• Einen signifikanten Beitrag zum hohen Wirkungsgrad des neuen Kraftwerks im polnischen Belchatów leisten zwei Rauchgaskühler. Mit je fünf Modulen und einem insgesamt rund 500000m langen Druckschlauchsystem kühlen sie die Rohgase um rund 50K ab.
  • Eingebaut wurden Wärmeübertrager-Druckschläuche aus dem Alwaflon-Fluorkunststoffsystem anstelle der sonst dominierenden korrosionsfesten Nickel-Basis-Legierungen, denn Metalle widerstehen – anders als PTFE – nicht den Korrosionsbelastungen dieser Anwendung.
  • Zu den Merkmalen des Werkstoffes gehören die obere Gebrauchstemperatur bis zu 260°C und eine deutlich erhöhte Vicat-Erweichungstemperatur von 130 bis 140°C sowie eine hohe Biegewechselfestigkeit und Spannungsrissbeständigkeit.
  • Insgesamt resultiert daraus eine sehr gute Langzeitbeständigkeit unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen vor allem im Hinblick auf die hochkorrosive Mischsäure.
  • Vorteilhaft sind die ausgeprägten Antihafteigenschaften und die selbstreinigende Wirkung des Fluorkunststoffs, die Wartungsintervalle verlängern und die Verfügbarkeit der gesamten Anlage steigern.

In Europas größtem Braunkohlekraftwerk im polnischen Belchatów werden die zwölf vorhandenen Kraftwerksblöcke zurzeit um einen neuen 858-MW-Block ergänzt. Nach der geplanten Fertigstellung im Oktober 2010 wird er mit einem Wirkungsgrad von rund 42% eine der landesweit leistungsfähigsten und weltweit modernsten Braunkohleanlagen sein.Aufgrund des hohen Wirkungsgrades werden sich der Brennstoffverbrauch und somit alle Emissionen reduzieren.

Generalunternehmer für Ausführung, Bau und Inbetriebnahme des neuen Kraftwerks ist Alstom, Auftraggeber und späterer Betreiber das Energieversorgungsunternehmen PGE Elektrownia Belchatów SA.
Einen signifikanten Beitrag zum hohen Wirkungsgrad des neuen Kraftwerks leisten zwei Rauchgaskühler. Mit je fünf Modulen und einem insgesamt rund 500000m langen Druckschlauchsystem kühlen sie die Rohgase um rund 50K ab. Die dabei ausgekoppelte Wärme von zwei mal 32MW übernimmt einen Teil der Speisewasservorwärmung des Kraftwerks, während der überschüssige Dampf zur Stromerzeugung genutzt wird, was die Energiebilanz der gesamten Anlage deutlich verbessert.

Ein integriertesDruckschlauch-Konzept
Entwickler und Lieferant des gesamten Wärmeverschubsystems inklusive der zugehörigen Systemtechnik, Gehäuse und Rohrleitungen ist die Wallstein Ingenieurs-Gesellschaft, in deren Händen auch die Anfang 2009 begonnene Montage vor Ort liegt. Das Unternehmen entschied sich für Wärmeübertrager-Druckschläuche aus dem Alwaflon-Fluorkunststoffsystem anstelle der sonst dominierenden korrosionsfesten Nickel-Basis-Legierungen, denn Metalle bieten zwar den grundsätzlich besseren Wärmeübergang, auf Dauer widerstehen sie aber – anders als PTFE – nicht den Korrosionsbelastungen dieser Anwendung.

Alwaflon bezeichnet das Zusammenwirken eines für den Einsatz in hoch korrosiven, reaktiven Gasen ausgelegten, chemisch nahezu inerten Fluorkunststoffs und der darauf abgestimmten Verarbeitung. Gemeinschaftliche Entwickler sind Walstein sowie Dupont als Hersteller des als Basismaterial verwendeten Teflon-PTFE-Feinpulvers und das niederländische Unternehmen Fluortubing, das die Druckschläuche fertigt und montagegerecht zur Integration in das Wärmeübertragergehäuse anliefert.

Fluorkunststoff widerstehtaggressivsten Medien
Das Alwaflon-Konzept verbindet kosteneffiziente Verarbeitungs- und Anwendungsvorteile mit einer außergewöhnlichen Gleichmäßigkeit der Eigenschaften über lange Produktionszeiträume, von Charge zu Charge und über die gesamte Schlauchlänge. Zu den anwendungstechnischen Merkmalen des Werkstoffes gehören die gegenüber vielen anderen Fluorkunststofftypen erhöhte obere Gebrauchstemperatur bis zu 260°C und eine deutlich erhöhte Vicat-Erweichungstemperatur von 130 bis 140°C sowie eine hohe Biegewechselfestigkeit und Spannungsrissbeständigkeit. Insgesamt resultiert daraus eine sehr gute Langzeitbeständigkeit unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.

Entscheidend ist, dass die Druckschläuche extrem aggressiven Angriffen widerstehen, wie sie in hoch korrosionsbelasteten Bereichen der Energieerzeugung und Müllverbrennung auftreten, wenn die Rauchgase beim Abkühlen den Säuretaupunkt durchlaufen. Dabei bilden Schadstoffe wie SO2, das in den Rauchgasen der in Belchatów verfeuerten Braunkohle in hohem Anteil vorhanden ist, SO3, HF und HCl zusammen mit Wasser eine hoch korrosive Mischsäure. Diese kondensiert auf den kälteren Flächen der Wärmeübertragerdruckschläuche aus, wo sie sich mit den im Gas enthaltenen Reststäuben zu massiven Belägen verbindet. Korrosionsbeständige Stähle, selbst Nickelbasislegierungen, widerstehen deren Angriffen nur befristet. Die in Belchatów eingesetzten Wärmeübertrager sind mit Alwaflon-Druckschläuchen mit einem Außendurchmesser von 12mm und einer Wanddicke von 1mm bestückt. Vorteilhaft sind die ausgeprägten Antihafteigenschaften und die selbstreinigende Wirkung des Fluorkunststoffs. Im Vergleich zu Metallrohren bilden sich dadurch erheblich weniger Ablagerungen auf der Außenseite, und diese lassen sich darüber hinaus schnell, vollständig und damit kostengünstig entfernen. Dies verlängert die Wartungsintervalle und steigert die Verfügbarkeit der gesamten Anlage.

Zuverlässigkeit in Langzeitstudien nachgewiesen
Die auf Basis des chemisch nahezu inerten PTFE hergestellten Alwaflon-Druckschläuche widerstehen langzeitig der Kombination aus Innendruck, hohen Temperaturen und korrosiven Medien. Dies bestätigen Zeitstand-Innendruckversuche nach DIN 16887, die das Prüflabor der BASF durchgeführt und mit unter gleichen Bedingungen ermittelten Resultaten früherer Versuche an anderen Kunststoffen verglichen hat.

Die Ergebnisse der 10000-Stunden-Tests, die nach DIN ISO 9080 auf einen Zeitraum von 50 Jahren extrapoliert werden dürfen, überzeugen. Bereits seit den 1960er Jahren beim TÜV Süd laufende Langzeittests bestätigen auch in diesem konkreten Fall die Richtigkeit und Zulässigkeit der Extrapolation.
Aufgrund ihrer langzeitig höheren Innendruckbeständigkeit und Zugfestigkeit können die Druckschläuche bei gleicher mechanischer Beanspruchung und gleicher Sicherheit mit geringeren Wanddicken ausgeführt werden als vergleichbare Produkte, die beispielsweise aus dem ebenfalls korrosionsfesten Fluorkunststoff PFA hergestellt sind. Dadurch lassen sich bei gleicher Länge größere Wärmemengen auskoppeln, oder die Zahl bzw. die Länge der Druckschläuche lässt sich – bei gleicher Wärmeübertragerleistung – verringern.

Basis für kontinuierlichen Erfolg
Mit Alwaflon wurde Pionierarbeit im Wärmeübertragerbau geleistet und ein System entwickelt, das hohe Kosteneffizienz mit langen Wartungsintervallen verbindet sowie einen signifikanten Beitrag zur Energieeinsparung leistet. Begleitend wurde in Zusammenarbeit mit dem TÜV Süd die Zertifizierung von Alwaflon für den Einsatz als Druckschlauch bei erhöhter Temperatur erreicht. Die Summe dieser Vorteile hat inzwischen weitere Lieferanten von Wärmeübertragern für Kraftwerke und Müllverbrennungsanlagen überzeugt. Zu den weiteren Projekten, bei denen wieder Alwaflon-Druckschläuche zum Einsatz kommen werden, gehören unter anderem die Kraftwerksstandorte Siekierki/Polen und Ledvice/Tschechien.

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