naar top
Menu
Logo Print

VROEGTIJDIGE FALING VAN KRITISCHE COMPONENTEN NOOPT ENGIE TOT QUEESTE

Partnership met Shell, ENGIE Electrabel en ENGIE Laborelec levert op

Centrale Knippegroen, gebouwd door ENGIE Electrabel in 2007 en operationeel sinds 2010, heeft als doel het hoogovengas afkomstig van het naburige Arcelor-Mittal Gent te valoriseren. Hét belangrijkste aspect hierbij is zonder twijfel de permanente beschikbaarheid van de centrale. Stilstand staat immers gelijk met het affakkelen van procesgas, wat lijnrecht tegenover de duurzaamheidsgedachte staat. “Om deze continuïteit te kunnen waarborgen, moeten we kunnen vertrouwen op zowel hardware als de gebruikte olie", zo weet Pieter Baten, Senior Mechanical Expert voor de verschillende ENGIE Electrabel-centrales in Brugge, Gent en Brussel.

 

VALORISATIE VAN HOOGOVENGAS

Permanente beschikbaarheid

KnippegroenSinds jaar en dag streeft men ernaar om het hoogovengas afkomstig van Arcelor-Mittal, het voormalige Sidmar, zo efficiënt mogelijk te valoriseren. Waar die valorisatie door ENGIE-Electrabel tot voor 2010 integraal gebeurde in de nabijgelegen elektriciteitscentrale Rodenhuize, wordt deze taak sindsdien overgenomen door centrale Knippegroen. De oudste groepen van centrale Rodenhuize uit 1964 bleken immers einde levensduur.

Toch moet men er zich steevast van vergewissen dat de beschikbaarheid van een centrale in de praktijk nooit 100% is. Om die reden fungeert de centrale Rodenhuize 4 tot op vandaag als back-up van Knippegroen. Enkel zo kan men vermijden dat bij een (al dan niet geplande) shutdown gas moet worden afgefakkeld. Op vandaag gaat alle door Knippegroen geproduceerde stroom (tussen de 230 en 300 MW) terug naar het hoogspanningsnet van Arcelor-Mittal.

 

Procedé

Pieter Baten ENGIE ElectrabelDe valorisatie van het hoogovengas gebeurt in principe nog steeds op dezelfde manier als altijd, zo vertelt Pieter Baten:

“De techniek die we hiervoor hanteren is in essentie inderdaad identiek aan die van 40 jaar geleden - een klassieke stoomketel met een stoomturbine erop geënt - al ligt het rendement op vandaag logischerwijs drastisch hoger. De stoomturbine en de alternator, waarvoor we overigens geen back-up hebben, zijn dé belangrijkste componenten op de site hier. Voor zo goed als alle andere machines hebben we steevast een redundantinstallatie, maar voor de grootste en meest kritische machine dus niet."

Onderhoudsstrategie

De centrale werkt volgens een ritme waarbij er twee jaar non-stop wordt gedraaid. “Daarna lassen we een stop in, om de wettelijke keuring van de ketel te laten plaatsvinden", zo vertelt Baten. “In die periode voeren we ineens ook de nodige onderhoudswerken uit."

“Als we als eigenaar en beheerder de mogelijkheid hebben om de efficiëntie en bedrijfszekerheid van de gehele installatie op te drijven, zullen we dat niet nalaten, bv. door de revisie of upgrade van machines."

Dergelijke korte shutdown duurt slechts twee weken, een grote onderhoudsbeurt echter ('major shutdown') neemt zo'n zes weken in beslag en gebeurt slechts eens om de tien jaar (volgende in 2020). Los van dit gepland onderhoud houdt men ten allen tijde de vinger aan de pols wanneer het om efficiëntie gaat. “Als we als eigenaar en beheerder de mogelijkheid hebben om de efficiëntie en bedrijfszekerheid van de gehele installatie op te drijven, zullen we dat niet nalaten, bv. door de revisie of upgrade van machines."

 

PROBLEEMSTELLING

Stabiliseren van wisselende last

De beschikbaarheid van de centrale is kritisch, want wanneer er een storing optreedt, kan men het hoogovengas niet langer valoriseren. Hoewel Knippegroen een recente installatie betreft, moest men toch al snel vaststellen dat de bedrijfszekerheid van een van de onderdelen - de proportionaalventielen - veel sneller faalde dan berekend.

proportionaalventielen Knippegroen

Hoewel Knippegroen een jonge installatie is, bleken de proportionaalventielen om een nog onbekende reden veel sneller te falen dan voorzien

 

Deze gevoelige componenten, die de regelkleppen aansturen, worden belast met het essentiële taakje het stoomdebiet naar de turbine te regelen of te stoppen. Een disfunctie van de proportionaalventielen impliceert dat men het debiet niet langer kan afregelen en dat er dus ofwel te weinig, ofwel teveel stoom aan de turbine wordt geleverd. Het probleem zou nog groter kunnen zijn bij de stopkleppen van de turbine, waarvan de faling een eventuele noodstop van de stoomturbine zou kunnen tegenhouden. Het lijdt dus geen twijfel dat het om behoorlijk kritische componenten gaat.

 

Falen

“Desondanks hebben we moeten vaststellen dat de proportionaalventielen het veel sneller dan verwacht lieten afweten", vertelt Baten. “Waar de vervangingsfrequentie berekend was op eens om de twee jaar, moesten we in de praktijk maar liefst drie of zelfs vier keer per jaar wisselen. De proportionaalventielen bleken telkens dicht te slibben, waardoor afregeling niet langer mogelijk bleek. De machine bleef dan wel doordraaien, maar zat vast op een bepaald regime. Nu zijn deze ventielen sowieso erg gevoelig door het materiaal waarin ze zijn vervaardigd en de minimale spelingen om heel precies de regelkleppen te sturen, toch faalden ze veel sneller dan gepland waarna er een oorzaakanalyse werd opgestart."

"De proportionaalventielen bleken telkens dicht te slibben, waardoor afregeling niet langer mogelijk bleek."ventiel

 

ONREGELMATIGHEDEN IN DE OLIE

De eerste aanzet op weg naar de oorzaak en oplossing werd gegeven door ENGIE Laborelec, een technisch competentiecentrum (waarvan ENGIE aandeelhouder is) dat al sinds de opstartfase de olieanalyses uitvoert van de regelolie van centrale Knippegroen.

“Reeds van bij aanvang stelden we vast dat het watergehalte veel te hoog was voor deze toepassing", klinkt het bij Koen Balman, Expert Lubricating Oils bij ENGIE Laborelec. “In een later stadium wezen de testresultaten ook op het ontstaan van oxidatieproducten in de olie. Gezien deze zich onder andere afzetten op het oppervlak van de proportionaalventielen, kwam hiermee mogelijk de goede werking van de centrale in het gedrang."

v.l.n.r.: Pieter Baten (ENGIE Electrabel), Koen Balman (ENGIE Laborelec) en Machiel Wierenga (Shell account manager voor Power & Chemical in de Benelux)
v.l.n.r.: Pieter Baten (ENGIE Electrabel), Koen Balman (ENGIE Laborelec) en Machiel Wierenga (Shell account manager voor Power & Chemical in de Benelux)

 

 

 OORZAAK & GEVOLG

De regelolie - Shell Turbo DR 46, een vlambestendige synthetische fosfaatester - is perfect afgestemd op het design van de installatie
De regelolie - Shell Turbo DR 46, een vlambestendige synthetische fosfaatester - is perfect afgestemd op het design van de installatie

Type, verversingsfrequentie of filtratie

Teneinde gevolg te kunnen geven aan deze testresultaten (waaronder een MPC-test en deeltjestelling), diende men allereerst op zoek te gaan naar de oorzaak voor de onregelmatigheden. Al snel bleek dat de problemen niet vielen toe te schrijven aan het olietype. Immers, qua olietype zijn er voor dergelijke toepassingen slechts weinig mogelijkheden. De regelolie - Shell Turbo DR 46, een vlambestendige synthetische fosfaatester - is perfect afgestemd op het design van de installatie.

Baten: “Het verversen van de olie doen we enkel op advies van ENGIE Laborelec. Gezien er voldoende monsternames en analyses gebeuren (4 keer per jaar), kunnen problemen noch aan de regelolie zelf, noch aan de opvolging van het oliebad worden toegeschreven."

 

Een andere reden?

De oorzaak van dit vraagstuk zou er uiteindelijk komen op aanreiken van Shell, een van de partners van ENGIE Electrabel én betrokken partij sinds de conceptie van Knippegroen.

Baten: “De technisch vertegenwoordiger van Shell merkte op dat het probleem zich niet bleek voor te doen bij oudere, doch vergelijkbare installaties, zij het dan zonder proportionaalventielen. Echter, bij de installatie mét proportionaalventielen gaat de regelolie bij een vast regime van de stoomturbine haast niet bewegen doorheen het lange leidingwerk. Door de trage beweging van de olie doorheen de lange leidingen van de nieuwe installatie ontstaan temperatuurverschillen wanneer de regelolie haar weg doorheen de lange kring vervolgt. In de tank is de olie warm, daarna gaat ze afkoelen in de leidingen, nadien warmt ze opnieuw op langsheen de gloeiendhete klep, om tenslotte opnieuw af te koelen in de leidingen op weg naar de tank. Hierdoor ging de olie sneller oxideren, waarna oxidatieproducten neersloegen op de ventielen."

 

OPLOSSING

Ontwatering & filtratie

Shell ENGIE Knippegroen
Ontwatering van de olie zorgde ervoor dat het degenereren een halt werd toegeroepen

De oplossing voor ontwatering van de olie kwam er op advies van ENGIE Laborelec en bestond in het plaatsen van een systeem dat met een constante flow ultradroge lucht boven de olie blaast. Hierdoor wordt het eventueel aanwezige water uit de olie afgevoerd. Later, wanneer de aanwezigheid van oxidatieproducten werd vastgesteld, werd een extra filtratie-unit geïnstalleerd.

“Door de ingebruikname van deze extra filtratie-unit (Varnish Removal Unit) verkregen we meer controle en een verhoogde stabiliteit van het oliebad", vertelt Baten. Desalniettemin bleef de hoofdoorzaak van het probleem - de stilstand van de olie in de kring - behouden.

 

Kunstmatig lek

Shell ENGIE Knippegroen
De regelolie die slechts langzaam doorheen het lange leidingwerk van centrale Knippegroen bewoog, resulteerde op termijn in het dichtslibben van de proportionaal­ventielen

Het uiteindelijke reddingsmiddel hiervoor zou er komen in de implementatie van een bypass, op basis van de denkpiste die men door de Shell-expert kreeg aangereikt.

“Tijdens een geplande stop in 2016 besloten we de nodige aanpassingen door te voeren waarmee we de machine als het ware wijsmaken dat er een lek is bij een regelcilinder", vertelt Baten. “Door dit artificieel lek gaat er sindsdien voldoende oliedebiet circuleren om alles op temperatuur te houden."

 

CONCLUSIE

Shell ENGIE Knippegroen
Een kunstmatig lek zorgde er uiteindelijk voor dat de olie meer zou bewegen doorheen de leidingen

Door alle acties - de ontwatering en extra filtratie van de olie én de aanpassing van de installatie door de creatie van het kunstmatig lek - slaagde men erin goede en constante olieanalyseresultaten te verkrijgen.

“Waar we vroeger wel drie à vier proportionaalventielen per jaar moesten gaan vervangen, hebben we dit sinds de ingrepen nog geen enkele keer ongepland moeten doen", besluit Baten.

“Enkel bij het geplande klein onderhoud hebben we er twee vervangen, dus je kan er van op aan dat de bedrijfszekerheid van Knippegroen een stuk hoger is komen te liggen! Het partnership met Shell verloopt uitstekend en uit zich vooral in technische ondersteuning van onze processen. De betrokkenheid in oorzaakanalyse en het meedenken naar oplossingen maakt het partnership tussen Shell, ENGIE Laborelec en Electrabel waardevol en duurzaam." 

 

"De betrokkenheid in oorzaakanalyse en het meedenken naar oplossingen maakt het partnership tussen Shell, ENGIE Laborelec en Electrabel waardevol en duurzaam." 

SHELL

SHELL

WEENA 70
3012 CM ROTTERDAM
+31104415000
-