Verbesserung der Kondensatorwirksamkeit mit innovativer Kalkabtragungstechnologie

North Omaha Elektrizitätswerk, Omaha, NE

Das North Omaha Elektrizitätswerk im Versorgungsnetzgebiet Omaha ist seit vielen Jahren auf dem westlichen Ufer des Missouri Flusses in Betrieb. Das Werk verfügt über vier Kohlekraftwerke mit einer Gesamtkapazität von 600 MW. Obwohl das Werk vor allem basisgeladen ist, werden eine oder mehrere Einheiten manchmal anders geladen. Ursprünglich entwickelt, um Erdgas oder hohe Btu Kansas-Kohle zu verbrennen, wurden die Einheiten konvertiert, um Kohle aus dem Flussgebiet (PRB) zu verbrennen.

Die Wirksamkeit der Turbine leidet

Wie alle Kraftwerke sind die Kondensatoren ein wichtiger Anteil der Wirksamkeit des Dampfkreislaufes des Omaha Werkes. Je größer das Kondensatorvakuum, desto höher die Kreislaufwirksamkeit. Schlechte Kondensatorleistung ist eine der Hauptgründe für die verlorene Effizienz eines Kraftwerkes.

Jon Hansen, Werksleiter des North Omaha Elektrizitätswerks, erinnert daran, dass die Temperatur des Flusswassers von niedrigen 40 F (4 C) im Winter auf ungefähr 84 F (28 C) im Sommer anstieg. Das Werk beobachtete einen Anstieg des Kondensatordrucks von 3 auf 3,5 Hg, was beträchtlich über dem angestrebten Durchschnitt von 2 Hg liegt. Als Folge verringerte sich die Turbinenleistung und die Gesamtwärmerate des Werkes stieg an.

Eine weitere negative Auswirkung auf das Kondensatorsystem war, dass die Temperatur um 10 auf 15 F (- 9,4 C) anstieg, da die Kondensatorwasserstoffkühler den Kondensator als ihr Kühlmittel verwendeten, womit die Generatorenkühlung unzureichend war. Demzufolge war die Generatorleistung eingeschränkt.

Bei einem routinemäßigen Ausfall der Einheit 2 wurde Kalk im Kühlwasser des Kondensators gefunden. Eine Röntgenanalyse (XRF) zeigte, dass der Kalk Kalziumkarbonat war. Dies war das erste Mal, dass Kalziumkarbonatablagerungen im Werk festgestellt wurden. Weitere Labortests zeigten, dass der Kalk ein Gewicht von 184,63 g pro Rohr hat und eine Gewichtsdichte von 24,915g/ft2. Der Kalk verursachte eine Verringerung des Rohres von 0,944 Inch auf durchschnittlich 0,925 Inch nach der Reinigung.

Durch die Zusammensetzung und Härte der Ablagerung wurde festgestellt, dass die gewöhnlichen Rohrreinigungsmaßnahmen - Stab und Pinsel, konventionelle Reinigung, Online-Systeme, chemische Injektion, rotierende Rohrreinigungssysteme und Wasserspülung - nicht wirksam sein würden. Das Werk entschied, alternative Reinigungsmethoden zu suchen.

Conco bietet eine Lösung

Letztendlich wurde Conco Systems kontaktiert und gebeten, die Ablagerungen zu prüfen und zu analysieren und eine Lösung anzubieten. Conco empfahl die Nutzung eines Rohrreinigers, der hergestellt wurde, um Kalziumkarbonatablagerungen in Kondensatoren und Wärmeaustauschern aufzubrechen. Bei den sogenannten "Cal-Busters™," hat jede der patentierten Rohrreiniger zwei Reihen mit vier Hartmetallrädern. Die Reiniger sind so bemessen, dass sie in das Innere der 0,944 Inch Rohre mit Spielraum passen.

Nach dem Öffnen des Wasserkastens im Kondensator der Einheit 5, wurden 25 Testschüsse mit dem Conco ProSeries™ 200B Rohrreinigungssystem gemacht. Jeder Cal-Buster™ schießt mit einem Wasserdruck von 300 PSI bei einer Geschwindigkeit von 20 Fuß/Sek. durch das Rohr. Eine Plane, die auf der anderen Seite des Kondensators hing, sammelt die Cal-Busters™ ein und schützt den Wasserkasten vor Beschädigung beim Verlassen des Reinigers aus dem Rohr.

Reinigungsmethode

Das Conco-Team reinigte über 5.000 Rohre pro Schicht, indem rund um die Uhr mit zwei Vier-Mann-Gruppen in 12-Stunden-Schichten gearbeitet wurde. Zwölf und mehr Durchgänge wurden mit jedem Rohrreiniger gemacht. Nach der Reinigung der Rohre mit den Cal-Busters™ wurde der Hochleistungsrohrreiniger Conco TruFit™ mit flexiblen Blättern für die endgültige Rohrreinigung verwendet. Insgesamt wurden ungefähr 20.000 Pfund Kalziumkarbonatablagerungen von den Kondensatorrohren der vier Kondensatoren entfernt.

Ergebnisse und Vorteile

Eine unabhängige Ingenieurfirma analysierte die Reinigungsergebnisse der Kondensatoren von Einheit 3 und 4. Der endgültige Bericht zeigte, dass die Einheit 3 eine Reinheit von 34% vor der Reinigung und 93% nach der Reinigung hatte, was eine Verbesserung der Wärmerate von 601,01 Btu/kWh nach sich zog. Ähnlich hatte die Einheit 4 eine Reinheit von 37% vor der Reinigung und 90% nach der Reinigung mit einer Verbesserung der Wärmerate von 395,6 Btu/kWh. Angenommen, das Werk hat einen Kapazitätsfaktor von 70% und der durchschnittliche Preis für PRB Kohle ist 2003 bei $6-7/Tonne, spart das Werk schätzungsweise über $ 1 Million pro Jahr.