GS Power Bucheon Retrofit-Projekt
GS Power beauftragte KEPCO KPS und EthosEnergy mit der Behebung von Problemen mit der Lebensdauer der Rotoren, der zunehmenden Verschlechterung des Dampfpfads und der Optimierung des Dampfpfads zur Anpassung an die neuesten Betriebsbedingungen.
- Ziele
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- Dampferzeugung erhöhen
- Lebensdauerverlängerung
- Sektoren
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- Energieerzeugung
- Anlage
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- Dampfturbinen
- Standort
- Bucheon, Südkorea
Projektübersicht
Bei der GS Power-Anlage in Bucheon, Südkorea, handelt es sich um eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK-Anlage), die für Betrieb sowohl im Modus „maximale Stromerzeugung“ (Modus III) als auch im Modus „Fernwärmeerzeugung“ (Modus I) ausgelegt ist. Mittlerweile speisen jedoch neuere und effizientere GuD-Kraftwerke das Netz. Zusammen mit anderen wirtschaftlichen Faktoren lief die Anlage in Bucheon nur noch etwa 10 % der Zeit mit maximaler Leistung und wurde hauptsächlich im Modus I betrieben.
Der Betrieb der Anlage hatte sich ebenfalls geändert, da zusätzlicher Dampf für die NOx-Regelung der Gasturbine benötigt wurde. Dies bedeutete nun, dass am Eintritt der Dampfturbine weniger Hochdruckdampf (HD-Dampf) verfügbar war.
Neben der Abweichung vom Normalbetrieb war bei der Dampfturbine (DT) in allen Betriebsarten eine Leistungsminderung aufgetreten, da der Wirkungsgrad des Dampfpfads abgefallen war. Darüber hinaus ergab eine metallurgische Analyse, dass sich der HD-Rotor dem Ende seiner Lebensdauer näherte. GS Power beauftragte KEPCO KPS und EthosEnergy mit der Behebung von Problemen mit der Lebensdauer der Rotoren, der zunehmenden Verschlechterung des Dampfpfads und der Optimierung des Dampfpfads zur Anpassung an die neuesten Betriebsbedingungen.
Wichtigste Herausforderungen
- GS Power verlangte eine Leistungsgarantie für die Ausführung der Arbeiten. Die Herausforderung bestand also darin, die Bedingungen für den neuen Garantiepunkt zu definieren.
- Aufgrund des großen Durchmessers des Ausgleichskolbens kann Verschleiß ein hohes Maß an Dampfverlust zur Folge haben, was einem Wirkungsgradverlust gleichkommt. EthosEnergy nutzte jedoch eine bewegliche Dichtung, um diesen Dichtungsverschleiß zu verringern.
Die EthosEnergy-Lösung
Die Dampfpfadstrecke musste vollständig ersetzt werden. Allerdings hatte sich die vorhandene Beschaufelungsanordnung immer als zuverlässig erwiesen. Daher wurde beschlossen, für die Stufen 1 bis 16 einen „1:1-Austausch“ vorzunehmen, d. h. die vorhandene Hardware durch neue, nachgebaute Komponenten zu ersetzen, einschließlich der Schaufelträger und aller Zwischenstufendichtungen.
Um den Wirkungsgrad weiter zu verbessern, integrierte die Abdichtung des Ausgleichskolbens eine Bürstendichtung. Bürstendichtungen sind bei der Reduzierung von Leckagen wesentlich effektiver als herkömmliche Labyrinthdichtungen. Ein weiterer Vorteil von beweglichen Bürstendichtungen ist die bessere langzeitige Abnutzung der Dichtung aufgrund der Nachgiebigkeit der Borsten.
Die metallurgische Analyse von KEPCO KPS ergab, dass der Rotor ersetzt werden musste. EthosEnergy sollte ein neues Rotorschmiedeteil entwerfen, beschaffen, bearbeiten und montieren. Neue Schaufelträger und neue Packungsgehäuse des Ausgleichskolbens wurden ebenfalls geliefert.
Projekt-Highlights
Das wichtigste Element des Upgrades war die Neugestaltung der ursprünglichen Stufen zwischen der Entnahme zum HD-Erhitzer und dem Austritt der HD-Turbine. Die EthosEnergy-Ingenieure überprüften mehrere Optionen genau und kamen zu dem Schluss, dass eine einzige Gleichdruckstufe effizienter wäre als die beiden bestehenden Überdruckstufen.
12 %
Durch die Wahl der EthosEnergy Engineered Solution verlängerte GS Power die Lebensdauer seiner Dampfturbine um viele Jahre und die Leistung der Anlage im neuen Auslegungszustand wurde um rund 12 % erhöht.
Neuester Stand der Technik
Einsatz modernster Dichtungsmethoden, durch die das Aggregat über Jahre hinweg zuverlässig und effizient bleiben sollte.
Früher als geplant
Alle von EthosEnergy gefertigten Teile wurden termingerecht geliefert und die Montage des ausgetauschten Dampfpfads wurde früher als geplant abgeschlossen. Das Aggregat konnte bereits beim ersten Neustart anfahren und Strom erzeugen.
Wichtigste Ergebnisse
Die Engineered Solution lieferte eine größere Abdampfringraumfläche, einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Zuverlässigkeit im Vergleich zu einem einfachen Eins-zu-eins-Austausch.
Die Prüfergebnisse in der nachstehenden Tabelle zeigen, dass die „As Tested“-Gewinne wesentlich besser waren als die Garantiewerte. Dafür gibt es mehrere Gründe. Einer ist, dass die angenommene Leckage des Ausgleichskolbens vor dem Retrofit auf bewegliche Bürstendichtungen sehr konservativ war. Der Gewinn in Modus I für die verbesserte Dichtung machte etwa die Hälfte der Gewinne aus. Die Annahmen für die Beschädigung der Spitzendichtungen in der HD-Turbine und die Verschlechterung des Dampfpfads waren ebenfalls eher konservativ. KEPCO KPS nahm weitere Verbesserungen vor, die 2 % der Gewinne in Modus I ausmachten.
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