Anlagenplanung – komplett. durchdacht.

EPCM-Projekte erfordern die Expertise verschiedener Ingenieursdisziplinen und fachübergreifende Planung

Die weyer gruppe berichtet in Ihrem Gastbeitrag in der Dezember-Ausgabe des CHEManagers über die Abwicklung von EPCM-Projekten.

Bei EPCM-Projekten wird die Expertise von den Engineering-Abteilungen, wie z. B. Verfahrenstechnik, EMSR, Anlagenplanung, etc. eines Unternehmens gestellt. Hinzu kommen die verschiedenen Fachgutachten, die für die Genehmigung einer Anlage erforderlich sind bzw. sich aus den Betreiberpflichten hinsichtlich der Anlagensicherheit ergeben.

Diese Fachgutachten werden oft von verschiedenen externen Consulting-Unternehmen geliefert. Somit ergeben sich viele Schnittstellen in einem Projekt. Um Projekte trotz der Schnittstellen effektiv abwickeln zu können, ist die Bündelung der beiden Fachbereiche Engineering und Consulting von unschätzbarem Wert.

Eine typische Form von Projekten im Anlagenbau sind EPCM-(Engineer­ing, Procurement, Construc­tion-Management)-Projekte. Die unterschiedlichen Projektphasen zeichnen sich primär durch die Bearbeitungstiefe und somit durch die zu erstellenden Dokumente sowie die beteiligten Ingenieursdisziplinen aus. Die Projektphasen, die ein EPCM-Projekt kennzeichnen, sind die Konzeptfindung, das Basic Engineering, das Detail Engineering, die Beschaffung, die Installation und die Inbetriebnahme (IBN).

Schon in den frühen Projektphasen, bereits im Basic Engineer­ing, werden Dokumente und erste Fachgutachten für die Genehmigungsplanung erstellt. Relevante Themen ergeben sich dabei aus der Anlagensicherheit, bspw. HAZOP, Gewässerschutz, Explosionsschutz oder Brandschutz.

Engineering

Die Konzeptphase beschäftigt sich in erster Linie mit der Auswahl des aus wirtschaftlicher, umwelttechnischer und sicherheitstechnischer Sicht optimalen Verfahrens. Am Ende dieser Phase stehen das Verfahren mit den dazugehörigen Kerndokumenten, wie z. B. Massen- und Energiebilanz, Verfahrensfließbilder und Aufstellungsskizze sowie eine erste Kostenschätzung fest. Insbesondere in dieser Projektphase hat sich der Einsatz von Simulationswerkzeugen etabliert und in vielen Projekten bewährt.

Im Basic Engineering erfolgt die verfahrenstechnische Planung der Anlage. Die Gewerke, die in der Konzeptphase nicht oder nur oberflächlich bearbeitet wurden, werden im Basic Engineering initial bearbeitet. Dazu gehören u. a. die EMSR-Technik und die Rohrleitungsplanung. Ausrüstungen mit langer Lieferzeit (long lead items) sowie größere Package Units werden typischerweise bereits im Basic Engineering bis zur Bestellreife geplant, um spätere Verzögerungen im Planungsablauf zu vermeiden. Wie am Ende jeder Planungsphase wird auch am Ende des Basic Engineering eine Terminplanung und Kostenschätzung erarbeitet.

Das Detail-Engineering stellt die letzte Planungsphase vor der Umsetzung des Projekts dar. In dieser Phase bilden die Gewerke der EMSR- und Rohrleitungstechnik die typischen Planungsschwerpunkte. Alle Ausrüstungen, die für die Errichtung der Anlage bzw. die Umsetzung des Projektes erforderlich sind, werden im Detail Engineering bis zur Bestellreife geplant und spezifiziert. Hierbei erfolgt die Planung in der Regel auf Basis von 3D-CAD-Systemen, die in hinterlegten Datenbanken Massenauszüge für alle Komponenten der Rohrleitungs- und EMSR-Technik beinhalten. Fertig geplante Ausrüstungen werden nahtlos zur Beschaffung weitergegeben und die Terminplanung wird insbesondere im Hinblick auf die Planung der Montageabläufe und -zeiträume erweitert.

Dem Detail Engineering schließt sich die Beschaffung von Ausrüstungen, die sogenannte Beschaffungsphase, an. Hierbei erfolgt zunächst, aufbauend auf den im Zuge des Detail Engineering erstellten Spezifikationen, die Anfrage und Angebots­einholung für die entsprechenden Lieferungen und Leistungen. Nach der technisch-kaufmännischen Überprüfung der Angebote erfolgt anschließend die Vergabe an den ausgewählten Anbieter. Die Beschaffungsphase endet mit der Werksabnahme (FAT – factory acceptance test) der Ausrüstungen und Auslieferung dieser an die Baustelle.

Trotz sorgfältiger Planung müssen bei der Installation der Ausrüstungsteile auf der Baustelle ggf. Änderungen oder Korrekturen vorgenommen werden. Diese fließen anschließend in die As-built-Dokumentation ein.

Nach Abschluss aller Montagearbeiten erfolgt die Inbetriebnahme der Anlage. Hierbei werden vor der Aufnahme des normalen Produktionsbetriebs alle erforderlichen Funktionsprüfungen sowie die kalte und heiße Inbetriebnahme durchgeführt.

Consulting

Für die Genehmigung einer im Rahmen eines EPCM-Projektes zu errichtenden Anlagen müssen eine Reihe von Fachgutachten erstellt werden. So sind Brandschutzkonzepte ein fester Bestandteil in bauordnungsrechtlichen Verfahren zur Genehmigung von Sonderbauten. Auf Grundlage des Brandschutzkonzepts werden individuelle Maßnahmen zur Einhaltung der brandschutztechnischen Schutzziele abgeleitet. Hierbei erfolgt auch immer eine Plausibilitätsprüfung zwischen Brandschutzkonzept und Bauantrag.

In den meisten Industrieanlagen werden wassergefährdende Stoffe eingesetzt. Somit ist der Gewässerschutz (nach AwSV) wichtiger Bestandteil eines Anlagenbetriebs und muss bereits bei der Anlagenplanung berücksichtigt werden. Dies umfasst z. B. die Vermeidung und Erkennung von Leckagen oder Überfüllungen sowie Rückhaltung von wassergefährdenden Stoffen oder Löschwasser.
Bereits in der Planungsphase ist eine Gefährdungsbeurteilung nach BetrSichV § 3 zu erstellen, bei der alle Gefährdungen einzubeziehen sind, die bei der Verwendung von Arbeitsmitteln auftreten können.

Dabei werden sowohl die Arbeitsmittel als auch die Arbeitsumgebung, Gegenstände an denen gearbeitet wird und die ergonomischen Zusammenhänge dazwischen betrachtet, die den Arbeitsplatz ausmachen. Die auftretenden Gefährdungen sind vor der Verwendung von Arbeitsmitteln – idealerweise in der Planungsphase vor der Beschaffung – zu beurteilen und daraus geeignete Schutzmaßnahmen abzuleiten.

Kommen in der zu errichtenden Anlage Stoffe zum Einsatz, bei denen explosionsfähige Gemische entstehen können, so muss zusätzlich nach § 6 Absatz 9 ­GefStoffV vor der Inbetriebnahme ein Explosionsschutzdokument und in der Planungsphase ein Explosionsschutzkonzept erstellt werden. Das Herzstück des Schutzkonzepts ist die Gefährdungsbeurteilung, aus der die Zoneneinteilung resultiert sowie Maßnahmen, die z. B. die Anforderungen an die Ausrüstungen und Geräte definieren.

Weitere Fachgutachten ergeben sich aus der Störfallverordnung bzw. der Seveso-III-Richtlinie. Fällt der Betreiber in den Anwendungsbereich der Störfallverordnung, sind in Abhängigkeit von Art und Menge der vorhandenen Gefahrstoffe Grundpflichten oder erweiterte Betreiberpflichten zu erfüllen. Hier ist ggf. über die Grundpflichten hinaus als Teil des Sicherheitsberichts die Erstellung einer systematischen Gefahrenquellen-/Risikoanalyse notwendig. Eine etablierte und behördlich anerkannte Methode zu deren Erstellung ist die Anwendung der sog. HAZOP-­Studie (Hazard and Operability, auch als PAAG-Verfahren bezeichnet). Weitere Störfallbetrachtungen sind u. a. die Ermittlung angemessener Abstände zu schutzbedürftigen Gebieten nach KAS-18, Durchführung von Störfallauswirkungsbetrachtungen, wie z. B. Ausbreitung von Schadstoffen, sowie Analysen zur Cyber-Security.

Nachfolgend sind einige Praxisbeispiele aus einem abgewickelten Projekt aufgezeigt, die die fachbereichsübergreifende und interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb der weyer gruppe verdeutlichen.

Ziel des Projekts war die Errichtung eines Tanklagers zwecks Kapazitätserweiterung. Bei den zu lagernden Stoffen handelte es sich um wassergefährdende Gefahrstoffe, die mit Luft gefährliche explosionsfähige Gemische bilden können. Im Rahmen des Projektes wurde von der Weyer-Gruppe das Basic Engineering, der Genehmigungsantrag sowie alle geforderten Fachgutachten geliefert.

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