Mucho tiempo en llegar: la unidad 1 de cuero crudo es la planta del año del grupo de usuarios de carbón

Después de años de proyectos de actualización y modernización, y un gran enfoque en la seguridad y la mejora continua, la junta directiva del Grupo de Usuarios del Carbón seleccionó la Unidad 1 de cuero crudo de Platte River Power Authority como la Planta del Año 2023 del grupo.

Estoy seguro de que todos hemos experimentado decepciones en la vida. Quizás algunos lectores han sido parte de un equipo atlético que trabajó duro y progresó hasta llegar a un juego de campeonato de liga, solo para perder en la competencia final. Puede ser desgarrador. Pero, ¿qué hacen los verdaderos ganadores después de un revés así? La mayoría vuelve al trabajo preparándose para la próxima oportunidad. Y llegado el momento, están más preparados y motivados que nunca para hacerse con el premio.

El equipo de la unidad 1 de la estación de energía Rawhide, una planta de energía alimentada con carbón de 280 MW en el condado de Larimer, Colorado, propiedad de Platte River Power Authority (Platte River) y operada por ella, sabe cómo es eso. La planta fue nominada para el premio Planta del Año del Grupo de Usuarios del Carbón (CUG) hace más de una década. El CUG, entonces conocido como el Grupo de Usuarios del Carbón de la Cuenca del Río Powder (PRBCUG), envió un equipo de inspectores al sitio para evaluar la planta, y aunque pensaron que la planta era excepcional en muchos sentidos, no le dieron a Rawhide la premio porque tenía algunos problemas con su sistema de carbón.

"En ese momento, los sentimientos estaban heridos", dijo Andy Cofas, vicepresidente del CUG y exgerente de planta en las instalaciones de Rawhide. "Pero, ¿qué hicieron? Se levantaron y dijeron: '¿Sabes qué? ¿Qué debemos hacer para convertirnos en ese tipo de planta? Sabemos que tenemos la seguridad. Sabemos que tenemos la confiabilidad". Veamos lo que dijo este grupo. Y emprendieron un proyecto multianual, de más de 10 años, multimillonario, en fases, a través de interrupciones planificadas, para llegar al punto en el que la planta fue nominada nuevamente y, en este punto, ganó el premio". explicó Cofás.

"No somos perfectos, pero muchas de las cosas que nos hicieron mejores surgieron de esta conferencia y de escuchar a otros usuarios", dijo Travis Hunter, director de generación de energía de Platte River, durante una presentación en la reunión anual de CUG en Orlando, Florida, a principios de este año. "Den un aplauso al Grupo de Usuarios del Carbón que organiza esta conferencia y hace que la planta o las instalaciones de todos sean más seguras y mejores".

Platte River es una empresa pública de generación y transmisión de energía sin fines de lucro, propiedad de la comunidad, que proporciona energía y servicios a Estes Park, Fort Collins, Longmont y Loveland, Colorado, para su entrega a sus clientes de servicios públicos. Platte River se fundó en 1973 y tiene su sede en Fort Collins. Además de la estación de energía Rawhide (imagen de apertura), el equipo de Platte River incluye 27 subestaciones, 263 millas de líneas de alto voltaje de propiedad total y operadas, y 522 millas de líneas de alto voltaje de propiedad conjunta con otras empresas de servicios públicos. Su demanda máxima récord se estableció el 28 de julio de 2021, cuando su sistema alcanzó un máximo de 707 MW.

La Unidad 1 de cuero crudo se puso en servicio en la primavera de 1984. Durante mucho tiempo ha sido un modelo de eficiencia, confiabilidad y desempeño ambiental. "Desde sus inicios, Rawhide ha operado como una instalación de clase mundial y me complace que haya sido nombrada Planta del Año", dijo Jason Frisbie, gerente general y director ejecutivo de Platte River, en un comunicado emitido después de que se otorgara el premio CUG. Anunciado. "Esta prestigiosa designación para la Unidad 1 de cuero sin curtir es posible gracias al compromiso y la dedicación de todos los empleados de Platte River, pasados ​​y presentes, que garantizan el funcionamiento seguro y exitoso de la unidad".

La Unidad 1 de cuero sin curtir tiene un factor de capacidad de por vida del 84,31 %. En 2019, la unidad logró un récord de 436 días de funcionamiento continuo y, a menudo, permanece en línea sin interrupción durante 200 días o más. La Unidad 1 de cuero crudo fue diseñada para quemar carbón con bajo contenido de azufre de la cuenca del río Powder en Wyoming y fue una de las primeras unidades en los EE. UU. en incluir un absorbedor de secador por aspersión (SDA) para eliminar el dióxido de azufre (SO2) de los gases producidos por la quema de carbón. . La SDA ha ayudado a convertir a Rawhide en una de las plantas de carbón con menor emisión de SO2 del país.

La planta opera una caldera de combustión tangencial diseñada por Combustion Engineering. Cuenta con un generador de turbina Siemens Westinghouse y una cámara de filtros para reducir las emisiones de partículas. "Es algo único de dónde obtenemos nuestra agua", explicó Hunter. "Tenemos dos tuberías diferentes. Una para el servicio de agua de tipo potable que proviene del embalse Horsetooth que se encuentra justo al oeste de Fort Collins. Entonces, esa es una tubería de 10 pulgadas que lleva agua a la planta. Y luego nuestra refrigeración El estanque es agua efluente de la ciudad de Fort Collins. Entonces, eso se trae desde la ciudad en una tubería de 24 pulgadas a nuestro depósito, y así es como enfriamos el vapor".

La unidad de carbón es solo una de varias fuentes de generación en Rawhide Energy Station. El sitio también incluye 388 MW de capacidad de turbinas de gas en forma de cuatro unidades GE 7EA y una unidad GE 7FA. También hay 52 MW de capacidad solar instalada en el sitio, aunque Platte River no posee los paneles solares sino que compra la energía a través de acuerdos. También hay 2 MW de capacidad de almacenamiento de batería Tesla en el sitio. Por último, hay un parque eólico de 225 MW que se interconecta a través de la subestación de Rawhide. Las turbinas eólicas están ubicadas a unas 10 millas al norte de la planta en Wyoming.

Tyler Michie, gerente de operaciones de la Unidad 1 de cuero crudo, quien comenzó como pasante y ha trabajado en la estación por más de 16 años, explicó que la seguridad es una gran parte de la cultura en la planta. "La seguridad es un valor central en Platte River", dijo. "Durante mi tiempo allí, superamos el millón de horas-hombre sin un accidente con tiempo perdido en tres ocasiones. Actualmente estamos en alrededor de 1,8 millones y esperamos seguir adelante. Por lo tanto, la seguridad es ciertamente algo que nos tomamos muy en serio".

La planta también tiene una tasa de calor envidiable, una medida de eficiencia. Como saben la mayoría de los lectores de POWER, la tasa de calor es la cantidad de energía utilizada por una planta de energía térmica para generar un kilovatio-hora (kWh) de electricidad, generalmente expresada en unidades térmicas británicas (Btu) por kWh neto generado. Según la Administración de Información de Energía, la tasa de calor promedio para las centrales eléctricas de carbón de EE. UU. en 2021 fue de 10,583 Btu/kWh. Mientras que las unidades supercríticas y ultrasupercríticas, que tienen sistemas que funcionan a temperaturas y presiones muy altas, son más eficientes, Rawhide opera una caldera subcrítica (unidad tipo tambor de 1800 psi), por lo que funciona a menos de 10 000 Btu/kWh, como lo hace durante su mejores meses, es impresionante.

Cuando se construyó la Unidad 1, su capacidad nominal era de 250 MW. Las modernizaciones a lo largo de los años han aumentado eso hasta 280 MW, como se mencionó anteriormente. "Gran parte de eso proviene de las actualizaciones de la turbina", explicó Michie. La turbina de alta presión/presión intermedia (HP/IP) de la unidad se actualizó en 1998 y nuevamente en 2008. La turbina de baja presión (LP) se actualizó en 2005 (Figura 1).

1. Las turbinas de vapor de la Unidad 1 de cuero crudo se han actualizado a lo largo de los años, agregando alrededor de 30 MW de capacidad a la unidad. Cortesía: Río Platte

También se instalaron nuevos quemadores de óxidos de nitrógeno (NOx) bajos en 2005. Michie dijo que el cambio redujo las emisiones de NOx de alrededor de 0,3 lb/MMBtu a alrededor de 0,18 lb/MMBtu. La planta realizó algunas mejoras adicionales en las operaciones en 2012 y redujo las emisiones de NOx a alrededor de 0,14 lb/MMBtu. Michie dijo que hoy en día la planta funciona a aproximadamente 0,12 lb/MMBtu, lo que es un rendimiento notablemente bueno para una planta que no utiliza reducción catalítica selectiva (SCR).

La Unidad 1 de cuero crudo instaló un sistema de eliminación de mercurio en 2008, que vino con algunos dolores de crecimiento: no funcionó bien con el SDA. "Logramos abrirnos camino a través de eso", dijo Michie, y el sistema funciona bien hoy.

El sistema de control distribuido original de la planta se instaló en 2005, pero se actualizó a la plataforma Emerson Ovation en 2015. La estación también cambió los sistemas de control de las unidades de turbinas de gas a Ovation, lo que ha facilitado el trabajo de instrumentación y control (I&C). equipo. "Ya no tienen que conocer tres o cuatro sistemas diferentes: una gran inversión, pero eso ha sido realmente valioso", dijo Michie.

Como se mencionó anteriormente, el factor de capacidad de vida útil de la Unidad 1 de cuero crudo de más del 84 % es increíblemente alto, pero a medida que se han agregado más recursos renovables al sistema de Platte River, las necesidades de la unidad han evolucionado. Ahora, la flexibilidad se ha vuelto extremadamente importante, lo que significa que tener una amplia capacidad de cobertura es crucial para permanecer en línea. "Entonces, en una unidad de 280 MW, la reducimos regularmente a 80, ese es nuestro 'lugar feliz' con dos molinos, las cosas están estables", dijo Michie. "Hemos hecho algunas pruebas hasta 55 con una configuración de un solo molino de carbón. Afortunadamente, el despacho no lo pide muy a menudo, pero como prueba de concepto, podemos hacerlo, si es necesario".

Entre los proyectos más recientes, Rawhide reemplazó su sistema de cenizas de carbón húmedo y embalses cerrados en 2020 para cumplir con los requisitos de residuos de combustión de carbón (CCR). Al año siguiente, retiró la bomba de alimentación de la caldera y los impulsores de fluido del ventilador de tiro inducido (ID), e instaló impulsores de frecuencia variable en los motores en su lugar. "Eso fue enorme. Tenemos un mejor control y ahorramos casi cuatro megavatios en la carga de la casa", dijo Michie. Por supuesto, vino con sus propias pruebas, como averiguar cómo equilibrar un eje de extensión de 12 pies entre un motor de 5000 hp y un ventilador, pero Michie lo llamó "un proyecto realmente bueno".

Sin embargo, el área que CUG identificó como deficiente en la nominación original de Planta del Año de Rawhide fue su sistema de carbón, por lo que ahí es donde se necesitaban realizar las mejoras reales. La estación comenzó agregando un nuevo colector de polvo de volquete rotatorio (RCD) (Figura 2). "Eso probablemente tuvo el impacto más grande", dijo Michie.

2. El colector de polvo del volquete rotatorio ayudó a reducir la cantidad de polvo que se debe limpiar después de recibir el carbón. Cortesía: Río Platte

Antes de la actualización, después de que se descargaba cada tercer tren de 80 vagones, los trabajadores tenían que limpiar el polvo que tenía más de un pie de espesor en la parte inferior del Grizzly, que es un alimentador que ayuda con el tamaño adecuado del carbón. Los trabajadores lo habían considerado un "costo de hacer negocios", en otras palabras, algo inevitable. La actualización al nuevo sistema de recolección de polvo marcó una gran diferencia, y vino con una nueva forma de manejar el polvo después de la recolección.

Anteriormente, el polvo simplemente se vertía de nuevo en la cinta transportadora, lo que significaba que el mismo polvo podría terminar siendo manejado nuevamente en algún otro lugar en muchos otros lugares donde se acumulaba el polvo. Con el nuevo sistema, todo el polvo que se recoge del RCD se transporta neumáticamente hasta la plataforma de descarga. Después de eso, pasa por el molino y entra en la caldera, eliminando la posibilidad de volver a manipularlo.

Para asegurarse de que entendieron completamente las oportunidades de mejora, el equipo de Platte River buscó la ayuda de Burns and McDonnell, una empresa de ingeniería con sede en Kansas City, Missouri, y oficinas en todo el mundo, para realizar un estudio completo de polvo combustible, observando todas las partes del sistema para que pudieran priorizar los próximos pasos. Entre otras mejoras, la planta actualizó un par de conductos de transferencia e instaló monitoreo de monóxido de carbono (CO) en un par de transportadores subterráneos de carbón. El monitoreo proporciona una indicación de carbón ardiendo sin llama, lo que mejora en gran medida la rapidez con la que se pueden identificar y tratar los problemas.

Sin embargo, el grupo aún ve margen de mejora. Durante la próxima interrupción importante de la unidad, hay planes para reemplazar un par de colectores de polvo más, lo que debería eliminar peligros adicionales. Aún así, el dinero solo llega hasta cierto punto para resolver problemas; al final, el compromiso del personal de la planta es realmente lo que se necesita para convertirse en una instalación galardonada. Michie señaló que Rob Martin, supervisor de manejo de combustible en la Unidad 1 de Rawhide, ha sido vital para el éxito de la planta. Martin y su equipo manejan el carbón PRB y todos sus peligros. Aseguran que la pila de almacenamiento se compacte adecuadamente y se tape adecuadamente (Figura 3).

3. El carbón de la cuenca del río Powder, que tiene una clasificación subbituminosa, presenta desafíos únicos en comparación con otras clasificaciones de carbón, lo que hace que la gestión adecuada de las reservas sea muy importante. Cortesía: Río Platte

Sin embargo, una pequeña cantidad de polvo es inevitable en una planta de carbón, razón por la cual la limpieza es tan importante. "Nos tomamos 24 horas adicionales durante un apagón importante para embolsar todos los sistemas eléctricos (esto crea grandes problemas para nuestro equipo de I&C) y limpiamos con manguera todo el interior del edificio solo para deshacernos de todo el polvo de carbón que acaba de dejar. no se puede llegar de otra manera. Gran inversión, pero vale la pena", dijo Michie. La estación también tiene una política de limpieza estándar para realizar lavados semanales de la galería de viaje, silos de carbón, transportadores y RCD. "Son miles de horas al año que se invierten solo en limpieza", dijo.

"Una de las cosas de Rawhide es que tiene algún elemento mágico", dijo Brodie Griffin, gerente de servicios técnicos de la planta. Griffin se refería al aspecto de las instalaciones y su majestuosa ubicación. Dijo que la primera vez que cruzó el camino de la presa del embalse que se acercaba a la instalación, supo que quería trabajar allí. La planta no solo es pintoresca, sino que, hacia el suroeste, hay vistas del Parque Nacional Rocky Mountain y Longs Peak, que, a una altura de 14,259 pies, se eleva por encima de todas las demás cumbres del parque. "Y, ya sabes, Colorado tiene más de 300 días de sol, así que estaba bastante convencido incluso antes de poner un pie dentro de las instalaciones", dijo Griffin.

El sentimiento parece estar muy extendido entre los trabajadores de Rawhide (Figura 4), ya que al menos algunos se ahogaron emocionalmente al hablar sobre el orgullo que sentían por la planta que recibía el premio. "Todos adoramos completa y absolutamente esa instalación, y realmente queremos lo mejor para ella", dijo Griffin. "Nuestro compromiso de mantener los activos, y luego nuestro compromiso de mejorar esos activos con el tiempo, eso realmente contribuye a nuestro éxito", dijo.

4. Los trabajadores de cuero sin curtir se enorgullecen de ser dueños de la planta, lo que aparece cada vez que hablan de la instalación, como durante este recorrido dirigido por el Gerente de Servicios Técnicos Brodie Griffin (a la derecha). Cortesía: Río Platte

Como señaló Hunter al principio, Rawhide no es perfecto, pero está bien. "No se trata de ser perfecto. Se trata de hacer cosas buenas con gente excelente", dijo Bob Taylor, miembro del comité ejecutivo y secretario de CUG. Cuero crudo tiene ese aspecto cubierto. Felicitaciones a Platte River, y especialmente al equipo de Rawhide Unit 1. Su grupo obviamente merece el premio más prestigioso del CUG. ¡Bien hecho!

—Aaron Larson es el editor ejecutivo de POWER.

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