Technische Informationen

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung in den Kohlebergwerken Guqiao, Zhuji und Dingji

HUAINAN MINING GROUP CO. LTD., PROVINZ ANHUI, CHINA

Ein Kohlebergwerk bringt nicht nur das „schwarze Gold“ hervor, sondern auch große Mengen Methan. Eine zu hohe Konzentration dieses Gases in der Atmosphäre unter Tage muss vermieden werden, da es Explosionen verursachen kann, und somit eine große Gefahr darstellt. Eine Maßnahme ist die Absaugung dieses Gases. Der so gewonnene Energieträger kann zur Verwertung einem Stromerzeugungssystem zugeführt werden. Dies spart zusätzlich Treibhausgas-Emissionen, die im Rahmen des Clean Development Mechanism (CDM) [Mechanismus für umweltverträgliche Entwicklung gemäß Kyoto-Protokoll] zur Kompensation im eigenen Unternehmen oder zum Verkauf zur Verfügung stehen.

Das Stromerzeugungssystem produziert nicht nur ­elektrische Energie, sondern auch thermische Energie in Form von heißen Abgasen und Motorabwärme. In einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung wird diese thermische Energie für die Erzeugung von kaltem Wasser in Absorptions­kältemaschinen genutzt.

Die Huainan Mining Group Co. Ltd., China, setzt dieses System im Bereich der Bergwerkskühlung in ihren Bergwerken ein. Mittlerweile wurden drei Systeme in Kooperation mit SIEMAG TECBERG realisiert. Im Jahre 2009 startete die Kühlung mit einer Kühlleistung von 21 MW im Bergwerk Dingji. Im Jahre 2012 folgten die Bergwerke Guqiao mit 21 MW sowie Zhuji mit 18 MW.

In diesen Projekten plante und konstruierte die SIEMAG TECBERG das untertägige Kaltwasser-Transportsystem. Der Lieferumfang enthielt im Wesentlichen das Pressure Exchange System (P.E.S.), die automatischen Rückspülfilter, Sicherheitseinrichtungen, wie Sicherheitsventile, Druckreduzierungsventile und Entlüftungsventile, und das Automatisierungssystem, einschließlich der Mess- und Regeltechnik.

Kernstück der Anlage ist das Pressure Exchange System (P.E.S.), ein Produkt der SIEMAG TECBERG. Das System verbindet die Rohrleitungen von über Tage, in denen das Wasser einen hohen statischen Druck aufweist, mit dem Rohrleitungsnetz unter Tage, das aus Gründen der Sicherheit und der Investitionskosten in einer niedrigen Druckstufe ausgeführt wurde.

Das erste Funktionsprinzip des P.E.S. in einer Bergwerkskühlanlage ist der kontinuierliche Austausch von kaltem und warmem Wasser. Dabei liegt in diesen Anlagen die Temperaturerhöhung des kalten Wassers, das über den P.E.S. zu den Wetterkühlern im Abbau weiter gefördert wird, deutlich unter der Erhöhung in klassischen ­HD/ND-Wärmetauschern, nämlich bei 0,3 °C. Dabei weist das P.E.S. eine gleichbleibende Effizienz über die gesamte Betriebszeit auf, die oft über 20 Jahre liegt. Das zweite Funktionsprinzip beinhaltet die ursächliche Aufgabe eines Drucktauschers, die Druckenergie vom kalten Wasser auf das warme Wasser zu übertragen, so dass keine zusätzliche Energie für den Transport des warmen Wassers zur Kälteerzeugung über Tage gebraucht wird.

In den Wasserkreisen kann das Wasservolumen, und damit die Kühlleistung, von 200 bis 1150 m³/h stufenlos variiert werden. Die Pumpenanlage, einschließlich Motor und Umrichter, wurde basierend auf der von SIEMAG TECBERG ausgearbeiteten Spezifikation lokal in China beschafft. Die energieeffiziente Wasserverteilung zu den Wetterkühlern in den Abbaugebieten basiert auf der patentierten Volumenstromregelung von SIEMAG TECBERG.

Das Filtersystem, eine Reihen- und Parallelschaltung aus Grobfiltern und automatischen Rückspülfiltern, schützt die Einrichtungen gegen Verschmutzung aus den untertägigen Rohrleitungsnetzen. Die Auslegung des Systems erlaubt die Reinigung einzelner Filter während des Betriebes bei maximaler Leistung.

Abgerundet wird die hohe Verfügbarkeit des Systems durch das Wasserdruckhaltungssystem. Druckschwankungen im Rohrleitungsnetz unter Tage werden auto­matisch ausgeglichen. Bewährt hat sich das Sicherheits­konzept. Sicherheitsventile in der richtigen Größe und an den richtigen Stellen schützen die Einrichtungen vor Überdruck. Redundante Messungen bringen das System im Fehlerfall in den sicheren Zustand.

Das umfangreiche Visualisierungssystem ermöglicht ein automatisches Betreiben der Anlage und stellt alle notwendigen Informationen auch in der zentralen Warte zur Verfügung.­ Erstwertmeldung und Bedienerführung geben dem System eine hohe Verfügbarkeit, da im Störfall die Diagnose und die Fehlerbehebung erleichtert werden.

Maßgeblich zum erfolgreichen und termingerechten Anlaufen der Anlagen trugen die Montageüberwachung und Inbetriebnahme durch die Beijing SIEMAG TECBERG Mining Equipment Co., Ltd. bei. Die Softwarespezialisten der chinesischen Tochtergesellschaft von SIEMAG TECBERG­ programmierten die Steuerung und die Visualisierung. Diese lokale Kompetenz in China gewährleistet eine schnelle Reaktion und hohes Experten­wissen des Service für die chinesischen Kunden.



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