Optimale vannegenskaper i fjernvarmenettet takket være toppmoderne vakuumteknologi

Vannkvaliteten i kretsene i et fjernvarmenett er en avgjørende faktor i levetiden til rørene i nettet. For å hindre korrosjon på de svarte stålrørene skal demineralisert vann eller permeat brukes som medium for overføring av varme. I samråd med Busch Vacuum Solutions fant det elektriske nettselskapet Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG en perfekt løsning for å fjerne oksygen og karbondioksid fra vannkretsen, ved hjelp av avansert vakuumteknologi. Et omvendt osmose-anlegg brukes fortsatt til å avsalte vannet. Med det nyutviklede avgass-systemet fant de en svært effektiv og sikker teknologi som vil gi betydelig lengre levetid på de svarte stålrørene i nettet.

Om Elektrizitätswerke Mittelbaden

Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG er et energiselskap med fire anlegg i Lahr, Offenburg, Hausach og Kehl, som leverer strøm til nesten 300 000 innbyggere. Anlegget i Offenburg driver for tiden også et fjernvarmenett som forsyner 900 husholdninger med varme. Vannet som mates inn i fjernvarmenettet fungerer som varmeoverføringsmedium, som varmes opp til 80 °C med spillvarme fra et varmekraftverk. Fjernvarmesystemet utvides nå ytterligere. I 2021 vil et tredje nett bli satt i drift, og et fjerde er nå under planlegging.

Bruk av vakuumteknologi i fjernvarme

De to eksisterende fjernvarmenettene er til sammen nesten fem kilometer lange, og består av varmeisolerte svarte stålrør. For å garantere at levetiden til rørene er så lang som mulig, reduserer det første trinnet pH-nivået i vannet til 0, gjennom en enhet som gjør vannet mykere. Vannets elektriske ledeevne reduseres deretter til den optimale verdien på åtte til ni mikrosiemens per kubikkcentimeter (μs/cm³) i et omvendt osmoseanlegg. Tidligere ble røyken, som hovedsakelig består av oksygen og små mengder karbondioksid, sugd ut ved hjelp av et avgassingssystem. Disse enhetene ble utstyrt med vakuumpumper med væskering. For Tobias Friedemann, selskapets teknologiekspert, var denne typen vakuumforsyning ikke en tilfredsstillende løsning. Vakuumpumpene var avhengige av vann som driftsvæske. Kostnadene for det nødvendige ferskvannet beløp seg til opptil 3000 euro i året. Siden leverandøren som tidligere leverte avgassystemer sluttet å tilby service, begynte Tobias Friedemann å se etter alternativer. Bruk av kjemikalier til rensing av vannet hos el-verket i Offenburg var av miljøhensyn ikke et akseptabelt alternativ. I tillegg er det komplisert å bruke kjemikalier fordi doseringen og sammensetningen av kjemikaliene kan forårsake uønskede reaksjoner, som igjen kan ha negativ innvirkning på vannkvaliteten.

Fordeler med et termiske avgassingssystem fra Busch

Etter omfattende undersøkelser ble Tobias Friedemann endelig oppmerksom på Busch Vacuum Solutions. Prosessingeniørene hos Busch utviklet et helt nytt termisk avgassingssystem, der kjernen er den nyeste generasjonen frekvensstyrte MINK klovakuumpumper.

I løpet av driftsperiode på 24 timer blir 1000 liter vann kontinuerlig matet inn i avgassingssystemet fra kretsen. Vannet sprøytes inn i en vakuumbeholder. Sprøyting av vann og fylleenheter inn i tanken gir størst mulig overflateareal for vannet, slik at røyken effektivt kan suges ut av vakuumpumpen. Vann som er avgasset på denne måten kan føres tilbake til kretsen via kontrollsystemet enten direkte eller ved å bruke en lagringstank. En utfordring for prosessingeniørene var at rommet rett ved siden av kraftvarmepumpen var så trangt. Løsningen er et kompakt avgassingssystem på en ramme (fig. 1), som inneholder alle komponenter, inkludert styresystemet. Tilkoblingen til varmeforsyningen ble utført på en slik måte at avgassingssystemet vekselvis behandler vannet i begge fjernvarmenettene som er i drift.

Avgassingssystemet fra Busch startet driften i begynnelsen av 2020, og siden den gang avgasses vann døgnet rundt for to fjernvarmenett som er 1,8 og 2,8 kilometer lange, med et totalt vannvolum på 300 kubikkmeter. For Tobias Friedemann er fordelene med det nye avgassingssystem åpenbare. Bruken av MINK klovakuumpumper betyr at han ikke lenger trenger ferskvann som driftsvæske. Han sparer dermed installasjonskostnader for innmating og fjerning, og viktigst av alt, kostnadene for selve vannet. MINK klovakuumpumper fra er helt tørre. Det betyr at de ikke trenger vann eller annen driftsvæske for å komprimere eller trekke ut damp. I tillegg genererer de pålitelig ønsket vakuumnivå i avgassingsbeholderen. Dette er uavhengig av vannmengden eller temperaturen på vannet. En turtallsregulering gjør at vakuumpumpen kan justere seg nøyaktig etter vannforholdene, og gi ønsket behovsdrevet vakuumnivå. Væskering-vakuumpumper kan derimot ikke styres like nøyaktig, og hvor mye vakuum de yter avhenger av vanntemperaturen. Den nesten vedlikeholdsfrie MINK klovakuumpumpen erstatter to av de tidligere brukte væskering-vakuumpumpene. I tillegg til turtallsreguleringen er dette også forbundet med en tilfredsstillende reduksjon av energikostnadene, en fordel også for et kraftverk. Det nye avgassingssystemet overvåkes av en Modbus RTU. På denne måten kan det drives og styres eksternt. Vannsirkulasjonen, vanntemperaturen og ledeevnen overvåkes kontinuerlig. Hvis én av de tre parametrene avviker fra målet, kan egnede korrigerende tiltak iverksettes umiddelbart.

Tobias Friedemann innså at dette er den mest lovende løsningen for fremtidens avgassing av vannet i fjernvarmenettene. Han har allerede installert det andre avgassingssystemet fra Busch i det nye fjernvarmenettet som skal settes i drift neste år. Fremtidige nett vil også bli utstyrt med avgassingssystemer fra Busch Vacuum Solutions.