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。該公司在其熱電聯產電站中利用一個全年運轉的低溫加熱網絡為當地的工業(yè)公司和公共機構提供加熱用的熱水，并向公共電網輸送電力。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。

　　電站的燃料是當地的土地所有者所提供的木頭碎片，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提供熱水。Futtertrocknung動物飼料公司的這一系統是現有熱電聯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，但現在系統已經全年連續(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。