Magazin Luftfeuchte	❮ 2023 August 01 ❯

Kraftwerkskonservierung -
fit bleiben für den nächsten Einsatz

Liebe Leserinnen,
Liebe Leser,

ob in der Bauphase, bei Revisionen oder in der kalten Reserve: Wenn das Kraftwerk ruht, droht Korrosion. Um korrosionsbedingte, teure Schäden zu vermeiden und die Einsatzbereitschaft aufrecht zu erhalten, hat sich die Trockenluftkonservierung als hervorragende und wirtschaftliche Methode bewährt. Im Folgenden wird beschrieben, was für die Konservierung mit Trockenluft spricht.

Korrosionsbedingte Schäden vermeiden

Mit zunehmendem Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung sinkt die Last z.B.
bei Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden. Viele Anlagen, die früher für die Grundlastversorgung ausgelegt wurden, laufen heute eher bedarfsorientiert; weniger effiziente Kraftwerke werden in kalter Reserve gehalten.Wie wichtig diese Reserven sein können, hat sich durch den Krieg in der Ukraine gezeigt: Die Einschränkungen auf dem Gas- und Ölmarkt haben es erforderlich gemacht, die Einsatzpläne neu zu bewerten und weniger wirtschaftliche Anlagen in die Stromproduktion einzubeziehen. Damit in der kalten Reserve gehaltene Kraftwerke keine korrosionsbedingten Schäden erleiden und einsatzbereit bleiben, ist die Konservierung kritischer Bauteile unverzichtbar.


Quasi alle wichtigen Komponenten eines Kraftwerks sind korrosionsanfällig, zum Beispiel
• Tanks
• Rohrleitungssysteme
• Wärmeübertrager
• Kessel (dampf-, kondensat- und rauchgasseitig)
• Turbinen
• etc.

Hochwertige Stähle, wie sie für die Kesselanlagen jüngerer Kraftwerke verwendet wurden, widerstehen oft nicht nur hohen Temperaturen, was höhere Anlagenwirkungsgrade erlaubt, sondern sie sind auch korrosionsresistenter. Allerdings sind auch diese Materialien nicht vor Stillstandskorrosion gefeit
und hohe Ausfallkosten drohen, falls Reparaturen zur Beseitigung von Korrosionsschäden
erforderlich werden.

Korrosionsverursacher: Dampfkondensat

Dampfturbinen haben je nach Kraftwerksgröße große innere Oberflächen, an denen sich nach der Abschaltung Kondensat bildet, welches abgeführt werden muss. In der Praxis rechnet man mit
einem 0,1 mm starken Wasserfilm auf Oberflächen. Nach einer Testphase im ehemaligen Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich wurde festgestellt, dass 400 kg Wasser aus dem Hochdruckbereich und anderen Komponenten mit einem Volumen von 1064 m3 abgeleitet werden müssen, um sie zu konservieren. Chemisch gesehen reagieren die betroffenen Oberflächen mit Wasser und Sauerstoff, wodurch sie oxidieren. Dieser fortlaufende Zersetzungsprozess wird als atmosphärische Korrosion bezeichnet.
Dies ist die am häufigsten auftretende Form der Korrosion.

Korrosionsverursacher: Schwefelverbindungen

Auf der Rauchgasseite kommen zusätzliche Risikofaktoren hinzu. Die Korrosionsgeschwindigkeit wird sowohl von der Dauer der Befeuchtung als auch vom pH-Wert des Feuchtigkeitsfilms beeinflusst.
Auf der Rauchgasseite treten zusätzliche Risikofaktoren auf. Schwefel ist in vielen fossilen Brennstoffen vorhanden und kann die Reaktionen teilweise erheblich beschleunigen, was zu Korrosion bereits bei niedrigerer relativer Luftfeuchtigkeit führen kann. Sogar hochwertige Edelstahllegierungen können
unter solchen Bedingungen korrodieren. Hier ist die Feuchte besonders gering zu halten, um chemische Reaktion mit SO₂ und SO₃ zu Schwefelsäure (Verdünnen der Säure) nachhaltig zu unterbinden.
In Bezug auf die Schwefeloxide hat sich gezeigt, dass bei einer rel. Feuchte unter 20 % kaum Korrosion auftritt, im Bereich von 30 bis 60 % nimmt die Korrosionsgeschwindigkeit zu und ab 60 % rel. Feuchte steigt sie rasant an. Für die Konservierung z.B. einer Gasturbine ist daher eine rel. Feuchte von etwa
20 - 30% r.F., gemessen in der Abluft, ideal.

Trockenluftkonservierung zur effektiven Langzeitkonservierung

Es sollte nochmals betont werden, dass die relative Luftfeuchtigkeit durch Erhitzung drastisch reduziert werden kann, was zu einem Trocknungseffekt führt und die Aufnahme weiterer Feuchtigkeit verhindert. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies keinen Einfluss auf die absolute Feuchtigkeit x,
gemessen in g_Wasser/kg_{trockene Luft} hat. In Bezug auf die Konservierung von Turbinen bedeutet dies,
dass die Feuchtigkeit, die zu Beginn durch das Einblasen von heißer Luft aufgenommen wurde,
teilweise kondensiert, wenn die Luft mit kühleren Maschinenteilen in Kontakt kommt. Der Wassergehalt der Luft wird somit entlang des Luftstroms zu anderen Teilen der Anlage verlagert, wo erneut Korrosionsgefahr besteht. Angesichts dieser Tatsachen ist es sinnvoll, die Luft vor dem Einblasen aktiv zu trocknen. Durch den Einsatz eines Adsorptionstrockners wird der absolute Feuchtigkeitsgehalt g_Wasser/kg_{trockene Luft} gesenkt, sodass die Luft auch ohne Erhitzung Feuchtigkeit aufnehmen kann,
ohne dass das Risiko besteht, dass sie beim Abkühlen wieder kondensiert. Daher wird bei der Trockenluftkonservierung den Kraftwerkskomponenten getrocknete Luft zugeführt, die Feuchtigkeit aufnehmen und abtransportieren kann. Im Gegensatz zur thermischen Konservierung kann hier auch
im Umluftbetrieb gefahren werden und der benötigte Energiebedarf ist um ein Vielfaches geringer.
Ein weiterer Vorteil der Trockenluft-Methode besteht darin, dass der Zugang zur Anlage
jederzeit möglich ist, da mit normaler (nicht stark erhitzter) Luft konserviert wird.



Nach der Aufnahme der Feuchtigkeit (Adsorption) wird das Silicagel in der
Regenerationszone mithilfe 120 °C heißer Luft wieder entfeuchtet (Desorption).

Adsorptionstrockner werden in industriellen Maßstäben eingesetzt,
um Trockenluft bereitzustellen

Durch den Prozess der Adsorption kann die Luft auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nur wenigen g_Wasser/kg_{trockene Luft} entfeuchtet werden. Im Vergleich zu Kondensationstrocknern ermöglicht dieses Verfahren eine intensivere Trocknung. Adsorptionstrockner sind auch bei Minusgraden äußerst effektiv, im Gegensatz zu Kondensationsluftentfeuchter. Aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit bei jeglichen Witterungsbedingungen und der Fähigkeit, die Luft sehr stark zu trocknen, stellt die Adsorptionstrocknung eine besonders effektive und effiziente Methode zur Konservierung von Kraftwerkskomponenten dar.



Trockenleistung eines Adsorptionstrockner (im Vergleich mit einem Kondensationstrockner).
Auch bei Minusgraden arbeitet der Adsorptionstrockner wirkungsvoll.

Funktion des Adsorptionstrockners

Das Funktionsprinzip eines Adsorptionstrockners, wie z.B. einem Gerät aus der Condair DA Serie,
beruht auf dem Sorptionsprinzip. Hierbei ermöglichen zwei gegenläufige Luftströme im Trocknungs- und im Regenerationsprozess eine kontinuierliche Trocknung der Luft. Der Adsorptionsrotor besteht aus einer gewellten und fein lamellierten Speichermasse, welche mit einem stark hygroskopischen Silikagel beschichtet ist. Der Gesamtquerschnitt des Rotors ist in einen Trocknungssektor und einen Regenerationssektor aufgeteilt. Feuchte Abluft wird über einen Ventilator angesaugt und über den Adsorptionsrotor geleitet. Hierbei wird der darin enthaltene Wasserdampf adsorbiert und erwärmt.
Bei einem kleineren gegenläufigen Luftvolumenstrom, der Regenerationsluft, wird die zuvor adsorbierte Feuchtigkeit wieder aus dem Rotor desorbiert. Durch Erwärmen der einströmenden Regenerationsluft wird der im Rotor gebundene Wasserdampf ausgetrieben und mit dem Feuchtluftstrom nach außen abgeführt. Über eine langsame Drehung des Adsorptionsrotors wird eine kontinuierliche Trocknung erreicht. Dieser Prozess der Adsorption bzw. Desorption kann beliebig oft wiederholt werden,
ohne den Wirkungsgrad des Sorptionsmittels wesentlich zu beeinflussen.



Um Energie einzusparen, kann das Erwärmen der Regenrationsluft durch
Abwärme andere Anlagen oder einen Gasbrenner unterstützt werden.

Zusammenfassend lässt sich festhalten: Eine effektive Luftentfeuchtung zur Kraftwerkskonservierung bietet zahlreiche Vorteile. Neben der Vermeidung von Korrosionsschäden an den Kraftwerkskomponenten trägt sie nicht nur zur Erhaltung eines optimalen Zustands bei, sondern kann auch die Sicherheit und Betriebsbereitschaft gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Adsorptionstrocknern erhebliche Kosteneinsparungen bei der Trockenluftkonservierung von Kraftwerkskomponenten gegenüber der Konservierung mit Heißluft. Durch die präzise Steuerung des Trocknungsprozesses und die Fähigkeit, die Luftfeuchtigkeit auf niedrige Werte zu reduzieren, bietet die Adsorptionstrocknung eine bevorzugte Methode, um die Korrosionsgefahr zu minimieren und den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlagen sicherzustellen. Die hohe Wirksamkeit der Adsorptionstrocknung in allen Wetterlagen, einschließlich Minusgraden, macht sie zur zuverlässigen Wahl für die langfristige Konservierung und Instandhaltung von Kraftwerkskomponenten. Die konkrete Dimensionierung und die Wahl des passenden DA Adsorptionstrockners hängt von der jeweiligen Anlagenkomponente und der abzuführenden Feuchte ab.

Unsere Experten beraten Sie gerne bei der Auswahl und Dimensionierung des richtigen Adsorptionstrockners.

Mit freundlichen Grüßen

Condair GmbH