Reglerteknik i Kraftvärme Urban Holmdahl Optimation AB Värme och Kraftföreningen Södertälje -4/2 2010 Optimation AB Inledande formuleringar Reglerbristkostnader är onödiga kostnader som kan relateras till undermåligt fungerande reglersystem. Reglerbristkostnader uppstår genom att processen inte styrs till idealiska förhållanden, utan ofta och länge avviker från önskade börvärden så att verkningsgrad, tillgänglighet och prestanda minskar. Reglerbristkostnaderna på en normalstor processanläggning (kraftvärmeverk, pappersbruk, gruva) uppgår till flera 10Mkr/år. 1
Bättre reglering sänker reglerbristkostnaderna! 0% dåliga!! Flöde Ventilöppning Tillsatsmedel Konc. Andra variabler: Nivå Tryck Temperatur Hastighet ph Med mera... 10% katastrof!! Ref Tid Temp e. kvarn Komplexa system! TC 01???? 01A 02 Hetgas Stycken Bränsle Nm /h XC 01B M C S HGG 205 Nm /h 20 Nm /h Pulver Primärluft Sekundärluft Kvarn 2
Hur illa är det? Enkätcitat Man satsar miljarder på processteknik, hundratals miljoner på instrumentering och sedan optimeras de flesta reglersystem på en höft vid driftsättning.
18-taggare En insats på några få manveckor minskade reglerbristkostnaden med 20.000 kr/tim!! = 480.000 kr/dag =.0.000 kr/vecka = 14.400.000 kr/mån = 175.200.000 kr/år 12 O 2 9 0 O 2 i fastbränslepanna Före regleroptimering 12 O 2 9 0 4 8 timmar12 Efter regleroptimering 4 8 timmar12 Dålig pannverkningsgrad Hög NOx Ojämn effekt/produktion Höga påslag Instabil ångöverhettning Överbelastad rökgasrening Stort slitage Förhöjt fläktarbete Förkortad uppehållstid Begränsad maxeffekt 4
105 MW 84 42 21 Produktion i rostpanna för avfall Före regleroptimering 105 MW 84 0 1 2 timmar 4 424 21 Efter regleroptimering 0 1 2 timmar 4 Kraftiga produktionsvariationer Ojämn domnivå / mavaflöde Stora temperaturgradienter Höga påslag Instabil ångöverhettning Överbelastad rökgasrening Ökat slitage Förhöjt fläktarbete Ojämn fjärrvärmetemp. Effektstyrning med rostpanna för avfall MW 82 4 Loggdata från Fortum Högdalen Panna 4 Rostyta: 10m Bränsle: Hushållsavfall ~ 9,5MJ/kg ~ 4t/h %O 2 7 5 4 Ångdata: 115 t/h Bar 95 C ~82MW 0 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 1:00 14:00 15:00 1:00 17:00 5
Reglerkretsar på en fastbränslepanna Effekt O2 Matarvatten: Tryck, temperatur och flöde Domnivå Eldstadsundertryck Ångtemperatur efter överhettare NOx, SNCR Rost: Temperatur, hastighet Matarbord: Slaglängd, hastighet Primärluft: Tryck, temperatur och flöde Hjälpånga: Tryck, temperatur och flöde Sekundärluft: Tryck, temperatur och flöde Kylvattentemperaturer och flöden mm, mm ~ 70 reglerkretsar för en större rostpanna många är dom. ph 11 Koncentrationsreglering ph 10 9 8 7 5 4 0 5 10 15 20 Timmar 25 0 5 40 Minskat slitage på utrustning Minskad kemikalieförbrukning Minskad igensättning
Begränsad effekt p.g.a. EU-direktivet? Sekundärluft Bränsle Uppehållstid >2s vid >850 C Uppehållstiden bestäms av - rökgasflöde - eldstadsvolym Rökgasflödet bestäms av - förbränningseffekt - syreöverskott - fukthalt Primärluft Minskat rökgasflöde ger ökad uppehållstid Förluster i fjärrvärmesystem Turbin Panna Kondensorer Retur Fram Kunde r Framledningstemperatur onödigt hög = Större värmeförluster Framledningstemperatur onödigt hög = Försämrad elproduktion Difftryck hos abonnenter onödigt högt = Fördyrat pumparbete 7
Piteå Energi Umeå Energi Örnsköldsvik Energi Sundsvall Energi E.ON Sakab Ystad Energi LKAB SSAB Boliden Kappa SCA Billerud Stora Enso Anläggningar vi jobbar med just nu Högdalen Hammarby Fortum Hässelby Värtan Fjärrvärmenätet Processavsnitt Pannstyrning, förbränning Överhettare, rökgas och INTREX Ångnät, turbiner och kondensorer Ackumulatorstyrning Rökgasrening Tjänster Processtyrning, reglerkoncept Trimning, DUR Kurser i trimning, PpR 8