gud-anlagen in der prozess- und fernwärmeversorgung ...€¦ · replacement (til 1539) russelsheim...
TRANSCRIPT
SEITE 1
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung:Anforderungen, Anlagenkonzepte und Betriebserfahrungen
Dr. Ing. K. Schippers, RWE Power AG, DormagenDipl.-Ing. T. Gilg, SWM Services GmbH, München
VGB-Gasturbinenkonferenz, Mannheim, 24./25.06.2009
SEITE 2
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Übersicht
Einführung
Anlagenkonzepte und technische Daten der ausgewählten Anlagen
Betriebserfahrungen
Ausblick
SEITE 3
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Einführung (1)
Entwicklungslinien
- mit steigenden Gasturbinenein- und -austrittstemperaturen ab Mitte der 1970er Jahre GuD-Prozess möglich
- erste Anlagen in Deutschland u. a. Hagen-Kabel und München Süd 1- Boom nach der Wiedervereinigung zur Ablösung veralteter Braunkohle-
Heizkraftwerke: u. a. Dresden, Leipzig, Potsdam, Berlin-Mitte- Anlagen zur Prozesswärmeversorgung in der Industrie: u. a. Dormagen,
Ludwigshafen Süd und – Mitte, Rüsselsheim
SEITE 4
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Einführung (2)
Anforderungen und Eigenschaften
- Hohe elektrische Wirkungsgrade sowie Ausnutzungsgrade- Wesentlich höhere Stromkennzahlen gegenüber Dampfkraftwerken, d. h. eine
wesentlich höhere Stromerzeugung bezogen auf die ausgekoppelte Wärme- Geringere Investitionskosten und kürzere Bauzeiten- Geringe Immissionen durch den sauberen Brennstoff Erdgas und ständige
Weiterentwicklung der Verbrennungstechnologie- Höchste Verfügbarkeit, da bei einem Ausfall der Wärmelieferung die Produktion
großer Industrieanlagen bereits nach wenigen Minuten zum Erliegen kommt- Lange Wartungszyklen insbesondere in der Industrie, angepasst an diejenigen der
zu versorgenden Betriebe.
Einsatz von zuverlässigen, ausgereiften Gasturbinen
SEITE 5
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Anlagenkonzepte und technische Daten (1)
Ausgewählte Anlagen
- GuD-Anlage Ludwigshafen Süd,Strom- und Dampflieferung auf 2 Druckstufen für den Chemiestandort Ludwigshafen der BASF
- GuD-Anlage Rüsselsheim,Strom-, Prozess- und Heizwärmelieferung (Heißwasser) für das Automobilwerk von Opel
- GuD-Anlage Dormagen,Strom- und Prozessdampflieferung auf 3 Druckstufen für den Chemiepark Dormagen
- GuD-Anlage 2 München Süd,Strom- und Fernwärmelieferung für die Stadt München
SEITE 6
Kraftwerkstyp:Erdgas-GuD-Kraftwerk in KWK
Eigentum und Betrieb:Eigentumsanteil: verpachtet
an BASFBetriebsführung: RWE PowerMitarbeiter (MÄ): 21,5
Anlagentechnik:Anlagen: 2 Gasturbinen
1 DampfturbineBrennstoff: Erdgas/Heizöl Elektr. Nettoleistung: 390 MWnProzesswärmeleistung: 410 MWthInbetriebnahme: 1997Frischdampfparameter: 89 bar/535°C
Betriebsergebnisse 2007:Stromerzeugung (netto): 2.154 GWhProzesswärme: 2.251 GWhErdgas: 19,26 Mio GJNutzungsgrad: 81,2 %
GuD-Anlage Ludwigshafen
SEITE 7
GuD-Anlage Rüsselsheim
Kraftwerkstyp:Erdgas-GuD-AnlageEigentum und Betrieb:Eigentumsanteil: 66,7%Gesellschaft: KEOBetriebsführung: KMWMitarbeiter (MÄ): 21,5
Anlagentechnik:Anlage: 1 Einwellen-GuD-Anlage
2 Heizwerke 265 MWthBrennstoff: ErdgasElektr. Nettoleistung: 112,5 MWWärmeauskopplung (Heißwasser 130 °C max.): 88 MWthInbetriebnahme: 1999Frischdampfparameter: 100 bar/540 °C
Betriebsergebnisse 2007:Stromerzeugung (netto): 747 GWhWärmeabgabe (nur GuD): 1,2 Mio GJErdgas (nur GuD): 5,7 Mio GJNutzungsgrad ≥ 70 %
SEITE 8
GuD-Anlage Dormagen
Kraftwerkstyp:Erdgas-GuD-Kraftwerk in KWK
Eigentum und Betrieb:Eigentumsanteil: 100%Betriebsführung: RWE PowerMitarbeiter (MÄ): 34
Anlagentechnik:Anlage neu: 2 GT + 1 DTAnlage alt: 1 Kesselanlage
1 GT + 1 DTBrennstoff: Erdgas/HeizölElektr. Nettoleistung: 561/25 MWnInbetriebnahme: 2000Frischdampfparameter: 105 bar/547°C
Betriebsergebnisse 2007:Stromerzeugung (netto): 3.524 GWhProzesswärme 2.387 GWhErdgas (Hu): 29,63 Mio GJNutzungsgrad: 71,0 %
SEITE 9
GUD-Anlage 2 HKW Süd, Stadtwerke München
Anlagentechnik:
GUD2: 2 GT + DTBrennstoff: Erdgas/Heizöl ELElektr. Bruttoleistung: 417 MWFernwärmeleistung: 463 MWInbetriebnahme: 2004Frischdampfparameter: 110bar/540°C
Kraftwerkstyp:
Erdgas-GUD-Kraftwerk in KWKEigentum und Betrieb:Eigentumsanteil: 100% SWM GmbHBetriebsführung: SWM Services GmbHMitarbeiter *: 48* (Gesamtkraftwerk GUD2 + GUD1)
Betriebsergebnisse 2008:
Stromerzeugung (netto): 2177 GWhFernwärme: 2141 GWhNutzungsgrad: >80%
SEITE 10
GuD-Anlagen in der Prozess- und FernwärmeversorgungBetriebserfahrungen (1)
GuD-Anlage Ludwigshafen
- 2 Gasturbinen GT13E2 von Alstom (ABB);GT1: 106.000 EOH, GT2: 98.000 EOH
- Betriebserfahrungen insgesamt gut; trotz schwerem Turbinenschaden im April 2002 durch abgebrochenes Deckband einer Tula 3;
- GT1 umgestellt auf Version „M“; GT2 in nächster C-Revision
- Trotz vielfacher Verbesserungen immer noch ärgerliche Schwachpunkte:
diffizile Pulsationssonde; nicht redundantkeine Abgastemperaturmessung an 24 Positionen im UmfangBefestigung von Brennkammerteilen → Einschläge in Schaufeln
- Probleme mit der Gesamtanlage: Abhitzekessel (Wasserchemie), Generatoren, heißer Schalldämpfer, Lochkegel der Reduzierstationen
SEITE 11
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (2)
GuD-Anlage Rüsselsheim (1)
- 1 Gasturbine 6FA von General Electric; ca. 74.000 FFH- nach anfänglichen Problemen mit der Tula2 Betriebserfahrungen gut bis
2007/08
- in 2008 nach ca. 70.000 FFH Wechsel von 2 Turbinenradscheiben durch Auslegungsdefizite notwendig:Scheibe 1 wegen Rissen der „cooling slots“Scheibe 2 wegen Rissen in den „lockwire tabs“Stillstand wegen erheblicher Verzögerungen im Reparaturwerk Dartford/UK insgesamt länger als 3 Monate
SEITE 12
Eddy current screen shot of largest Russelsheim stage 1 wheel cooling slot
indication (slot 51)
Photo and replication of the cooling slot crack in slot 71
• Numerous cracks identified in first stage wheel cooling slot
• First stage wheel requires replacement (TIL 1539)
Russelsheim (EGG0235) – TW1
Crack indication location
SEITE 13
Russelsheim (EGG0235) – TW2• Numerous cracks identified in second
stage wheel lockwire tab
• Second stage wheel requires replacement (TIL 1280)
Crack indication location
110
Crack locations
SEITE 14
GuD-Anlagen in der Prozess- und FernwärmeversorgungBetriebserfahrungen (3)
GuD-Anlage Rüsselsheim (2)
- am 04.03.2009 nach ca. 4.000 FFH mit neuer Beschaufelung Abbruch einer Tula 3-Schaufel im unteren Drittel
- beim Auslaufen durch Anstreifen komplette Verdichterleit- und -laufschaufeln unreparabel beschädigt
- erneut erhebliche Verzögerungen bei der Reparatur; Rotor seit dem 19.06.09 wieder auf der Anlage
- Stillstand insgesamt 4 Monate- komplizierter Rotoraufbau erfordert deutlich längere Reparaturzeiten als
andere Rotorkonzepte- „weicher“ Rotor möglicherweise auch gefährdeter bezüglich Folgeschäden
durch Anstreifen
Erfahrungen mit GE bei beiden Schäden absolut unbefriedigend!
SEITE 15
KEO Rüsselsheim3rd stage bucket failure on March, 4th, 20093rd stage turbine buckets
Original Tla3
SEITE 16
KEO Rüsselsheim3rd stage bucket failure on March, 4th, 2009
Hard rub of compressor blades
SEITE 17
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (4)
GuD-Anlage Rüsselsheim (3)
- Betriebliche Schwachpunkte- Tuning-Einstellungen sehr außentemperaturabhängig- unausgereifte oder unspezifische, nicht nachvollziehbare Herstellerempfehlungen (TIL‘s)
- schwerfällige, nicht kundenorientierte Service-Organisation
- Probleme mit der Gesamtanlage- GT-Lastgetriebe (Radsatz gewechselt)- Generatorwickelköpfe- Dampfturbine (Schaufelschaden)
SEITE 18
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (5)
GuD-Anlage Dormagen(1)
- 2 Gasturbinen V94.2A von Siemens;GT 1: 76.000 EOH, GT 2: 74.000 EOH
- Betriebserfahrungen sehr gut; in 2006 umgerüstet auf C-Revisions-Zyklus von 33.000 EOH
- Problemloser Betrieb mit L- und H-Gas- in 2008 Ausfall der Zündelektroden; GT2 nach einem Wochenendstillstand
nicht mehr anfahrbar; vorgezogene Jahresinspektion erforderlich
SEITE 19
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (6)
GuD-Anlage Dormagen (2)
Betriebliche Schwachpunkte
- Befestigung und Betriebstauglichkeit Drehzahlaufnehmer- Verhakungen der Verdichterleitschaufeln in den Segmenten- Verschraubungen der Brennstoffleitungen zu den Brennern
Probleme mit der Gesamtanlage
- Generatorwickelköpfe- Wasser-Dampf-Systeme- nicht absperrbarer Abriss einer Kunststoff-Kühlwasserleitung
SEITE 20
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (7)
GuD-Anlage München Süd 2
- 2 Gasturbinen 9E von General Electric; beide Maschinen ca. 30.000 FFH
- Probleme in der Gewährleistungszeit- Klappe der Schallhaubenentlüftung: Redundanz der Lüfter zum Anfahren erforderlich
- Zerstörung der Querzündrohre durch Verkohlung von Heizölresten; nicht mit Gefälle verlegte Heizölleitungen zu den Brennern als Ursacheermittelt und behoben
- nach Abstellung von Mängeln aus der Inbetriebnahmephase Betriebserfahrungen gut
- geringe Instandhaltungskosten auf Grund eines Vertrages mit einem NON-OEM
SEITE 21
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Betriebserfahrungen (7)
GuD-Anlage München Süd 2
SEITE 22
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Ausblick
GuD-Anlagen haben sich in der Prozess- und Fernwärmeversorgung durchgesetzt
Betriebserfahrungen überwiegend gut bis sehr gut
Dennoch noch viele Aufgaben für die Zukunft:- weitere Verbesserungen und Beseitigung von Schwachstellen- kontinuierliche Weiterentwicklung, z. B. von Wirkungsgrad, Leistung, Brennstoffflexibilität, Standzeiten und Betriebsbereichen
- Lebensdauerverlängerung deutlich über 100.000 EOH hinaus- Verbesserung der Qualität in allen Bereichen
SEITE 23
GuD-Anlagen in der Prozess- und Fernwärmeversorgung
Back up
SEITE 24
GuD-Anlage LudwigshafenSchaufelschaden Gasturbine 1, 20.04.02
Beschädigungen an den Stufen 2 - 5 abgebrochene TULA 3
SEITE 25
GuD-Anlage LudwigshafenSchaufelschaden Gasturbine 1, 20.04.02
abgeschliffene vordere Deckbandspitze der Turbinenlaufschaufelreihe 3,Einschleifungen im Gehäusewärmestausegment