Bis zu 43 500 Nm³/h erzeugen drei Turbokompressoren ZH und erhalten dabei ein Druckband von +/-0,15 bar aufrecht. (Bild: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH)

Bis zu 43 500 Nm³/h erzeugen drei Turbokompressoren ZH und erhalten dabei ein Druckband von +/-0,15 bar aufrecht. (Bild: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH)

Essen (rm). Daneben wurden die Tischfundamente erneuert, die Brandmeldeanlage erweitert, die gesamte Elektrotechnik mit Schaltanlagen und Anlasstransformatoren sowie die übergeordnete Leittechnik konzipiert. Zusätzlich verlegte man neue Leitungssysteme für Druckluft, Kühl- und Frischwasser sowie Kondensat und installierte eine Mengenmessung zur Abrechnung der erzeugten Druckluftmenge sowie drei neue Kühlwasserstationen. Für Auftraggeber VEO gaben das technische Konzept, die Versorgungssicherheit sowie die Wirtschaftlichkeit über zwei Jahrzehnte den Ausschlag.

VEO versorgt die Region Eisenhüttenstadt mit Energie und Medien und deckt unter anderem den Strom- und Wärmebedarf der Stadt, des Stahlerzeugers ArcelorMittal und der umliegenden Gewerbegebiete ab. Mit der aufgerüsteten Druckluftstation sollte der Bedarf des angeschlossenen Stahlwerks und einiger anderer Betriebe befriedigt werden.

VEO liefert ArcelorMittal in Spitzenlastzeiten bis zu 37 000 Nm³/h Druckluft, wobei eine volle Liefersicherheit gefordert ist. Nachdem die alte Anlage wegen ihres Alters wartungsanfällig war und an ihre Kapazitätsgrenzen stieß, war eine neue Lösung notwendig. In der gesamten Realisierungsphase war der Betrieb der Altanlage dabei vollständig abzusichern. Außerdem sollten Teile der Altanlage in die übergeordnete Steuerung integriert und rohrleitungstechnisch angebunden werden.

Die Entscheidung fiel pro Atlas Copco mit seinen drei Turbokompressoren ZH 15000. Jeder erzeugt bis zu 14 500 Nm³/h Druckluft. Im Normalfall laufen nur zwei Kompressoren, der dritte fängt Spitzenlasten ab und dient vorrangig als Sicherheitsreserve.

Zunächst wurden die Rohrleitungen verlegt und zwei Turbos angeschlossen, weil die Druckluftversorgung aufrechterhalten werden musste. Erst im zweiten Abschnitt installierte man den dritten Turbokompressor. Einige der alten Maschinen liefen im ersten Jahr nach der Inbetriebnahme noch mit, wurden oder werden aber nach und nach aus dem Netz genommen. Am Ende werden nur noch die drei ZHs sowie ein wassergekühlter, ölfrei verdichtender Schraubenkompressor ZR 750 von Atlas Copco die Versorgung übernehmen.

Den Ausschlag für Atlas Copco gaben das technische Konzept, die Wirtschaftlichkeit über die lange Betriebsdauer sowie ein Full-Service-Vertrag über zehn Jahre. Positiv ist auch die ölfreie Drucklufterzeugung, denn damit sind laut VEO deutlich weniger Wartungen und Folgekosten verbunden. Hinzu kommen der niedrigere Stromverbrauch, wenn die Anlage im Optimum gefahren wird, der konstante Luftdruck bei den Abnehmern sowie die Einhaltung des Drucktaupunktes von 3 °C. Die Turbos führen zudem zu einem ruhigeren Netz, weil die Bedarfsschwankungen durch eine intelligente Regelung ES 130 T besser ausgeglichen werden können.

In der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung kann VEO von 20 Jahren Lebensdauer der Anlagen ausgehen, geplant waren nur 15. Nach Erkenntnissen von Atlas Copco soll sich ein Turbokompressor bereits ab etwa fünf bis acht Jahren Betriebsdauer rechnen. Außerdem ist frühestens nach 16 000 Betriebsstunden eine Wartung fällig, verspricht Atlas Copco.

VEO forderte möglichst wenig Bedien- und Instandhaltungsaufwand und vor allem keine Störungen. Denn von der sicheren Druckluftversorgung hängt die Produktion bei ArcelorMittal und weiteren Abnehmern im Gewerbegebiet ab.  Daher wurde auch die Kühlanlage redundant ausgelegt, für jeden Kompressor eine. So fällt immer nur ein Kompressor aus, wenn eine Kühlwasserstation ausfällt oder aus anderen Gründen außer Betrieb gesetzt werden muss.

Hinzu kommen insgesamt fünf Kältetrockner. Jede Kühlwasserstation versorgt nicht nur je einen Kompressor, sondern in der Regel zwei Trockner – und kann im Notfall drei übernehmen. Die fünf Trockner liegen in der drehzahlgeregelten Standardausführung FD 4000 VSD vor, wo kleinere Sonderlösungen ausgereicht hätten. VEO nahm die Überdimensionierung in Kauf, um Anlagensicherheit und Redundanz sicherzustellen.

Eigentlich empfiehlt Atlas Copco im Zusammenspiel mit den ZH-Turbos eher die Trockner der XD-Serie. Doch für die von VEO geforderten Eigenschaften der Druckluft, speziell den unkritischen Drucktaupunkt von 3 °C, genügten die wirtschaftlicheren FD-Trockner.

Viele Ausfallszenarien wurden im Vorfeld durchgespielt, getestet und dokumentiert, zum Beispiel eine defekte Steuerung, der Ausfall einer Maschine und die Unterbrechung der 0,4-kVSpannungsversorgung. Die Druckluftanlage sichert laut Atlas Copco die Versorgung ohne Personaleingriff, wenn solche Störungen auftreten sollten. Denn VEO wollte nicht nur größtmögliche Sicherheit, sondern auch ohne ständiges Personal vor Ort auskommen. Selbst wenn die zentrale SPS-Steuerung der Nebenanlage versagt, läuft die Anlage weiter.

Nachdem der Druckluftbedarf seit der Inbetriebnahme größeren Schwankungen unterlag, wurde der Regelbereich der Anlage inzwischen mehrfach angepasst, damit die Stromkosten gering bleiben. Gefahren wurde zuletzt mit einem Sollwert von 6,9 bar Betriebsüberdruck mit einer Schwankungsbreite von ±0,15 bar um den eingestellten Wert. Früher lag VEO bei 7,0 bar; jetzt ist eine Sollwertabsenkung auf 6,8 bar Überdruck das Ziel. Damit würde der Energiebedarf nach Erkenntnissen von Atlas Copco um weitere 1 bis 2 % sinken und die Anlage noch einmal wirtschaftlicher machen.