Druck und Planung fließend angepasst

Technik - Kraftwerksbau

Kühlwasserleitung - Beim Bau des türkischen GuD-Kraftwerks Bandirma setzten die Anlagenbauer auf Glasfaser-Rohre. Sie lassen sich in der Wandstärke individuell auf die Anforderungen einstellen.

01. Oktober 2012

>Als im Januar 2008 die damalige österreichische A-Tec Power Plant Systems das Unternehmen Fiberpipe mit dem Rohrleitungsbau für ein Gas-Kombikraftwerk mit Niederdruck-Dampfturbinen und 920MW Leistung beauftragt, ist die Zeit bereits eng. In drei Monaten ist Baubeginn.

Die 210.000-Einwohner-Stadt Bandirma an der Küste des Marmarameeres soll eine neue Energieversorgung erhalten. Dabei geht es nicht um die Erweiterung einer bereits vorhandenen Infrastruktur, sondern vielmehr um einen kompletten Kraftwerksneubau – auf der grünen Wiese, direkt an der Küste.

Die zu gleichen Teilen vom Verbund-Konzern und der Sabanci-Holding gehaltene EnerjiSA hatte sich zum Bau des Gaskraftwerkes entschlossen, das bis Herbst 2010 fertig sein soll. Bis 2015 plant der türkische Energieversorger mit einer installierten Leistung von 5.000MW 10% am türkischen Strommarkt zu halten.

Beständig gegen Korrosion

Der gesamte Liefer- und Leistungsumfang der A-Tec Power Plant Systems umfasst das Engineering, die Lieferung des Abhitzedampferzeugers, der Leittechnik, der mechanischen und elektrischen Nebenanlagen sowie die Errichtung und die Inbetriebnahme des Gas-Kombikraftwerks. Vom Konsortialpartner Mitsubishi Heavy Industries werden zwei Gasturbinen der F-Technologie und die Dampfturbinenanlage geliefert.

Fiberpipe liefert unter anderem die Haupt- und Nebenkühlwasserleitungen DN 25 - 2400 aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Der Werkstoff sei im Großanlagenbau und der Energiewirtschaft auf dem Vormarsch: »Am einfachsten ist das dadurch zu belegen, dass unsere Umsätze von 2005 bis 2010 um 20 bis 40 Prozent pro Jahr gestiegen sind«, sagt Alexander Bamberger, Inhaber und Geschäftsführer des Fiberglas-Rohrspezialisten.

Die Lebensdauer dieser Rohre beträgt zwischen 25 und 50 Jahre und zugleich ist die Montage rund 35% günstiger als bei Edelstahl-Rohren, führt er weiter aus. »Die Hauptanwendungen liegen überall da, wo Chloride oder andere Chemikalien Korrosion verursachen. Im Vergleich zu Gummierungen ist die Lebenserwartung deutlich höher und das Ausfallrisiko minimiert.« Auf den Einsatz von Stahlrohren im Kraftwerksbau lasse sich dort nicht verzichten, »wo die Temperaturen deutlich über 100 bis 120 Grad liegen und wo es weder auf Korrosionsbeständigkeit noch auf Wartungskosten ankommt«.

»Nichts von der Stange«

Beim GuD erzeugen die heißen Abgase der Gasturbinen in einem Abhitzedampfkessel Wasserdampf. Ein herkömmlicher Dampfturbinenprozess entspannt den Dampf danach. Der Abdampf der Turbine wird anschließend im Kondensator gekühlt. Alles Kühlwasser, das nicht direkt in den Kondenser geht, wird als Nebenkühlwasser bezeichnet. Denn außer dem Kondenser müssen auch alle möglichen Apparate, Maschinen und Systeme mit Kühlwasser versorgt werden.

Die Anforderungen an die Leitungssysteme sind in Bandirma hoch: Die Rohre müssen unempfindlich gegen das Wasser des Marmarameeres und korrosionsbeständig gegenüber entstehenden Wasserdämpfen sein sowie extreme Druckschwankungen und Temperaturverhältnisse aushalten. Die Rahmenbedingungen haben es dabei in sich. Für das spätere Pumpenhaus wurde eine Ebene ins offene Meer aufgeschüttet. Aus dem Pumpenhaus wird das Kühlwasser direkt ins Kraftwerk hochgepumpt, das 30m über dem Meeresspiegel liegt.

Je nach Last des Kraftwerks wird mehr oder weniger Kühlwasser benötigt. Bei Ausfall sowie Ausschalten der Pumpen oder bei Anfahrprozessen wird durch die Öffnungs- und Schließcharakteristik hydraulisch gesteuerter Absperrklappen der Druckschlag minimiert. Fiberglasrohre lassen sich auf die speziellen Eigenschaften, die in Bandirma bestehen, auslegen.

»Ein Fiberglasrohr von der Stange gibt es nicht«, so Bamberger. »Jedes Rohr in dieser Größenordnung wird auf seine individuelle Anforderung hin angefertigt.« Sehr wichtig sind immer die Auslegungsparameter wie Innendruck, Verkehrslasten und die Vorgaben aus der Wasserschlagberechnung, erläutert Bamberger. In Bandirma sei das gesamte Leitungsnetz für 0,5bar absoluten Druck ausgelegt und der Teil hinter dem Wärmetauscher für volles Vakuum.

Virtuell unterwegs

»Wir können die Innendruckfestigkeit und die Vakuumfestigkeit fast getrennt voneinander einstellen«, sagt er. »Da wir die Wandstärke in der Produktion und Auslegung in Schritten von rund einem Millimeter variieren können, ist es möglich, die für die Anwendung optimale Wandstärke zu finden und umzusetzen.«

Während auf der Baustelle gearbeitet wird, ist die Planung der Gesamtanlage en detail noch nicht erfolgt – sie bleibt ein kontinuierlicher Prozess. Fiberpipe erstellt Konstruktionszeichnungen von getesteten Rohrverläufen und sendet diese online an den Kunden. Dieser fügt die Rohrplanung in das Gesamt-3D-Modell ein und sendet die aktualisierten Datensätze wiederum an das Unternehmen in Deutschland zurück.

So bewegen sich die deutschen Ingenieure virtuell im gesamten Kraftwerk, analysieren alle fremden Komponenten sowie die eigenen Rohrleitungen in 3D, identifizieren Halterungsmöglichkeiten in der Anlage und planen weitere Rohrverläufe.

50% leichter als Stahlrohre

»Der große Vorteil an 3D liegt darin, das alle konstruktiven Probleme direkt am Rechner auffallen. Wenn Sonderteile benötigt werden, fällt dies schon früh in der Planung auf«, sagt Bamberger. »Auch ist es für den Gesamtplaner deutlich einfacher zu überprüfen, ob die Rohrtrassen frei sind, ob sich Gefahrstellen ergeben oder ob eine Leitung auf Bauchhöhe mitten durch den freien Raum geht.«

Im Laufe der Bauphase entsteht eine Zeichnung mit über 18.000 Einzelteilen nur für die Kühlwasserleitungen. Die Ingenieure haben die technische Beratung zudem bereits in der Angebotsphase übernommen. Sie führen unter anderem Stressanalysen im Computer durch, berechnen Strömungen – und übernehmen die Baustellenaufsicht in Bandirma. Vor Ort ist ein türkisches Montageteam zu steuern. Ein Technikteam aus Deutschland führt die lokalen Arbeiter ein und stellt sicher, dass alle Verbindungen hochsicheren Standards entsprechen. Verfahrensprüfungen und Druckversuche sichern im Verlauf das gesamte System ab.

GFK lässt sich relativ einfach und schnell mittels Verkleben, Laminieren, Stecken und Flanschen verbinden. Das geringe Gewicht erleichtert die Montage: Die Dichte von GFK beträgt rund 1.800kg/m3 die von Stahl 7.800kg/m3. Da GFK-Rohre etwas dicker sind, liegt der Gewichtsvorteil bei 50%, so Bamberger.

»Aufgrund des kurzen Projektvorlaufs und der Struktur der A-Tec war eine projektbegleitende Planung nötig. Viele Details wurden erst kurz vor oder während der Bauphase festgelegt«, sagt Bamberger abschließend.

»Diese ständige Flexibilität und dadurch resultierende Änderung haben gerade unsere Montage vor laufende Herausforderungen gestellt.« Die internationalen Partner konnten das Projekt aber trotz vielfältiger Herausforderungen innerhalb des Zeitplans fertigstellen: Das Kraftwerk ist seit Oktober 2010 in Betrieb und versorgt seit Ende des gleichen Jahres Bandirma mit Strom.

Erschienen in Ausgabe: 08/2012