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7/8 | 2014

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SPECIAL Thermische

SPECIAL Thermische Verwertung/Abluftreinigung Der Ventilatorenfabrik Oelde GmbH ist esgelungen, für den Betrieb von Radialventilatoren in Großanlagen eine höchstmögliche Verfügbarkeit sicherzustellen –und das bei geringen Investitionskosten und voller Kapazitätsauslastung. Tandem-Antriebfür Radialventilatoren sicherthohe Verfügbarkeit Joachim Schürmann Die Rentabilität einerGroßanlage erfordert hohe Kapazitäten und fortwährende Verfügbarkeit bei geringen Investitions- und Wartungskosten. Mit immer größeren Anlagenkomponenten wirdesjedochschwieriger,die Zuverlässigkeit und somit Verfügbarkeit zugewährleisten. Insbesondere die Radialventilatoren stellen hohe technische Anforderungen an dieAnlagenbauer. Hohe Verfügbarkeit Venti Oelde löstdiese Anforderungen mit einem Tandem-Antrieb, unter Beachtung verschiedener API (American Petroleum Institute)-Ausführungsvorschriften sowie ergänzender Kundenanforderungen. Insbesondere beim Neubau von Anlagen rechnet sich das. Immerhin kann der Produktionsausfall einerGroßanlage täglichmit mehreren hunderttausend Euro zu Buche schlagen. Eine Alternative wäre derparallele Betrieb von zwei Produktionslinien. Der Schaden durch den Ausfall einer Produktionslinie hielte sich durch die zweite Linie zwar in Grenzen,allerdings würden auch erhebliche Mehrkosten bei Investition, Unterhaltung und Wartung entstehen. Der Tandem-Antrieb Der Tandem-Antrieb für Radialventilatoren nutzt zwei Antriebe: einen Mittel- beziehungsweise Hochspannungsmotor und eine dampfbetriebene Turbine. Der Mittel- beziehungsweise Hochspannungsmotor dient zum Anfahren des Radialventilators. Denn der Dampf aus den Kesselhäusern ist beim AufstarteneinerAnlage oftmals nochnicht verfügbar. Sobald ausreichend Dampf bereitgestellt werden kann, schaltet die Anlage auf die Dampfturbine um. Das istvorteilhaft,weilDampf in vielenAnlagen in großen Mengen zurVerfügung steht, zumBeispiel aus demBetrieb von Wärmetauschern. Ein weiterer Vorteil: An Standorten mit wenig strapazierfähigen Spannungsnetzen stellt eine Dampfturbine als zweiter Antrieb eine willkommene Alternativedar. Automatischer Antriebswechsel Venti Oelde gelingt es, ohne Unterbrechung des laufenden Produktionsbetriebes, automatisch von einem auf den anderen Antrieb umzuschalten. Das Umschalten vom Elektromotor auf die Dampfturbine ist dabei wenig spektakulär: Die Dampfturbine kann über die Drehzahlregelungandie Nenndrehzahl des Motors herangeführt werden. Ist eine definierte Differenzdrehzahl zwischen beiden Antrieben erreicht, übernimmt die Turbineund derElektromotorkann abgeschaltetwerden. Dabei wird dieser über den Überholfreilauf vomWellenstrang getrennt. Technisch anspruchsvoll ist dagegen die umgekehrte Umschaltung von Turbinenantrieb auf Elektromotor. Zwar könnten relativ einfach frequenzgeregelte Motoren für Mittel- und Hoch- 16 UmweltMagazin Juli -August2014

Die Simulation zeigt den Verlauf des Drehmomentes bei Übernahme durch den Elektromotor. Die Simulation zeigt den Verlauf des Drehmomentes bei Übernahme des Ventilatorantriebes von Dampfturbine auf Elektromotor. spannung eingesetzt werden, jedoch sinddiese sehr kostenintensiv. Venti Oelde nutzt daher die weitaus günstigere Variante mit direkt geschalteten Elektromotoren. Das Unternehmensetzt hierfür eine besondereKupplungskonfiguration ein, welche die Drehmomentspitzen auf ein definiertes, maximal zulässiges Drehmoment begrenzt. So können Beschädigungen desAntriebs-und Wellenstranges sicher ausgeschlossenwerden. Denn: Bei einem Trip der Dampfturbine erfährt der direkt geschaltete Elektromotordurch denlastfreien Hochlauf eine extremhohe Beschleunigung.Zum Zeitpunkt „X“ trifft der Elektromotor dendurch denTripausgelösten,auslaufenden Gebläserotor und beschleunigt diesen wiederauf Nenndrehzahl. Sicherheit auf ganzer Linie Die Ausführung der Radialventilatorenmit zwei energetischunabhängigen Antrieben ermöglicht es Venti Oelde, den jeweils inaktiven Antrieb während des laufenden Anlagenbetriebes einer Wartung zu unterziehen. Hierfür realisiert das Unternehmen unter anderem Überholfreiläufe, die einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten. Die zahlreichen Ausführungsvorschriften für Radialventilatoren und deren einzelne Komponenten nach Normen wie API 614, API 670, API 671 oder API 673 erfüllt Venti unter anderem für Kupplungen, Ölsysteme und Maschinenüberwachung ebenso wie für Instrumentierung, Regelventile und Manometer. Typischer Aufbau eines Radialventilators mit Tandem-Antrieb In Theorie und Praxis bewährt Das Ausführungskonzept von Venti Oelde bewährt sich mit sicherem, kostengünstigem Betrieb seit Jahren täglich in Großanlagen weltweit. Umfangreiche Testläufe und Simulationen unterschiedlichster Betriebszustände belegen, dass Radialventilatoren made by Venti Oelde auch die spezifischen Anforderungen der Kunden erfüllen. Die technischenDatensind: 7 Betriebsvolumenstrom: 927 000 Bm 3 /h 7 Druckdifferenz: 8800 Pa 7 MechanischeAuslegung:350 °C 7 Antriebe: 3300 kW 7 Drehzahl: 1192 min -1 . Ein typischer Prozess, in dem Verbrennungsluft- und Rauchgasventilatoren mit einem Tandem-Antrieb eingesetzt werden, sind die Ammoniak-, Methanol-, Wasserstoff- und Synthesegas- Anlagen. Eine Kohlenstoff-Dampf-Mischung wird dabei mit Hilfe eines Dampf-Reformersineine Mischung aus H 2 ,COund CO 2 und einen Rest CH 4 konvertiert. DieGesamtreaktion im Dampf-Reformerist starkendothermund bedarfdeshalb einerWärmezufuhr.Die erforderliche Reaktionswärme wird durch Brenner, die in derOfendeckezwischen den Rohrreihen angeordnet sind, bereitgestellt. Ein Verbrennungsluftventilator muss die benötigte Verbrennungsluft andie Dampf-Reformer-Brenner liefern. Der benötigte Volumenstrom für die Verbrennungsluft kann je nach Anlagengröße schon550 000 Bm³/h betragen. Nach dem Verbrennungsluftventilator wird die Verbrennungsluft auf die gewünschte Temperatur mithilfe der Brenner vorgeheizt. Verbrennungsluft wird über den stöchiometrischen Bedarf hinzugefügt, um eine vollständige Verbrennung sicherzustellen. Die freigegebene Wärme wird hauptsächlich an denProzessinden Reformer-Rohren übergeben, während die Abwärme mit dem Rauchgas bei etwa 1050 °C an einen horizontalen Wärmetauscher geleitet wird. Die Abwärme wird inder Konvektionszone so weit wie möglich benutzt, zum Beispiel zur: 7 Dampf-Erzeugungund -Überhitzung, 7 Vorwärmung der Kohlenwasserstoff- Dampf-Mischung fürden Dampf-Reformer, 7 Vorwärmung und Verdampfung des Prozesskondensats, 7 Vorwärmung der Kohlenwasserstoffzufuhr oder 7 Vorwärmungder Verbrennungsluft. Schließlich wird das Rauchgas durch denKamin an die Atmosphäredurch einen Rauchgasventilator gefördert. Der Abgasstrom kann dann 1000 000 Bm³/h betragen. Joachim Schürmann, Ventilatorenfabrik Oelde GmbH, Oelde, info@venti-oelde.de Bild und Grafiken (3): Venti Oelde UmweltMagazin Juli -August2014 17

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