Cresterea eficientei energetice prin implementarea

sistemului automat de reglare a arderii

1.Introducere

Grupurile energetice de 330 MW proiectate în anii 1960 sunt proiectate pentru un randament

global de 37 % - 38%. In urma retehnologizarilor si reparatiilor succesive efectuate asupra

acestora, s-a prelungit durata de functionare, a fost crescuta fiabilitate , iar activitatea de

exploatare si mentenanta a fost usurata considerabil. Din punct de vedere energetic, s-a reusit un

castig de cca. 2-3% la nivelul randamentului cazanului prin modificarea sistemului de ardere si

preparare praf de carbune.

2.Sistemul automat de reglare al arderii.

Cresterea eficientei energetice se poate realiza prin implementarea sistemelor automate

urmarindu-se optimizarea randamentului intregului ciclu dar si optimizarea reducerii emisiilor

astfel încât să nu se ajungă la reducerea unei emisii cu creșterea simultană a alteia.

Avand in vedere faptul ca procesele ce duc la formarea emisiilor poluante sunt foarte

complexe si depind de o multime de factori, masurile primare de reducere a emisiilor trebuie sa

indeplineasca urmatoarele functii :

- masurarea in timp real a parametrilor ce descriu functionarea cazanului

- comanda si controlul proceselor in sensul reducerii emisiilor

Factorii ce influenteaza nivelul emisiilor sunt : compozitia combustibilului, excesul de aer,

temperatura de ardere si calitatea procesului de ardere.

Principalul factor asupra caruia trebuie actionat este excesul de aer. Reducerea acestuia duce

la cresterea randamentului, iar functionarea cu un exces de aer cat mai redus, dar optim pentru

procesul de ardere, este o masura foarte importanta destinata reducerii emisiilor poluante. Desi

coeficientul de exces de aer nu influenteaza emisia de SOx si CO2 in mod direct, prin cresterea

randamentului se realizeaza o reducere a acestora.

Pentru crestere eficientei, rezerva energetica a cazanului nu este foarte mare, cu toate

acestea, prin utilizarea posibilitatilor de reglaj si control modern, aceste conditii pot fi depasite.

Arzatoarele de praf de carbune montate pe cazanele de 1035t/h permit reglaje foarte largi,

conditia principala consta in masuratori speciale ce trebuie realizate in focar si crearea unui

raspuns rapid (prin utilizarea calculatorului de proces) care sa conduca procesul de reglare la

nivelul arzatorului. Astfel , trebuie masurate fluxurile termice in focar, temperaturile gazelor care

circula in cazan si parametrii realizati de arzator ( CO, CO2 , O2 ). Se poate reduce reduce

substantial excesul de aer, in conditiile unei arderi complete (CO fiind parametrul de control al

calitatii arderii).

Excesul de aer se poate reduce cu ajutorul unui calculator de proces ce trebuie sa actioneze

in sensul cresterii sau reducerii debitului de aer, acesta urmareste tot timpul ca in gazele de

ardere, continutul de CO sa nu depaseasca valoarea limita de 0,04%.

O alta solutie folosita pentru cresterea eficientei arderii in cazan ( cresterea randamentului

cazanului) o constituie implementarea unui sisteme de reglare bazat pe utilizarea unui software

care utilizeaza informatii culese si transmise prin tehnologia de masurare cu laser.

3.Implementarea sistemului automat de reglare si optimizare a arderii

Conform producatorului Siemens, o solutie de optimizare a procesului, permite operatorului

de centrala sa atinga obiectivele propuse utilizand trei module:

-modulul pentru tehnica de masurare pe baza de laser

-modulul de calcul al distributiei, utilizand metoda tomografiei asistata de calculator.

-modulul de control si optimizarea arderii hibride.

Sistemul se integreaza faraa riscuri in sistemul de comanda si control al grupului energetic si

nu necesita modificari ale instalatiilor mecanice existente. Acestea actioneaza clapetele din

circuitul de aer existente ale cazanului, optimizand distributia si excesul de aer in focar.

4.Principalele beneficii ale implementarii sistemului de reglare si optimizare a arderii :

- reducerea cu 5-7 puncte procentuale a continutului de nearse in zgura, de la o medie de

20 - 25% a procentului de nearse in zgura evacuata din cazan, pana la un nivel de 14 -

19%;

- reducerea continutului de nearse in cenusa evacuata din cazan odata cu gazele de ardere,

pana la un nivel de 0,9-1,1%; media de functionare este de 1,5% dar frecvent se poate

ajunge la valoarea de 2%, dupa PAR;

- reducerea excesului de aer si, implicit, a debitelor de aer si gaze de ardere care sa producă

o economic de energie electrica consumata de ventilatoarele de aer si gaze cu cel putin

5%, comparativ cu consumul actual;

- reducerea pierderilor de caldura cu gazele de ardere evacuate la cos, cu aproximativ 2%.

- reducerea emisiilor de NOx din gazele de ardere ca urmare a scaderii temperaturilor din

focar, de la 500 mg/Nm3 la aproximativ 425-450 mg/Nm3

- reducerea consumului de carbune;

- reducerea consumului de electricitate al motoarelor electrice ale ventilatoarelor de aer si

de gaze arse;

- cresterea eficientei cazanului.

- reducerea vitezelor de curgere in cazan

- reducerea pana la eliminare a fenomenului de zgurificare

- uniformizarea procesului de dilatare cazan

Reducerea vitezelor de curgere in cazan, contribuie la scaderea eroziunii elementelor

supuse impactului cu gazele de ardere: tevile cazanului, sicanele de uniformizare a curgerii prin

cazan, electrozii electrofiltrelor, elementele instalatiei de desulfurare, etc.; aceasta duce la

cresterea fiabilitatii cazanului si scaderea cheltuielilor cu mentenanta.

Reducerea pana la eliminare a fenomenului de zgurificare, datorita scaderii

temperaturilor in focar duce la imbunatatirea schimbului de caldura in cazan si la cresterea

fiabilitatii cazanului, prin eliminarea tensiunilor ce pot aparea ca urmare a diferentelor de dilatare

intre partile componente ale cazanului.

Prin controlul fluxurilor termice se realizeaza o mai buna reglare a parametrilor

cazanului, se reduc debitele de injectii, se reduc diferentele de parametri intre cele doua jumatati

constructive ale cazanului si implicit se uniformizeaza procesul de dilatare cazan.

Prin implementarea sistemului se obtin informatii suplimentare din procesul de ardere si din

ansamblul functionarii cazanului.

In plus fata de cele specificate, se poate creste viteza de incarcare – descarcare a grupului

energetic, deci se poate mari banda de reglaj secundar frecventa – putere . De asemenea, prin

reducerea debitului de gaze arse la nivelul instalatiei de desulfurare, se obtin conditii mai bune de

functionare a absorberului si deci o reducere a continutului de SOx mai mare , obtinandu-se si o

scadere a consumului de energie electrica a ventilatoarelor auxiliare de gaze arse.

.

5.Costuri estimate ale unei asemenea investitii .

-Costul unei asemenea investitii este estimat la aproximativ 7,5 milioane lei ( 1,7 milioane

euro) pentru un singur grup energetic.

- Beneficiul este de aproximativ 530.000 Euro/an

- Recuperarea investitiei se estimeaza a se realiza in cca 3-4 ani.

Având in vedere datele prezentate si „Programul de eficientizare pentru perioada 2016-2017” al

CE Oltenia care cuprinde printre obiectivele prioritare asumate, cresterea eficientei energetice,

protectia mediului si limitarea schimbarilor climatice, propunem implementarea solutiei „Sistem

automat de reglare si optimizare a arderii” la grupul energetic nr. 5 Turceni, in prima faza,

urmând extinderea ulterioara a solutiei si la celelalte grupuri energetice de 330MW din cadrul

CE Oltenia , in conditiile in care isi demonstrează eficienta estimata.

Costul investitiei este de aproximativ 7,5 milioane lei (circa 1,7 milioane euro) si conform calculelor de eficienta prezentate, poate fi recuperat in mai putin de 4 ani.

De asemenea propunem ca plata acestui sistem sa fie făcuta anual din economia obtinuta prin reducerea consumului de cărbune si energie electrica.