Seitenkanalverdichter übernehmen in Biogasanlagen unterschiedliche Aufgaben. Sie können Biogas im Fermenter rezirkulieren, Gas zwischen Anlagenteilen fördern, Prozessluft für die biologische Entschwefelung bereitstellen, Biofilter versorgen oder definierte Luft- und Gasströme für weitere Nebenprozesse erzeugen. Für jede dieser Aufgaben muss der Betriebspunkt aus Volumenstrom und Druckdifferenz bestimmt werden. Bei direktem oder möglichem Kontakt mit Biogas kommen jedoch weitere Auswahlkriterien hinzu.

Biogas kann feucht sein und abhängig von seiner Zusammensetzung Bestandteile enthalten, die metallische Oberflächen, Dichtungen, Schrauben und weitere Bauteile belasten. Besonders kritisch sind Betriebszustände, bei denen sich Kondensat bildet oder über Leitungen in Richtung des Seitenkanalverdichters gelangen kann. Deshalb reicht es nicht aus, ausschließlich nach einer ATEX-Ausführung zu fragen. Explosionsschutz und Korrosionsschutz erfüllen unterschiedliche Aufgaben und müssen getrennt bewertet werden.

ATEX beantwortet die Frage nach dem Explosionsschutz

In Bereichen, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, müssen Geräte und Komponenten zur festgelegten Zoneneinteilung und zum Sicherheitskonzept der Anlage passen. Die ATEX-Ausführung eines Seitenkanalverdichters betrifft diese explosionsschutztechnische Eignung. Für bestimmte Biogasanwendungen stehen geeignete FPZ-Seitenkanalverdichter in ATEX-II-3GD-Ausführung zur Verfügung.

Ob eine solche Ausführung im konkreten Projekt erforderlich und ausreichend ist, hängt unter anderem von der Zone am Aufstellort, dem geförderten Medium, der inneren oder äußeren explosionsfähigen Atmosphäre, der Temperaturklasse, der Gasführung und dem Anlagenkonzept ab. Diese Bewertung kann nicht allein aus der Bezeichnung „Biogasanlage“ abgeleitet werden. Der Anlagenbetreiber beziehungsweise Planer muss die erforderliche Zoneneinteilung und die sicherheitstechnischen Randbedingungen vorgeben.

Eine ATEX-Ausführung sagt jedoch nicht automatisch aus, wie widerstandsfähig die Maschine gegenüber Feuchtigkeit, Kondensat oder korrosiv wirkenden Gasbestandteilen ist. Genau an dieser Stelle beginnt die getrennte Betrachtung des Korrosionsschutzes.

Feuchtigkeit entsteht nicht nur im normalen Förderbetrieb

Biogas enthält häufig Wasserdampf. Solange Temperatur und Betriebsbedingungen stabil bleiben, kann die Feuchtigkeit gasförmig im Medium enthalten sein. Verändert sich die Temperatur, können Taupunktunterschreitungen auftreten und Wasser kann kondensieren. Dies ist beispielsweise in kühleren Leitungsabschnitten, bei Temperaturwechseln, beim Anfahren, nach dem Abschalten oder während längerer Stillstandszeiten möglich.

Auch die Leitungsführung beeinflusst, wo sich Kondensat sammelt. Gefälle, Tiefpunkte, Abscheider, Entwässerungsmöglichkeiten und die Lage des Seitenkanalverdichters sind deshalb Bestandteil der Gesamtbetrachtung. Ein korrekt ausgewählter Seitenkanalverdichter kann nicht verhindern, dass eine ungeeignete Rohrleitungsführung Kondensat in Richtung der Maschine führt.

Bei Anlagenstillstand kann sich die Situation zusätzlich verändern. Die Maschine erzeugt keinen Gasstrom mehr, Bauteile kühlen ab und Feuchtigkeit kann sich auf inneren Oberflächen niederschlagen. Auch Rückströmungen oder ein nicht ausreichend getrenntes Leitungssystem können dazu führen, dass feuchtes Gas oder Kondensat in Bereiche gelangt, die im normalen Betrieb weniger belastet sind.

Warum Korrosion bei Seitenkanalverdichtern technisch relevant ist

Seitenkanalverdichter arbeiten berührungslos. Das Laufrad dreht sich innerhalb des Gehäuses, ohne die feststehenden Bauteile zu berühren. Für die Funktion sind definierte Spaltmaße zwischen rotierenden und stehenden Komponenten erforderlich. Diese Konstruktion ermöglicht einen öl- und weitgehend wartungsfreien Förderprozess, stellt aber Anforderungen an den Zustand der inneren Oberflächen.

Werden Gehäuseflächen, Laufrad, Statorbereiche, Schrauben oder andere Komponenten durch Korrosion verändert, kann dies die Strömungsverhältnisse und langfristig auch die Funktion der Maschine beeinflussen. Ablagerungen, Korrosionsprodukte oder veränderte Oberflächen können sich ungünstig auf Druckaufbau, Volumenstrom und mechanische Freigängigkeit auswirken.

Korrosionsschutz ist deshalb kein dekorativer Zusatz. Er muss dort geprüft werden, wo Feuchtigkeit, Kondensat oder aggressive Bestandteile mit der Maschine in Kontakt kommen können. Gleichzeitig darf nicht pauschal angenommen werden, dass jede Biogasanwendung dieselbe Schutzstufe benötigt. Die tatsächliche Belastung hängt vom Medium, von der Gaszusammensetzung, der Temperatur, dem Kondensatanfall, der Betriebsweise und der Aufstellung ab.

Direkte und indirekte Biogasanwendungen unterscheiden

Nicht jeder Seitenkanalverdichter in einer Biogasanlage fördert Biogas. Bei der biologischen Entschwefelung oder bei der Belüftung eines Biofilters kann die Maschine beispielsweise normale Umgebungsluft bereitstellen. In anderen Prozessen, etwa bei der Gasrezirkulation, beim Gastransport oder bei der Förderung zum Blockheizkraftwerk, kann der Seitenkanalverdichter direkt mit Biogas in Kontakt kommen.

Diese Unterscheidung ist für die Auswahl wesentlich. Wird ausschließlich saubere Luft in einem nicht explosionsgefährdeten Bereich gefördert, können andere Anforderungen gelten als bei direktem Kontakt mit feuchtem Biogas. Trotzdem muss auch bei einer Luftversorgung geprüft werden, ob durch Stillstand, Rückströmung oder eine Verbindung mit dem Biogassystem belastetes Gas in Richtung der Maschine gelangen kann.

Die Bezeichnung des Gesamtprozesses reicht daher nicht aus. Entscheidend ist, welches Medium tatsächlich durch den Seitenkanalverdichter strömt, welche Zustände im Normalbetrieb und im Stillstand auftreten und wo die Maschine innerhalb der Anlage aufgestellt wird.

Mögliche Schutzmaßnahmen projektbezogen prüfen

Für Biogasanwendungen können abhängig von Baugröße und Ausführung verschiedene Schutzmaßnahmen geprüft werden. Dazu gehören beispielsweise Oberflächenbehandlungen, Anodisierung beziehungsweise Eloxal, Imprägnierungen, Versiegelungen, korrosionsbeständigere Materialien, Edelstahlschrauben oder abgedichtete Ausführungen. Welche Option verfügbar und technisch sinnvoll ist, hängt von der konkreten Maschine und dem Einsatzfall ab.

Eine Schutzmaßnahme darf nicht losgelöst vom Gesamtsystem betrachtet werden. Eine behandelte Oberfläche ersetzt keine Kondensatableitung. Edelstahlschrauben schützen nicht automatisch Laufrad und Gehäuse. Eine abgedichtete Ausführung löst keine ungeklärte Rückströmung. Die wirksame Lösung entsteht deshalb aus der Verbindung von geeigneter Maschinenausführung, sinnvoller Rohrleitungsführung, Kondensatmanagement und passender Betriebsweise.

Auch der Aufstellort ist relevant. Innenaufstellung, geschützter Außenbereich, Umgebungstemperatur, direkte Witterungseinflüsse und mögliche Feuchtigkeit aus der Umgebung müssen in die Auswahl einbezogen werden. Je nach Projekt können außerdem besondere Motorschutzarten, Temperaturüberwachung oder Antikondensationsmaßnahmen erforderlich sein.

Der tatsächliche Betriebspunkt bleibt die Grundlage

ATEX- und Korrosionsschutzanforderungen dürfen die hydraulische beziehungsweise strömungstechnische Auslegung nicht ersetzen. Ein Seitenkanalverdichter muss am erforderlichen Betriebspunkt arbeiten. Dafür werden der benötigte Volumenstrom und die notwendige Druckdifferenz gemeinsam betrachtet.

Zum Druckbedarf gehören nicht nur der gewünschte Druck am Verbraucher, sondern auch Verluste in Rohrleitungen, Armaturen, Filtern, Kühlern, Abscheidern, Düsen und weiteren Komponenten. Bei Gasrezirkulation oder Gaseinblasung müssen gegebenenfalls zusätzliche Gegendrücke berücksichtigt werden. Bei der Förderung zwischen Anlagenteilen sind die Druckverhältnisse auf der Ansaug- und Druckseite maßgebend.

Die Auswahl allein nach dem maximalen Volumenstrom oder maximalen Druckwert der Maschine ist nicht ausreichend. Beide Werte werden nicht gleichzeitig erreicht. Maßgebend ist die Kennlinie des Seitenkanalverdichters am vorgesehenen Betriebspunkt. Auch Gasdichte, Temperatur, Höhenlage und Frequenz können die verfügbare Leistung beeinflussen.

Sicherheits- und Prozessanforderungen gemeinsam betrachten

Für eine belastbare Vorauswahl müssen Prozess, Medium und Sicherheitskonzept zusammengeführt werden. Dabei ist zu klären, ob der Seitenkanalverdichter Luft oder Biogas fördert, welche Gaszusammensetzung vorliegt, wie feucht das Medium ist und ob Kondensat auftreten kann. Zusätzlich werden Volumenstrom, Druckbedarf, Betriebsdauer und mögliche Lastwechsel benötigt.

Bei ATEX-Anwendungen sind die Zoneneinteilung, Gerätekategorie, Gas- beziehungsweise Staubgruppe und Temperaturklasse zu berücksichtigen. Diese Angaben müssen aus der Gefährdungsbeurteilung und dem Explosionsschutzkonzept des Betreibers hervorgehen. SKVTechnik kann auf dieser Grundlage prüfen, welche dokumentierten Maschinenausführungen für eine technische Vorauswahl infrage kommen.

Korrosionsschutzmaßnahmen werden anschließend gesondert betrachtet. Dabei helfen Angaben zu Feuchtigkeit, Kondensat, Gaszusammensetzung, Temperatur, Stillstandszeiten, Reinigungsbedingungen und Aufstellort. Je genauer diese Informationen vorliegen, desto zielgerichteter können verfügbare Sonderausführungen mit dem Hersteller abgestimmt werden.

Welche Angaben für eine Anfrage benötigt werden

Für die technische Vorauswahl sollte der Einsatzfall möglichst konkret beschrieben werden. Hilfreich sind insbesondere:

• Aufgabe des Seitenkanalverdichters innerhalb der Biogasanlage
• tatsächlich gefördertes Medium: Luft, Biogas oder anderes Prozessgas
• gewünschter Volumenstrom in m³/h oder Nm³/h
• benötigter Überdruck oder Unterdruck am Betriebspunkt
• Druckverluste des Leitungssystems und der angeschlossenen Komponenten
• Gaszusammensetzung, soweit bekannt
• Feuchte, Temperatur und erwarteter Kondensatanfall
• Dauerbetrieb, intermittierender Betrieb oder längere Stillstandszeiten
• Aufstellort und Umgebungstemperatur
• ATEX-Zone und weitere Vorgaben aus dem Explosionsschutzkonzept
• elektrische Versorgung
• gewünschte Überwachung und Sonderausstattung
• bekannte Anforderungen an Oberflächenbehandlung, Abdichtung oder Werkstoffe

Wenn noch nicht alle Werte vorliegen, kann eine erste Prozessbeschreibung trotzdem als Ausgangspunkt dienen. Fehlende Angaben werden dann gekennzeichnet und gezielt nachgefordert. Eine verbindliche Auswahl sollte jedoch erst erfolgen, wenn der Betriebspunkt und die sicherheitsrelevanten Randbedingungen ausreichend bestimmt sind.

Kondensatmanagement als Aufgabe des gesamten Systems

Der Korrosionsschutz des Seitenkanalverdichters ist nur ein Teil des Kondensatmanagements. Bereits bei der Planung sollte geprüft werden, an welchen Stellen der Anlage das Gas abkühlt und wo sich Flüssigkeit sammeln kann. Tiefpunkte, lange Außenleitungen, ungedämmte Rohrabschnitte und starke Temperaturwechsel können die Kondensatbildung begünstigen. Abscheider und Entwässerungsstellen müssen so angeordnet sein, dass Flüssigkeit kontrolliert erfasst und nicht mit dem Gasstrom zur Maschine transportiert wird.

Auch die Einbaulage von Armaturen und Rückschlagkomponenten ist zu berücksichtigen. Nach dem Abschalten können sich die Druckverhältnisse verändern. Ohne geeignetes Anlagenkonzept kann feuchtes Gas zurückströmen oder sich Kondensat aus einer höher gelegenen Leitung in Richtung des Seitenkanalverdichters bewegen. Ob und welche Rückschlag- oder Absperreinrichtungen benötigt werden, muss der Anlagenplaner anhand des Prozesses festlegen.

Bei saisonal oder nur zeitweise betriebenen Biogasanlagen sind Stillstandsphasen besonders zu betrachten. In dieser Zeit fehlen Strömung und betriebsbedingte Erwärmung. Die Maschine und die Rohrleitungen gleichen sich der Umgebungstemperatur an. Dadurch können sich andere Feuchtigkeitsbedingungen ergeben als im Dauerbetrieb. Für die Auswahl sind deshalb nicht nur die Werte während der Produktion, sondern auch Anfahr-, Abfahr- und Stillstandszustände relevant.

Wartung und regelmäßige Kontrolle bleiben erforderlich. Entwässerungsstellen, Abscheider und Leitungen müssen zugänglich sein. Auffällige Feuchtigkeit, Korrosionsspuren oder veränderte Betriebsgeräusche sollten nicht nur an der Maschine, sondern im gesamten Gasweg untersucht werden. Eine behandelte oder abgedichtete Maschinenausführung ersetzt keine Kontrolle der vorgeschalteten Komponenten.

Auswahl in einer nachvollziehbaren Reihenfolge

Eine strukturierte Vorauswahl beginnt mit der Prozessaufgabe. Zuerst wird festgelegt, ob Luft oder Biogas gefördert, Gas umgewälzt oder ein Verbraucher versorgt werden soll. Danach werden der erforderliche Volumenstrom und die Druckdifferenz am Betriebspunkt bestimmt. Anschließend werden Medium, Feuchte, Temperatur, Stillstandszustände und Aufstellort bewertet.

Erst auf dieser Grundlage folgen die Auswahl der Maschinenbaugröße sowie die Prüfung von Motor, Spannung und Frequenz. Danach werden die ATEX-Anforderungen mit der Zoneneinteilung abgeglichen. Korrosionsschutz und mögliche Sonderausstattungen bilden einen eigenen Prüfschritt. Diese Reihenfolge verhindert, dass eine Maschine allein wegen einer bestimmten Option ausgewählt wird, obwohl der Betriebspunkt nicht passt.

Bei mehreren technisch möglichen Maschinen können weitere Kriterien einbezogen werden. Dazu gehören Leistungsaufnahme, verfügbare Reserve, Geräuschentwicklung, Baugröße, Anschlussmaße und Regelbarkeit. Eine zu große Maschine ist nicht automatisch die sicherere Wahl. Wird sie weit außerhalb eines geeigneten Betriebspunktes eingesetzt oder über Drosselung angepasst, können unnötiger Energieverbrauch und zusätzliche thermische Belastung entstehen.

Auch Zubehör muss zur Anwendung passen. Filter, Schalldämpfer, Rückschlagarmaturen, flexible Anschlüsse und Messstellen verursachen Druckverluste und beeinflussen das Gesamtsystem. Ihre Daten gehören deshalb in die Auslegung. Werden Komponenten später ergänzt, sollte geprüft werden, ob sich der Betriebspunkt dadurch verschiebt.

Die technische Dokumentation sollte erkennen lassen, welche Bedingungen der Auswahl zugrunde liegen. Dazu gehören der angenommene Betriebspunkt, das Medium, die Temperatur, die vorgesehene Betriebsweise und die verwendete Sonderausstattung. Ändert sich der Prozess später wesentlich, muss die Eignung erneut bewertet werden. Dies gilt beispielsweise bei einer anderen Gaszusammensetzung, längeren Leitungen, zusätzlichen Filtern oder einem veränderten Aufstellort.

Keine pauschale Biogasmaschine für jeden Prozess

Biogasanlagen umfassen sehr unterschiedliche Teilprozesse. Ein Seitenkanalverdichter für die Rezirkulation von feuchtem Biogas erfüllt eine andere Aufgabe als eine Maschine, die trockene Prozessluft für einen Biofilter bereitstellt. Auch innerhalb eines Prozesses können Leitungslängen, Gaszusammensetzung, Druckverluste und Aufstellbedingungen erheblich voneinander abweichen.

Deshalb gibt es keine pauschale Ausführung, die allein aufgrund der Branchenbezeichnung für jede Biogasanlage geeignet ist. Die Auswahl erfolgt projektbezogen. Dabei werden Prozessdaten, Betriebspunkt, ATEX-Anforderung, Feuchtigkeits- und Korrosionsbelastung sowie mögliche Sonderausführungen gemeinsam bewertet.

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Planer und Anlagenbauer bei dieser Vorauswahl. Bei komplexen Medienbedingungen, speziellen ATEX-Anforderungen oder besonderen Schutzmaßnahmen kann zusätzlich die technische Unterstützung des Herstellers FPZ eingebunden werden.

Dadurch bleiben Auswahlgrundlage, offene Annahmen und erforderliche Schutzmaßnahmen für Betreiber und Anlagenbauer technisch nachvollziehbar und später überprüfbar dokumentiert.

Fazit

Eine ATEX-Kennzeichnung und ein Korrosionsschutz beantworten zwei unterschiedliche technische Fragen. ATEX betrifft den Explosionsschutz. Korrosionsschutz betrifft die Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Kondensat und aggressiven Bestandteilen. Für Biogasanwendungen müssen beide Aspekte getrennt geprüft und anschließend mit dem tatsächlichen Betriebspunkt zusammengeführt werden.

Entscheidend ist nicht, möglichst viele Optionen pauschal zu bestellen. Entscheidend ist, die reale Belastung zu kennen und die Maschine passend zum Prozess auszuwählen. Eine nachvollziehbare Auslegung betrachtet deshalb Volumenstrom, Druck, Medium, Temperatur, Feuchte, Stillstand, Aufstellort, Zoneneinteilung und verfügbare Sonderausführungen als zusammenhängendes System.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/biogas-seitenkanalverdichter/

Anfrage zur technischen Vorauswahl: 
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