生物質電廠的安全監(jiān)測

2010-01-30 Allweiler公司 www.allweiler.com

　　德國一家合作農場自1976年開始一直對動物飼料進行烘干處理。當他們在2008年元旦前夕發(fā)現(xiàn)一處損壞的密封造成導熱油的泄漏出去后，就決定翻新他們的設備。Allweiler公司為其提供了新的泵和故障預警設備，以確保能源生產的安全和穩(wěn)定。

　　位于德國南部的動物飼料制造商Futtertrocknung在夏季一直采用生態(tài)學方法生產熱能和電力，以干燥牧草類飼料。該公司在其熱電聯(lián)產電站中利用一個全年運轉的低溫加熱網(wǎng)絡為當?shù)氐墓I(yè)公司和公共機構提供加熱用的熱水，并向公共電網(wǎng)輸送電力。該電站每年總共可以產生大約10000-14000 MWh的有用熱量。

該合作農場目前擁有500家成員，成立于1976年。成立之初的目的是通過人工干燥來提高牧草類飼料和谷物的質量

中央導熱油泵

　　電站的核心是德國Allweiler公司提供的導熱油泵。這些泵將高達350℃的導熱油輸送到換熱器中，然后，硅油在換熱器中被加熱至蒸發(fā)點。熱的硅油蒸氣驅動有機朗肯循環(huán)（ORC）渦輪機發(fā)電。

　　電站的燃料是當?shù)氐耐恋厮姓咚峁┑哪绢^碎片，這些木頭碎片是暴風雪或森林間伐之后產生的廢棄物。電站不僅發(fā)電，還為遠距離的加熱系統(tǒng)提供熱水。Futtertrocknung動物飼料公司的這一系統(tǒng)是現(xiàn)有熱電聯(lián)產生物質電廠中最新最高效的工藝。

　　電站是這家合作農場的全年收益來源之一，因為無論動物飼料是否干燥，它都連續(xù)不斷地供應電力和熱能。最近幾年，雖然每年只有2000-2500小時的發(fā)電和產熱時間，但現(xiàn)在系統(tǒng)已經(jīng)全年連續(xù)不斷的運轉。渦輪機發(fā)電量大約在1.5-1.6 MW之間，鍋爐的產熱量在20-30 MW之間。電廠每年大概需要5萬噸的木片。

泵的關鍵需求

　　中央導熱油泵的安全可靠運行對于保證能源生產的穩(wěn)定和連續(xù)性非常重要。一個方面是泵的載荷很高，另一方面是泵的故障會導致嚴重的后果，特別是導熱油泄漏時。

　　這使得傳熱系統(tǒng)的操作人員對于泄漏非常留心。因此，工程師在設計導熱泵的軸封時非常仔細。當水以蒸汽形態(tài)從密封間隙正常逸出時，總是能看到泄漏的導熱油。因此，軸封所需要的泄漏程度必須盡可能降低，并避免密封過載。

　　高溫和溫差以及導熱油受熱時可能發(fā)生的分解反應通常都會給泵帶來較高的載荷。特別是，鏈狀碳氫化合物時間一長會分解，導致泵發(fā)生氣蝕或磨損，從而危害到泵的軸承和軸封。

　　Futtertrocknung電站采用合成導熱油，減少了導熱油的分解。但這種油的粘度和潤滑性較差，也有其不利之處，例如機械密封滑動部件上的摩擦載荷非常高。

安裝在生物質電廠內的帶有Allready Box（白色的設備）的Allheat導熱油泵，其在l8.5 bar的壓力下輸送導熱油（Diphyl THT），最大流量為285 m³/h

連續(xù)的電力生產

　　電站幾乎全年無人控制，因此除了穩(wěn)定性，對于故障的快速反應能力也是很關鍵的。Allheat系列泵和新的Allready Box能夠滿足這兩個要求。首先，這些泵適用于常年輸送熱流體；其次，新的Allready Box為操作人員提供幾種故障預警選擇和相應的反應選擇。

　　2008年新年前夕的故障之后，該合作農場決定用安全的設備來翻新他們的原有設施。技術總監(jiān)Johann Rogg說：“從那時起，我們的導熱油泵都裝備了Allready Box。”

　　Rogg說，電力的生產僅需中斷很短的時間，損失非常小。因此該農場決定為第三臺泵裝備Allready Box。

檢測潛在問題

　　在裝備Allready Box前，由控制設備監(jiān)測出口壓力和泵的流量，偏離正常運轉狀態(tài)的故障情況總是發(fā)現(xiàn)得太晚。泵的操作人員無法作出快速反應來防止重大損壞和長期的生產損失。

　　另一方面，Allready Box可以在故障發(fā)生時，即刻做出反應并引起足夠的注意。它監(jiān)測著泵的兩個重要元件：軸承的溫度和密封的性能。當這些因素的預警值超過臨界值，Allready Box就會執(zhí)行一系列程序。然后，泵上的光學預警設備會向用戶發(fā)送警報。如果需要，該設備還可以發(fā)送聲音警報或將警報傳送給遠處的工作人員。警報還可以傳送到監(jiān)測站，通過網(wǎng)絡傳送，或者以短信的形式發(fā)送給相關人員。

　　Rogg說：“Allready Box檢測到任何故障，即使我當時不在工廠或現(xiàn)場，也可以立即接收到警報。我可以立即做出反應，必要時，無需離開房間即可使泵或整個工廠停止運轉。”

　　Allready Box甚至可以根據(jù)操作人員的需求，關閉有故障的泵或啟動備用泵。但該農場并未采用這一功能，因為他們更愿意首先親眼看到所發(fā)生的狀況。