Havarien in Kühlhäusern - Ursachen undStrategien zur Vermeidung

Von Dr. Günter Kaul

Wärmeeintrag durchBrennschneiden

Reale Havariefälle 1in Kühlhäusern

Dr.-Ing. Günter Kaul

Havariehergang

Es sollte eine alte Rohrleitung in einem Kühlraum demontiert werden. Darauf hinwurden die in die Wand eingelassenen Rohrschellen mittels Brennschneiden

abgetrennt.Ergebnis: Durch den Wärmeeintrag entzündete sich infolge der Vormauerungunsichtbar die dahinterliegende Wärmedämmung aus Kork. Stunden späterbrannte das gesamte Flachdach, nachdem sich der Brand in der Dämmung biszum Holz-Dachstuhl durchgefressen hatte. Die Brandausbreitung war so intensivund großflächig, daß Löscharbeiten nicht mehr helfen konnten. Das gesamteKühlhaus wurde vernichtet.

Holzdachstuhlmit Teerpappe eingedecktes Flachdach

Fazit:

Bei thermischen Arbeiten muß immer vorher eine mögliche Brandausbreitunggeprüft und sicher verhindert werden.

UngenügendeBrandschutzkontrollenführten zur Ausbreitungvon Brandnestern undgroßflächigem Brandleichtbrennbarer Bau-teile mit Totalverlustdes Kühlhauses.

NH3 + Öl + N2 + Luft

LuftLuft

Wärmeeintrag durchBrennschneiden

St ic

ksto

f f

N2

Explosion im Abscheider undBrand mit Toralschaden imMaschinenhaus durch falschesSchutzgasspülen währendder Reparaturschweißarbeiten

Ölreste

Havariehergang

Es bestand die Notwendigkeit einen NH3 - Pumpenanschluß amNH3 - Abscheidesammler zu verändern. Der Abscheidesammler wurde vomNH3 entleert und entölt. Nicht erkenntlich war, daß im Abscheider wegen deseintauchenden Abgangsrohres Ölreste mit gelöstem NH3 verblieben waren.Dann wurde an dem abzutrennenden Flansch das Brennschneiden begonnen,wobei vorher Schutzgas an der Brennstelle vorbei eingeleitet wurde. Durch dieEjektorwirkung am Flanscheintritt ist auch Luft in den Abscheider eingedrungenes gelangten außerdem auch Schweißfunken mit hinein.Ergebnis: Das zündfähige Gemisch aus NH3, Öl, Luft und N2 verpuffte und dieBrandgase schossen aus dem Rohr herraus und entzündeten alles brennbareder gesamten Umgebung. Der Maschinist betätigte den Notschalter worauf allesstromlos gemacht wurde. Die Folge war, daß die Löschwasserpumpen im erstenMoment kein Wasser lieferten. Die Brandbekämpfung konnte also erst verzögerteinsetzen. Die gesamten Wärmedämmungen der kalten Anlagenteile verbrannten,die große Hitzeentwicklung zerstörte weitere Anlagenabschnitte und vor allemvollständig die elektrischen Kraft- und Steuerstromeinrichtungen.

Fazit

Schutzgasspülungen an bereits vorher benutzten Ammoniak - Anlagenteilenmüssen immer von Innen nach Außen geführt werden.

Dr.-Ing. Günter Kaul

Reale Havariefälle 2in Kühlhäusern

Reale Havariefälle 3in Kühlhäusern

Dr.-Ing. Günter Kaul

x

Abscheider

NH3

gedrosseltesKommunikationsventil

Niveauwächter(z.B.Danfoss 38E)

Havariehergang

Durch offensichtliche Überfüllung der Anlage mit Kältemittel reagierte häufigder Niveauwächter und schaltete den zugehörenden Verdichter ab. Um daswiederholte Abschalten/Absaugen/Wiederanfahren zu vermeiden, wurde dasobere Kommunikationsventil zwischen Niveauwächter und Abscheider gedrosseltund so die Schutzfunktion träge gemacht.Ergebnis: Infolge des Wärmeeinfalls aus der Umgebung verdampft ein Teil desNH3 im Gehäuse des Niveauwächters, jedoch durch die Drosselung kann derDampf nicht so schnell abströmen - es entsteht ein höherer Druck als imAbscheider wodurch sich eine Niveaudifferenz x einstellt. Das wiederum hatzur Folge, daß das maximal zulässige Niveau im Abscheider, das Gefahrenniveau,überschritten wurde. Die Saugdämpfe rissen Flüssigkeitsanteile mit und es kamzu intensiven Flüssigkeitsschlägen an den Verdichtern, worauf 2 Zylinderdeckelvon Verdichtern barsten und durch das Maschinenhaus flogen. Zum Glück bliebes beim materiellen Schaden.

Fazit

Bei fehlerhaften Betriebsverhalten ist immer der Primärfehler zu suchen, der dannabgestellt werden muß. Es ist unzulässig nur den Sekundärfehler - das Abschalten -durch Manipulation der Sicherheitsautomatik zu beseitigen.

Flüssigkeitsschläge mitZerstörung von Verdichterndurch unzulässige Eingriffein die automatischenSicherheitseinrichtungen.

Reale Havariefälle 4in Kühlhäusern

Dr.-Ing. Günter Kaul

Heißgas

Vorlauf

Verdampfer

Druckausgleich

Häufige NH3 - Emissionen durchgerissene Schweißnähte in Folgeunzulässiger dynamischer NH3 -Belastungen der Regelstationen.

p

1

2

3

4

567

Magnetventilstation

Betriebsarten

Kühlen: Ventile 1, 2, 3 geöffnet

Abtauen: Ventile 4, 5 undHochdruckschwimmer 6geöffnet, während1, 2, 3 geschlossensind

Kühlen: vor Umschalten auferneute Kühlung mußVentil 7 geöffnet sein

Havariehergang

Bei der Inbetriebnahme von Kühlhäusern einer neuen Bauserie ereigneten sichmehrfach Schweißnahtrisse und Rohrbrüche mit anschließenden umfangreichenNH3 - Emissionen und zwangsläufigen Betriebsunterbrechungen.

Fazit:

Ergebnis: Beim Abtauen stellt sich im Verdampfer gegenüber dem Saugdruck einsehr viel höherer Druck ein. Beim Öffnen des Flüssigkeitsvorlaufventiles 1 treffenStoffströme mit rd. 15 bar Druckdifferenz aufeinander woraus die unzulässigenBelastungen und Brüche entstehen.

Vor Prozeßumschaltung muß ein Druckausgleich hergestellt werden, weshalb in denRegelstationen der druckabhängige Ausgleich nachgerüstet wurde. Auch bei langenRohrleitungswegen mit anschließend starker Richtungsänderung müssen die dynamischenKräfte berücksichtigt werden, die aus Differenzdruckabhängiger Beschleunigung vonFlüssigkeitsanteilen im Gasstrom resultieren können.

Rücklauf

Spule

Anker

Pilotdüse

Servokolben

Hauptsitz

Ausgleichsbohrung

Falsche Reparaturtechnologienführten zu plötzlichem, intensivemNH3 - Ausbruch mit nachfolgendemWarenverderb durch Kontaminierungmit Kältemittel. In einem Fall weitetesich der Schaden auf partielle Anlagen-zerstörung infolge Explosion aus.

Havariehergang

An einer Flüssigkeitsleitung sollte eineReparatur durchgeführt werden. DerLeitungsabschnitt wurde abgesperrt,an der Abflußseite jedoch nur durchein Magnetventil.Ergebnis: Beim Öffnen des Rohr-abschnittes wurde das Magnetventildurch die nun umgekehrte Druckdifferenzaufgedrückt und es trat NH3-Flüssigkeitintensiv aus.

Fall A)

Fall B)

Beim Öffnen wird der Anker gehoben und der Druck kannüber die Pilotdüse abströmen, der Servokolben wird vomAnker hochgehalten. Beim Schließen wird die Pilotdüsegeschlossen, der Vordruck baut sich über dem Servokolbenauf, das Ventil wird geschlossen.

An einer Saugleitung sollte eine Reparatur durchgeführt werden. Der Anlagen-abschnitt wurde auf Unterdruck gefahren und die Rohrleitung geöffnet.Ergebnis: Während der Reparatur an der geöffneten Saugleitung wurde sovielLuft in die Anlage eingesaugt, daß infolge dessen der stark gestiegene Anlagendruckdie NH3-Verdichter abschalteten. Der Druck in der Saugleitung stieg daraufhin undes kam zu einem intensiven NH3-Austriff.

Fall C)

An einer Anlage mit zwei liegenden Verdichtern mußte an einem Verdichter einArbeitsventil gewechselt werden. Es wurde vom ersten Verdichter der zweite aufUnterdruck abgesaugt, Der Zylinderkopf wurde geöffnet um das Ventil auszutauschen.Während dessen wurde am ersten Verdichter die Stopfbuchse der Kolbenstangegeölt um die Erwärmung zu mindern.Ergebnis: Es gelangte Luft in die Anlage und es bildete sich im ersten Verdichterein zündfähiges Gemisch aus NH3, Luft und erhitzten Öldämpfen. Es gab eineExplosion in der Anlage, die den Ölabscheider und die gesamte Druckleitung biszum Verflüssiger aufriß und in ebenes Blech verwandelte.

Reale Havariefälle 5in Kühlhäusern

Fazit:

Vor Inangriffnahme von Eingriffe in die Anlage müssen Reparaturtechnologiendem Personal vorgegeben werden und auf alle funktionalen Zusammenhängeund Gefährdungen hingewiesen werden.

Dr.-Ing. Günter Kaul