Ausgabe - VGB PowerTech Journal 7/2017

Editorial: Flexible Kohlekraftwerke – deutsche Erfahrungen in China gefragt

Dr.-Ing. Claudia Weise

China ist mit rund 1,4 Milliarden Menschen das bevölkerungsreichste Land der Erde und mit seiner weiterhin schnell wachsenden Wirtschaft heute zudem der weltweit größte Energieverbraucher und -produzent. Damit einher wächst der Einfluss Chinas auf den weltweiten Energiemärkten. [weiter...]

Betriebspunktverbesserung an Windenergieanlagen mittels Rotorblattzustandsüberwachung

John Reimers und Daniel Brenner

Die Bedeutung von Condition Monitoring für Windenergieanlagen hat deutlich zugenommen, um Schäden in ihren Anfangszuständen zu erkennen und folgend ein Schadenswachstum sowie mögliches Komponentenversagen zu verhindern. Von bislang weniger Interesse sind die Beiträge der Zustandsüberwachungssysteme für das Betriebsverhalten der Turbine obwohl sie den Energieertrag erhöhen und gleichzeitig den Lebensdauerverbrauch reduzieren können. Eine Ertragssteigerung ist für den Betreiber besonders bedeutend, da sie direkt die Profitabilität des Projekts beeinflusst. Vorgestellt wird ein Rotorblatt-Zustandsüberwachungssystems und dessen Bedeutung für das Betriebsverhalten und die Lebensdauerverbrauchsüberwachung. Die Rotorzustandsüberwachung hat eine dominierende Bedeutung, da mit ihr Zustände des Antriebsstrangs und Steuerungssystems überwacht werden.

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Anwendung der VDI 3834-1 und DIN ISO 10816-21 für die Schwingungsüberwachung von großen Windanlagenflotten

Thomas Gellermann, Ulrich Oertel und Holger Fritsch

Mit der Richtlinie VDI 3834 „Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen von Windenergieanlagen und deren Komponenten“ ist seit 2009 ein Regelwerk für die Beurteilung der Schwingungen von Windenergieanlagen mit umfangreicher Überarbeitung und Ergänzung veröffentlicht und die Überführung der grundlegenden Inhalte in die internationale Norm ISO 10816-21 konnte abgeschlossen werden. Vorgestellt werden die wesentlichen Inhalte des Regelwerks und deren Zielrichtung. Auf Basis der umfangreichen Datenbasis werden Beispiele von Anlagen mit auffälligem Schwingungsverhalten präsentiert. Mittels der Schwingungskenngrößen werden erkennbare Fehler benannt und Grenzen der Detektierbarkeit aufgezeigt.

512 MW in 10 Minuten – New York City Spitzenlastkraftwerk mit Potenzial für Europe

Shawn Picard und Tobias Aschoff

In New York City hat wechselhaftes Wetter großen Einfluss auf den Energieverbrauch. Die täglichen Schwankungen können 3.500 MW und mehr betragen. Spitzenlastkraftwerke innerhalb und außerhalb der Stadt, die schnell hoch- oder heruntergefahren werden können, helfen den wechselnden Energiebedarf zu bewältigen. Eines dieser Kraftwerke ist das ­Bayonne Energy Center (BEC). Mit seinen acht aeroderivative Gasturbinen liefert es bis zu 512 MW in weniger als 10 Minuten aus dem Stillstand. Herausragende Eigenschaften des Kraftwerks sind schnelle Lastwechsel und kurze Anlaufzeiten. Aufgrund seiner Konfiguration aus acht unabhängigen Turbinen, kann der Output flexibel der tatsächlichen Nachfrage angepasst und die Turbinen dennoch immer so nahe wie möglich an ihrem optimalen Lastpunkt betrieben werden. Weitere Vorteile dieser Lösung sind geringe Wartungsanforderungen, niedrige Emissionen und die Nutzung von zwei verschiedenen Brennstoffen (Erdgas und Diesel).

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Energetische Optimierung des Müllheizkraftwerks Offenbach durch eine trockene Rauchgasreinigung und eine neue Dampfturbine

Günther Weiß, Dimitrios Fotakis, Mario Kuppinger, Tibor Füle, Helmut Peter und Markus Gegner

Das Müllheizkraftwerk Offenbach hat seine Energielieferung an Fernwärme und Strom durch den Umbau der Rauchgasreinigungsanlage, eine neue Dampfturbine und Verbesserungen in der Betriebsweise um rund 30% gesteigert. Dabei wurden mit einem Projektbudget von etwa 25 Mio. Euro die Wäscher der drei Rauchgasreinigungslinien gegen eine zweistufige Trockensorptionen ausgetauscht, die Dampfturbine gegen eine größere ersetzt und die Betriebsweise bezüglich der Dampferzeugung und Dampfverwertung optimiert. Das in sich wirtschaftliche Projekt erhöht die Ver- und Entsorgungssicherheit für die Kunden, stärkt den Standort und verbessert die Emissionswerte.

Schadensanalyse, Simulation und Instandsetzung von Primärluftdüsen einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage

Joachim Plackmeyer, Adlan Omer und Polat Sentürk

Zu Erfahrungen, Problemen und Lösungen bezüglich des Verschleißes der Primärluftdüsen einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage wird berichtet. Als Ursache für einen extremen Verschleiß, bei dem große Schäden nach nur 1500 Betriebsstunden auftraten, wurde ein fehlerhaftes Gussmaterial festgestellt. Die weiteren Ursachen für eine permanente überdurchschnittliche Erosion werden ebenfalls aufgezeigt. Ergebnisse einer Simulation werden dargestellt, in der die Auswirkung der Beschaffenheit des Bodens auf die Erosion der Düsen untersucht wurde. Das Ergebnis ist, dass ein Betonboden nicht unbedingt erforderlich ist. Die Erosion an den Düsen verschiebt sich an andere Stellen. Zusammenfassend werden Erkenntnisse und Empfehlungen für die Luftdüsen mitgeteilt.

Stofflicher Verbleib des NH3 im Abgasweg von Abfallverbrennungsanlagen

Sabine Weineck, Stefan Vodegel und Torsten Reindorf

Mit der Änderung der 17. BImSchV wurden u.a. die Absenkung der Emissionsgrenzwerte für Stickoxide und ein Grenzwert für den Ammoniak-Schlupf eingeführt. Die Verordnung stellt besonders für Anlagen mit SNCR-Technologie eine Herausforderung dar. Im Forschungsvorhaben Stofflicher Verbleib des Ammoniak bei SNCR-Verfahren auf dem Rauchgas- und Reststoffweg in deutschen Müllverbrennungsanlagen ließ die VGB-FORSCHUNGSSTIFTUNG Auswirkungen der weiteren Absenkung der NOx-Grenzwerte ermitteln. Durch Messungen an sechs bestehenden Müllverbrennungsanlagen und EBS-Kraftwerken und deren wissenschaftlicher Auswertung sollten ferner Prognosen zur Möglichkeit weiterer Grenzwertabsenkungen untersucht werden. Es wurde eine gute Datenbasis geschaffen, um auf künftige Fragen zu NOx- und NH3-Grenzwertabsenkungen Antworten geben zu können. Bisher für Einzelanlagen vorliegende Kenntnisse wurden auf eine breitere Basis gestellt.

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Alkalisieren mit Lithiumhydroxid – Beispiele aus der Praxis bei GuD- und Industrieanlagen

Christiane Holl und Heiko Woizick

Für einen optimalen Betrieb von Trommel- sowie Großwasserraumkesseln sind alkalische Kesselwasserbedingungen notwendig. Die Wahl des nicht flüchtigen Konditionierungsmittels, um die Kesselwasserkorrosion zu kontrollieren, ist von der Bauart der Kessel und durch die Wasserinhaltsstoffe eingeschränkt. Als klassische, nicht organische Konditionierungsmittel werden vorwiegend Natronlauge und Trinatriumphosphat eingesetzt. Der Einsatz von Lithiumhydroxid ist eine wenig bekannte genutzte Alternative, die jedoch einige Vorteile bietet. GuD-Anlagen der RheinEnergie AG sowie einige von HYDRO-Engineering betreute Industriekraftwerke werden teilweise seit vielen Jahren erfolgreich mit dieser Alkalisierung betrieben. Hierdurch konnten Probleme, die bei Fahrweise mit anderen Alkalisierungsmitteln oder ohne Feststoffalkalisierung aufgetreten waren, weitgehend beseitigt werden.

Plasmazündsysteme für das Kraftwerke Zetes in der Türkei und ihre Vorteile im veränderten Energiemarkt

Zhang Ke, Liu Lin, Hans-Christian Schröder und Feng Guoqing

Nach 168 Betriebsstunden wurden die zwei 600-MW-Kohleblöcke des Kraftwerks Zetes in der Türkei in den kommerziellen Betrieb übernommen. Bereits im Planungsstadium wurde der Einbau eines Plasmazündsystems integriert. Auf die Zündfeuerung mit einem Ölsystem wurde verzichtet. Dies vermeidet den Einsatz von Öl als zusätzlichen Brennstoff und bietet zudem erhebliche ökonomische Vorteile im Betrieb. Das installierte Plasmazündsystem bietet zudem weitere Vorteile für den flexiblen Betrieb von Kohlekraftwerken.

Betriebserfahrungen mit Sauerstoffträgern im industriellen Maßstab von Wirbelschichtkesseln

Fredrik Lind, Angelica Corcoran, Bengt-Åke Andersson und Henrik Thunman

Die Sauerstoffträger-unterstützte Verbrennung (oxygen carrier aided combustion: OCAC) ist ein neuartiges Verfahren in der Wirbelschichtverbrennung und ein Spin-off des Chemical Loopings. Der Kern der Technik liegt in der Verwendung eines Sauerstoffträgers (OC) als Bettmaterial mit dem Ziel, die Verteilung von Sauerstoff in der Wirbelschicht deutlich zu optimieren. Das Konzept verbindet die Robustheit der etablierten Wirbelschichttechnologie mit den Merkmalen der verbesserten Sauerstoffzufuhr über den Träger. Vorgestellt werden Erfahrungen mit dem Betrieb eines 75.000 kWth CFB-Kessel mit Ilmenit (FeTiO3) als Bettmaterial über einen Betriebszeitraum von 12.000 Stunden und Abfällen aus Haushalten als Brennstoff. Die Betriebs- und Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Ilmenit das üblicherweise verwendete Bettmaterial ohne Umrüstung des Kessels ersetzen kann und dass deutliche Vorteile beim Betrieb erreicht werden, so eine erhebliche Reduzierung von Kohlenmonoxid im Rauchgas.