HRS Biogas-Entfeuchtungsanlage steigert die Energieeffizienz von Melbourne Water
Die Abwasseraufbereitung ist ein energieintensiver Prozess, aber ein kürzlich durchgeführtes Modernisierungsprojekt in der Eastern Treatment Plant von Melbourne Water trägt dazu bei, die Emissionen in Übereinstimmung mit den Unternehmens- und Staatszielen zu reduzieren. Ein wesentlicher Bestandteil der Modernisierung ist ein Biogas-Entfeuchtungssystem (BDS) von HRS Heat Exchangers. Die Technologie verlängert nicht nur die Lebensdauer der Stromerzeugungsanlagen des Standorts, sondern verbessert auch die Energieeffizienz und senkt die Betriebskosten. Entscheidend ist, dass das Upgrade sicherstellt, dass der Standort etwa 30% seines eigenen Energiebedarfs aus Biogas erzeugen kann.
Der Kunde
Die Eastern Treatment Plant (ETP) von Melbourne Water befindet sich im Melbourner Vorort Bangholme, etwa 19 Meilen südöstlich des Stadtzentrums, und behandelt fast die Hälfte aller Abwässer von Melbourne, durchschnittlich 330 Millionen Liter pro Tag. Das 1975 errichtete, 1.000 Hektar große Gelände ist heute die zweitgrößte Kläranlage Australiens und die größte Belebtschlammanlage der südlichen Hemisphäre und produziert Recyclingwasser der Klasse A aus einem fortschrittlichen tertiären Klärsystem. Im Jahr 2020 begann Melbourne Water zusammen mit dem John Holland-KBR Joint Venture ein Projekt zur Modernisierung des Biogasaufbereitungssystems in der Eastern Treatment Plant, um es effizienter, widerstandsfähiger und zukunftssicherer zu machen. Die Erweiterung der Kapazität, die Verhinderung von Korrosion und Ablagerungen sowie die Verlängerung der Lebensdauer der Anlagen waren die wichtigsten Ziele. Dabei wurden besondere Anforderungen an die Entfernung von Flüssigkeitströpfchen und Feuchtigkeit sowie die Minimierung der Größe und der Kosten des erforderlichen Kühlsystems gestellt.
Die Herausforderung
Der energieintensive Prozess der Abwasserumleitung und -aufbereitung ist für etwa 85% der gesamten Treibhausgasemissionen von Melbourne Water verantwortlich, so dass der Beitrag zur Netto-Null-Verpflichtung des Unternehmens ein Hauptziel für das Projekt war. „Angesichts der Tatsache, dass sich die bestehenden Anlagen dem Ende ihrer Lebensdauer nähern, war es jedoch auch wichtig, dass die neue Anlage für künftige Produktionssteigerungen und Anlagenaufrüstungen geeignet ist„, erklärt Nick Fung, Senior Project Manager bei Melbourne Water. Weitere Ziele waren die Erhöhung der Zuverlässigkeit für das Betriebsteam vor Ort und die Verbesserung der Sicherheit sowohl im Betrieb als auch bei der Wartung. Biogas enthält Schwefelwasserstoff (H2S), der zu einer hochkorrosiven Flüssigkeit kondensiert. Ein System zur Entfernung des größten Teils der Feuchtigkeit aus dem Gas war daher unabdingbar, um die Korrosion und den Verschleiß der Kraftwerksgeneratoren zu minimieren und gleichzeitig die Ausfallzeiten zu begrenzen und die Notwendigkeit, Strom aus dem Netz zu importieren, zu verringern. Die zusätzliche Komplexität des Entwurfs ergab sich aus der Tatsache, dass die BWA die Anforderungen von zwei verschiedenen Betriebsstufen erfüllen musste, die jeweils vier Anforderungen an den Betrieb enthalten. Dies bedeutete, dass ein komplexer thermischer Auslegungsprozess erforderlich war, um sicherzustellen, dass die gelieferte Einheit alle acht potenziellen Auslegungsszenarien erfüllen konnte.
Die Lösung
HRS Heat Exchangers war eines von fünf Unternehmen, die sich an der Ausschreibung für die Entfeuchtungsanlage des Projekts beteiligt haben. Das HRS Biogas Dehumidification System (BDS) entfernt das Wasser aus dem Biogas und schützt die Motoren und Generatoren der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) vor Korrosion und Kavitation. Es kondensiert mehr als 90% des im Biogas enthaltenen Wassers, indem es die Temperatur senkt, so dass ein sauberes, grünes Gas zurückbleibt. Durch den Einsatz der Wärmerückgewinnungstechnologie kann das kalte Biogas zur Vorkühlung des einströmenden wärmeren Biogases verwendet werden. Dies reduziert die Belastung des Wärmetauschers für die Endkühlung und spart wertvolle Energie. Die im Rahmen des Projekts gelieferte BWA hat eine maximale Kapazität von 4.161 m3/Std. (4.710 kg/Std.), während die Einbeziehung einer Energierückgewinnungssektion die letztendliche Kältelast um 30 % reduziert und damit die Gesamtenergiebilanz des gesamten Projekts verbessert. Diese BWA besteht aus zwei Wärmetauschern, einer Regenerationseinheit und einem Nachkühler, die auf zwei Skids geliefert werden. Ein Skid – das sich in einer explosionsgefährdeten Zone befindet – enthält die Wärmetauscher, einen Kondensatabscheider, eine Kondensatablaufleitung und die gesamte IECEx-konforme Instrumentierung. Das zweite Skid enthält einen Puffertank, Standby- und Betriebs-Glykolpumpen sowie alle relevanten Prozesskontrollventile und Instrumente für die Glykolleitung. HRS lieferte auch eine zusätzliche Kältemaschine und detaillierte Prozesssteuerungsbeschreibungen, so dass die Ingenieure des Joint Ventures in der Lage waren, ein umfassendes Steuerungs- und Automatisierungssystem für den Kunden zu liefern. Das Aufrüstungsprojekt hat die Zuverlässigkeit und Qualität der Biogasversorgung des ETP-Kraftwerks verbessert und das Vertrauen in dessen Fähigkeit gestärkt, mehr als 36.000 MWh (ca. 130 TJ) thermische Energie für die Prozesswärme zu liefern. Dies bedeutet eine geringere Abhängigkeit von Erdgas, wodurch der Betrieb insgesamt autarker wird und die Gesamtemissionen sinken.