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Das Spülen von Gasleitungen ist ein regulärer Prozess im Rahmen von Instandsetzungsarbeiten sowie der In- und Außerbetriebnahme. Dabei wird entweder Gas in eine neue oder instandgesetzte Leitung eingelassen oder es wird aus einer in Betrieb befindlichen Leitung entfernt. Letzteres nennt man oft auch Inertisierung, da die Leitung meistens mit einem sogenannten Inertgas gespült wird, um das Brenngas zu verdrängen. Inertgase sind Gase mit einer sehr trägen (chemischen) Reaktionsfähigkeit. Die Bildung eines explosiven Gemisches ist dadurch – anders als bei Luft bzw. Sauerstoff – nahezu ausgeschlossen. Die Edelgase Helium, Xenon und Argon sind beispielsweise Inertgase. In der Gasbranche wird üblicherweise Stickstoff als Inertgas verwendet, da es relativ günstig ist.
Gründe und Ziele der Strömungsmessung
In beiden Fällen – beim Begasen und Entgasen/Inertisieren – ist es wichtig, die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr zu messen. Gemäß DVGW G 465-2 sollte die Geschwindigkeit beim Spülvorgang idealerweise zwischen 3 und 7 m/s liegen. Dadurch soll eine turbulente Strömung, d. h. eine Verwirbelung erreicht werden, mit der das Brenngas vollständig aus der Leitung verdrängt wird. Liegt die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb von 3 m/s besteht die Gefahr, dass eine laminare Strömung entsteht, bei der sich Schichten von Brenngas und Inertgas bilden können. Da diese Schichten sich nicht vermischen, kann es sein, dass das Brenngas nicht vollständig aus der Leitung entfernt wird und einzelne „Brenngaspolster“ in der Leitung verbleiben. Die physikalischen Eigenschaften (Dichte, Viskosität) der unterschiedlichen Gase spielen hierbei eine Rolle. Im Gegensatz dazu besteht bei einer Geschwindigkeit von mehr als 7 m/s das Risiko, dass Staub- oder Schmutzpartikel, die sich in der Leitung befinden, mitgerissen werden und eine Funkenbildung verursachen. Diese könnte bei einem Spülvorgang mit Luft im schlimmsten Fall ein mögliches explosives Gas-Luft-Gemisch entzünden.
Herausforderungen bei der Geschwindigkeitsmessung
Es ist jedoch nicht immer möglich, die zuvor genannten Spülgeschwindigkeiten einzuhalten, da insbesondere bei großen Nenndurchmessern des Rohres eine erhebliche Menge an Gas erforderlich ist, um überhaupt eine Geschwindigkeit von 3 m/s zu erreichen. Außerdem gibt es bei den Maßnahmen meist Engstellen wie Anbohrschellen, Kugelhähne oder sonstige Armaturen, die einen ausreichend hohen Durchfluss verhindern. Daher gibt es im Anhang der G 465-2 einen Verweis zu den Spülgeschwindigkeiten gemäß DIN EN 12327. Dort wird eine minimale Spülgeschwindigkeit von 0,6 m/s gefordert.
Methoden zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit in Gasleitungen
Wie kann die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr aber nun gemessen werden? Bisher erfolgte dies meist mit einem explosionsgeschützten Anemometer, das am oberen Ende des Ausblaserohres bzw. am Austritt der Rohrleitung angebracht war. Das ist jedoch zum einen relativ unhandlich und ungenau, zum anderen ist das Ausblasen von Erdgas aufgrund der neuen EU-Verordnung zur Reduzierung von Methanemissionen nicht mehr zulässig. Stattdessen ist es aus umwelttechnischer Sicht besser, das überschüssige Gas abzufackeln.
Hierfür werden mobile Gasfackeln eingesetzt, die gemäß DVGW G 404 ein wirksames Werkzeug zur Reduzierung betriebsbedingter Methanemissionen sind. Bei einer Fackel ist der Einsatz eines Anemometers aus sicherheitstechnischer Sicht jedoch mehr als fragwürdig. Daher sind andere Methoden sinnvoller und sicherer.
Einsatz mobiler Gasfackeln und Gasmessgeräte
Die Esders GmbH bietet derzeit zwei mobile Gasfackeln in unterschiedlichen Leistungsklassen. In Kombination mit dem Gasmessgerät OLLI in entsprechender Konfiguration lässt sich die Geschwindigkeit im Rohr deutlich präziser bestimmen. Dafür werden bestimmte Informationen zum Spülvorgang (z. B. Gasart, Rohrdimension, Druck) vor Beginn der Messung im Gerät eingegeben bzw. während des Spülvorgangs gemessen. Zusammen mit der im Messgerät hinterlegten Kennlinie der jeweils verwendeten Gasfackel ermittelt das OLLI dadurch die Spülgeschwindigkeit im Rohr und zeigt diese als Wert in m/s am Display an.
Vorteile der Geschwindigkeitsmessung mit dem OLLI
Der Anwender hat dadurch die Möglichkeit, den Spülvorgang zu regeln, indem er beispielsweise den Kugelhahn am Anfang der Leitung weiter öffnet oder schließt, um mehr oder weniger (Inert-)Gas in die Leitung strömen zu lassen. Da die Geschwindigkeit am Austritt des Rohres gemessen wird und bei Spülvorgängen durchaus mehrere hundert Meter zwischen Anfang und Ende des Rohres liegen können, sind mindestens zwei Person erforderlich. Eine Person steht am Anfang der Leitung und betätigt den Kugelhahn, die zweite Person steht am Ende der Leitung und kontrolliert die Strömungsgeschwindigkeit und die mobile Gasfackel. Beide Personen müssen miteinander in Verbindung stehen (Funk, Telefon, etc.). Mit diesem Verfahren besteht – ohne weitere Technik oder Personal einsetzen zu müssen – gleichzeitig die Möglichkeit, die Gaskonzentration am Austritt des Rohres zu überwachen und somit eine Aussage über die Gasreinheit (Begasen) oder Gasfreiheit (Entgasen/Inertisieren) im Rohr zu treffen. Dies ist ebenfalls eine Forderung aus der G 465-2. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit diesem Verfahren die abgelassene bzw. verbrannte Menge an Erdgas/Methan erfasst wird. Diese Daten müssen im Rahmen der EU-Methanverordnung an die zuständigen Behörden berichtet werden.
Ein konkretes Anwendungsbeispiel mit der mobilen Gasfackel S in Verbindung mit dem OLLI haben wir hier beschrieben.
Einsatz der Mobilen Gasfackel S an Gas-Hausanschlüssen
Zukünftige Entwicklungen: Leistungsstärkere Gasfackeln
In Kürze wird die Esders GmbH neben den mobilen Gasfackeln S und M weitere Gasfackeln mit höherer Leistung (= mehr Durchfluss) auf den Markt bringen. Auch damit wird die Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Rohr möglich sein. Sie möchten immer über aktuelle Branchennews und Produktneuheiten informiert werden? Dann melden Sie sich einfach über das Formular zu unserem Esders Newsletter an.