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Das umfangreiche Pflichtenheft der katarischen Firma QAFCO für die Prozessluftversorgung war sehr anspruchsvoll: Druckluftstation mit einer Liefermenge von 4500 m³/h absolut ölfreier und absolut trockener Druckluft, Installation als anschlussfertige, kompakte Containerstation einschließlich Adsorptionstrockner mit einem Drucktaupunkt von -40 °C, Auslegung für den Betrieb in einem sandsturmgefährdeten Gebiet und für Außentemperaturen bis 40 °C, Kühlung mit maximal 35 °C warmem, salzhaltigem Meerwasser. Dabei sollte die garantierte Höchsttemperatur der Druckluft bei Übergabe an das Netz maximal 40 °C betragen. Trotz dieser Vorgaben war die Lösung für die Spezialisten von RKR ein ganz normaler Vorgang. „Bei derart anspruchsvollen Konzepten sind wir in unserem Element“, betont Dipl.-Ing. Carsten Semmler, Vertriebsmitarbeiter bei RKR. „Diesen Auftrag haben wir im Wettbewerb gegen zwei weitere Anbieter bekommen. Ein Hersteller hatte unserem Kunden sogar schon mehrere öleingespritzte Verdichteranlagen geliefert. Unsere Wettbewerber hatten aber sowohl Probleme bei der Einhaltung der vorgegebenen Liefermenge als auch bei der Umsetzung der Druckluftaufbereitung und bei der geforderten Kühlung durch Seewasser.“ Die Vorgaben absolut ölfreie Druckluft, ein Drucktaupunkt von -40 °C und eine spezielle Filtrationstechnik wurden mit einem zweistufig ölfrei arbeitenden Schraubenverdichter und einem anschließenden Adsorptionstrockner umgesetzt.

Als besondere Herausforderung galt die geforderte Aufstellung im Freien, bei der nicht nur staubhaltige Ansaugluft, sondern auch Sandstürme zu berücksichtigen waren. Hierzu wurde ein spezielles Gehäuse mit 7,5 m Länge, 2,5 m Breite und 3,5 m Höhe angefertigt. Eine Trennwand teilt den geschlossenen Innenraum in eine wärmere Drucklufterzeugungszone und in eine kühlere Druckluftaufbereitungszone. Die Modulbauweise erleichtert die Wartung und vereinfacht den Austausch auch großer Komponenten. Die Station für Katar mit einem Gesamtgewicht von ca. 20 t besteht aus fünf Hauptmodulen:

Die zwei Dachmodule arbeiten als Zuluftmodul über dem Aufbereitungsbereich und als Abluftmodul über dem Verdichtungsbereich. Sie sind mit Kranösen ausgerüstet und als Sandsturmkassetten ausgebildet. Für größere Wartungsarbeiten können sie mit geringem Aufwand gelöst und mit einem beim Betreiber immer verfügbaren Kran einzeln abgenommen werden. Außerdem hängt im Dachbereich die gesamte Kühlereinheit. Alle Bereiche im Inneren der Station sind durch Türen problemlos zugänglich. Alle Komponenten sind durch steckbare Kabelverbindungen leicht demontierbar und der Schaltschrank ist durch zwei zusätzliche Türen direkt von außen zu erreichen.

Der zweistufige, ölfreie Schraubenverdichter 2C42Z liefert 4500 m³/h. Die Anlage wird mit 9 bar Überdruck gefahren, wurde jedoch für einen Überdruck von 10 bar ausgelegt. Alle Komponenten wie Schalldämpferanlage, Kühlwasseranlage, Verrohrung usw. sind druckfest bis 13 bar. Die Druckluft wird hinter jeder Verdichterstufe in einem Druckluft-Kühlwasser-Wärmetauscher zurückgekühlt. Ein dritter Kühler wurde auf Wunsch des Kunden hinter dem Adsorptionskühler vor dem Eintritt in das Netz installiert. Diese dreistufige Kühlung garantiert ganzjährig eine Drucklufttemperatur von max. 40 °C. Ursprünglich war für die Kühlung der Anlage der Einsatz von Süßwasser (Brunnenwasser) geplant. Da der Kunde die für einen stabilen Betrieb der Anlage erforderlichen Wassertemperaturen jedoch nicht garantieren konnte, wurde die Anlage für die Kühlung mit nicht aufbereitetem, sondern lediglich gefiltertem, salzhaltigem Seewasser ausgelegt. Dieses Kühlmedium erforderte den Einsatz spezieller seewasserfester Materialien und Beschichtungen. Außerdem wurde die gesamte Kühlwasserverrohrung in seewasserfester Edelstahlausführung realisiert. Die Kühlkomponenten wurden für eine sommerliche Kühlwasservorlauftemperatur von maximal 35 °C berechnet. Das Kühlwasser verlässt die Station mit einem DT von 15 °C und wird in einem freien Auslauf dem Meer beigemischt. Die vom Kunden geforderte Drucklufttemperatur von höchstens 40 °C lässt sich durch einen entsprechend hohen Kühlwasserdurchlauf von ca. 1,7 m³/min (100 m³/h) und durch entsprechend groß ausgelegte Kühler sicherstellen. Die erforderlichen Kühlwassermengen und -drücke wurden dem Kunden präzise vorgegeben.

Der Verdichter der autarken Komplettanlage arbeitet mit konstanter Drehzahl, demzufolge auch mit konstanter Leistung. Er wird von einem Mittelspannungsmotor angetrieben. Dieser Motor wurde auf Wunsch des Kunden mit einer Überwachung der Kaltleiter- und der Lagertemperatur sowie einer Stillstandsheizung ausgerüstet. Er ist wie alle Motoren in diesem Werk mit einer gegen Umwelteinflüsse und Chemikalien resistenten Sonderfarbe lackiert. Der Verdichter arbeitet im Last-Leerlauf-Betrieb. Eine Drosselklappe im Eintrittsbereich der Ansaugluft reguliert das vorgegebene Druckniveau. Sie schließt bei Erreichen des vorgegebenen Sollwerts und öffnet wieder, sobald dieser Sollwert unterschritten wird. Bei geschlossener Drosselklappe entweicht eine geringe Druckluftmenge über eine Entlastungsöffnung über einen Schalldämpfer solange ins Freie, bis die Drosselklappe wieder öffnet. In dieser Leerlaufphase reduziert sich der Leistungsbedarf des 565-kW-Motors auf ca. 20 % seines ursprünglichen Werts.

Eine durchdachte Luftführung innerhalb des Containers unterstützt die Kühlfunktion der Komponenten und ermöglicht eine gute Wärmeabfuhr der Strahlungswärme. Die Zuluft tritt über das Dachmodul über dem Adsorptionstrockner zunächst in den kühleren Aufbereitungsbereich ein. Im Dachmodul integrierte Filtereinrichtungen halten die in der eintretenden Zuluft enthaltenen Staubanteile zurück. Die vorgefilterte Zuluft tritt dann durch eine luftdurchlässige Schottwand in den wärmeren Verdichterbereich und über den Ansaugfilter in die Schraubenverdichteranlage ein. Der Antriebsmotor des Verdichters zieht die von ihm benötigte Kühlluft durch eine Öffnung in diese Schottwand und übernimmt damit eine Ventilatorfunktion. Zwei Abluftventilatoren im Dachmodul über dem Verdichterbereich (Gesamtleistung 37 000 m³/h) unterstützen diese Luftführung. Sie laufen ständig während der aktiven Zeit des Verdichters und mit einer Nachlaufzeit von 20 min nach dem Abschalten der Anlage. Auf einen thermostatgesteuerten Betrieb wurde wegen der hohen sommerlichen Außentemperaturen bewußt verzichtet.

Das Pflichtenheft forderte neben absolut ölfreier auch absolut trockene Druckluft. Nach einer im Vorfeld durchgeführten Energiebilanz erfüllt diese Forderung ein extern warmregenerierter Adsorptionstrockner. Die Druckluft tritt nach erfolgter Rückkühlung hinter der zweiten Stufe des Schraubenverdichters mit ca. 40 °C in den nachgeordneten Adsorptionstrockner ein. Die für die Regeneration erforderliche Luftmenge wird innerhalb des Trockners elektrisch erwärmt. Die Trocknungsanlage wird über eine eigene Steuerung gefahren. Lediglich der aktuelle Wert für den Drucktaupunkt wird an die übergeordnete Steuerung der Gesamtstation übermittelt. Bei einer Störung des Adsorptionstrockners geht die Gesamtstation zunächst in den Leerlauf. Sie schaltet nach 15 min ab, falls die Störung nicht inzwischen quittiert und behoben wurde. Da für den von dieser Containerstation versorgten Bereich keine Redundanzleistung vorhanden ist, kann eine Störung des Verdichters über eine vorhandene Noteinspeisung von einem externen Kompressor mit Dieselantrieb überbrückt werden. Derartige Anlagen sind auf dem Werksgelände verfügbar. Der Einspeisungspunkt zwischen Verdichter und Adsorptionstrockner stellt auch in diesem Sonderfall sicher, dass die Notfalluft ebenfalls mit dem geforderten Drucktaupunkt von -40 °C getrocknet wird. Alle Prozesse der Gesamtstation werden durch eine Siemens-Steuerung S7 überwacht. Sie ist über eine Busschnittstelle in die übergeordnete Leitwarte der Kunstdüngerfabrik eingebunden. Änderungen der Sollwerte der Station lassen sich aus Sicherheitsgründen jedoch nur vor Ort in der Station vornehmen. Optional können die Daten bzw. Störungsmeldungen der in Katar stationierten Verdichteranlage über Modem und Telefonleitung z.B. zu RKR oder auf ein vordefiniertes Mobiltelefon gemeldet werden.

cav 404

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