Moderne Durchflussmessung von Kondensat, Speisewasser und Dampf in einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk

Applikations-Bericht | Energieerzeugung

  • Einsatz von Ultraschall-Durchflussmessgeräten in einem Dreidruck-Dampfprozess mit
  • Volumen-Durchflussmessung bei hohen Drücken und Temperaturen
  • Alternative zur Differenzdruck-Durchflussmessung aufgrund simplen Designs sowie

Moderne Durchflussmessung von Kondensat, Speisewasser und Dampf in einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk

Hintergrund

Das niederländische Unternehmen NEM ist weltweit im Bereich Stromerzeugung tätig. Zu seinen Kernaktivitäten zählt die Herstellung und Lieferung von Abhitzedampfkesseln (AHK). Für ein neues niederländisches Gas- und Dampf-Kombikraftwerk mit 1300 MW Leistung und 3 Gasturbinen lieferte das Unternehmen drei AHK. Diese nutzen die Energie des Abgases aus den Gasturbinen zur Produktion von Dampf, mit dem wiederum 3 Dampfturbinen angetrieben werden. Jeder der 3 AHK hat eine vertikale Hauptströmungsrichtung. Das Design basiert auf Naturumlauf mit drei Druckstufen (hoch: HD / mittel: MD / gering: ND) und einem Zwischenüberhitzer (ZÜ). Die Dampfdrücke der Dampfsysteme „gleiten“'mit der Dampfturbinenlast. Die AHK wurden nach den geltenden Vorschriften der ASME Boiler & Pressure Code Section I, VIII und B31.1. ausgelegt.

Konkrete Messaufgabe

Für den Betreiber ist es immens wichtig, den Füllstand in der Dampftrommel sowie die Dampftemperatur zu überwachen. Fällt die Messung hier aus, wird die Anlage aus Sicherheitsgründen heruntergefahren, was sehr kostspielig ist. Die Durchflussmessung von Speisewasser und Dampf beim routinemäßigen Anfahren der AHK ist daher entsprechend anspruchsvoll. Aufgrund von Druckänderungen in der Trommel, die durch Dichteschwankungen des Wassers vor dem Gleitdruckbetrieb auftreten, kommt es beim Anfahren häufig zu einem ‘Abfall‘ und ‘Anstieg‘ des Drucks. Über einen weiten Lastbereich hinweg ermöglicht eine genauere Durchflussmessung von HD/ZÜ-Sprühwasser einen – deutlich effizienteren – Betrieb der AHK entsprechend der Auslegungsdaten.

Medien Kondensat HD / MD / ND Speisewasser MD / ND Dampf
Volumendurchfluss: 700 m3/h 600 / 125 / 60 m3/h 12,000 / 20,000 m3/h
Druck (max.): 38 bar /
551 psi		 230 / 78 / 38 bar
3336 / 1131 / 551 psi 		 45/9 bar
652/ 130 psi
Temperatur (max.): 245 °C /
473 °F		 375 / 295 / 202 °C
707 / 563 / 395 °F		 325/270 °C
617/ 518 °F

Realisierung der Messung

KROHNE lieferte:

Die Messinstrumente wurden als 1-Strahl-, 2-Strahl- oder 3-Strahl-Geräte geliefert, als Kompaktversionen oder mit Feldgehäuse, und ausgelegt für Einzel- oder redundante Messungen. Sie wurden entweder mit Flanschverbindung installiert oder mit Hilfe von Anschweißenden gemäß ASME B16.25. Die Größe der Geräte variiert von 2” (DN 50) bis 14” (DN 350) mit ASME/ANSI Druckstufen zwischen 40 und 160.

Nutzenbetrachtung

Differenzdruck war über Jahrzehnte das Messprinzip der Wahl für derartige Durchfluss-Messaufgaben. Ultraschall-Durchflussmessgeräte haben sich inzwischen jedoch als “die” Alternative für solche Applikationen erwiesen, da sie die folgenden Vorteile haben:

  • Keine Einbauten, daher kein Druckverlust
  • Größere Messspanne
  • Verschmutzungsverträglichkeit, sogar während Reinigung und Ausblasen
  • Keine Absperrventile und 5-fache Ventilblöcke nötig
  • Keine Impulsleitung nötig, die blockiert bzw. verstopft werden kann
  • Keine Begleitheizung nötig, um die Messstellen “winterfest” zu machen
  • Einsparungen durch deutlich reduzierten Installationsaufwand
  • Einfachheit im Vergleich zur Differenzdruck-Durchflussmessung
  • Geringe Einbaukosten für den Anlagenbauer
  • Höchste Applikationssicherheit und stabile Messergebnisse durch ISP (Intelligent Signal Processing), unabhängig von äußeren Störeinflüssen
  • Vernachlässigbarer Wartungsaufwand

Die vollständigen Installationskosten für den Anlagenbauer sowie die Gesamtbetriebskosten für den Betreiber lassen sich auf diese Weise deutlich reduzieren.

Verwendete Produkte

Dokumente