Es wird lange auf sich warten lassen: Rawhide Unit 1 ist das Kraftwerk des Jahres der Kohlenutzergruppe

Nach Jahren der Modernisierungs- und Nachrüstungsprojekte und einem starken Fokus auf Sicherheit und kontinuierliche Verbesserung wählte der Vorstand der Coal Users' Group die Rawhide Unit 1 der Platte River Power Authority zur Anlage des Jahres 2023 der Gruppe.

Ich bin mir sicher, dass wir alle im Leben schon Enttäuschungen erlebt haben. Vielleicht waren einige Leser Teil einer Sportmannschaft, die hart gearbeitet und bis zu einem Ligameisterschaftsspiel weitergekommen ist, nur um dann im Endspiel zu verlieren. Es kann herzzerreißend sein. Doch was machen wahre Gewinner nach einem solchen Rückschlag? Die meisten machen sich wieder an die Arbeit und bereiten sich auf die nächste Gelegenheit vor. Und wenn es soweit ist, sind sie besser vorbereitet und motivierter als je zuvor, den Preis zu gewinnen.

Das Team von Rawhide Energy Station Unit 1, einem 280-MW-Kohlekraftwerk in Larimer County, Colorado, das der Platte River Power Authority (Platte River) gehört und von ihr betrieben wird, weiß, wie das ist. Das Kraftwerk wurde vor mehr als einem Jahrzehnt für die Auszeichnung „Anlage des Jahres“ der Coal Users' Group (CUG) nominiert. Die CUG, damals bekannt als Powder River Basin Coal Users' Group (PRBCUG), schickte ein Team von Inspektoren zum Standort, um die Anlage zu bewerten, und obwohl sie der Meinung waren, dass die Anlage in vielerlei Hinsicht außergewöhnlich sei, gaben sie Rawhide dies nicht zu Auszeichnung, weil es einige Probleme mit seinem Kohlesystem hatte.

„Damals waren die Gefühle verletzt“, sagte Andy Cofas, stellvertretender Vorsitzender der CUG und ehemaliger Werksleiter im Werk Rawhide. „Aber was haben sie getan? Sie rappelten sich auf und sagten: ‚Weißt du was? Was müssen wir tun, um zu dieser Art von Anlage zu werden? Wir wissen, dass wir die Sicherheit haben. Wir wissen, dass wir die Zuverlässigkeit haben.‘ Schauen wir uns an, was diese Gruppe gesagt hat.' Und sie haben ein mehrjähriges – mehr als zehnjähriges – Projekt mit mehreren Millionen Dollar in mehreren Phasen und geplanten Ausfällen durchgeführt, um an den Punkt zu gelangen, an dem die Anlage erneut nominiert wurde, und haben zu diesem Zeitpunkt den Preis gewonnen.“ Cofas erklärt.

„Wir sind nicht perfekt, aber viele der Dinge, die uns besser gemacht haben, kamen von dieser Konferenz und dem Zuhören der anderen Benutzer“, sagte Travis Hunter, Direktor für Stromerzeugung bei Platte River, während einer Präsentation auf der CUG-Jahrestagung in Orlando, Florida, Anfang dieses Jahres. „Spenden Sie einen Applaus dafür, dass die Coal Users' Group diese Konferenz veranstaltet und dafür sorgt, dass die Anlagen oder Einrichtungen aller sicherer und besser werden.“

Platte River ist ein gemeinnütziges, gemeinschaftseigenes öffentliches Energieversorgungs- und -übertragungsunternehmen, das Estes Park, Fort Collins, Longmont und Loveland, Colorado, mit Energie und Dienstleistungen versorgt und diese an ihre Versorgungskunden liefert. Platte River wurde 1973 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Fort Collins. Neben der Rawhide Energy Station (Startbild) umfasst die Ausrüstung von Platte River 27 Umspannwerke, 263 Meilen vollständig im Besitz des Unternehmens befindliche und betriebene Hochspannungsleitungen sowie 522 Meilen Hochspannungsleitungen, die sich im gemeinsamen Besitz anderer Versorgungsunternehmen befinden. Der rekordverdächtige Spitzenbedarf wurde am 28. Juli 2021 erreicht, als das System eine Höchstleistung von 707 MW erreichte.

Rawhide Unit 1 wurde im Frühjahr 1984 in Betrieb genommen. Es gilt seit langem als Vorbild für Effizienz, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit. „Seit seiner Gründung war Rawhide eine Weltklasse-Anlage und ich freue mich, dass es zur Anlage des Jahres gekürt wurde“, sagte Jason Frisbie, General Manager und CEO von Platte River, in einer Erklärung, die nach der CUG-Auszeichnung abgegeben wurde angekündigt. „Diese prestigeträchtige Auszeichnung für Rawhide Unit 1 wird durch das Engagement und den Einsatz aller ehemaligen und gegenwärtigen Platte River-Mitarbeiter ermöglicht, die den sicheren und erfolgreichen Betrieb der Einheit gewährleisten.“

Rawhide Unit 1 hat einen Lebensdauerkapazitätsfaktor von 84,31 %. Im Jahr 2019 erreichte das Gerät rekordverdächtige 436 Tage Dauerbetrieb und bleibt oft 200 Tage oder länger ohne Unterbrechung online. Rawhide Unit 1 wurde für die Verbrennung von schwefelarmer Kohle aus dem Powder River Basin in Wyoming konzipiert und gehörte zu den ersten Einheiten in den USA, die über einen Sprühtrocknerabsorber (SDA) zur Entfernung von Schwefeldioxid (SO2) aus Gasen verfügten, die bei der Kohleverbrennung entstehen . Die SDA hat dazu beigetragen, Rawhide zu einem der Kohlekraftwerke mit den niedrigsten SO2-Emissionen im Land zu machen.

Die Anlage betreibt einen von Combustion Engineering entwickelten tangential befeuerten Kessel. Es verfügt über einen Siemens-Westinghouse-Turbinengenerator und eine Schlauchfilteranlage zur Reduzierung der Partikelemissionen. „Es ist irgendwie einzigartig, woher wir unser Wasser beziehen“, erklärte Hunter. „Wir haben zwei verschiedene Pipelines. Eine für das Trinkwasser, das aus dem Horsetooth Reservoir westlich von Fort Collins kommt. Das ist also eine 10-Zoll-Pipeline, die Wasser zur Anlage bringt. Und dann unsere Kühlung.“ Teich ist Abwasser aus der Stadt Fort Collins. Das wird also von der Stadt in einer 24-Zoll-Pipeline in unser Reservoir geleitet, und so kühlen wir den Dampf.“

Der Kohleblock ist nur eine von mehreren Energiequellen der Rawhide Energy Station. Der Standort umfasst außerdem eine Gasturbinenkapazität von 388 MW in Form von vier GE 7EA-Einheiten und einer GE 7FA-Einheit. Auf dem Gelände sind außerdem 52 MW Solarkapazität installiert, obwohl Platte River nicht Eigentümer der Solaranlagen ist, sondern den Strom über Vereinbarungen kauft. Außerdem gibt es vor Ort eine Tesla-Batteriespeicherkapazität von 2 MW. Schließlich gibt es noch einen 225-MW-Windpark, der über das Umspannwerk von Rawhide miteinander verbunden ist. Die Windkraftanlagen stehen etwa 10 Meilen nördlich der Anlage in Wyoming.

Tyler Michie, Betriebsleiter von Rawhide Unit 1, der als Praktikant begann und seit mehr als 16 Jahren auf der Station arbeitet, erklärte, dass Sicherheit einen großen Teil der Kultur im Werk ausmacht. „Sicherheit ist ein zentraler Wert bei Platte River“, sagte er. „Während meiner Zeit dort haben wir dreimal mehr als eine Million Mannstunden geleistet, ohne dass es zu einem Unfall mit Ausfallzeit kam. Derzeit liegen wir bei etwa 1,8 Millionen und hoffen, dass wir weitermachen können. Sicherheit liegt uns also auf jeden Fall am Herzen.“

Die Anlage verfügt außerdem über eine beneidenswerte Wärmeleistung, ein Maß für die Effizienz. Wie die meisten POWER-Leser wissen, ist die Wärmerate die Energiemenge, die ein Wärmekraftwerk zur Erzeugung einer Kilowattstunde (kWh) Strom verbraucht, im Allgemeinen ausgedrückt in British Thermal Units (Btu) pro erzeugter Netto-kWh. Nach Angaben der Energy Information Administration lag die durchschnittliche Wärmeleistung für US-Kohlekraftwerke im Jahr 2021 bei 10.583 Btu/kWh. Während überkritische und ultraüberkritische Anlagen, die über Systeme verfügen, die bei sehr hohen Temperaturen und Drücken arbeiten, effizienter sind, betreibt Rawhide einen unterkritischen Kessel – eine Trommeleinheit mit 1.800 psi – und arbeitet daher wie während des Betriebs mit weniger als 10.000 Btu/kWh besten Monate, ist beeindruckend.

Als Block 1 gebaut wurde, betrug seine Nennleistung 250 MW. Wie bereits erwähnt, haben Nachrüstungen im Laufe der Jahre die Leistung auf 280 MW erhöht. „Ein großer Teil davon stammt aus den Turbinen-Upgrades“, erklärte Michie. Die Hochdruck-/Mitteldruckturbine (HP/IP) der Einheit wurde 1998 und erneut 2008 modernisiert. Die Niederdruckturbine (LP) wurde 2005 modernisiert (Abbildung 1).

1. Die Dampfturbinen von Rawhide Unit 1 wurden im Laufe der Jahre modernisiert, wodurch die Kapazität der Einheit um etwa 30 MW erweitert wurde. Mit freundlicher Genehmigung: Platte River

Im Jahr 2005 wurden auch neue Brenner mit niedrigem Stickoxidgehalt (NOx) installiert. Michie sagte, dass die Änderung die NOx-Emissionen von etwa 0,3 lb/MMBtu auf etwa 0,18 lb/MMBtu reduzierte. Im Jahr 2012 führte die Anlage einige weitere Optimierungen des Betriebs durch und senkte die NOx-Emissionen auf etwa 0,14 lb/MMBtu. Michie sagte, dass die Anlage heute mit etwa 0,12 lb/MMBtu läuft, was eine bemerkenswert gute Leistung für eine Anlage ist, die keine selektive katalytische Reduktion (SCR) nutzt.

Rawhide Unit 1 installierte 2008 ein Quecksilberentfernungssystem, das mit einigen Wachstumsschwierigkeiten verbunden war – es funktionierte nicht gut mit der SDA. „Wir haben es geschafft, uns durchzukämpfen“, sagte Michie, und das System funktioniert heute gut.

Das ursprüngliche verteilte Steuerungssystem der Anlage wurde 2005 installiert, 2015 jedoch auf die Emerson Ovation-Plattform aufgerüstet. Die Station hat außerdem die Steuerungssysteme der Gasturbineneinheiten auf Ovation umgestellt, was der Instrumentierung und Steuerung (I&C) das Leben erleichtert hat. Team. „Sie müssen nicht mehr drei oder vier verschiedene Systeme kennen – eine enorme Investition, aber das war wirklich wertvoll“, sagte Michie.

Wie bereits erwähnt, ist der Lebensdauerkapazitätsfaktor von Rawhide Unit 1 mit mehr als 84 % unglaublich hoch, aber da mehr erneuerbare Ressourcen zum System von Platte River hinzugefügt wurden, haben sich die Anforderungen der Einheit weiterentwickelt. Jetzt ist Flexibilität extrem wichtig geworden, was bedeutet, dass eine umfassende Turndown-Fähigkeit entscheidend ist, um online zu bleiben. „Bei einem 280-MW-Block reduzieren wir die Leistung also regelmäßig auf 80 – das ist sozusagen unser ‚Happy Place‘ mit zwei Kraftwerken, die Dinge laufen stabil“, sagte Michie. „Wir haben einige Tests bis hin zu 55 mit einer Konfiguration mit einer einzelnen Kohlemühle durchgeführt. Glücklicherweise verlangt die Spedition das nicht sehr oft, aber einen Machbarkeitsnachweis können wir machen, wenn es sein muss.“

Zu den neueren Projekten gehört, dass Rawhide im Jahr 2020 sein nasses Kohlenaschesystem ersetzte und Stauanlagen schloss, um die Anforderungen an die Kohleverbrennungsrückstände (CCR) zu erfüllen. Im folgenden Jahr wurden die Flüssigkeitsantriebe der Kesselspeisepumpe und des Saugzuggebläses (ID) entfernt und stattdessen Frequenzumrichter an den Motoren installiert. „Das war enorm. Wir haben eine bessere Kontrolle und konnten fast vier Megawatt Hauslast einsparen“, sagte Michie. Natürlich gab es auch eigene Versuche, wie zum Beispiel herauszufinden, wie man eine 12-Fuß-Verlängerungswelle zwischen einem 5.000-PS-Motor und einem Lüfter ausbalanciert, aber Michie nannte es „ein wirklich gutes Projekt“.

Der Bereich, den CUG in der ursprünglichen Nominierung von Rawhide zum Werk des Jahres als mangelhaft identifizierte, war jedoch das Kohlesystem, sodass hier die wirklichen Verbesserungen vorgenommen werden mussten. Die Station begann mit dem Einbau eines neuen RCD-Staubsammlers (Rotary Car Dumper) (Abbildung 2). „Das hatte wahrscheinlich die größte Auswirkung“, sagte Michie.

2. Der Staubsammler mit rotierendem Autokipper hat dazu beigetragen, die Menge an Staub zu reduzieren, die nach der Kohleannahme entfernt werden muss. Mit freundlicher Genehmigung: Platte River

Vor der Modernisierung mussten die Arbeiter, nachdem jeder dritte 80-Wagen-Zug abgeladen worden war, mehr als 30 cm dicken Staub am Boden des Grizzly entfernen. Dabei handelt es sich um einen Zubringer, der bei der richtigen Größenbestimmung der Kohle hilft. Die Arbeitnehmer hatten dies als „Kosten für die Geschäftsabwicklung“ betrachtet, mit anderen Worten als gewissermaßen unvermeidlich. Die Umrüstung auf das neue Staubsammelsystem machte einen großen Unterschied und brachte eine neue Möglichkeit mit sich, den Staub nach der Sammlung zu handhaben

Früher wurde der Staub einfach auf das Förderband zurückgeschüttet, was bedeutete, dass derselbe Staub an mehreren anderen Stellen, an denen sich Staub ansammelte, irgendwann in der Produktionslinie noch einmal verarbeitet werden musste. Mit dem neuen System wird der gesamte Staub, der vom RCD gesammelt wird, pneumatisch zum Bandschleifendeck befördert. Danach gelangt es durch die Mühle in den Kessel, wodurch eine erneute Handhabung ausgeschlossen ist.

Um sicherzustellen, dass sie die Verbesserungsmöglichkeiten vollständig verstanden, suchte das Team von Platte River Hilfe bei Burns und McDonnell, einem Ingenieurbüro mit Hauptsitz in Kansas City, Missouri, und Niederlassungen auf der ganzen Welt, um eine vollständige Studie zu brennbarem Staub durchzuführen und dabei alle Teile des Gebäudes zu untersuchen System, damit sie die nächsten Schritte priorisieren können. Neben anderen Verbesserungen hat das Werk einige Übergaberutschen modernisiert und an einigen unterirdischen Kohleförderern eine Kohlenmonoxid-Überwachung (CO) installiert. Die Überwachung liefert Hinweise auf schwelende Kohle, was die schnelle Erkennung und Behebung von Problemen erheblich verbessert.

Der Konzern sieht jedoch noch Verbesserungspotenzial. Beim nächsten größeren Ausfall des Geräts ist geplant, einige weitere Staubabscheider auszutauschen, um zusätzliche Gefahren zu beseitigen. Dennoch hilft Geld bei der Lösung von Problemen nur bis zu einem gewissen Grad; Letztendlich ist das Engagement des Anlagenpersonals wirklich notwendig, um eine preisgekrönte Anlage zu werden. Michie bemerkte, dass Rob Martin, Leiter der Kraftstoffhandhabung bei Rawhide Unit 1, entscheidend für den Erfolg der Anlage war. Martin und sein Team bewältigen die PRB-Kohle und alle ihre Gefahren. Sie sorgen dafür, dass die Halde ausreichend verdichtet und angemessen abgedeckt wird (Abbildung 3).

3. Kohle aus dem Powder River Basin, die eine subbituminöse Einstufung aufweist, stellt im Vergleich zu anderen Kohleeinstufungen besondere Herausforderungen dar, weshalb eine ordnungsgemäße Lagerbewirtschaftung sehr wichtig ist. Mit freundlicher Genehmigung: Platte River

Dennoch ist in einem Kohlekraftwerk eine gewisse Staubentwicklung unvermeidlich, weshalb die Sauberkeit so wichtig ist. „Während eines größeren Ausfalls benötigen wir zusätzliche 24 Stunden, um alle elektrischen Systeme einzupacken – das stellt unser I&C-Team vor große Probleme – und wir spritzen das gesamte Innere des Gebäudes mit Wasser ab, nur um all den Kohlenstaub loszuwerden, den Sie gerade verursacht haben.“ „Anders geht es nicht. Große Investition, aber es lohnt sich auf jeden Fall“, sagte Michie. Die Station verfügt außerdem über eine Standard-Haushaltsrichtlinie, die wöchentliche Reinigungen des Förderstollens, der Kohlesilos, der Förderbänder und des RCD vorsieht. „Es sind Tausende von Stunden pro Jahr, die allein in die Haushaltsführung investiert werden“, sagte er.

„Eines der Dinge an Rawhide ist: Es hat ein gewisses Element der Magie“, sagte Brodie Griffin, der technische Servicemanager des Werks. Griffin bezog sich auf das Aussehen der Anlage und ihre majestätische Lage. Er sagte, als er zum ersten Mal über die Staudammstraße fuhr und sich der Anlage näherte, wusste er, dass er dort arbeiten wollte. Die Anlage ist nicht nur malerisch, sondern bietet im Südwesten auch Ausblicke auf den Rocky-Mountain-Nationalpark und den Longs Peak, der mit einer Höhe von 14.259 Fuß alle anderen Gipfel im Park überragt. „Und, wissen Sie, Colorado hat mehr als 300 Sonnentage, also war ich ziemlich begeistert, bevor ich überhaupt einen Fuß in die Anlage gesetzt habe“, sagte Griffin.

Dieses Gefühl scheint unter den Arbeitern von Rawhide weit verbreitet zu sein (Abbildung 4), denn zumindest einige waren emotional überwältigt, als sie über den Stolz berichteten, den sie auf das Werk empfanden, das die Auszeichnung erhielt. „Wir alle lieben diese Einrichtung vollkommen und wollen wirklich das Beste dafür“, sagte Griffin. „Unser Engagement für den Erhalt der Vermögenswerte und unser Engagement für die Verbesserung dieser Vermögenswerte im Laufe der Zeit tragen wirklich zu unserem Erfolg bei“, sagte er.

4. Die Arbeiter von Rawhide sind stolz darauf, Eigentümer der Anlage zu sein, was immer zum Ausdruck kommt, wenn sie über die Anlage sprechen, wie zum Beispiel bei diesem Rundgang unter der Leitung von Brodie Griffin, Leiter des technischen Dienstes (rechts). Mit freundlicher Genehmigung: Platte River

Wie Hunter zu Beginn feststellte, ist Rawhide nicht perfekt, aber das ist in Ordnung. „Es geht nicht darum, perfekt zu sein. Es geht darum, mit großartigen Menschen Gutes zu tun“, sagte Bob Taylor, Vorstandsmitglied und CUG-Sekretär. Rawhide hat diesen Aspekt abgedeckt. Herzlichen Glückwunsch an Platte River und insbesondere an das Team von Rawhide Unit 1. Ihre Gruppe hat offensichtlich die prestigeträchtigste Auszeichnung der CUG verdient. Gut gemacht!

—Aaron Larson ist Chefredakteur von POWER.

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