Die längste Fernwärmeleitung Österreichs. Bericht über die Planung, den Bau und die Qualitätssicherung

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1 EVN Wärme GmbH 1 Die längste Fernwärmeleitung Österreichs Bericht über die Planung, den Bau und die Qualitätssicherung Vortrag anlässlich der Fernwärmetage März 2010 CONGRESS CENTER VILLACH / Hotel Holiday Inn 9500 Villach, Europaplatz 1 Veranstalter: Fachverband der Gas- und Wärmeversorgungsunternehmungen A. Oberhammer, EVN Wärme GmbH, im März 2010

2 EVN Wärme GmbH 2 Inhalt Projektbeschreibung Die Fernwärme St. Pölten GmbH Die Wärmeerzeugung in Dürnrohr Der Leitungsverlauf Planung Werkstoffauswahl 40 bar Betriebsdruck, Ø 400 mm, 140 C Baubericht Funde des Bundesdenkmalamtes Die Leitungsherstellung Düker und andere Sonderbauwerke Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Teil II (aus zeitlichen Gründen nicht angeführt) Berechnungen zur Druckprobe Vergleich Plan zu IST Wärmeverlust Mittendruck-Druckhaltung Vergleich Berechnung zu IST Druckverlust

3 EVN Wärme GmbH 3 Projektbeschreibung Die Fernwärme St. Pölten GmbH Versorgungsgebiet Landeshauptstadt St. Pölten Wärmeabsatz > 250 GWh/a (Dampf und Heizwasser) Netzverluste rd. 10% Wärmeeinsatz Primärenergie Erzeugungsanlagen Fernheizwerk Nord Fernheizwerk Süd Kapazität max. Netzlast Netzlänge Kunden rd. 300 GWh/a Erdgas, KWK-Wärme aus der EVN EVZ Salzer t/a CO2 [register.ecra.at] t/a CO2 >200 MWth rd. 100 MWth 70 km Alle großen, privaten und öffentlichen Objekte

4 EVN Wärme GmbH 4 Projektbeschreibung Die Fernwärme St. Pölten GmbH - Fernwärmenetz FHKW Nord Gesamte Netzlänge rd. 70 km Vorlauf-Temperaturen gleitend max. 115 C Maximale Dimension DN Erzeugungszentralen EVZ Salzer FHKW Süd

5 EVN Wärme GmbH 5 Projektbeschreibung Kooperation EVN - Fernwärme St. Pölten GmbH Kooperation bei Wärmelieferung EVN und Fernwärme St. Pölten Künftig kommen 2/3 der St. Pöltener Fernwärme aus den Anlagen am Standort Dürnrohr Müllverbrennung Abwärme Kraft-Wärme-Kopplung Biomasse-Großanlage CO 2 Reduktion um rd Tonnen pro Jahr in St. Pölten Reduktion sonstiger Luftschadstoffe (wie z.b. NOx) in St. Pölten Einsparung von Primärenergie (rd. 20 Mio m 3 Erdgas pro Jahr) Potential für weiteren Ausbau des Fernwärmenetzes

6 EVN Wärme GmbH 6 Fernwärme für St. Pölten aus Dürnrohr / Zwentendorf Wärme aus Abfallverwertung Kraft-Wärme-Kopplung Biomasse

7 EVN Wärme GmbH 7 EVN Müllverbrennungsanlage Dürnrohr Bestand Linie MWth Erweiterung um Linie 3 Leistung 90 MWth Plankapazität t/a CO 2 -Einsparung t/a

8 EVN Wärme GmbH 8 Projektbeschreibung Erzeugungsanlagen in Dürnrohr Wärmetransportleitung nach St. Pölten Kraftwerk Dürnrohr EVN Müllverbrennungsanlage Turbinengebäude Pumpengebäude Biomasse-Großanlage

9 EVN Wärme GmbH 9 Projektbeschreibung Leitungsverlauf Dürnrohr Trassenverlauf von Dürnrohr über Perschlingtal und Traisental nach St. Pölten Nord Salzer Süd 5 km Gesamtlänge 31 km Durchmesser INNEN 400/450 mm Wärmelieferung rd. 200 Mio. kwh pro Jahr Deckung von 2/3 des Fernwärmebedarfs in St. Pölten

10 EVN Wärme GmbH 10 Auslegung Rohrleitung Ermittlung des Betriebsdrucks Maximaler Druckverlust Höhendifferenz zwischen Dürnrohr und St. Pölten Mindestdruck in Leitung wegen Ausdampfen 150 C Summe Arbeitsspiel Druckhaltung Bei kleiner Last, kleinem Druckverlust, ist der Druck vor dem Wärmetauscher und der Pumpe in Dürnrohr geringer. Rohrdimensionierung PN 40, Stahl S235J Deshalb Wahl des höherfesten Materials Vorlauf Dürnrohr bis Eggerschacht Vorlauf Dürnrohr bis Eggerschacht >25 bar 9 bar 5 bar ~ 40 bar 0 bar deshalb Mittendruckhaltung Mindestwanddicke 8,8 mm S355J DN 400, S355J, 23,8 km DN 450, S235J, 7,4 km

11 EVN Wärme GmbH 11 Auslegung Rohrleitung DN 400 Dürnrohr Rücklauf Dürnrohr bis Schacht 3 DN 400, S235J, 23,8 km Vorlauf Dürnrohr bis Schacht 3 DN 400, S355J, 23,8 km DN 450 Nord Salzer Süd 5 km Vorlauf Schacht 3 bis St. Pölten DN 450, S235J, 7,4 km Rücklauf Schacht 3 bis St. Pölten DN 450, S235J, 7,4 km

12 EVN Wärme GmbH 12 Leitungsverlauf Künettenprofil 1 Künette Montagebereich Fahrstreifen Aushub Oberboden Fahrstreifen Arbeitsstreifen mit 23,5 Meter

13 EVN Wärme GmbH 13 Leitungsverlauf Künettenprofil 2 Montagebereich Künette Aushub Humus Fahrstreifen Arbeitsstreifen mit 21 Meter

14 EVN Wärme GmbH 14 Baubericht Beginn Der Bauabschnitt beginnt Im Vorfeld: Gestattungsverträge Zufahrtsrechte Freimachung der Trasse Archäologische Grabungen

15 EVN Wärme GmbH 15 Baubericht Archäologische Fundstellen Frühbronzezeitliche Bestattung einer Frau, die im Zuge der Beraubung in noch unverwestem Zustand von der ursprünglichen Hocker- in eine Rückenlage gebracht wurde. Von den insgesamt 98 entdeckten Objekten entfiel ein Großteil auf Siedlungsgruben im Neolithikum. Neben einigen wenigen Objekten der Linearbandkeramik zeigten sich zahlreiche Gruben der Lengyel-Kultur. In einer großen Lehmentnahme fand sich das Fragment eines Idols. Es wies einen einfach modellierten Kopf mit leicht eingedellten Augen, abstehenden Ohren und einer leicht schrägen Nase auf, hatte einen langen Hals und leicht nach oben weisende Arme.

16 EVN Wärme GmbH 16 Baubericht Archäologische Fundstellen

17 EVN Wärme GmbH 17 Baubericht Rohrausfuhr Ausfuhr der Rohrleitungen Vorteil des Lieferanten Isoplus Rohre wurden mit Kran auf die Baustelle geliefert. Kein zusätzlicher Umschlagplatz notwendig.

18 EVN Wärme GmbH 18 Baubericht Auslegen der Rohre

19 EVN Wärme GmbH 19 Projektbeschreibung Ausgelegte Rohre

20 EVN Wärme GmbH 20 Baubericht Schweißen der Rohrleitungen Seitenbaum dient zum Zurechtrücken der Rohrleitung, damit der Schweißspalt optimal ist Raupenfahrzeug mit Kran Aggregat Zelt Zentrierklemme Gefertigt wird direkt neben der Baustrasse

21 EVN Wärme GmbH 21 Baubericht Vakuumprüfung der Schweißnaht

22 Baubericht Schweißung der Muffe EVN Wärme GmbH 22 Anschlussdraht Vorwärmen der Muffe Stahlschelle setzen Elektroschweißen der Muffe wird aufgezeichnet Ausschäumen

23 EVN Wärme GmbH 23 Baubericht Grabenherstellung und Vlies (Bauflies) verlegen

24 EVN Wärme GmbH 24 Baubericht Rohre in Künette legen

27 EVN Wärme GmbH 27 Baubericht Hinterfüllen der Leitung Die Rohrleitung wird bis zu einer Höhe von einem Drittel mit Sand gefüllt. Das Vlies (Bauflies) dient dazu, dass keine (großen) Steine in den Bereich der Bettung eindringen.

28 EVN Wärme GmbH 28 Baubericht Vorspannen der Leitung Die Vorspannung erfolgte elektrisch. Gewählt wurde diese Methode, damit kein Druckprobenwasser wieder aus der Leitung gespült werden muss. Welches sonst immerhin rund 8000 m³ betragen hätte. Die Reinigung der Leitung erfolgte aber dann durch eine Molchung. Bei der Molchung wurde einiges an Schmutz gefunden, so z.b. Rohrdeckel, Sand Steine. Messschnur Maßband

29 EVN Wärme GmbH 29 Baubericht Die Trasse ist fertig geschüttet

30 EVN Wärme GmbH 30 Baubericht Schlussnaht zweier Rohrstränge in der Künette

31 EVN Wärme GmbH 31 Baubericht Schlussarbeiten eines Trassenabschnitts bei Schnee und Eis mit Wasser in der Künette

32 EVN Wärme GmbH 32 Baubericht Düker Im Zuge des Projektes mussten 5 Flussquerungen gemacht werden 4 Querungen des Perschlingkanals HQ 100 = 230 m³/s 1 Querung der Traisen HQ 100 = 765 m³/s Nachfolgend werden 4 Varianten der Flussquerung dargestellt und miteinander verglichen 3 Methoden der Ummantelung im Falle von Dükerungen 1 einfache und kostengünstige Flussquerung mit einfacher Rohrbrücke

33 EVN Wärme GmbH 33 Varianten des Dükerbaus Die klassischen Dükerausführungen Betrachtung der Querschnitte Betonhüllrohr-Düker Rohre werden mit Betonmantel versehen Verbunden über Stahlkonstruktion Eingerollt über Rollenlager und abgesenkt Stahl-Mantel-Rohr-Düker Stahlhüllrohr (blau) mit klassischen Kunststoffabstandhaltern. Verfüllt/verpresst mit Bentonit-Betonmischung, analog Langrohrrelining Eingehoben, keine Rollen notwendig, da Stahlrohr sehr tragfähig. Beton-Kasten-Düker Rohre werden mit Betonmantel versehen Verbunden über Stahlkonstruktion Eingerollt und abgesenkt

34 EVN Wärme GmbH 34 Baubericht Die Alternative zum Düker Querschnitt der Brücke Stahlhüllrohr Stahlrohrbrücke 30 Meter Spannweite, 50 Meter Gesamtlänge Stahlhüllrohr mit Kunststofflager, per Kran eingehoben Kosten: ½ eines Dükers bei schwierigen Flussverhältnissen; 2 fache Kosten bei seichten flach geböschten Flüssen. Lagerkonstruktion Kunststofflager Lagerkonstruktion Vollumschließende Stahlplatte

35 EVN Wärme GmbH 35 Baubericht Düker Rohre für Baustraße durch Fluss betonummantelter Düker Baufeld Dükermontage Rolllager Baustrasse

36 EVN Wärme GmbH 36 Baubericht Düker Betonfertigteile Befestigung auf Kunststoffmantelrohr (mit schützender Folie), bzw. auf deren Dehnpolster Kunststoffseile werden als Bewehrung in die Nuten eingelegt.

37 EVN Wärme GmbH 37 Baubericht Düker Stahlschalung Liegt auf den Betonfertigteilen auf. Befestigung mittels Stahlband.

38 EVN Wärme GmbH 38 Baubericht Düker Beton wird in Schalung eingefüllt

39 EVN Wärme GmbH 39 Baubericht Düker

40 EVN Wärme GmbH 40 Baubericht Düker Ausschalen Kontrolle der Qualität

41 EVN Wärme GmbH 41 Düker Einheben Neben dem Damm wird eine Grube hergestellt und am Boden Rollenlager angeordnet. Der Fertige Düker wird eingehoben. Der Damm zum Fluss wird geöffnet. Der Düker wird eingerollt

42 EVN Wärme GmbH 42 Düker In das Flussbett auf den Rollenlagern einrollen

43 EVN Wärme GmbH 43 Baubericht Stadt Vorbildliche Künette Absperrung mit Bauzaun Seitliche Hinterfüllung der Pölzung Rohrleitung im Graben mittig gesichert aber nicht gewaltsam verkeilt Rohrlager auf Styropor und nicht direkt auf Holz Zusätzliche Schweißgrube

44 EVN Wärme GmbH 44 Baubericht Stadt

45 EVN Wärme GmbH 45 Baubericht Wasserhaltung Bereich mit Grundwasserabsenkung Bohren von Brunnen Setzen von Filterrohren mit Filterkies

46 EVN Wärme GmbH 46 Baubericht Wasserhaltung - mit Motorpumpen

47 A. Oberhammer EVN Wärme GmbH 47 Baubericht Wasserhaltung - Betondecke Die Fernwärmetrasse ist zeitweise - im Falle von Hochwasser der Traisen - geflutet. Sicherung der Fernwärmeleitung gegen Aufschwimmen durch Errichtung einer bewehrten Betonplatte direkt über der Leitung.

48 EVN Wärme GmbH 48 Baubericht Wasserhaltung - nach Grundbruch Vakuumpumpstation Vakuumlanzen

49 A. Oberhammer EVN Wärme GmbH 49 Baubericht Hochwasser

50 EVN Wärme GmbH 50 Baubericht Wasser in der Pressgrube

51 EVN Wärme GmbH 51 Baubericht Wasser in der Künette Künette geflutet Einfacher Pumpensumpf zumeist ausreichend

52 EVN Wärme GmbH 52 Wärmeerzeugung Leitung vom Kraftwerk Im Kraftwerk Dürnrohr wurde ein eigenes Versorgungsgebäude errichtet, von dem aus die Fernwärmetrasse beginnt. (Bild nachfolgend) Dampfleitungen sowohl vom Kraftwerk als auch von der Abfallverwertung führen zu diesem Gebäude

53 EVN Wärme GmbH 53 Wärmeerzeugung Neues Energieverteilungsgebäude

54 EVN Wärme GmbH 54 Wärmeerzeugung Rohrbündelwärmetauscher

55 EVN Wärme GmbH 55 Wärmeerzeugung Pumpstation Fernwärmepumpen 3 Stück 2 stufig Max Differenzdruck 30 bar Messtechnik 3 fach ausgerüstet

56 EVN Wärme GmbH 56 Wärmeerzeugung Druckhaltung Druckhaltegefäße 2 * 100 m 3 Mittendruckhaltung Druck vor Pumpe etwa zwischen 6 und 20 bar, abhängig von der Pumpmenge

57 EVN Wärme GmbH 57 Wärmeerzeugung Beide Wärmetauscher Vakuumpumpstation

58 EVN Wärme GmbH 58 Wärmeübergabestation St. Pölten Quelle:

59 EVN Wärme GmbH 59 Wärmeübergabestation St. Pölten 50 MW

60 EVN Wärme GmbH 60 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Rohre mit tiefen Kerben Rohre ausgeliefert durch Werk Rohre verarbeitet bei Rohrhersteller Rohre verarbeitet durch Schweißer Rohre bereits im Rohrgraben Erkennen von Problemen nur durch Bauherrn möglich Händisches abrubbeln der Schweißnaht Fehler war innerhalb der Toleranz gemäß Hersteller:

61 EVN Wärme GmbH 61 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Übertragen der Rohrkennzeichnung in das Rohrbuch Kontrolle der Werkstoffdatenblätter z.b. richtige Prüffestigkeit Gas: Rp 0,5 Fernwärme: Rp 0,2

62 EVN Wärme GmbH 62 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Wenn das Rohrmaterial abgeladen ist müssen die Rohrdeckel montiert sein. Die Verunreinigungen bleiben in der Leitung: verändern dauerhaft den Druckverlust. muss mühsam aus dem Schmutzfänger geholt werden.

63 EVN Wärme GmbH 63 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Analyse (nicht von dieser Baustelle) Bestimmung der Nahtbreite Bestimmung der Nahtüberhöhung Soll 1mm + 0,1 * Nahtbreite Soll max. 2,10 mm IST 3,57 mm Nachbearbeitung durch Hersteller Kontrolle wie lange und wie intensiv? So lange bis sich Hersteller das Werkzeug zur Nahtüberhöhungskontrolle besorgt

64 EVN Wärme GmbH 64 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Analyse (nicht von dieser Baustelle) Bestimmung des Kreuzstoßes Beobachtung des weißen Strichs Messung des Abstands Längsnaht Weißer Strich Je nach Hersteller und Durchmesser 30, 45, 60 Aktuelle Normung min. 50 mm oder 10 s Alte Normung 5 s Wenn kritisch: Fühlen der Längs- Schweißnaht mit den Fingerkuppen; oder Kontrolle der Lage der Stempelung. SOLL: min. 56 mm IST: 39,42 mm Kontrolle wie lange und wie intensiv? So lange bis der Hersteller beim Zusammenbau ins Rohr schaut.

65 EVN Wärme GmbH 65 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Obwohl das Rohr nicht geschnitten ist. Hier muss nun etwa 1 cm abgetragen werden! Analyse (nicht von dieser Baustelle) Das Rohr ist geschnitten und total verbrannt Der Einbrand ist so tief, dass der Teil eigentlich nur mehr herausgeschnitten werden kann. Niemand kann abschätzen wie weit das geht.

66 EVN Wärme GmbH 66 Qualitätssicherung Erkennung von Fehlern und Mängeln Sichtprüfung von Schweißnähten Dokumentation Anfordern von Spezialisten = War noch in der Norm

67 EVN Wärme GmbH 67 Qualitätssicherung Zusammenfassung Plan IST Luftfreiheit bei der Druckprobe Kontrolle notwendig mit Berechnung davor Wärmeverlust: aus Berechnung verglichen zu IST < 100% Mittendruck-Druckhaltung Funktioniert Vergleich Berechnung zu IST Druckverlust EVN Berechnung < 100% Fremdberechnung < 60% Übertragungsleistung 100% > 110% Pumpstrom 100% << 100%

68 EVN Wärme GmbH 68 Kontaktdaten Autor: Andreas Oberhammer Firma: EVN Wärme GmbH EVN Platz 2344 Maria Enzersdorf