Bestimmung der Dampfmengen in einer gasbefeuerten Kesselanlage

Applikations-Bericht | Energieerzeugung

  • Genaue und zuverlässige Messdaten für die Verteilung und Abrechnnung von thermischer Energie
  • Kalibrierte Differenzdrucklösungen für die Durchflussmessung von Hochdruck-/Niederdruck-Dampf und Kondensat (gemäß ISO 5167)
  • Lieferung des kompletten Messaufbaus mit Durchflussdüsen, Blendenmessstrecken, DP- und Drucktransmittern, Temperaturfühlern und Mengenumwertern
  • Alles aus einer Hand: von der Beratung über die Konstruktion bis zur Fertigung und Integration

Hintergrund

Im Jahr 2017 ist der internationale Energieversorger E.ON in eine langfristige Partnerschaft mit Dow Benelux eingetreten, um an deren größtem europäischen Produktionsstandort in Terneuzen, Niederlande, eine große gasbefeuerte Kesselanlage im Rahmen eines „Build-Own-Operate (BOO)“-Projekts zu errichten und zu betreiben. Am Standort stellt Dow chemische Zwischenprodukte her, die zu vielen unterschiedlichen gewerblichen und industriellen Produkten wie Verpackungen, Beschichtungen und Schaumstoffe weiterverarbeitet werden.

E.ON Power Plants Belgium hat am Dow-Standort in Terneuzen eine neue Kesselanlage in das bestehende Dampfverteilnetz integriert.Der Kessel kann mit zwei Brennstoffen gefahren werden. Er lässt sich mit allen Gemischen aus Erdgas, Wasserstoff (mit einem Anteil von bis zu 45%) sowie einem Brenngas betreiben, das als Nebenprodukt der Naphtha-Cracker anfällt. Die Kesselanlage und die notwendigen Komponenten wurden entsprechend den extremen Anforderungen an die Lastgradienten, Dampfdrucktoleranzen und die Anlagenverfügbarkeit ausgelegt.

Konkrete Messaufgabe

Um die erzeugten Dampfmengen verteilen und bestimmen zu können sowie den Rückfluss des gereinigten Kondensats zu messen, musste die Anlage mit geeigneter Messtechnik ausgestattet werden. Diese sollte in der Lage sein, mit hoher Genauigkeit über einen großen dynamischen Messbereich hinweg zu messen.

Für die Wärme- und Massebilanzierung verlangte der Energieversorger, dass die Instrumentierung im Feld hochgenau und langzeitstabil arbeitet sowie nach ISO 5167 ausgeführt ist. Gleichermaßen sollten alle Messtrecken rückführbar bei hohen Reynoldszahlen kalibriert sein.

Medium Hochdruck (HD)-Dampf Niederdruck (ND)-Dampf Gereinigtes Kondensat
Volumendurchfluss 400 t/h 50 t/h 400 t/h
Auslegungsdruck 56 bar 10 bar 14 bar
Auslegungstemperatur +395°C +300°C +100°C

Realisierung der Messung

Nach sorgfältiger Prüfung der unterschiedlichen Verfahren zur Dampfmessung entschied sich der Anlagenbetreiber für eine Differenzdruck (DP)-Lösung mit einer ISA 1932-Düse von KROHNE. Diese war bezüglich Genauigkeit und Langzeitstabilität die effizienteste Wahl. Gemäß Kundenanforderung wurde die Messdüse nach den Normen ISO 5167 und ASME MFC-3M hergestellt.

Für die Messung von Hochdruckdampf (HD), Niederdruckdampf (LP) und gereinigtem Kondensat lieferte KROHNE sechs kalibrierte ISA 1932-Düsen (3 für Hochdruckdampf, 3 für Niederdruckdampf) sowie drei kalibrierte Blendenmessstrecken vom Typ OPTIBAR MR 4300 (für Kondensat). Die Wirkdruckgeber wurden in Kombination mit dem Differenzdrucktransmitter OPTIBAR DP 7060 (inkl. 5-Wege-Ventilblock), dem Temperaturfühler OPTITEMP TRA-S34 (inkl. Hutschienentransmitter OPTITEMP TT 33 R) und dem Drucktransmitter OPTIBAR PM 5060 (inkl. 3-Wege-Ventilblock) installiert.

Das Energiemanagement in diesem Projekt erfordert eine entsprechende Rechenintelligenz, um die Menge und den monetären Wert des Exports an HD-/ND-Dampf sowie des Imports an gereinigtem Kondensat zu bestimmen. Daher lieferte KROHNE auch den hierfür ausgelegten Mengenumwerter mit, der die Energie aus Dampf und Kondensat anhand von Durchflussmenge, (Differenz-)Druck und Temperatur berechnet.

Nutzenbetrachtung

Mit den integrierten DP-Durchflussmesssystemen von KROHNE profitiert der Betreiber von zuverlässigen und genauen Daten für die Wärme- und Massebilanzierung. Da selbst kleine Fehler in solchen Projekten einen großen finanziellen Unterschied machen, erwiesen sich die kalibrierten DP-Durchflussmesser betriebskostenseitig als die beste Lösung, denn sie arbeiten über einen großen Messbereich hinweg langzeitstabil und genau. Da die Differenzdruck-Durchflussmessgeräte nach ISO 5167 gefertigt sind, können sie während des Prozessbetriebs auf Plausibilität überprüft werden. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass die Messgeräte weiterhin genau und zuverlässig gemäß den Kundenspezifikationen arbeiten.

Als Komplettanbieter dieser Lösung hat KROHNE alles aus einer Hand geliefert – von der Beratung, Konstruktion, Fertigung und Prüfung bis hin zum Projektmanagement und der Integration der Messgeräte in das Prozessleitsystem des Betreibers.

Verwendete Produkte

ISA 1932-Düse

Messdüse mit glatter zentrischer Einlaufstrecke zum Halsabschnitt mit scharfkantiger Auslaufstrecke

  • Unkalibrierte Messunsicherheit: ±0,8…1,2%
  • Länge anbhängig vom Öffnungsverhältnis
  • Zwischenflanschversionen verfügbar

Düsendurchflussmessgerät

Differenzdruck-Durchflussmessgerät für eine langzeitstabile Durchflussmessung bei reduziertem Druckverlust

  • Basierend auf ISA 1932-, Langradius- oder Venturidüse (gemäß ISO 5167-3 oder ASME MFC-3M)
  • Genaue Durchflussmessung bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten (z. B. Speisewasser, Dampf, Kondensat, Kohlenwasserstoffe, raffinierte Produkte, CO2, LH2)
  • Fertigungsmöglichkeiten bis zu 48"; Kalibrierung ab Werk auch für Anwendungen mit hohen Reynoldszahlen
  • Lieferung komplett aus einer Hand, inkl. Engineering, Dokumentation, Tests, Kalibrierung, Ventile, Messdüse, Prozessinstrumentierung, etc.

OPTIBAR PM 5060

Drucktransmitter für Prozessdruck- und Füllstandanwendungen

  • Robuste Ausführung mit vollverschweißter metallischer Membran für hohe Druckbereiche und Hygieneanforderungen
  • 100 mbar…1000 bar
  • Verschiedene Gewinde-, Flansch-, Hygiene- und andere Anschlüsse
  • 2-Leiter 4…20 mA/HART®, FF, Profibus-PA, Bluetooth®

OPTIBAR DP 7060

Differenzdrucktransmitter für Durchfluss-, Füllstand-, Differenzdruck-, Dichte- und Trennschichtmessungen

  • Leistungsstarker DP-Messumformer mit integrierter Messung des statischen Drucks
  • Messbereich: 30 mbar…16 bar; statischer Druck: bis 700 bar
  • Referenzgenauigkeit von ±0,065%
  • 2-Leiter, 4…20 mA/HART®, FF, Profibus-PA, Bluetooth®

OPTIBAR MR 4300

Blendenmessstrecke mit Eck-Druckentnahmen und Ringkammern

  • Komplett vormontiert mit Messblende, Rohrleitungen, Einlauf-/Auslaufstrecke, Prozessanschlüssen
  • Nennweite: DN15…100 / ½…4"; bis PN100 / ASME Cl 1500
  • Temperatur: max. +400°C
  • Werkstoff: 1.4404 / 316L

OPTITEMP TRA-S34

Thermometer-Schutzarmatur mit Widerstandsthermometer für Einbau in vorhandene Schutzrohre oder Maschinengehäuse

  • Gewindeanschluss oder Überwurfmutter
  • Angelehnt an DIN, ohne Schutzrohr
  • -40…+600°C / +1100°F

OPTITEMP TT 33 R

Hutschienentransmitter mit universellen Eingängen und galvanischer Trennung

  • Eingang: RTD, TC, mV, Ω
  • Ausgang: 2-Draht, 4…20 mA
  • Programmierbar über PC oder die App OPTICHECK Temperature Mobile per Bluetooth® oder NFC
  • Genauigkeit: ±0,08%
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