Durchflussmessung von Erdgas in der Branntkalkproduktion

Ein Kalkproduzent betreibt eine Produktionsstätte für Branntkalk in Portugal. Die Anlage umfasst eine hochmoderne Kalzinierungseinheit mit einem erdgasbefeuerten Kalkofen. In diesem wird das aus angrenzenden Steinbrüchen gewonnene Calciumcarbonat (CaCO₃) stark erhitzt. Bei diesem Brennvorgang wird Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt und es entsteht Calciumoxid (CaO) bzw. Branntkalk.

Mehrere Gasbrenner versorgen den Ofen mit der notwendigen Zersetzungshitze. Die Brenner sind dabei an einen geschlossenen Erdgas-Versorgungskreislauf angeschlossen. Nur wenn der Kalkbrennprozess in einem optimalen Temperaturbereich zwischen +900...1100°C gefahren wird, kann das CO₂ aus dem Kalkstein ausgetrieben werden, um das gewünschte Branntkalkprodukt zu erhalten. Daher ist es für den Kunden sehr wichtig, den Brennprozess zu steuern und die Brennerleistung zu überwachen. Dies erfordert eine stabile und genaue Durchflussmessung bei schwankenden Temperatur- und Druckbedingungen.

Der Kunde hatte in dieser Anwendung bisher keine Messtechnik im Einsatz. Nachdem jedoch häufiger Probleme durch Ablagerungen in den Gasleitungen und einer nachlassenden Brennerleistung aufgetreten waren, entschied sich das Unternehmen, die Anlage mit Prozessinstrumentierung auszurüsten. Der Kunde benötigte genaue Informationen über den Normvolumendurchfluss des verbrauchten Erdgases. Darüber hinaus sollte die Messtechnik in der Lage sein, weitere Informationen bereitzustellen, mit der sich der Betriebszustand und das Leistungsvermögen der Brenner kontinuierlich überwachen lässt. Das Unternehmen bevorzugte den Einsatz eines Messgeräts, das neben dem Durchfluss noch weitere Messparameter gleichzeitig erfassen kann. Es sollte kostengünstig und wartungsfrei, aber dennoch zuverlässig und langzeitstabil sein.

Medium       Erdgas
Volumendurchfluss: 50 m³/h
Betriebsdichte:  1,46 kg/m³
Druck:  1,2 bar
Temperatur:  + 20ºC
Viskosität:  0,01 mPas

KROHNE lieferte 37 OPTISWIRL 4200 C. Die Wirbelfrequenz-Durchflussmessgeräte messen die Erdgasmenge für die Brenner, die den Kalkofen befeuern. Sie sind für diese Anwendung nicht nur mit einer Durchfluss-, sondern auch mit einer Temperatur- und Druckmessung ausgestattet. Im Gegensatz zu anderen konventionellen Vortex-Geräten, kann das KROHNE Gerät den Durchfluss daher direkt druck- und temperaturkompensiert als Normvolumendurchfluss ausgeben.

Selbst eine Online-Masseberechnung könnte der Kunde bei Bedarf durchführen. Alle Messgeräte wurden als Flanschvariante (DN25) geliefert und sind entsprechend der Kundenanforderung gemäß ATEX (Ex-ia IIC) für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen.

Der OPTISWIRL 4200 C ermöglicht es dem Kunden, seine Brenner so mit Gas zu versorgen, dass sich die Temperatur innerhalb des Ofens stets in einem für den Brennvorgang optimalen Bereich bewegt. Schwankende Prozessbedingungen werden durch das All-in- One-Gerät dabei kompensiert. Im Vergleich mit Wirbelfrequenz-Durchflussmessgeräten, die externe Temperatur- und Drucksensoren sowie eine zusätzliche Rechnereinheit benötigen, konnte der Kunde durch die Erfassung von Durchfluss, Druck und Temperatur in einem Gerät bis zu 45% Installationskosten einsparen. Automatisch steigt auch die Gesamtgenauigkeit des Systems, da alle Werte nur an einer einzigen Messstelle erfasst werden.

Durch die Multiparameter-Messung des OPTISWIRL 4200 lässt sich nicht nur der Erdgasverbrauch bestimmen. Das Messgerät ist auch geeignet, um den Wartungsbedarf der Gasbrenner zu ermitteln und damit die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen. Denn jedes Mal, wenn sich die Erdgasleitung zusetzt oder sich an den Brennerdüsen Ruß bildet, steigt der Druck in der Leitung. Dies kann das Messgerät von KROHNE effektiv erfassen. Auf diese Weise gibt das Vortex-Gerät einen Hinweis darauf, wann eine vorausschauende Wartung an einem Brenner vorgenommen werden sollte. Dies ist ein Zusatznutzen für den Branntkalkhersteller. Denn unvorhergesehene und kostspielige Prozessunterbrechungen sowie eine allmählich sinkende Brennerleistung lassen sich dadurch verhindern.