PowerOPTI Poznat Řídit Zlepšit. Vyhodnocení a řízení účinnosti kotle

PowerOPTI Poznat → Řídit → Zlepšit Vyhodnocení a řízení účinnosti kotle

PowerOPTI = Soubor Nástrojů & Řešení & Služeb POZNAT → ŘÍDIT → ZLEPŠIT  Co je to účinnost, jak se počítá  Ztráty kotle  Vyhodnocení změny/zvýšení účinnosti  Predikce vyrobeného tepla  Supervize účinnosti; symptomy a příčiny, lokalizace příčin snížené účinnosti  (Optimalizace řízení vlastní spotřeby kotle) Komplexní cíl = Snížení nákladů = Udržování vysoké dostupnosti, účinnosti a provozní flexibility = Plnění emisních limitů = Řízení a prodloužení životnosti PowerOPTI – Supervize & Diagnostika & Optimalizace tepelného cyklu elektráren a tepláren

2

MOTTO

PŘEMÝŠLENÍ O SYSTÉMECH DOMYŠLENÍ VŠECH SOUVISLOSTÍ BOJ PROTI PRAKTICISMU A ZJEDNODUŠUJÍCÍMU VYSVĚTLOVÁNÍ

PowerOPTI – Supervize & Diagnostika & Optimalizace tepelného cyklu elektráren a tepláren

3

ÚČINNOST KOTLE  ÚČINNOST KOTLE = GLOBÁLNÍ SYMPTOM ZDRAVÍ KOTLE  CO OVLIVŇUJE ÚČINNOST KOTLE? 1. Palivo; složení = podíl vody a popeloviny, spalné teplo hořlaviny 2. Provozní podmínky = vnější (teplota okolního vzduchu), vnitřní (teplota napájecí vody) 3. Stav kotle 4. Řízení a regulace kotle  CO JE ÚČINNOST; obecná definice, není to fyzikální veličina! Získaný užitek Účinnost = -----------------------Vložené náklady  METODY STANOVENÍ a HODNOCENÍ  Přímá  Nepřímá  Jiné možnosti – sledování vybraného symptomu (přebytek kyslíku, …)


4

ÚČINNOST KOTLE H – Pára

H - Popílek

H - Spaliny

H - Popel

Bilanční obálka

Q – Chem.nedopal Q – Mech.nedopal Q – Ved./Sálání

Spalovací komora Spalinovody

Q – Do H2O

Okruh Voda/Pára

H – Odluh

Q – Teoretické teplo v palivu Q - Parní ohříváky vzduchu

H - Směsi

Q - Ventilátory

H – NV

H - Reagenty

H - Palivo

H - Neřízený vzduch

H - Řízený vzduch

Vstupy hmoty


5

VYHODNOCENÍ ZMĚNY ÚČINNOSTI KOTLE – ZÁKLADNÍ MYŠLENKA  ZÁKLADNÍ OTÁZKA ZNÍ = S JAKOU ÚČINNOSTÍ VYROBÍME  XX MW TEPLA (= výkon kotle)  palivem TÉTO KVALITY (= obsah vody, obsah popelovin, spalné teplo hořlaviny)  při TĚCHTO PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH (= teplota NV, teplota okolního vzduchu) ? Náhodné vlivy provozu, ruční zásahy do řízení Výkon kotle Vlastnosti paliva Provozní podmínky

Kotel

Kvalita regulace (Stav kotle)


Účinnost Komínová ztráta

6

VYHODNOCENÍ ZMĚNY ÚČINNOSTI KOTLE - POSTUP

Kriteria výběru

Trendy a histogramy veličin po změně regulace

Předpoklady výpočtu účinnosti

Porovnání modelů

Nová obrazovka?

Validace modelu TEPLO pro predikci

Trend účinnosti po změně regulace Schéma validační úlohy

Schéma kotle Trend účinnosti před změnou regulace

Trendy a histogramy veličin před změnou regulace

Surová data

Schéma validačního modelu

Validovaná data

Kriteria předčištění

Předčištěná data

Schéma regresního modelu

Regresní modely


Měření - Predikce před změnou regulace

Porovnání modelů

Měření - Predikce po změně regulace

Další cyklus

7

PREDIKCE VYROBENÉHO TEPLA  ZÁKLADNÍ OTÁZKA ZNÍ = KOLIK VYROBÍME TEPLA  když dodáváme TOTO MNOŽSTVÍ PALIVA  TÉTO KVALITY (= obsah vody, obsah popelovin, spalné teplo hořlaviny)  za TĚCHTO PROVOZNÍCH PODMÍNEK (= teplota NV, teplota okolního vzduchu tepelný tok v páře pro ohříváky vzduchu, elektrický příkon velkých ventilátorů) ? Náhodné vlivy provozu, ruční zásahy do řízení Množství paliva Vlastnosti paliva Provozní podmínky

Kotel

(Pára do ohříváků vzduchu) (Příkon ventilátorů)


Užitečné teplo

8

PREDIKCE VYROBENÉHO TEPLA - POSTUP  VÝBĚR ČASOVÉHO INTERVALU  Červen 2015 + Srpen 2015  (nová regulace kotle; poměr palivo/vzduch)  PŘEDČIŠTĚNÍ DAT  Mez pro status validačního modelu 0,8 (= uvažují se jen ty vzorky dat, které mají status menší)  Mez pro užitečné teplo 95 MW (= uvažují se jen ty vzorky dat, které mají užitečné teplo větší)  Neprobíhá ofukování spalinových výměníků  Nebyly aspoň některé důležité hodnoty  PROVEDENÍ VLASTNÍ REGRESNÍ ANALÝZY  Postupná výstavba modelu  VÝSLEDKY A CO DÁL  MEP = 0,137 (Odmocnina z MEP = 0,37)  Validace modelu  Práce a zahrnutí energie z páry a elektrické energie PowerOPTI – Supervize & Diagnostika & Optimalizace tepelného cyklu elektráren a tepláren

9

ZTRÁTY KOTLE - složky

Komínová ztráta

Ztráty fyzickým teplem

Další ztráty fyzickým teplem

Ztráty fyzickým teplem v ložovém popelu Ztráty fyzickým teplem v úletovém popílku

Snížená účinnost kotle Mechanický nedopal v úletovém popílku (C) Mechanický nedopal v ložovém popelu (c) Chemický nedopal (CO)

Neúplné spalování

Ztráty sáláním a radiací Ztráty odluhem Ztráty netěsností v okruhu voda/pára

Jiné ztráty


10

SUPERVIZE ÚČINNOSTI – symptomy a příčiny


11

Provozní měření)

Laboratorní měření

Symptomy

Vyrovnání & Ochrana proti hrubým chybám, Estimace neměřených veličin Teplota spalin na výst. z kotle

Přebytek vzduchu (O2)

Teplotní profil, tepelné toky, tlakový spád spalin

Koncentrace CO

Účinnost kotle

Mechanický nedopal popele

Vlastní spotřeba

Ztráty suchým plynem

Ztráty vlhkostí

Příčiny

Mechanický nedopal popílku

Zanesení výměníků

Zanesení výměníků

Vlhkost ve vzduchu

Netěsnosti pláště kotle

Netěsnost – Úniky vody/páry

Netěsnosti ohříváku vzduchu

Kvalita uhlí = Obsah vody

Chybný poměr palivo/vzduch

Předehřev vzduchu

Předehřev vzduchu

Kvalita uhlí = Obsah vody, obsah popelovin, obsah C v hořlavině

Kvalita uhlí = obsah popelovin obsah S

Chybný poměr palivo/vzduch

Regulace odsiřování

Snížená účinnost kotle Sálání a radiace Odluhování

(Jiné)

Netěsností v okruhu voda/pára Provozní podmínky

Neúplné spalování

Ztráty tuhými zbytky

Jiné příčiny

www.otenergy.eu

Lokální archiv - CSV

Čtení dat pro úlohy validace dat

Kontroly, korekce a SW kalibrace dat

Validační úloha kotle FK8 (upravená)

Lokální archiv - CSV


14


15


16

MODEL “ÚČINNOST“

Náhodné vlivy provozu, ruční zásahy do řízení Výkon kotle Vlastnosti paliva Provozní podmínky

Kotel

Kvalita regulace (Stav kotle)


Účinnost Komínová ztráta

17

MODEL “TEPLO“

Náhodné vlivy provozu, ruční zásahy do řízení Množství paliva Vlastnosti paliva Provozní podmínky

Kotel

(Pára do ohříváků vzduchu) (Příkon ventilátorů)


Užitečné teplo

18

KRITERIA VÝBĚRU ČASOVÝCH INTERVALŮ  KRITERIA VÝBĚRU (Uvědomit si, na čem ASI ? závisí účinnost kotle)  Obdobný výkon  Obdobné palivo  Stejné roční období (teplota a vlhkost okolního vzduchu  Obdobná teplota NV  Obdobný provoz parních ohříváků vzduchu  CO BYLO VYBRÁNO  2.6. až 30.6. 2014  15.5. až 12.6. 2015


19

PŘEDPOKLADY VÝPOČTU ÚČINNOSTI  STEJNÁ VALIDAČNÍ ÚLOHA =  Stejné předzpracování  Stejný validační model  SPECIFICKÉ PODMÍNKY = ZAJIŠTĚNÍ STEJNÝCH PŘEDPOKLADŮ PRO VÝPOČET ÚČINNOSTI  Není uvažován tepelný tok do parních ohříváků vzduchu a elektrický příkon ventilátorů  Není uvažován vápenec; v roce 2015 signál chyběl  Podíl úletového popílku a ložového popele je 60 / 40  Prvkové složení hořlaviny je fixní  Ztráta fyzickým teplem vody je dána rozdílem entalpií o teplotách: teplota vody opouštějící kotel (buben), teplota napájecí vody  Ztráta fyzickým teplem spalin a tuhých zbytků je dána rozdílem entalpií o teplotách: teplota tuhých zbytků, resp. spalin opouštějící kotel a teplotou okolního venkovního vzduchu.


20

PŘEDPOKLADY VÝPOČTU ÚČINNOSTI PRO POROVNÁNÍ ÚČINNOSTÍ  SPECIFICKÉ PODMÍNKY = ZAJIŠTĚNÍ STEJNÝCH PŘEDPOKLADŮ PRO VÝPOČET ÚČINNOSTI (pokračování)  Ztráta nedopalem v tuhých zbytcích je dána fixně pro ložový popel a úletový popílek a to jako hmotnostní podíl uhlíku daného tuhého zbytku; hodnota ztracené energie je dána reakcí daného množství uhlíku na CO2.  Ztráta chemickým nedopalem je dána fixně obsahem CO ve spalinách; hodnota ztracené energie je dána doreagováním daného množství CO na CO2.  Užitečné teplo je teplo předané vodě jak ve fázi kapalné, tak ve fázi plynné. Hodnota odluhu je minimální (max. 1 hod denně).  Jako teplota úletového popílku je použita teplota na výstupu z kotle  Jako teplota ložového popele je použita teplota fluidního lože 850 °C.  Chyby měření obsahu popeloviny a vody v palivu UH1 nastaveny na 3 %  Koncentrace O2 emisního monitoringu nastavena jako neměřená.  Koncentrace CO ve spalinách byla nastavena na 25 mg/Nm3 přepočtené na referenční obsah O2 = 6 %; měření CO v roce 2014 chybí


21

KRITERIA PŘEDČIŠTĚNÍ  KRITERIA PŘEDČIŠTĚNÍ  Mez pro status validačního modelu 0,5 (= uvažují se jen ty vzorky dat, které mají status menší)  Mez pro užitečné teplo 95 MW (= uvažují se jen ty vzorky dat, které mají užitečné teplo větší)  Neprobíhá ofukování spalinových výměníků  Nebyly některé důležité hodnoty v daném vzorku dat


22

KONCENTRACE KYSLÍKU 2015

2014 1200

400 350

1000

300

800

250

600

200 150

400

100

200

50 0 1.0 1.8 2.5 3.3 4.0 4.8 5.5 6.3 7.0 7.8 8.5 Kyslík [%]

0 1.0 1.8 2.5 3.3 4.0 4.8 5.5 6.3 7.0 Kyslík [%]


23

TEPLOTA SPALIN NA VÝSTUPU Z KOTLE 2015 500

450

450

400

400

350

350

300

300

250

250

200

200

150

150

100

100

50

50

0

0 110 114 118 122 126 130 134 138 142 146 150 154 158

500

110 114 118 122 126 130 134 138 142 146 150 154 158

2014

Teplota [°C]


Teplota [°C]

24

2015

Rozdíl (2015-2014)

93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81

2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 100

110

120

130

140

150

160

170

Rozdíl [%]

Učinnost [%]

2014

180

Užitečné teplo [MW]


25

ÚČINNOST MĚŘENÍ vs PREDIKCE 2015

2014

Účinnost 2015 Měření versus Predikce

93

93

92

92

Účinnost naměřená [%]

Účinnost naměřená [%]

Účinnost 2014 Měření versus Predikce

91 90 89

91 90 89

88

88

87

87 87

88

91 89 90 Účinnost vypočítaná [%]

92

93

87


88

89 90 91 Účinnost vypočítaná [%]

92

93

26

VALIDACE MODELU “TEPLO“ MĚŘENÍ vs PREDIKCE

REZIDUUM Histogram

Teplo 2015 Měření versus Predikce

1400

190 180

1200

Teplo naměřené [MW]

170

1000

160 150

800

140

600

130 120

400

110

200

100 90 90

100

110

120

130 140 150 Teplo vypočítané MW]

160

170

180

190


0 -2.0 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 Reziduum[MW]

27

Postupná výstavba modelu predikce Užitečného tepla Poznat à Řídit à Zlepšit Palivo:

+ Popelovina + Popelovina ^2

MEP: 39,8 Regresní křivka - Sheet1

Teplo

MEP: 3,00 2,87 Y-predikce - Sheet1

Y-naměřené 190

200

180 180 170 160 160 150 140

140

130 120 120 110 100 100 Y-predikce

Palivo 90

80 20

+ Palivo^2

30

40

50

90

60

MEP: 36,5

100

110

120

130

140

150

+ Spalné teplo + Teplota NV + Teplota VZD Y-predikce - Sheet1

Y-naměřené

170

MEP: 0,950 0,948

180

190

0,906

Y-predikce - Sheet1

Y-naměřené

220

160

190 180

200 170 180

160 150

160

140 140

130 120

120

110 100 100 Y-predikce 80

Y-predikce 90

80

+ Voda

100

120

140

160

180

200

220

90

100

110

120

130

140

+ Složené členy

MEP: 30,5 Y-predikce - Sheet1

Y-naměřené

160

170

180

190

170

180

190

MEP: 0,137 Y-predikce - Sheet1

Y-naměřené

200

150

190 180

180 170 160

160

150

140

140 130

120 120 110

100 100

Y-predikce 80

Y-predikce 90

80

100

120

140

160

180

200

90

100


110

120

130

140

150

160

28

Účinnost 2014 Účinnost vypočítaná 2014

Voda

Popelovina

93

55

92

50

91

45

90

40

89

35

88

30

87

25

86

20

85

15 1001

1

101

201

301

401

501

601


701

801

901

Voda, Popelovina [%]

Účinnost [%]

Účinnost naměřená 2014

29

Účinnost 2015

Účinnost [%]

Účinnost vypočítaná 2015

Voda

Popelovina

55

92

50

91

45

90

40

89

35

88

30

87

25

86

20

85

15 1001

1

101

201

301

401

501

601


701

801

901

Voda, Popelovina [%]

Účinnost naměřená 2015

93

30

PowerOPTI Poznat Řídit Zlepšit. Vyhodnocení a řízení účinnosti kotle

Recommend Documents