Un long moment à venir : l'unité 1 de Rawhide est l'usine de l'année du groupe des utilisateurs de charbon

Après des années de projets de mise à niveau et de modernisation, et une attention particulière portée à la sécurité et à l'amélioration continue, le conseil d'administration du Coal Users' Group a sélectionné l'unité Rawhide 1 de la Platte River Power Authority comme usine de l'année 2023 du groupe.

Je suis sûr que nous avons tous connu des déceptions dans la vie. Peut-être que certains lecteurs ont fait partie d'une équipe sportive qui a travaillé dur et a progressé jusqu'à un match de championnat de ligue, pour ensuite perdre lors du concours final. Cela peut être déchirant. Mais que font les vrais gagnants après un tel revers ? La plupart retournent au travail en se préparant pour la prochaine opportunité. Et le moment venu, ils sont plus préparés et motivés que jamais pour remporter le prix.

L'équipe de Rawhide Energy Station Unit 1, une centrale électrique au charbon de 280 MW située dans le comté de Larimer, au Colorado, détenue et exploitée par la Platte River Power Authority (Platte River), sait à quoi cela ressemble. L'usine a été nominée pour le prix de l'usine de l'année du Coal Users' Group (CUG) il y a plus de dix ans. Le CUG, alors connu sous le nom de Powder River Basin Coal Users' Group (PRBCUG), a envoyé une équipe d'inspecteurs sur le site pour évaluer l'usine, et bien qu'ils pensaient que l'usine était exceptionnelle à bien des égards, ils n'ont pas donné à Rawhide le prix parce qu'il avait des problèmes avec son système de charbon.

"A cette époque, les sentiments étaient blessés", a déclaré Andy Cofas, vice-président du CUG et ancien directeur de l'usine de Rawhide. "Mais qu'ont-ils fait? Ils se sont relevés et ont dit:" Vous savez quoi? Que devons-nous faire pour devenir ce type d'usine? Nous savons que nous avons la sécurité. Nous savons que nous avons la fiabilité. Regardons ce que ce groupe a dit. Et ils se sont lancés dans un projet pluriannuel de plus de 10 ans, de plusieurs millions de dollars, par phases, par le biais d'arrêts planifiés, pour arriver au point où l'usine a été à nouveau nominée et, à ce stade, a remporté le prix " Cofas a expliqué.

"Nous ne sommes pas parfaits, mais beaucoup de choses qui nous ont rendus meilleurs sont venues de cette conférence et de l'écoute des autres utilisateurs", a déclaré Travis Hunter, directeur de Power Generation chez Platte River, lors d'une présentation lors de la réunion annuelle du CUG à Orlando, Floride, plus tôt cette année. "Applaudissez le groupe des utilisateurs de charbon qui organise cette conférence et rend l'usine ou l'installation de chacun plus sûre et meilleure."

Platte River est un service public de production et de transport d'électricité à but non lucratif appartenant à la communauté qui fournit de l'énergie et des services à Estes Park, Fort Collins, Longmont et Loveland, Colorado, pour livraison à leurs clients. Platte River a été fondée en 1973 et a son siège social à Fort Collins. Outre la station d'énergie de Rawhide (image d'ouverture), l'équipement de Platte River comprend 27 sous-stations, 263 miles de lignes à haute tension détenues et exploitées à 100% et 522 miles de lignes à haute tension détenues conjointement avec d'autres services publics. Sa demande de pointe record a été établie le 28 juillet 2021, lorsque son système a atteint 707 MW.

L'unité 1 de Rawhide a été mise en service au printemps 1984. Elle a longtemps été un modèle d'efficacité, de fiabilité et de performance environnementale. "Depuis sa création, Rawhide a fonctionné comme une installation de classe mondiale et je suis ravi qu'elle ait été nommée Usine de l'année", a déclaré Jason Frisbie, directeur général et PDG de Platte River, dans un communiqué publié après la remise du prix CUG. annoncé. "Cette désignation prestigieuse pour Rawhide Unit 1 est rendue possible grâce à l'engagement et au dévouement de tous les employés de Platte River, passés et présents, qui assurent le fonctionnement sûr et réussi de l'unité."

Rawhide Unit 1 a un facteur de capacité à vie de 84,31 %. En 2019, l'unité a atteint un record de 436 jours de fonctionnement continu, et elle reste souvent en ligne sans interruption pendant 200 jours ou plus. L'unité Rawhide 1 a été conçue pour brûler du charbon à faible teneur en soufre du bassin de Powder River dans le Wyoming et elle a été parmi les premières unités aux États-Unis à inclure un absorbeur de sécheur par pulvérisation (SDA) pour éliminer le dioxyde de soufre (SO2) des gaz produits par la combustion du charbon. . La SDA a contribué à faire de Rawhide l'une des centrales au charbon les moins émettrices de SO2 du pays.

L'usine exploite une chaudière à combustion tangentielle conçue par Combustion Engineering. Il dispose d'un générateur à turbine Siemens Westinghouse et d'un filtre à manches pour réduire les émissions de particules. "C'est un peu unique d'où nous obtenons notre eau", a expliqué Hunter. "Nous avons deux pipelines différents. Un pour l'eau de service de type potable qui provient du réservoir Horsetooth qui se trouve juste à l'ouest de Fort Collins. Il s'agit donc d'un pipeline de 10 pouces qui amène l'eau jusqu'à l'usine. Et puis notre système de refroidissement l'étang est l'eau effluente de la ville de Fort Collins. Donc, cela est amené de la ville dans un pipeline de 24 pouces dans notre réservoir, et c'est ainsi que nous refroidissons la vapeur.

L'unité de charbon n'est qu'une des nombreuses sources de production de Rawhide Energy Station. Le site comprend également 388 MW de capacité de turbine à gaz sous la forme de quatre unités GE 7EA et une unité GE 7FA. Il y a également 52 MW de capacité solaire installée sur le site, bien que Platte River ne possède pas les panneaux solaires mais achète plutôt l'électricité par le biais d'accords. Il y a également 2 MW de capacité de stockage de batterie Tesla sur place. Enfin, il y a un parc éolien de 225 MW qui s'interconnecte via la sous-station de Rawhide. Les éoliennes sont situées à environ 10 miles au nord de l'usine dans le Wyoming.

Tyler Michie, directeur des opérations de Rawhide Unit 1, qui a commencé comme stagiaire et a travaillé à la station pendant plus de 16 ans, a expliqué que la sécurité est une grande partie de la culture de l'usine. "La sécurité est une valeur fondamentale à Platte River", a-t-il déclaré. "Pendant mon séjour là-bas, nous avons dépassé trois fois le million d'heures-personnes sans accident avec perte de temps. Nous en sommes actuellement à environ 1,8 million et nous espérons continuer. La sécurité est donc certainement quelque chose qui nous tient à cœur."

L'usine a également un taux de chaleur enviable, une mesure d'efficacité. Comme la plupart des lecteurs de POWER le savent, le taux de chaleur est la quantité d'énergie utilisée par une centrale thermique pour générer un kilowattheure (kWh) d'électricité, généralement exprimée en unités thermiques britanniques (Btu) par kWh net généré. Selon l'Energy Information Administration, le taux de chaleur moyen des centrales électriques au charbon américaines en 2021 était de 10 583 Btu/kWh. Alors que les unités supercritiques et ultrasupercritiques, qui ont des systèmes qui fonctionnent à des températures et des pressions très élevées, sont plus efficaces, Rawhide exploite une chaudière sous-critique - une unité de type tambour de 1 800 psi - fonctionnant donc à moins de 10 000 Btu/kWh, comme il le fait pendant son meilleurs mois, est impressionnant.

Lorsque l'unité 1 a été construite, sa capacité nominale était de 250 MW. Les rénovations au fil des ans ont augmenté cette puissance jusqu'à 280 MW, comme mentionné précédemment. "Une grande partie de cela vient des mises à niveau de la turbine", a expliqué Michie. La turbine haute pression/moyenne pression (HP/IP) de l'unité a été modernisée en 1998, puis de nouveau en 2008. La turbine basse pression (BP) a été modernisée en 2005 (Figure 1).

1. Les turbines à vapeur de l'unité Rawhide 1 ont été améliorées au fil des ans, ajoutant environ 30 MW de capacité à l'unité. Avec l'aimable autorisation de Platte River

De nouveaux brûleurs à faible teneur en oxydes d'azote (NOx) ont également été installés en 2005. Michie a déclaré que le changement avait réduit les émissions de NOx d'environ 0,3 lb/MMBtu à environ 0,18 lb/MMBtu. L'usine a apporté quelques améliorations supplémentaires à ses opérations en 2012 et a réduit les émissions de NOx à environ 0,14 lb/MMBtu. Michie a déclaré qu'aujourd'hui, l'usine fonctionne à environ 0,12 lb/MMBtu, ce qui est une performance remarquablement bonne pour une usine qui n'utilise pas la réduction catalytique sélective (SCR).

Rawhide Unit 1 a installé un système d'élimination du mercure en 2008, qui s'est accompagné de difficultés de croissance - il n'a pas bien fonctionné avec le SDA. "Nous avons réussi à nous frayer un chemin à travers cela", a déclaré Michie, et le système fonctionne bien aujourd'hui.

Le système de contrôle distribué d'origine de l'usine a été installé en 2005, mais il a été mis à niveau vers la plate-forme Emerson Ovation en 2015. La station a également remplacé les systèmes de contrôle des turbines à gaz par Ovation, ce qui a simplifié la vie de l'instrumentation et du contrôle (I&C) équipe. "Ils n'ont plus besoin de connaître trois ou quatre systèmes différents - un investissement énorme, mais cela a été vraiment précieux", a déclaré Michie.

Comme mentionné précédemment, le facteur de capacité à vie de Rawhide Unit 1 supérieur à 84 % est incroyablement élevé, mais à mesure que davantage de ressources renouvelables ont été ajoutées au système de Platte River, les besoins de l'unité ont évolué. Aujourd'hui, la flexibilité est devenue extrêmement importante, ce qui signifie qu'il est essentiel de disposer d'une large capacité de refus pour rester en ligne. "Donc, sur une unité de 280 MW, nous la baissons régulièrement à 80 - c'est un peu notre" endroit heureux "avec deux usines, les choses sont stables", a déclaré Michie. "Nous avons effectué des tests jusqu'à 55 avec une configuration à un seul moulin à charbon. Heureusement, la répartition ne le demande pas très souvent, mais la preuve de concept, nous pouvons le faire, si nous le devons."

Parmi les projets les plus récents, Rawhide a remplacé son système humide de cendres de charbon et fermé des bassins de retenue en 2020 pour répondre aux exigences de résidus de combustion de charbon (CCR). L'année suivante, il a retiré la pompe d'alimentation de la chaudière et les entraînements de fluide des ventilateurs à tirage induit (ID), et a installé des entraînements à fréquence variable sur les moteurs à la place. "C'était énorme. Nous avons un meilleur contrôle et avons économisé près de quatre mégawatts dans la charge domestique", a déclaré Michie. Bien sûr, il est venu avec ses propres essais, comme trouver comment équilibrer un arbre d'extension de 12 pieds entre un moteur de 5 000 ch et un ventilateur, mais Michie l'a qualifié de "très bon projet".

Pourtant, le domaine que le CUG a identifié comme manquant dans la nomination originale de l'usine de l'année de Rawhide était son système de charbon, c'est donc là que les véritables améliorations devaient être apportées. La station a commencé par l'ajout d'un nouveau dépoussiéreur rotatif à benne basculante (RCD) (Figure 2). "Cela a probablement eu le plus gros impact", a déclaré Michie.

2. Le dépoussiéreur rotatif à benne basculante a permis de réduire la quantité de poussière qui doit être nettoyée après avoir reçu du charbon. Avec l'aimable autorisation de Platte River

Avant la mise à niveau, après le déchargement d'un train-bloc de 80 wagons sur trois, les travailleurs devaient nettoyer la poussière de plus d'un pied d'épaisseur au fond du Grizzly, qui est un alimentateur qui aide au bon dimensionnement du charbon. Les travailleurs avaient considéré qu'il s'agissait d'un "coût de faire des affaires", en d'autres termes, quelque peu inévitable. La mise à niveau vers le nouveau système de dépoussiérage a fait une énorme différence, et il est venu avec une nouvelle façon de gérer la poussière après la collecte

Auparavant, la poussière était simplement rejetée sur la bande transporteuse, ce qui signifiait que la même poussière pouvait finir par être manipulée à nouveau quelque part sur la ligne dans plusieurs autres endroits où la poussière s'accumulait. Avec le nouveau système, toute la poussière collectée par le RCD est transportée pneumatiquement jusqu'au pont de déclenchement. Après cela, il passe par le broyeur et dans la chaudière, éliminant ainsi le potentiel de re-manipulation.

Pour s'assurer qu'ils comprenaient parfaitement les opportunités d'amélioration, l'équipe de Platte River a demandé l'aide de Burns and McDonnell, une société d'ingénierie dont le siège est à Kansas City, Missouri, et des bureaux dans le monde entier, pour mener une étude complète sur les poussières combustibles, en examinant toutes les parties du système afin qu'ils puissent hiérarchiser les prochaines étapes. Entre autres améliorations, l'usine a modernisé quelques goulottes de transfert et installé une surveillance du monoxyde de carbone (CO) sur quelques convoyeurs de charbon souterrains. La surveillance fournit des indications sur la combustion lente du charbon, ce qui améliore considérablement la rapidité avec laquelle les problèmes peuvent être identifiés et traités.

Cependant, le groupe voit encore une marge d'amélioration. Lors du prochain arrêt majeur de l'unité, il est prévu de remplacer quelques dépoussiéreurs supplémentaires, ce qui devrait éliminer les risques supplémentaires. Pourtant, l'argent ne va pas loin dans la résolution des problèmes ; en fin de compte, l'engagement du personnel de l'usine est vraiment ce qui est nécessaire pour devenir une usine primée. Michie a noté que Rob Martin, superviseur de la manutention du combustible à Rawhide Unit 1, a été essentiel au succès de l'usine. Martin et son équipe gèrent le charbon PRB et tous ses aléas. Ils s'assurent que la pile de stockage est correctement compactée et recouverte de manière appropriée (Figure 3).

3. Le charbon du bassin de Powder River, qui a un classement sous-bitumineux, présente des défis uniques par rapport aux autres classements de charbon, ce qui rend très importante la bonne gestion des stocks. Avec l'aimable autorisation de Platte River

Pourtant, une petite quantité de poussière est inévitable dans une centrale au charbon, c'est pourquoi l'entretien ménager est si important. "Nous prenons 24 heures supplémentaires lors d'une panne majeure pour emballer tous les systèmes électriques - cela crée d'énormes problèmes pour notre équipe d'I&C - et nous arrosons tout l'intérieur du bâtiment juste pour nous débarrasser de toute cette poussière de charbon que vous venez de Je ne peux pas faire autrement. Gros investissement, mais ça vaut vraiment le coup », a déclaré Michie. La station a également une politique d'entretien ménager standard pour effectuer des lavages hebdomadaires de la galerie des trippers, des silos à charbon, des convoyeurs et du RCD. "Ce sont des milliers d'heures par an qui sont investies uniquement dans le ménage", a-t-il déclaré.

"L'une des choses à propos de Rawhide est qu'il a un certain élément de magie", a déclaré Brodie Griffin, directeur des services techniques de l'usine. Griffin faisait référence à l'apparence de l'établissement et à son emplacement majestueux. Il a dit que la première fois qu'il a traversé la route du barrage du réservoir à l'approche de l'installation, il savait qu'il voulait y travailler. Non seulement la plante est pittoresque, mais au sud-ouest, il y a des vues sur le parc national des Rocheuses et Longs Peak, qui, à une altitude de 14 259 pieds, domine tous les autres sommets du parc. "Et, vous savez, le Colorado a plus de 300 jours de soleil, donc j'étais à peu près vendu avant même d'avoir mis les pieds à l'intérieur de l'installation", a déclaré Griffin.

Le sentiment semble être répandu parmi les travailleurs de Rawhide (Figure 4), car au moins quelques-uns se sont émus émotionnellement en parlant de la fierté qu'ils ressentaient dans l'usine recevant le prix. "Nous adorons tous complètement et absolument cette installation, et nous voulons vraiment ce qu'il y a de mieux pour elle", a déclaré Griffin. "Notre engagement à maintenir les actifs, puis notre engagement à améliorer ces actifs au fil du temps, cela contribue vraiment à notre succès", a-t-il déclaré.

4. Les travailleurs de Rawhide sont fiers d'être propriétaires de l'usine, ce qui apparaît chaque fois qu'ils parlent de l'installation, comme lors de cette visite guidée par le directeur des services techniques Brodie Griffin (à droite). Avec l'aimable autorisation de Platte River

Comme Hunter l'a noté au début, Rawhide n'est pas parfait, mais ça va. "Il ne s'agit pas d'être parfait. Il s'agit de faire de bonnes choses avec des gens formidables", a déclaré Bob Taylor, membre du comité exécutif et secrétaire du CUG. Rawhide a cet aspect couvert. Félicitations à Platte River, et particulièrement à l'équipe de Rawhide Unit 1. Votre groupe mérite évidemment le prix le plus prestigieux du CUG. Bien joué!

—Aaron Larson est le rédacteur en chef de POWER.

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