Wärmebildkameras zum Brandschutz in südkoreanischem Kohlekraftwerk

Zur Vermeidung einer Selbstentzündung im Kohlefördersystem des Kohlekraftwerks Dangjin in Südkorea installierte der Betreiber Korea East-West Power Company (EWP) ein auf Wärmebildkameras basierendes Brandschutzsystem. Die Wärmebildkameras erkennen einen Temperaturanstieg schon lange bevor die Zündtemperatur von Kohle erreicht wird und sorgen somit für die Sicherheit und die ununterbrochene Energieerzeugung im Kraftwerk.

In Bunkern, Silos, Trichtern und offenen Lagerhalden werden riesige Mengen Kohle gelagert. Da es sich hierbei um ein entzündliches Material handelt, bestehen zahlreiche Brandrisiken. Zu den häufigsten und gefährlichsten Ursachen von Kohlebränden gehört die Selbstentzündung. Dies kann an jedem Standort vorkommen, an dem Kohle gelagert oder transportiert wird. Die Kohle reagiert mit dem Sauerstoff in der Luft. Diese Oxidation verursacht einen Temperaturanstieg. Zunächst steigt die Temperatur der Kohle knapp über die Umgebungstemperatur an. Wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, kann die Temperatur auf mehr als 400 Grad Celsius ansteigen, wodurch die Kohle in Flammen aufgeht.

Während der Oxidation vor der Entzündung setzt die Kohle auch große Mengen Methan- und Kohlenmonoxidgase frei. Die giftigen und explosiven Gase können eine zusätzliche Schwierigkeit beim Löschen von Kohlebränden darstellen. Zur Vermeidung richtiger Brände ist die vorzeitige Erkennung daher besonders wichtig. Zu diesem Zweck haben viele Kohlelagerstätten ihre Brandschutzsysteme mittlerweile mit Wärmebildkameras aufgerüstet. Im Gegensatz zu Rauchmeldern, die nur auf Rauch reagieren, kann ein auf Wärmebildtechnik basierendes Frühwarnsystem einen Temperaturanstieg schon lange vor der Entzündung erkennen. Somit können frühzeitige Maßnahmen zur Abkühlung und Vermeidung verheerender Brände ergriffen werden.

Auch die Korea East-West Power Company (EWP) hat das Potenzial der Wärmebildtechnik für den Brandschutz in Kohlekraftwerken erkannt. Die Gesellschaft betreibt fünf Kraftwerke, darunter auch das Kohlekraftwerk Dangjin. Das Kraftwerk hat eine Gesamtleistung von 4.000 Megawatt besteht aus acht kohlebefeuerten Blöcken.

Risikoreicher Kohletransport

Zum Transport der Kohle wird ein Förderbandsystem von mehreren Kilometern Länge eingesetzt. Während des Transports ist die Gefahr einer Selbstentzündung sogar noch größer als bei der Lagerung, da die Kohle dort still liegt. Wenn die bituminöse Kohle entzündet wird, wäre der entstehende Brand nicht nur eine Gefahr für die Mitarbeiter des Kraftwerks, sondern würde wahrscheinlich auch Teile des Fördersystems zerstören. Eine weitere Folge ist die vollständige Unterbrechung der Energieerzeugung. „Dieses Risiko können wir nicht eingehen“, stellt Kim Young Min, Manager des Kraftwerks, fest. „Aus diesem Grund haben wir mehrere FLIR-Wärmebildkameras installiert.“

Das Environment Facility Team entschloss sich zum Aufbau des Brandschutzsystems basierend auf der A310-Wärmebildkamera von FLIR. „Vor deren Installation wurden die A310-Wärmebildkameras von FLIR eingehend getestet, um sicherzugehen, dass das System einwandfrei funktioniert. Wir waren mit den Ergebnissen sehr zufrieden“, erklärt Kim Young Min. „Die A310-Wärmebildkamera von FLIR erkennt selbst den geringsten Temperaturanstieg und kann sowohl das zuständige Personal warnen als auch das automatische Sprinklersystem einschalten. Auf diese Weise kann das Brandschutzsystem Kohlebrände automatisch verhindern oder löschen. Somit werden die Kraftwerkssicherheit verbessert und die unterbrechungsfreie Energieerzeugung sichergestellt.“

Automatischer Temperaturalarm

Eine A310-Wärmebildkamera von FLIR ist an der Lagerseite des Fördersystems installiert, wo die Kohle in das System eintritt. Während die Kohle mit einer Geschwindigkeit von vier Metern pro Sekunde zu den Kesseln transportiert wird, überwachen mehrere weitere A310-Wärmebildkameras von FLIR ihre Temperatur. Wenn die Temperatur an einem Punkt einen zuvor festlegten Grenzwert überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst.

Insgesamt umfasst das Frühwarnsystem sieben A310-Wärmebildkameras von FLIR. Alle Kameras sind über ein handelsübliches Ethernetkabel mit einem TCP/IP-Netzwerk verbunden. Über das Netzwerk werden die Wärmebilddaten der FLIR-A310-Wärmebildkameras an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) gesendet, die das Förderband umgehend anhält und das Sprinklersystem aktiviert, sobald der Temperaturalarm einer A310-Wärmebildkamera von FLIR ausgelöst wird.

FLIR-A310-Wärmebildkamera

Die A310-Wärmebildkamera von FLIR enthält einen ungekühlten Mikrobolometer, der Wärmebilder mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixeln bei einer thermischen Empfindlichkeit von 50 mK (0,05 °C) liefert. Sie bietet außerdem integrierte Analysefunktionen, die die Temperaturmessung eines bestimmten Punkts oder eines Bereichs sowie eine automatische Alarmfunktion umfassen.

„Wir haben uns nicht nur aufgrund der Kameraqualität für die A310-Wärmebildkamera von FLIR entschieden, sondern auch aufgrund der einfachen Integration mit unserer vorhandenen SPS“, berichtet Kim Young Min. „Wir benötigten Funktionen wie die Fernsteuerung über das TCP/IP-Netzwerk und die nahtlose Integration mit der SPS. Darüber hinaus wollten wir die Echtzeit-Wärmebilder in der Leitstelle mit Analog-Composite-Video überwachen. Die FLIR-A310-Wärmebildkamera erfüllt alle diese Anforderungen zu einem extrem starken Preis.“

Nahtlose Integration

Dank der TCP/IP-Konnektivität konnten die A310-Wärmebildkameras von FLIR nahtlos in das System integriert werden. Wird ein Temperaturalarm ausgelöst, übermittelt die SPS die Informationen an das gesamte Netzwerk. Mitarbeiter werden über akustische und optische Alarme gewarnt und Entscheidungsträger erhalten eine eigene Meldung per E-Mail oder über FTP. Die Wärmebilder werden zur späteren Analyse oder als Nachweis gespeichert.

Die Softwarelösung, die auf der FLIR IR Monitor-Software und dem FLIR-Software-Entwicklungssatz basiert, ermöglicht auch die Analyse von Temperaturdiagrammen und Temperaturtrends. Der automatische Temperaturalarm kann auf mehreren Parametern basieren, z. B. Temperatur einzelner Punkte oder niedrigste, höchste, durchschnittliche und relative Temperatur in definierten Bereichen.

Anlagenschutz

Das Environment Facility Team des Kohlekraftwerks Dangjin hat die hohe Leistung, Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit des Brandschutzsystems basierend auf der A310-Wärmebildkamera von FLIR durch eingehende Tests des Temperaturalarms geprüft. „Wir sind fest davon überzeugt, dass das Brandschutz- und Löschsystem mit den Wärmebildkameras unsere Anlage schützen und unsere Betriebseffizienz verbessern wird“, schließt Kim Young Min.