Fernüberwachung von Verdunstungskühlanlagen

Ein Unternehmen im Bereich der Produktion von Chemikalien betreibt eine große Verdunstungskühlanlage: fünf Kühltürme mit einer Gesamtkühlleistung von 9 MW. Seit Inkrafttreten der 42. BImSchV und der VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2 sind für solche Betreiber die Anforderungen nochmal deutlich gestiegen. Da es beim Chemieunternehmen im Kühlkreislauf seit geraumer Zeit zu hohen Aufwendungen für die Instandhaltung und Instandsetzung kam, entschied man sich im Frühjahr 2019, diesen umzustellen. Zudem war dem Betreiber die Möglichkeit einer Online-Überwachung wichtig, da sich so sich anbahnende Havarien rechtzeitig erkennen lassen und gleichzeitig das Betreiberpersonal vor Ort entlastet wird. So ist sichergestellt, dass die Betriebsweise und die eingesetzten Mengen der chemischen Konditionierungsprodukte situationsabhängig angepasst werden. Hierdurch steigen die Betriebssicherheit und die Effizienz der Verdunstungskühlanlage.

Beim Betreiber entschied man sich daher für die Belieferung und Betreuung durch Dr. Hartmann Chemietechnik. Neben der Umstellung auf passend ausgewählte Konditionierungsmittel sowie Biozide kam von Beginn ein Water-Care-System (WCS) zum Einsatz, das vor Ort alle für die Fernüberwachung der Verdunstungskühlanlage relevanten Parameter misst, aufzeichnet und via Mobilfunk zum Server des Anbieters sendet. Eine eigens entwickelte Auswertungssoftware unterstützt die grafische Aufbereitung der Daten. Wasserspezialisten analysieren werktäglich die Daten unter Zugrundelegung von Verordnungen, Richtlinien sowie Hersteller- bzw. Betreibervorgaben, bewerten das betreute System auf Plausibilität der Wirkzusammenhänge und prüfen, ob es Möglichkeiten zur Optimierung gibt. Dabei werden sie von speziellen Prüfalgorithmen in Form einer KI unterstützt. Negative Trends im Kühlwasserkreislauf, wie die Bildung von Belägen und Korrosion, lassen sich hierdurch rechtzeitig erkennen, bevor Störungen oder Systemausfälle auftreten.
Vor dem Anbieterwechsel wies das Kühlwassersystem massive biologische Beläge sowie Kalk- und Sedimentablagerungen auf, die den Wirkungsgrad der Anlage erheblich reduzierten. Im Rahmen der Umstellung erfolgte eine umfassende technische Aufnahme des Kühlkreislaufes. Anhand der Erkenntnisse wurden die Zusatzwasserleitung teilweise ausgetauscht, die Dosierstellen für Korrosionsschutz-/Härtestabilisierungsmittel und Biozid neu definiert und für die zuverlässige Erzielung nachvollziehbarer Messwerte die Messstrecke neu aufgebaut. Zudem wurden mehrere Totstränge in der Verrohrung rückgebaut, was die hygienische Situation deutlich verbesserte.

In der chemischen Industrie wird viel Kühlwasser für die unterschiedlichsten Prozessschritte benötigt. In der beschriebenen Verdunstungskühlanlage kommt im unregelmäßigen Wechsel Flussuferfiltrat oder Brunnenwasser als Zusatzwasser zum Einsatz. Dadurch kommt es schon hier zu deutlichen Schwankungen in der Zusammensetzung des Zusatzwassers – unter anderem was Gesamthärte, Carbonathärte, Chlorid- und Sulfatgehalt angeht. Um dem Rechnung zu tragen, ist das WCS in der Lage, auf diese Schwankungen zu reagieren, indem die Möglichkeit besteht, die Absalzung volumenproportional zu steuern und damit die Eindickungszahl konstantzuhalten bzw. auf die veränderten Bedingungen anzupassen.
Neben der Aufzeichnung aller relevanten Daten aus der Verdunstungskühlanlage steuert das System die Absalzung, die Dosierung des Konditionierungsmittels sowie des Biozids – inklusive der Verriegelung des Absalzventils. Die Einstellungen der Steuerung lassen sich nach Rücksprache mit dem Betreiber sowie dessen Freigabe durch die Wasserexperten von Dr. Hartmann Chemietechnik aus der Ferne anpassen. Dadurch lässt sich jederzeit auf die sich verändernden Verhältnisse im Zusatzwasser und im Nutzwasser zeitnah reagieren.
Die in der zentralen Steuerung vor Ort erfassten Daten werden minutengenau aufgezeichnet und durch die Spezialisten werktäglich ausgewertet. Der Betreiber wird bei Auffälligkeiten umgehend kontaktiert und die Fehlerbehebung schnellstmöglich in die Wege geleitet. Zudem erhält der Betreiber monatlich einen Statusbericht, der im Betriebstagebuch abgelegt werden kann. Da die Führung eines Betriebstagebuchs für jede Verdunstungskühlanlage im Rahmen der 42. BImSchV gesetzlich vorgeschrieben ist, erleichtert dies dem Betreiber die Arbeit deutlich.

Durch die genannten Maßnahmen konnte das Chemieunternehmen die Verdunstungskühlanlage seit der Umstellung kontinuierlich im Sollbereich betreiben, die technischen und hygienischen Probleme ließen sich nachweislich stark reduzieren. Die anfänglich getauschten Wabenpakete der Verdunstungskühlanlagen zeigten im Verlauf der letzten eineinhalb Jahre nur noch sehr geringe Beläge auf, die in erster Linie durch Auftrocknung während Stillstandszeiten entstehen. Die Revisionsintervalle der Wärmeübertrager, die die Prozessseite von der Kühlwasserseite trennen, ließen sich bereits deutlich verlängern. Auch die jeweilige Reinigung ist nun merklich schneller erledigt, da die Beläge nicht nur wesentlich weniger, sondern auch leichter zu entfernen sind. Der Betreiber spart dadurch in diesem Anwendungsfall nach eigener Aussage jährlich einen mittleren fünfstelligen Betrag an Instandhaltungskosten ein.