Seit Ende Dezember 2009 ist die Gefrieranlage für das Gremjatschinskij-Schachtbauprojekt der EuroChem in Betrieb! Nach Projektierung und Montage mit anschließender Erteilung aller für den Betrieb erforderlichen Genehmigungen wurde der Gefrierbetrieb aufgenommen.

Projektierung
Mit der Analyse der Untersuchungsergebnisse bzgl. der Geologie und der Hydrologie und der Bestimmung des Teufverfahrens wurde der zu erstellende Frostkörper bis zu einer Teufe von 520 m dimensioniert. Dazu wurden unter Anderem umfangreiche FEM-Berechnungen durchgeführt, die das Spannungs- und Verformungsverhalten des gefrorenen und ungefrorenen Gebirges bei drei verschiedenen Teuffortschritten je Arbeitstag berücksichtigten. Auf Grundlage der Ergebnisse ermittelte die Thyssen Schachtbau GmbH (TS) die zu installierende Gefrierleistung von 4.500 kW bei einer Soletemperatur von -38 °C. TS entschied sich bei diesem Projekt für den Einsatz eines Hochleistungskälteträgers, um damit, je nach Erfordernissen und Vorgaben durch den Kunden, Anpassungen der Kälteträgertemperatur im laufenden Betrieb vornehmen zu können.

Parallel dazu konnte mit der Projektierung der Gefrieranlage begonnen werden. Aufgrund der geografischen Lage und des engen Bauzeiten-planes war das Augenmerk von Beginn an darauf gerichtet, den Installationsaufwand vor Ort durch eine Modulbauweise auf ein Minimum zu reduzieren. Somit entschloss sich TS für Kältemaschinen in Containerbauweise und einem größtmöglichen Maß an vorgefertigten Baugruppen des Rohrleitungssystems. Projektiert wurden letztendlich 10 Container-gefrieranlagen und ein übertägiges vorgefertigtes und vorisoliertes Rohrleitungs-netz von etwa 1.400 m Länge. Durch Optimierung der Soleleitungsführung konnte dabei die erforderliche Kälteleistung weiter reduziert werden. Zudem war dadurch aufwändige Regelungstechnik im Vergleich zu früheren Gefrierschachtprojekten nicht mehr erforderlich. Das führte zu einem gleichmäßigen Frostkörperaufbau um alle Gefrierrohre und damit zu einer verkürzten Aufgefrierphase.

Aufgrund der Modulbauweise mit hohem Vorfertigungsgrad konnte die Gefrieranlage schließlich innerhalb von nur drei Monaten nach Beendigung der Gefrierlochbohrarbeiten parallel zu den Fundament- und den Vorbereitungsarbeiten zum Vorschachtteufen ihren Betrieb aufnehmen.








Betrieb sowie Steuerung und Überwachung
Für Betrieb und Steuerung der Gefrieranlage setzt TS modernste Mess- und Steuerungstechnik ein, die u.a. eine Fernüberwachung der Gefrieranlage aus Deutschland ermöglicht. Alle Informationen laufen im Anlagenleitstand vor Ort zusammen und werden dort weiterverarbeitet. Soleverluste in das Gebirge, beispielsweise durch unerwartet hohe Konvergenzen und der damit verbundenen Gefahr von Gefrierrohrbrüchen, können so dank modernster Technik  unverzüglich diagnostiziert werden. Ein umgehendes Eingreifen in die Gefrieranlage ist somit jederzeit möglich.
 

Neue, innovative Wege geht TS auch bei der Erfassung der Frostausbreitung im Gebirge. Hier kommt - weltweit erstmalig im Gefrierschachtbau - Lasertechnologie erfolgreich zum Einsatz, die in noch nie zuvor erreichter Auflösung von 1 Meter die Gebirgstemperatur über die gesamte Gefrierschachtteufe misst. Im Zusammen-spiel dieser Temperaturerfassung mit weiteren Messwerten im Gefrierprozess wird die IST-Frostkörperstärke über den gesamten Teufenbereich simultan ermittelt und steht dem Gefrierschachtbauer jederzeit zur Verfügung. Speziell zu diesem Zweck hat TS auf Basis ihrer umfangreichen Kenntnisse und Erfahrungen im Gefrierschachtteufen eine Software entwickelt, die zu jeder Zeit numerischen und grafischen Aufschluss über Gestalt und Größe des Frostkörpers gibt. Frostfenster sind somit nahezu vollständig auszuschließen. Gleichzeitig liefert die Software Prognosen für die weitere Frostausbreitung, um gegebenenfalls den aktuellen Gefrierbetrieb anzupassen und zu optimieren. Abweichungen der Durchflussmengen und Temperaturen in jedem einzelnen Gefrierrohren von den entsprechenden Mittelwerten werden aufgrund der digitalen Messtechnik unverzüglich in den Anlagenleitstand übertragen.
 

Die erforderliche Betriebserlaubnis für diese hochmoderne Gefrieranlage konnte in enger Kooperation zwischen EuroChem, den russichen Behörden und TS kurzfristig erlangt werden.
 

Dieser innovative Typ Gefrieranlage ist erstmalig beim Schachtbauprojekt der EuroChem zum Einsatz gekommen und verschafft TS einen weiteren Vorsprung auf dem Gebiet des Teufens von Schächten, die im Schutze eines Frostmantels niedergebracht werden müssen. Voraussetzung für die effektive Nutzung und Steuerung der neuartigen Schachtbaugefriertechnik, insbesondere für das Erkennen von Unregelmäßigkeiten im Gefrier- und Abteufprozess, ist eine permanente und minutiöse Abstimmung der Vorgänge zwischen den verantwortlichen Mannschaften des Schachtabteufens und Gefrierens.


 

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