Reduzierung von Fluchtemissionen bei Ventilen

Ventile

Um externe Leckagen von chemischen Stoffen zu vermeiden, ist das Konzept der besten verfügbaren Technik einzusetzen, anstatt nur auf die Kosten zu schauen.

Weltweit wird Fluchtemissionen immer mehr Beachtung geschenkt. Dabei handelt es sich um Geräteleckagen, im Gegensatz zu Punktquellenemissionen, die aus Reaktorentlüftungen oder Boilerabgasschächten stammen. Die Vorschriften in den Vereinigten Staaten konzentrieren sich immer stärker auf Fluchtemissionen in einzelnen Regionen wie dem Golf von Mexiko. Die EU-Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVU-Richtlinie) enthält umfassende Vorschriften zur Einschränkung von Fluchtemissionen. Die Richtlinie ist für neue Bauvorhaben seit 1999 gültig und wird seit Oktober 2007 auf Wartung, Reparatur und Aktualisierungen vorhandener Produktionsstätten angewendet. Es wird geschätzt, dass diese Gesetzgebung 50.000 Einrichtungen in Europa betrifft.

Fluchtemissionen decken weiten Bereich von Emissionen ab

Bild: Schnittbild des Kugelhahnes mit einer “schwimmenden” Kugel in der geschlossenen Position.

Fluchtemissionen werden unterschiedlich definiert und decken einen weiten Bereich von Emissionen ab, die sich nicht auf Abgasschächte, Rohrleitungen oder Entlüftungen beschränken. Dies schließt Emissionen aus der Massengutverarbeitung oder Verarbeitung von Rohmaterialien, den Staubgehalt der Luft und andere industrielle Prozesse ein.

Was Emissionen im Allgemeinen und Fluchtemissionen im Besonderen angeht, so geht der Trend eindeutig hin zu höheren Standards und mehr Überprüfungen. Fluchtemissionen spielen eine wichtige Rolle bei der Festsetzung der nächsten Generation von Emissionsstandards, insbesondere mit Blick auf reaktive flüchtige organische Verbindungen (HRVOC).

Nicht alle Leckagen werden als Fluchtemissionen betrachtet. Leckagen können entweder intern oder extern auftreten. Im Fall eines Kugelhahns könnte sich eine interne Leckage auf eine Leckage am Sitz von der Stromaufwärts- zur Stromabwärtsseite beziehen. Solange am Ventil kein Entweichen in die Atmosphäre auftritt, führt eine interne Leckage zu keinen Fluchtemissionen. Im Gegensatz dazu bezieht sich eine externe Leckage auf eine Leckage vom Ventilinneren in die Umgebung, was beispielsweise über eine Spindeldichtung oder Körperdichtung erfolgen könnte. Wenn diese Leckagen die Umwelt beeinträchtigen, handelt es sich dabei um Fluchtemissionen.

Externe Leckagen (auch bei Ventilen) verursachen Vermögens- und Umweltschäden

Externe Leckagen aus Verschraubungen, Ventilen und anderen Fluidsystemkomponenten können im Laufe eines Jahres große finanzielle Verluste verursachen. Bei einem Werk mit 50.000 Verschraubungen wird der durchschnittliche jährliche Vermögensschaden aufgrund von Leckagen an Verschraubungen beispielsweise auf über $ 25.000 geschätzt. Solche Beispiele liefern Argumente für einen Ansatz, bei dem die Gesamtbetriebskosten bei Systemdesign, Produktauswahl und Wartung berücksichtigt werden.

Leckagen können aber nicht nur an Dichtungspunkten auftreten, sondern auch durch Körperwerkstoffe wie Gussstücke erfolgen. Bei der Spezifikationen von Ventilen, sollten zuständige Systemdesigner die Integrität und Untersuchung des Körperwerkstoffs nicht vernachlässigen, gleichgültig, ob es sich dabei um gegossene oder maschinell bearbeitete Teile handelt. Welche Spezifikationen legt der Ventilhersteller für den Metallzulieferer fest? Welche Qualitätskontrollen sind vorhanden? Ein zertifizierter Materialtestbericht gibt viele Antworten auf die wichtigsten Fragen zur Qualität des Körperwerkstoffs. Systemdesigner die Spezifikationen von Ventilen verantworten, sollten eine Zusammenarbeit mit Zulieferer und Management unbedingt berücksichtigen, um die Applikation in ihrem ganzen Umfang zu verstehen, die erforderliche Testdokumentation zu liefern und eine begründete Entscheidung zu treffen. Anschließend, wenn die Ventile installiert sind, müssen Unternehmen mit einem angemessenen Wartungsprogramm vor Ort an deren Anlagen gerüstet sein.

Wartungs- und reparaturfreundliche Ventile sind von großer Bedeutung

Während die Vorschriften zu Fluchtemissionen strenger werden, kommt auch der Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit einer immer größeren Bedeutung zu. Ein Ventil, das einfach gewartet und repariert werden kann, wird auch mit höherer Wahrscheinlichkeit tatsächlich gewartet und repariert.

In den Vereinigten Staaten, halten sich Unternehmen an das LDAR Programm (leak detection and repair) um auf einer Seite Emissionen zu kontrollieren und zu reparieren und auf der anderen um die Einhaltung der Gesetzgebung zu gewährleisten. Das Ergebnis ist ein Programm, das laufende Wartung sicherstellt, was wiederum Effizienz der Anlagen garantiert. Währenddessen Rechtsvorschriften überall auf der Welt strenger werden, ist es angebracht, dass Anlagen laufend Programme wie LDAR implementieren, um stets Lösungen zu entwickeln die Emissionenbesorgnisse entgegen wirken.

Bei der Ventilauswahl direkte und indirekte Kosten berücksichtigen

Beim Auswählen eines Kugelhahns muss ein Systemdesigner Faktoren wie Materialverträglichkeit, Drücke, Temperaturen, gewünschte Häufigkeit von Inspektionen und Einstellungen sowie die Häufigkeit der Betätigung berücksichtigen. Wenn Kosten zum entscheidenden Faktor bei der Auswahl eines Ventils werden, muss sich der Systemdesigner darüber klar werden, mit welchen Kompromissen dies verbunden ist. Die tatsächlichen Kosten eines Ventils beschränken sich nicht auf den Kaufpreis, sondern errechnen sich aus den Gesamtbetriebskosten. Angesichts von steigenden Preisen von Rohmaterialien und Rohstoffen und immer höheren und häufiger verhängten Strafen für Verstöße gegen Umweltvorschriften müssen die direkten und indirekten Kosten berücksichtigt werden, die für häufige Wartung sowie Defekte und Ersatzteile anfallen. (qui)

* Michael D. Adkins, Regulator Product Manager, managing the Field Engineering Group, Swagelok Company

Quelle: Konstruktionspraxis, Juni 2012 https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/reduzieren-von-fluchtemissionen-a-368028/