin ausreicht)<br />

Berechnung korrekt, oder<br />

Strahlungsanteil nicht beachtet<br />

ist die Rezirkulation in der Lage <strong>den</strong><br />

Feuerraum zu kühlen<br />

falsche Berechnung, Filmtemperatur zu hoch<br />

Notkühlung zu klein<br />

falsche Fühlerposition, falsche Temperatur<br />

Rezi zu schwach


<strong>Einflussfaktoren</strong> <strong>auf</strong> <strong>den</strong> <strong>sicheren</strong> <strong>Betrieb</strong> <strong>eines</strong> <strong>Holzheizkraftwerks</strong> mit Wärmeträgeranlage<br />

3. TÖ-Erhitzer<br />

neben der Feuerbox<br />

<strong>auf</strong> der Feuerbox<br />

Mantelkonstruktion<br />

Abrasion und<br />

Korrosion<br />

Regelung und<br />

Sicherheitstechnik<br />

Nein<br />

thermische Last entkoppelt<br />

Notkamin <strong>auf</strong> Feuerbox Notkaminaustritt Gefahrenanalyse Brandlast durch<br />

austretende glühende Partikel<br />

Strahlungsbelastung erster Zug<br />

Mantel trägt Erhitzergewicht<br />

Geschwindigkeiten im 2. und 3.Zug<br />

Ja<br />

besserer Schutz durch Fouling im unteren Teil<br />

Filmtemperatur + Sicherheitstechnik<br />

welcher Stahl, welche Wandstärke, Absicherung<br />

maximal zulässige Manteltemperatur (Stahlart)<br />

Geschwindigkeiten betragen meist 30 m/s ,<br />

Spitzenwerte von 100 m/s<br />

Undichtigkeiten sorgen für Korrosion und hohe<br />

Ventilatoren+ Stoker sicherheitsgerichtete<br />

Standard SPS + Sicherheitskette<br />

Sicherheits-SPS + mehrere<br />

Varianten Beinah beliebig viele Arten der Reaktion <strong>auf</strong><br />

Anlagenaktionen


<strong>Einflussfaktoren</strong> <strong>auf</strong> <strong>den</strong> <strong>sicheren</strong> <strong>Betrieb</strong> <strong>eines</strong> <strong>Holzheizkraftwerks</strong> mit Wärmeträgeranlage<br />

4. TÖ-Kreisl<strong>auf</strong><br />

Strömungsüberwachung<br />

Notkühler<br />

Notkühlpumpen<br />

Primärpumpen<br />

hydraulische<br />

Einbindung<br />

Störeinflüsse<br />

Einstellwerte hoch genug<br />

Einstellwerte zu niedrig<br />

10- 15% der Leistung<br />

30-50% der Leistung<br />

eine kleine Dieselpumpe<br />

aber<br />

keine elektrische NK-pumpe<br />

eine kleine Dieselpumpe<br />

und<br />

eine große elektrische NK-pumpe<br />

Filter<br />

Rückschlagklappen<br />

Gleitringdichtungen<br />

Primär- und NK-pumpen Extra<br />

Alle Pumpen arbeiten parallel<br />

Fluide dringen ein<br />

zuviel Niedrig- oder Hochsieder<br />

Pumpenkavitation<br />

Sicherheitskette kommt, vor Dampf- oder<br />

Kohlebildung<br />

SK zu spät, Kavitation, Vercrackung,<br />

Erhitzerscha<strong>den</strong><br />

wenn Leistung Feuerung zu hoch, Katastrophe<br />

auch bei trockenem Brennstoff, hoher Luftmenge<br />

noch beherrschbar<br />

zu geringer Durchfluß, Filmtemperatur zu hoch<br />

springt Diesel nicht an, Katastrophe<br />

Redundanz und mehr Volumenstrom<br />

Notstromversorgung für elektrische-Pumpe<br />

Überwachung Druck Saugseite, Umschaltung AUTO<br />

stabiler oder instabiler <strong>Betrieb</strong><br />

Wartung laut DIN 4754 und VDI 3033<br />

Stromversorgung stabile Stromversorgung vorhan<strong>den</strong><br />

Im NK - Fall nur NK-pumpen, diese sind kalt<br />

Im NK - Fall mit allen Pumpen, alle sind heiß<br />

Leicht(niedrig)siederaustragung<br />

Nebenstromfilterstation<br />

Gefahrenquellen Wärmetauscher (ORC oder


<strong>Einflussfaktoren</strong> <strong>auf</strong> <strong>den</strong> <strong>sicheren</strong> <strong>Betrieb</strong> <strong>eines</strong> <strong>Holzheizkraftwerks</strong> mit Wärmeträgeranlage<br />

5. DIN 4754<br />

Die Norm, nach der alle<br />

Wärmeträgeranlagen gebaut<br />

wer<strong>den</strong><br />

Sicherheitsgeräte nach<br />

DIN 3440<br />

Wärmeträgerlieferant<br />

Anforderungen an<br />

Feststofffeuerungen mit<br />

Holz laut TRD 414<br />

zitierte Normen, hier<br />

nur die wichtigsten<br />

elektrische Ausrüstung<br />

laut DIN VDE 0100<br />

Feuerungsanlagen<br />

ergänzend laut DIN<br />

VDE 0116, darf seit<br />

2007 nicht mehr<br />

verwendet wer<strong>den</strong><br />

(ersetzt durch DIN EN<br />

50156-1)<br />

UVV/VBG 64 (alt)<br />

BGR 500, Kapitel 2.27<br />

DruckbehV<br />

Temperaturregel- und -<br />

geprüfte und zertifizierte Bauteile<br />

bergrenzungseinrichtungen<br />

Sicherheitstechnische Anforderungen<br />

und Prüfung vorgeschriebene Prüfzyklen und -protokolle<br />

zulässige Vorl<strong>auf</strong>temperatur<br />

Beurteilung der Gebrauchsfähigkeit<br />

höchste Filmtemperatur<br />

VDI 3033<br />

Technische Regeln für Dampfkessel<br />

TRD 414 = Ausrüstung<br />

hier einige Beispiele<br />

DIN 3320 Teil 1<br />

AD 2000 Merkblätter<br />

TRB 100, 200, 300, 401 -404, 700,<br />

801<br />

<strong>Betrieb</strong>ssicherheitsverordung<br />

<strong>Betrieb</strong>sanweisung und Unterweisung<br />

Erhitzer, Behälter und<br />

Wärmeverbraucher sind<br />

entsprechend TRB, Reihe 401 - 404<br />

auszurüsten<br />

mindestens einmal jährlich <strong>auf</strong> Gebrauchstauglichkeit<br />

nach DIN V 51528 zu prüfen<br />

Filmtemperaturberrechnung laut Richtlinie FDBR-MB 6<br />

des Ad-hoc Arbeitskreises "Filmtemperatur"<br />

Betreiben, Warten und Instandsetzen<br />

Rückbrandsicherung, Gebläseabschaltung,<br />

Drehzahlüberwachung der Gebläse, Flammen- oder<br />

Mindesttemperaturüberwachung,<br />

Feuerraumdrucküberwachung wenn Abscheider im<br />

Rauchgasweg verschmutzen können<br />

selbstständiger Verschluss der Brennstoffzufuhr im<br />

Störfall, Gefahrenschalter, Bunker und Silos mit<br />

Löscheinrichtungen, Betreiber muss am<br />

Kesselwärterstand eine <strong>Betrieb</strong>sanweisung auslegen<br />

Sicherheitsventile und -absperrventile<br />

Werkstoffe nur <strong>den</strong> zugelassenen Belastungen und<br />

Temperaturen aussetzen<br />

zugelassene Dichtungen und Armaturen benutzen,<br />

Prüfung der Stroml<strong>auf</strong>pläne,<br />

Fehlerbetrachtung, Funktionstest und<br />

Fehlerversuche an <strong>den</strong> Sicherheitsstromkreisen<br />

weitergehende Forderungen der DIN<br />

57116 +DIN EN 50156-1<br />

(gültig ab 2005-03-01) Festgelegt sind Anforderungen zur Einhaltung der<br />

<strong>Betrieb</strong>sbedingungen in Feuerungsanlagen, zur<br />

Reduzierung der Verbrennung und zum Schutz der<br />

beheizten Systeme vor Schä<strong>den</strong>, z. B. durch<br />

Überhitzung.<br />

befähigte Personen, bestimmungsgemäßes Betreiben,<br />

Betreiberpflichten<br />

Prüfungen: vor Inbetriebnahme, wiederkehrende<br />

Zyklen nach Gefährdungsbeurteilung<br />

Angaben <strong>auf</strong> Fabrikschildern mit zulässigen<br />

Alle 5 Jahre Druckprobe oder vergleichbare Prüfung<br />

(z.Bsp. zerstörungsfreie Prüfung) Pflicht<br />

Alle 2 Jahre äußere Prüfung


FRT Fühler 200 mm<br />

tief<br />

+<br />

Manteltemperatur<br />

Nachrechnung<br />

Filmtemperatur<br />

größerer Notkühler<br />

größere NK-pumpen<br />

Notstromversorgung<br />

Oft notwendige Umbaumassnahmen in Altanlagen<br />

Integration in SK-FB<br />

(Sicherheitskette<br />

Feuerbox)<br />

+<br />

sicherheitsgerichtete<br />

Schaltungen<br />

Zuluft- und<br />

Rauchgasventilatoren<br />

weitergehende Massnahmen auch für neue Kraftwerke<br />

Automatische<br />

Leichtsiederaustragung<br />

+<br />

Stickstoffnachspeisung<br />

Einbindung in<br />

Sicherheitskette<br />

Feuerbox<br />

Nebenstromfilterstation


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Übersicht


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Übersicht


Film, nur 1/10 mm stark<br />

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Übersicht


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Übersicht


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Übersicht


Auslösung SK-<br />

Feuerbox<br />

RGV =20%<br />

SLV = 20%<br />

Stoker zu<br />

Zuluft stop<br />

Überschreitung<br />

abgewehrt<br />

Ja<br />

Ursache der<br />

Auslösung erkannt<br />

und beseitigt<br />

SK quittieren<br />

Anlage fährt<br />

wieder hoch<br />

Nein<br />

Sicherheitskette Feuerbox<br />

Ursache der Auslösung<br />

fin<strong>den</strong> und abstellen<br />

vorham<strong>den</strong>e Sicherheitskette<br />

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Übersicht<br />

Neue oder zusätzliche Schaltungen<br />

Druck Löschwasser Stoker 1min + Druck Frischwasser Notkühler 1min + Druck Grauwasser Notkühler 1min +<br />

Zentrale Störung Notkühler (Notkühler nicht betriebsbereit) + Ansteuerungsfehler der neuen 2 Wege Ventile (z.Bsp. Befehl Ventil AUF,<br />

keine Rückmeldung des Endschalters)


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Übersicht


20% Wassergehalt mit Lambda 1,3 = 4,85% O²<br />

Daten Verhältnis Durchsatz<br />

Luftmenge Feuerboxaustritt 25000 m³/h<br />

Luftmenge Rezirohreintritt 25000 m³/h<br />

Eintrittstemp. von Feuerbox 1700°C 1,00 50%<br />

Eintrittstemp. Rezigas 190°C 1,00 50%<br />

Mischtemp. Max 980°C 945°C<br />

Volumenstrom im Feuerraum 50000 m³/h<br />

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Übersicht<br />

adiabat


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Übersicht


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Übersicht


Auslösung SK-<br />

Feuerbox<br />

Sicherheitsketten TÖ-Flussdiagramm<br />

Auslösung<br />

Sicherheitsschaltung 1 TÖ-Kreis<br />

< 2-W-Ventil-vom Notkühler und 2-W-Ventil-vom Notkühler (Bypass) wer<strong>den</strong> geöffnet<br />

< 2-W-Ventil-vom ORC und 2-W-Ventil-vom ORC (Bypass)wer<strong>den</strong> geschlossen<br />

< 3-Wege-Ventile ORC und WW-TÖ-WT wer<strong>den</strong> geschlossen<br />

< die in <strong>Betrieb</strong> befindliche Primärpumpe bleibt in <strong>Betrieb</strong><br />

< die elektrische Notkühlpumpe wird gestartet<br />

< Störungsausgabe Sicherheitskette TÖ-Kreis aktiv + Detail, wer Verursacher<br />

< Abschaltung Umwälzpumpe Notkühlerwasser<br />

< Abschaltung Pumpe der Nebenstromfilterstation<br />

= gesamter HT-Kreis zirkuliert über Notkühler<br />

ganz speziell bei Auslösung der Sicherheitschaltungen Thermoölkreis sind die<br />

Auslöseursachen immer herauszufin<strong>den</strong>, da die Quittierungen, bevor<br />

man die Ursachen gefun<strong>den</strong> hat, das eigene Leben und <strong>den</strong> Fortbestand der<br />

Anlage <strong>auf</strong>s Spiel setzt.<br />

Auslösung<br />

Sicherheitsschaltung 2 TÖ-Kreis<br />

< Start elektrische Notkühlpumpe über Rampe FU<br />

< Start Dieselnotkühlpumpe<br />

< Umschaltung Primärpumpen (l<strong>auf</strong>ende Pumpe aus,<br />

stehende Pumpe Start)<br />

< Störungsausgabe PRIO 1:" Sicherheitsschaltung TÖ-<br />

Kreis Strömunsgüberwachung aktiv"<br />

Nein<br />

Ja<br />

Überschreitung<br />

abgewehrt<br />

Ursache der Auslösung<br />

erkannt und beseitigt<br />

SK quittieren<br />

Anlage fährt<br />

wieder hoch<br />

Nein<br />

Ursache der Auslösung<br />

fin<strong>den</strong> und abstellen<br />

Stromausfall<br />

STB-TÖ-VL<br />

Strömungsüberwachung<br />

Auslösung<br />

Sicherheitsschaltung 3 TÖ-Kreis<br />

< Prüfung, ob Notstromversorgung vorhan<strong>den</strong><br />

< Start elektrische Notkühlpumpe über Rampe FU<br />

< Start Rauchgasventilator <strong>auf</strong> sicherheitsgerichtete<br />

20% (wenn innerhalb 3 Minuten nicht o.k. "AUS")<br />

< Start SRLV <strong>auf</strong> sicherheitsgerichtete 20% (wenn<br />

innerhalb 3 Minuten nicht o.k., oder RGV nicht o.k.,<br />

dann "AUS")<br />

Folgende Bauteile sind auch Notstrom versorgt:<br />

→Grauwasserversorgung,<br />

→ Beleuchtung<br />

→ Schaltschrank Notkühler + N²-Versorgung<br />

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Übersicht<br />

vorhan<strong>den</strong>e Sicherheitskette


Ja Nein<br />

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Übersicht


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Übersicht


Detail der Messstelle 2 (rechts vom I-Träger vorletztes Rohr vor dem Bo<strong>den</strong>blech des Kanals starke Auswaschung)<br />

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Übersicht


Bauteilbezeichnung<br />

Notkühler<br />

Sicherheitsschaltung<br />

Funktion und Information<br />

ALTES System<br />

Zusatzkühlung des Thermoölkreisl<strong>auf</strong>s nur im Falle der Auslösung der Sicherheitskette<br />

Thermoölkreis (TÖ-SK).<br />

Leistung des Notkühlers 2500 kW<br />

Wasserreserve im Notkühler für 10 Minuten <strong>Betrieb</strong> ohne Wassernachspeisung.<br />

Rohrschlange aus korrosionsanfälligem Werkstoff P235 GH TC 1 (früher St 35.8).<br />

Die Leitung des Notkühlkreisl<strong>auf</strong>s ist in DN 125.<br />

Zweifach Wasserversorgungsmöglichkeit des Notkühlers:<br />

1. über Metallschwimmer über Grauwasserversorgung (Schwimmer kann festrosten)<br />

3. über Notwasserzufuhr Handöffnung Stadtwasser direkt<br />

Keine Varianz der Sicherheitskette, nur zwei Schaltungen, entweder Sicherheitskette<br />

Feuerbox oder Sicherheitskette Thermoölkreis (der die SK Feuerbox mit aktiviert)<br />

Unterschiede alt und NEU<br />

Funktion und Information<br />

NEUES System<br />

Zusatzkühlung des Thermoölkreisl<strong>auf</strong>s auch im Falle einer Temperaturüberschwingung möglich.<br />

Auf der VISU ist eine einstellbare TÖ-VL-Temperatur, oberhalb der, das 2-W-Ventil-vom Notkühler<br />

angesteuert über <strong>den</strong> dar<strong>auf</strong> befindlichen Sipart Regler langsam (mit eigenem PID-Regler) öffnet,<br />

somit einen Teilvolumenstrom des HT-Kreisl<strong>auf</strong>s vom Erhitzervorl<strong>auf</strong> über <strong>den</strong> Notkühler leitet und<br />

somit einen weiteren Verbraucher dazuschaltet. Wenn die Temperatur unter einen einstellbaren<br />

Kelvinwert fällt, wird das Ventil wieder geschlossen. Anlage Meldet eine PRIO 3, zur Information für<br />

die Mitarbeiter.<br />

Leistung des Notkühlers 6000 kW<br />

Wasserreserve im Notkühler für 60 Minuten <strong>Betrieb</strong> ohne Wassernachspeisung.<br />

Wasserqualität wird überwacht und durch Dosiersysteme verbessert (Korrosionsschutz).<br />

Rohrschlange aus beständigem Werkstoff Edelstahl (1,4541).<br />

Die Leitung des Notkühlkreisl<strong>auf</strong>s ist in DN 200.<br />

Dreifach Wasserversorgungsmöglichkeit des Notkühlers:<br />

1. über Magnetventil stromlos geöffnet über Grauwasserversorgung<br />

2. über Magnetventil stromlos geöffnet über Stadtwasserversorgung direkt (zeitverzögert)<br />

3. über Notwasserzufuhr Feuerwehranschluß<br />

Keine Sicherheitsketten, sondern Siemens Safety SPS Typ: ET200S, hierbei sind mehrere Varianten<br />

der Sicherheitsschaltungen (in Absprache mit TÜV) möglich, wie zum Beispiel die Primärpumpen<br />

l<strong>auf</strong>en lassen (wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind) und die Notkühlpumpen zusätzlich in<br />

<strong>Betrieb</strong> zu setzen, was in einem Fall von Leichtsiedereindringung ins System oder bei klemmen<strong>den</strong><br />

Rückschlagklappen erheblich mehr Sicherheit bietet.<br />

Generell läuft bei der ersten Sicherheitsschaltung des TÖ-Kreises (Auslösung über STB-TÖ-VL)<br />

folgendes Prozedere ab:<br />

① Sicherheitskette Feuerbox wird aktiviert<br />

② 2-W-Ventil-vom Notkühler und 2-W-Ventil-vom Notkühler (Bypass) wer<strong>den</strong> geöffnet, wenn offen<br />

③ 2-W-Ventil-vom ORC und 2-W-Ventil-vom ORC (Bypass)wer<strong>den</strong> geschlossen<br />

④ 3-Wege-Ventile ORC und WW-TÖ-WT wer<strong>den</strong> geschlossen<br />

⑤ die in <strong>Betrieb</strong> befindliche Primärpumpe bleibt in <strong>Betrieb</strong><br />

⑥ die elektrische Notkühlpumpe wird gestartet<br />

⑦ Störungsausgabe PRIO 1 "Sicherheitskette TÖ-Kreis aktiv" + Detail, wer Verursacher<br />

⑧ Abschaltung Umwälzpumpe Notkühlerwasser<br />

⑨ Abschaltung Pumpe der Nebenstromfilterstation<br />

⑩ N²-Regelung bleibt aktiv<br />

⑪ gesamter HT-Kreis zirkuliert über Notkühler<br />

Bei der zweiten Sicherheitsschaltung des TÖ-Kreises (Auslösung über Strömungsüberwachung )<br />

läuft dann zusätzlich noch folgendes Prozedere ab:<br />

⑫ Start elektrische Notkühlpumpe über Rampe FU<br />

⑬ Start Dieselnotkühlpumpe<br />

⑭ Umschaltung Primärpumpen (l<strong>auf</strong>ende Pumpe aus, stehende Pumpe Start)<br />

⑮Störungsausgabe PRIO 1:" Sicherheitsschaltung TÖ-Kreis Strömungsüberwachung aktiv"<br />

Bei der dritten Sicherheitsschaltung des TÖ-Kreises (Auslösung über Stromausfall ) läuft dann<br />

zusätzlich, wenn Notstromversorgung vorhan<strong>den</strong> (Spannungsüberwachung Notstromversorgung)<br />

noch folgendes Prozedere ab :<br />

⑯ Start elektrische Notkühlpumpe über Rampe FU<br />

⑰ Start Rauchgasventilator <strong>auf</strong> sicherheitsgerichtete 20% (wenn innerhalb 3 Minuten nicht o.k. "AUS")<br />

⑱ Start SRLV <strong>auf</strong> sicherheitsgerichtete 20% (wenn innerhalb 3 Minuten nicht o.k., oder RGV nicht o.k.,<br />

dann "AUS")<br />

⑲ Die Notstromversorgung versorgt folgende Geräte(in der Reihenfolge der Wichtigkeit):<br />

→ USV (und damit die gesamte SPS und alle Bildschirme in der Leitwarte)<br />

→ elektrische Notkühlpumpe<br />

→ RGV<br />

→ SRLV oder 2 x SLV ???<br />

→ Grauwasserversorgung<br />

→ Beleuchtung<br />

→ Schaltschrank Notkühler + N²-Versorgung<br />

→<br />

⑳ Störungsausgabe PRIO 1:" Sicherheitsschaltung TÖ-Kreis wegen Stromausfall aktiv"<br />

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Übersicht<br />

Erstellt von KWA <strong>Betrieb</strong> 17.04.2012 Seite 1


Pumpenhydraulik<br />

Primärpumpen<br />

elektrische<br />

Notkühlpumpe<br />

Notkühlkreisl<strong>auf</strong><br />

Die Primärpumpen können niemals zur Notkühlung eingesetzt wer<strong>den</strong>.<br />

Notkühlpumpen können nicht über Warmhalteleitungen <strong>auf</strong> <strong>Betrieb</strong>stemperatur vorgewärmt wer<strong>den</strong> ,<br />

weil sonst der Notkühler ständig kochen würde und haben somit beim Anl<strong>auf</strong>en Stress durch<br />

schlagartige Erwärmung (Pumpenhersteller lehnen generell Gewährleistungsansprüche bei<br />

gerissenen Gußgehäusen oder zerstörten Gleitringdichtungen ab, wenn Pumpen aus dem kalten<br />

Zustand schlagartig heiß gefahren wer<strong>den</strong>).<br />

Im Falle einer Verstopfung der Pumpenfilter ist dies nicht über die Rechner festzustellen, Anlage<br />

geht in TÖ-SK, es erfolgt keine vorherige Alarmierung oder automatische Umschaltung <strong>auf</strong> die<br />

Redundanzpumpe. Die Pumpen wer<strong>den</strong> aktuell über Stern/Dreiecksschaltung betrieben und sind<br />

zudem nicht beide gleichzeitig zu betreiben. Daher ist die Umschaltung von einer Pumpe <strong>auf</strong> die<br />

andere stets mit dem Risiko <strong>eines</strong> Strömungsabrisses behaftet, weil die gestartete Pumpe<br />

hochfährt, während die andere Pumpe ausläuft.<br />

Die alte Pumpe mit einer Förderleistung von 141 m³/h wird durch eine gleich große, wie die<br />

Primärpumpen (mit 263 m³/h Förderleistung) ersetzt, . Außerdem erfolgt die Ansteuerung nicht mehr<br />

über eine Stern/Dreiecksschaltung, sondern über einen Frequenzumformer (FU). Dadurch ist der<br />

mechanische Verschleiß von Pumpe und Rohrleitung extrem reduziert und im Stromausfall ist<br />

gewährleistet, dass über die flache Anfahrrampe in keinem Fall das Notstromaggregat durch einen<br />

zu hohen Anfahrstrom überfordert wird.<br />

Im aktuellen Zustand gibt es entweder <strong>den</strong> Primärkreisl<strong>auf</strong>, oder <strong>den</strong> Notkühlkreisl<strong>auf</strong>. Es ist<br />

verschie<strong>den</strong>tlich schon vorgekommen, dass beim Ansprechen der Notkühlung die Notkühlpumpen<br />

über offen stehende (klemmende) Rückschlagklappen der abgeschalteten Primärpumpe zirkuliert<br />

haben und nicht über <strong>den</strong> Erhitzer, mit der Folge einer Überhitzung des Fluids und des Rohrkorbs.<br />

Die kalten Notkühlpumpen bekommen sofort <strong>den</strong> heißen Vorl<strong>auf</strong> vom Erhitzer.<br />

Die Pumpenleistung beträgt maximal 50% vom Primärkreisl<strong>auf</strong>, was beim Beginn der Notkühlung<br />

(und zwar so lange, wie die Temperatur des Fluids über 310°C beträgt) zu einer massiven<br />

Überschreitung der zulässigen Filmtemperatur (mit der Gefahr von Filmsie<strong>den</strong>) führt.<br />

Im Falle <strong>eines</strong> Strömungsabrisses des TÖ-Kreisl<strong>auf</strong>s könnten defekte Wärmetauscher am ORC das<br />

darin zirkulierende Fluid OMTS (Silikonöl) in <strong>den</strong> TÖ-Kreis durchlassen und somit das Dampfblasen<br />

bil<strong>den</strong>de OMTS für <strong>den</strong> Strömungsabriss verantwortlich sein. Dies lässt sich im alten<br />

Notkühlkreisl<strong>auf</strong> nicht stoppen.<br />

Unterschiede alt und NEU<br />

Alle 4 Pumpen sind parallel eingebun<strong>den</strong> und können im Fall, dass Netzstrom vorhan<strong>den</strong> ist, auch<br />

alle zur Notkühlung eingesetzt wer<strong>den</strong>.<br />

Weil parallel, können auch alle Pumpen über Warmhalteleitungen <strong>auf</strong> <strong>Betrieb</strong>stemperatur<br />

vorgewärmt wer<strong>den</strong> und haben somit beim Anl<strong>auf</strong>en keinen Stress durch zu schlagartige<br />

Erwärmung (Pumpenhersteller lehnen generell Gewährleistungsansprüche bei gerissenen<br />

Gußgehäusen oder zerstörten Gleitringdichtungen ab, wenn Pumpen aus dem kalten Zustand<br />

schlagartig heiß gefahren wer<strong>den</strong>).<br />

Durch Nachrüstung elektronischer Druck<strong>auf</strong>nehmer <strong>auf</strong> der Pumpensaug- und -druckseite, nach<br />

Filter wird über die Software der anstehende Druck <strong>auf</strong> der Pumpensaug- und -druckseite angezeigt<br />

und überwacht. Bei Unterschreitung <strong>eines</strong> einstellbaren Drucks, wird die redundante Pumpe<br />

zugeschaltet, die Pumpe mit verstopftem Filter abgeschaltet, es wird eine Störung PRIO 2<br />

ausgegeben:" Vordruck Primärpumpe x zu gering". Außerdem erfolgt die Ansteuerung nicht mehr<br />

über eine Stern/Dreiecksschaltung, sondern über einen Frequenzumformer (FU). Dadurch ist der<br />

mechanische Verschleiß und Stress von Pumpe und Rohrleitung extrem reduziert und man kann<br />

automatisch in Abhängigkeit einer einstellbaren Zeit oder über manuellen Befehl an der<br />

Prozessvisualisierung <strong>den</strong> Pumpenwechsel jederzeit risikolos vollziehen. Bei dieser Steuerung läuft<br />

die zugeschaltete Pumpe zuerst bis zur Nenndrehzahl von 50 Hz hoch und erst, wenn die<br />

<strong>Betrieb</strong>smeldung über diesen Status gemeldet wird, kann die andere Pumpe abgeschaltet wer<strong>den</strong>.<br />

Außerdem wer<strong>den</strong> die bei<strong>den</strong> Primärpumpen mittels System Allmind einzeln überwacht <strong>auf</strong>:<br />

→ Lagertemperaturen<br />

→ Schwingungen<br />

→ Leckagen an <strong>den</strong> Gleitringdichtungen<br />

Tritt eine dieser Störungen (erste Grenzwertüberschreitung des Gebers) <strong>auf</strong>, wird diese Pumpe,<br />

wenn sie läuft, abgeschaltet (Umschaltung) und eine Störung PRIO 2 "Primärpumpe X Störung<br />

wegenStörung Allmind"ausgegeben.<br />

Durch Nachrüstung elektronischer Druck<strong>auf</strong>nehmer <strong>auf</strong> der Pumpensaugseite, nach Filter wird über<br />

die Software der anstehende Druck <strong>auf</strong> der Pumpensaugseite angezeigt und überwacht. Bei<br />

Unterschreitung <strong>eines</strong> einstellbaren Drucks, wird eine Störung PRIO 2 ausgegeben:" Vordruck<br />

elektrische Notkühlpumpe zu gering". Anlage läuft aber ganz normal weiter, die <strong>Betrieb</strong>smannschaft<br />

weiß dann, dass folgende Überprüfungen notwendig sind:<br />

⇨ Füllstand Ausdehnungstank in Ordnung ?<br />

⇨ N²-Vordruck o.k. ?<br />

⇨ Schnellschlußventil AD-Tank offen ?<br />

Im neuen Notkühlkreisl<strong>auf</strong> wird der kürzest <strong>den</strong>kbare Weg vom Erhitzer direkt in <strong>den</strong> Notkühler<br />

geschaltet, sodaß das heiße Fluid zuerst über <strong>den</strong> Notkühler abgekühlt wird und dann erst zu <strong>den</strong><br />

Pumpen gelangt. Die in <strong>Betrieb</strong> befindliche Primärpumpe bleibt (Netzspannung + Strömung<br />

vorausgesetzt) in <strong>Betrieb</strong> und es wer<strong>den</strong> die elektrische und die Dieselnotkühlpumpe<br />

dazugeschaltet. Dies führt dazu, dass weder verklemmte Rückschlagklappen, noch zu schnell<br />

erwärmte Pumpen, noch zu hohe Filmtemperaturen kritische Folgeprobleme auslösen können. Im<br />

Gegenteil wird der <strong>Betrieb</strong> dreier Pumpen <strong>den</strong> Volumenstrom deutlich über 350 m³/h bringen, was<br />

zu einer extrem niedrigen Filmtemperatur und somit für eine Schonung des Erhitzers und des Fluids<br />

sorgen.Trotz der höheren Volumenstrommenge sinkt die Strömungsgeschwindigkeit pro Pumpe und<br />

der Pumpenvordruck bleibt hoch, was einer Kaviationsgefahr vorbeugt. Im Fall der SK-FB und SK-<br />

TÖ wer<strong>den</strong> außer dem Rauchgasventilator (RGV) und <strong>den</strong> Sekundärluftventilatoren (die alle 3<br />

sicherheitsgerichtet mit 20% Nenndrehzahl l<strong>auf</strong>en) die anderen Ventilatoren abgeschaltet. Dies führt<br />

zwangsweise zu einer wesentlichen Erhöhung der Feuerraumtemperaturen {FRT} (nahe der<br />

adiabaten FRT) und damit zu einer extremen Erhöhung der Strahlungsbelastung des ersten Zugs<br />

des Rohrkorbs und kann nur durch hohe Strömungsgeschwindigkeit und möglichst schneller<br />

Abkühlung des Fluids kompensiert wer<strong>den</strong>. Die Gefahr der Eindringung von OMTS wird<br />

unterbun<strong>den</strong>, indem im Notkühlungsfall sicherheitsgerichtete schnell schließende, bzw. schnell<br />

öffnende Ventile (SSV 1 bis 4) <strong>den</strong> Notkühlkreisl<strong>auf</strong> von <strong>den</strong> anderen Verbrauchern (ORC und HT<br />

TÖ-WW-WT) abschotten. Damit dies auch für <strong>den</strong> NT-Kreis gilt, wird die TÖ-Leitung vom ECO 2<br />

kommend, vor die SSV versetzt.<br />

Übersicht<br />

Erstellt von KWA <strong>Betrieb</strong> 17.04.2012 Seite 2


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Strömungsüberwachung<br />

Strömungsüberwachung Notkühlung nur kleine Dieselpumpe Strömungsüberwachung Notkühlung kleine Dieselpumpe + elektrische Notkühlpumpe<br />

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Einstellung FIZA<br />

Schaltpunkt Schalter II <strong>auf</strong> 0,19 bar = 120 m³/h sehr gefährlich<br />

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Einstellung FIZA<br />

Schaltpunkt Schalter II <strong>auf</strong> 0,27 bar = 163 m³/h korrekt<br />

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Prüfungen<br />

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VDI 3033


Sicherheitsstromkreise<br />

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