Hydrau­li­scher Abgleich von Kühltürmen

Die Clamp-On-Ultra­schall-Durch­fluss­mes­ser Flu­xus von Fle­xim mes­sen von der siche­ren Sei­te – von der Außen­sei­te des Roh­res. Flu­xus kommt schon immer dort bevor­zugt zum Ein­satz, wo das zu mes­sen­de Medi­um selbst den bes­ten Grund lie­fert, das Rohr nach Mög­lich­keit nicht öff­nen zu müs­sen. Die che­mi­sche Indus­trie ist daher seit jeher ein Haupt­ein­satz­feld. Flu­xus erweist sich aller­dings auch als über­le­ge­ne Lösung in ver­meint­lich ein­fa­chen Anwen­dun­gen, näm­lich bei der Durch­fluss­mes­sung von Was­ser. Eine bespiel­haf­te Anwen­dung ist der hydrau­li­sche Abgleich eines Kühlturms.
Für die che­mi­sche Indus­trie mit ihren häu­fig exo­ther­men Reak­tio­nen ist die Abfüh­rung von Pro­zess­wär­me eben­so wich­tig wie die siche­re Ver­sor­gung mit ande­ren Ener­gien wie Strom, Gas oder Dampf. Als Wär­me­trä­ger für die Wär­me­ab­fuhr fin­det ganz über­wie­gend die gebräuch­lichs­te Flüs­sig­keit über­haupt Ver­wen­dung: Kühl­was­ser. Was­ser ist wegen sei­ner hohen spe­zi­fi­schen Wär­me­ka­pa­zi­tät ein her­vor­ra­gen­der Wär­me­trä­ger. Kühl­was­ser wird heu­te zumeist im Kreis­lauf geführt, d.h. das durch den Pro­zess erwärm­te Was­ser muss also wie­der her­un­ter­ge­kühlt wer­den. Dies geschieht in Kühl­tür­men, wo es ver­rie­selt wird und dabei die auf­ge­nom­me­ne Wär­me wie­der an die Umge­bungs­luft abgibt.
In einem Che­mie­be­trieb erwies sich ins­be­son­de­re in den war­men Mona­ten die Kühl­leis­tung des Kühl­turms als unzu­rei­chend, wes­we­gen wie­der­holt die Pro­duk­ti­on gedros­selt wer­den muss­te. Für die ver­ant­wort­li­chen Pro­zes­s­in­ge­nieu­re war dies der Anlass, den Kühl­turm genau­er unter die Lupe zu neh­men bzw. die Wär­me­bild­ka­me­ra auf ihn zu richten.
Der Kühl­turm besteht aus vier Ver­rie­se­lungs­zel­len iden­ti­scher Bau­art. Das Infra­rot­bild offen­bar­te auf den ers­ten Blick das grund­le­gen­de Pro­blem: Wäh­rend eini­ge Ver­rie­se­lungs­zel­len das Was­ser effek­tiv kühl­ten, floß es an ande­ren durch, ohne eine nen­nens­wer­te Abküh­lung zu erfah­ren. Unüber­seh­bar man­gel­te es dem Kühl­turm am hydrau­li­schen Abgleich.

Ein­fach mal aufspannen

Beim hydrau­li­schen Abgleich kommt es im Wesent­li­chen dar­auf an, dass die ein­zel­nen Kühl­zel­len glei­cher­ma­ßen vom Was­ser durch­strömt wer­den. Doch wie lässt sich dies bewerkstelligen?
Jede der vier Kühl­zel­len wird von jeweils zwei Zulei­tun­gen DN350 gespeist. Wie üblich ist kei­ner die­ser acht Strän­ge mit einer Mess­ein­rich­tung zur Durch­fluss­mes­sung instru­men­tiert. Um zu erfah­ren, wie sich die rück­zu­küh­len­den Was­ser­men­gen auf die ein­zel­nen Strän­ge ver­tei­len, wand­ten sich die Betrei­ber daher an Fle­xim und beauf­trag­ten eine Messdienstleistung.
Für den Ser­vice­tech­ni­ker war es eine Rou­ti­ne­auf­ga­be. Mit sei­nem por­ta­blen Clamp-On-Ultra­schall­sys­tem Flu­xus F601 hat­te er in kur­zer Zeit an allen acht Lei­tun­gen den Ist-Zustand erfasst. Die Mes­sun­gen bestä­tig­ten die Annah­me eines schlech­ten hydrau­li­schen Abgleichs: Zwi­schen 90 m³/h und 450 m³/h vari­ier­ten die gemes­se­nen Men­gen unter den ein­zel­nen Strän­gen. Nun galt es, die Durch­fluss­men­gen durch pas­sen­de Ein­stel­lung von Klap­pen gleich zu ver­tei­len. Auch die­se Auf­ga­be gelang mit Hil­fe der ein­griffs­frei­en Durch­fluss­mess­tech­nik mühe­los. Dazu erfor­der­te es ledig­lich der Zusam­men­ar­beit des Ser­vice­tech­ni­kers, der aber­mals an den acht Strän­gen die Durch­fluss­men­gen ein­griffs­frei erfass­te, mit einem Betriebs­tech­ni­ker, der pas­send dazu die Klap­pen ein­stell­te. Sämt­li­che Arbei­ten erfolg­ten ohne jede Beein­träch­ti­gung des nor­ma­len Anlagenbetriebs.
Im Ergeb­nis wur­de durch die­se ein­fa­che Maß­nah­me eine enor­me Leis­tungs­stei­ge­rung erzielt. Statt vor­her etwa 11 MW lie­fert der Kühl­turm nun etwa 16 MW Kühl­leis­tung. Ent­spre­chend konn­te die Kapa­zi­tät der vom Kühl­turm ver­sorg­ten Pro­duk­ti­ons­an­la­ge aus­ge­wei­tet wer­den. Dem Kos­ten- und Zeit­auf­wand für eine ein­tä­gi­ge Mess­dienst­leis­tung steht als Ertrag eine Pro­duk­ti­ons­stei­ge­rung von etwa 1000 t/a gegen­über — ein Para­de­bei­spiel dafür, wie sich mit gerings­tem Ein­satz ein erheb­li­ches Effi­zi­enz­po­ten­zi­al erschlie­ßen lässt.