Stillstand ist keine Option

Externe Druckluft-Notversorgung

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07.11.2013 Die Aufgabe grenzte an die Quadratur des Kreises.  Der Betreiber der zentralen Druckluftstation der Brikettfabrik Wachtberg in Frechen bei Köln, einem Unternehmen von RWE Power, plante Reparaturarbeiten. Dazu musste er die Druckluftstation und das zuständige elektrische Schaltwerk vorübergehend komplett stillsetzen, allerdings ohne dabei die Druckluftversorgung zu unterbrechen. Bei einer Gesamtliefermenge von 282 m³/min keine leichte Aufgabe.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Der Betreiber musste den Betrieb trotz laufender Wartungsarbeiten der Druckluftversorgung aufrechterhalten.
  • Lösung war ein mobiles Ersatzsystem, das die benötigte Druckluft erzeugte und trocknete.
  • Der Dienstleister begleitete den Anwender bereits in der Planung und lieferte eine schlüsselfertige Ersatzlösung.

Kein Druck, keine Energie
RWE verarbeitet am Standort in einer rund um die Uhr laufenden Produktion jährlich 5,15 Mio. t Rohbraunkohle zu rund 900.000 t Braunkohlestaub und 1,1 Mio. t Brikett. In einem zweiten Betriebsbereich produziert das werkseigene Kraftwerk unter Einsatz von Brikettierkohle (B-Kohle) jährlich 0,983 TWh elektrische Energie. Für die kontinuierlich laufende Produktion beider Bereiche ist eine ausfallsichere Druckluftversorgung eine wichtige Voraussetzung. Die Druckluft für den gesamten Standort erzeugen drei ölfrei verdichtende, drehzahlgeregelte Schraubenverdichter. Zwei Anlagen sind jeweils als Grund- und Spitzenlast-Anlagen aktiv, die dritte Anlage hält der Betreiber als Redundanz vor und aktiviert die Geräte im rollierenden Wechsel. Anschließend trocknen drei wassergekühlte Adsorptionstrockner die Druckluft auf einen Drucktaupunkt von -80 °C – eine elementare Voraussetzung für den einwandfreien Betrieb der Produktion. Die getrocknete Druckluft wird dann getrennt als Arbeits- und Instrumentenluft in zwei Druckluftbehältern vorgehalten und anschließend in zwei getrennte Betriebsnetze eingeleitet. Die Station fährt mit einem Druck von 6,5 bar, weil nur dann eine einwandfreie Funktion der angeschlossenen Verbraucher im gesamten Netzbereich möglich ist.

Kettenreaktion in der Produktion
Das vorhandene Druckluft-Gesamtkonzept durchleuchtete das Unternehmen in einer 2012 begonnenen und Anfang 2013 abgeschlossenen Untersuchung. Dabei stellten die Verantwortlichen fest, dass es unter anderem eine Leckage im Kühlwasser-System der drei Adsorptionstrockner gab, die nicht redundant aufgebaut waren und nur über einen einzigen Absperrhahn zu trennen sind. Dieses Ergebnis machte eine Reparatur erforderlich, die jedoch nur bei Stillstand aller drei Trockner möglich war. Da der Betreiber die Druckluft aber nicht ungetrocknet in die Netze einspeisen kann, bedeutete der Stillstand auch einen Stillstand der Kompressoren. Ein kompletter Versorgungsstopp der zentralen Druckluftstation während der Reparaturzeit hätte jedoch das Aus für die gesamte Produktion bedeutet. Außerdem ergab die Untersuchung, dass auch im Bereich des Brand- und Sachwertschutzes Nachrüstungen erfolgen mussten, die der Betreiber ebenfalls nur während einer kompletten Stillsetzung des elektrischen Schalthauses über mindestens zwei Tage auszuführen konnte. Somit stand auch die elektrische Versorgung der werkseigenen Druckluftstation während des Reparaturzeitraums nicht zur Verfügung.

Erst denken, dann handeln
Einen Ausweg aus dieser Situation bot nur eine externe Notversorgung während des Reparaturzeitraumes. Da die Erkenntnisse nicht zu einer plötzlich erforderlichen Notabschaltung führten, konnte RWE alle Planungen und Vorarbeiten für eine externe Druckluftversorgung des Werkes während der Reparaturzeit in Ruhe Schritt für Schritt erledigen. Seit vielen Jahren arbeitet die Brikettfabrik mit der Aerzener Maschinenfabrik zusammen. Die Verdichter des Herstellers arbeiten nicht nur in der zentralen Druckluftstation, sondern auch in der Entaschung. Deshalb wurde das Unternehmen bei der Suche nach Lösungsmöglichkeiten für die anstehenden Arbeiten mit einbezogen. In einem Pflichtenheft listete das Projektteam zunächst alle notwendigen Arbeiten und die hierfür erforderlichen Komponenten und Ersatzteile detailliert auf. Bei den einzelnen Bestellungen mussten die Planer teilweise mehrmonatige Lieferfristen berücksichtigen.

Minutiöse Planung
Die konkreten Planungen mit Aerzen International Rental, eine Tochtergesellschaft der Aerzener Maschinenfabrik, über die Notversorgung begannen im Februar 2013. Für das Stillsetzen der werkseigenen Druckluftstation im Brikettwerk wählten die Verantwortlichen die Pfingstfeiertage (19. und 20. Mai 2013), da an diesen Tagen ohnehin ein sogenannter Fabrikstillstand geplant war. Obwohl lediglich das Kraftwerk arbeitete, wofür nur ein geringer Druckluftbedarf erforderlich war, wurde die Kapazität der vorübergehenden Ersatzlösung so dimensioniert, dass sie im Ernstfall die ganze Fabrik mit Druckluft versorgen konnte. Christoph Zura, Betriebsingenieur im Bereich Kraftwerkstechnik bei RWE Power, begründet die Entscheidung: „Einerseits wussten wir nicht, ob die Reparaturarbeiten tatsächlich in dem vorgesehenen kurzen Zeitraum erledigt werden konnten. Und bei einer länger als geplanten Abschaltung unserer eigenen zentralen Druckluftstation mussten wir damit rechnen, dass ein Kunde plötzlich einen größeren Bedarf decken will, für den die Produktion dann sofort wieder in vollem Umfang hochgefahren werden muß.“

Oberste Priorität: Versorgungssicherheit
Da es nötig war, zusätzlich zu den Verdichtern und Trocknern auch das zugehörige Schalthaus während der Reparaturphase stillzusetzen, realisierte der Dienstleister für die Reparaturzeit zusätzlich eine externe elektrische Versorgung mit fünf dieselgetriebenen Generatoren: vier Generatoren versorgten jeweils direkt die vier großen Verdichter, ein fünfter Generator lieferte über einen Unterverteiler die elektrische Energie für zwei kleinere Anlagen. Außerdem installierte das Unternehmen fünf befüllte Treibstoffbehälter, um die Dieselaggregate mit Energie zu versorgen. Um im Notfall schnell reagieren zu können, stand zusätzlich ein Tanklastzug für das schnelle Neubefüllen der Kraftstoffbehälter auf dem Werksgelände bereit. Die Hälfte der produzierten Druckluft trockneten zwei beigestellte Adsorptions-trockner, die andere Hälfte blieb unbehandelt. Diese Mischluft wurde dann direkt in den Arbeitsluft- und den Mischluftbehälter in der zentralen Station und von dort in die zwei Netze eingeleitet. „Für diese Mischluft erreichten wir zwar nicht unseren originalen Drucktaupunkt. Mit dem Kompromiss konnten wir aber während der Reparaturphase leben“, erklärt Zura.

Wie am Schnürchen
Die benötigten Überbrückungskomponenten lieferte der Dienstleister ab Montag, den 13. Mai, via Tieflader an. Alle Komponenten stellten die Mitarbeiter auf dem Hofgelände in unmittelbarer Nähe zur stillzusetzenden Druckluftstation auf einer 18 x 29 m großen gepflasterten Fläche auf und schlossen sie betriebsfertig an. Die Drucklufterzeuger und Kältetrockner wurden über flexible Schläuche und eine zentrale Sammelleitung über Blindflansche an die zwei Druckluftbehälter der werkseigenen Station und damit an die Betriebsnetze für Arbeits- und Instrumentenluft angeschlossen. Bereits zwei Tage später waren alle Komponenten installiert, so dass die erforderlichen Probeläufe und Abnahmen erfolgen konnten. Am Freitag (17.05.) stellten die Ingenieure die Druckluftversorgung komplett und reibungslos um, indem die eigenen Verdichter Stück für Stück runter- und die Leihverdichter gleichzeitig nach und nach hochgefahren wurden. Die drehzahlgeregelten Schraubenverdichter arbeiten mit einem konstanten Höchstdruck von 6,5 bar. „Alles lief wie am Schnürchen, so dass wir wie geplant bereits am Pfingstmontag ab 12 Uhr nach Beendigung der Reparaturarbeiten die eigene Station schrittweise wieder aktivieren und die Leihstation gleichzeitig sukzessiv stillsetzen konnten“, erinnert sich Zura. Am folgenden Dienstag begann der Abbau der Ersatzlösung. „Von Anfang bis Ende lief alles nach Plan. Und die vereinbarte Notrufnummer haben wir nicht benötigt“, versichert Kraftwerkstechniker Zura.

Zur Technik
Der Lieferumfang für das Projekt umfasste

  • 6 drehzahlgeregelte, ölfrei verdichtende,luftgekühlte Schraubenverdichter mit folgenden Leistungen: 4 Anlagen des Typs TVO 2100 (VMT 2L, Antriebsleistung je 315 kW,    Liefermenge jeweils max. 33,33 m³/min, drehzahlgeregelt. 1 Anlage des Typs TVO 1200 (DTS 20), Antriebsleistung 200 kW,    Liefermenge max. 30,40 m³/min, drehzahlgeregelt.1 Anlage des Typs TVO 800 (DTS 13), Antriebsleistung 132 kW, Liefermenge max. 19,13 m³/min, drehzahlgeregelt.
  • 2 Adsorptionstrockner
  • (Drucktaupunkt -40 °C)
  • 5 dieselgetriebene Generatoren (Einzelleistung 400 kVA)
  • 5 doppelwandige, befüllte Dieselkraftstofftanks (Volumen je 5.000 l)
  • inkl. Kraftstoffleitung

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Weitere Beiträge zum Thema Druckluftversorgung finden Sie hier.

Heftausgabe: November 2013

Über den Autor

Norbert Barlmeyer, freier Journalist, Bielefeld
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