RS57307B1 - Postupak za regulisanje učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote - Google Patents

Description

[0001] Pronalazak se odnosi na postupak za regulaciju učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote, poželjno na generatorima pare koji sadrže kotao, koji se lože fosilnim ili organskim gorivom i to uzimanjem u obzir korišćenje ureĎaja koji rade na paru i/ili vodu za čišćenje grejnih površina generatora pare tokom njegovog rada.

[0002] Postupak za regulisanje učinka generatora pare u skladu sa predmetnim pronalaskom obuhvata takoĎe regulisanje učinka na generatorima pare koji imaju ureĎaje za sagorevanje za spaljivanje preostalog materijala, za zajedničko spaljivanje preostalog materijala kao i za spaljivanje otpada.

[0003] Postupak za regulisanje učinka generatora pare u skladu sa pronalaskom naročito obuhvata regulisanje učinka na onim generatorima pare, koji često rade u opsegu maksimalnog učinka.

[0004] Nominalnim kapacitetom se naziva najveći kontinualni električni učinak (odn. kod proizvoĎača toplote je to učinak toplote) generatora pare pod nominalnim uslovima (upor. VGB-regulativu RV 809). Nominalni kapacitet generatora pare je statički utvrĎen i odgovara utvrĎenoj vrednosti generatora pare. Od toga se razlikuje kapacitet uskog grla, koji se takoĎe navodi kao kontinualni učinak pod normalnim uslovima i koga tokom dužih vremenskih perioda ograničava najneučinkovitiji deo ureĎaja (usko grlo). (upor. VGB-regulativu RV 809). U nastavku će se pojmovi „nominalni kapacitet“ i „kapacitet uskog grla“ koristiti kao sinonimi, kao oznaka za nominalno ograničen električni učinak.

[0005] Pod ureĎajima za čišćenje koji rade na paru i/ili vodu se u smislu ovog pronalaska podrazumevaju kompresori na paru, naročito cevasti duvači pare sa vijčanim pogonom, eko duvači pare, vodeni topovi odnosno topovi za paru, cevasti duvači vode i duvači vode. Obično se pomoću cevastih duvača vode čiste grejne površine koje odaju toplotu u ložištu parnog kotla tokom upotrebe, sa kompresorima na paru i sličnim ureĎajima se čiste sekundarno šaltovane grejne površine parnog kotla.

[0006] UreĎaji za spaljivanje na fosilna goriva za proizvodnju struje i toplote, ureĎaji za zajedničko spaljivanje preostalog materijala kao i ureĎaji za spaljivanje otpada su zbog supstanci koje stvaraju pepeo podložni većem prljanju kotla. Ova prljavština se stoga mora očistiti tokom tekućeg rada sa ureĎajima za čišćenje na vodu i/ili paru. Para koja je potrebna za čišćenje se uglavnom izdvaja iz ureĎaja kao procesna para. Ukoliko se čišćenje ne obavi blagovremeno ili znatno kasnije, talozi, koji se mogu pripisati otopljenom materijalu, sinterizovanju ili hemijskim procesima, dovode do stvaranja trajnih skorelosti, koje znatno pogoršavaju prenos toplote i stepen delovanja ureĎaja.

[0007] U zavisnosti od vrste i obima taloga mora doći do mehaničkog/ hidrauličnog čišćenja tokom planiranog zastoja generatora pare. Tom prilikom nastaju znatni troškovi i gubici usled smanjene raspoloživosti. Dodatno nenamerno odbacivanje većih depozitnih slojeva, npr. na sekundarno šaltovanim grejnim povrsinama, može dovesti do kvarova na kotlu.

[0008] Ciljano i podobno čišćenje generatora pare tokom rada je stoga neizostavno. Pritom bi po mogućnosti zaprljana oblast u kotlu trebalo da bude očišćena ciljano i u skladu sa potražnjom jer nedovoljno čišćenje pogoršava stanje ureĎaja kao i prekomerno čišćenje. Prekomerno čišćenje je praćeno povećanim habanjem odreĎenih delova ureĎaja, što takoĎe nije poželjno.

[0009] Para, koja je neophodna za rad ureĎaja za čišćenje, nije na raspolaganju za proizvodnju struje, zbog toga takva upotreba pare može da se izjednači sa smanjenjim učinkom.

[0010] Korišćenje vode za čišćenje zidova kotla/grejnih površina koje odaju toplotu hladi zidove kotla i izvlači toplotu iz sistema, koja bi inače služila za proizvodnju struje ili toplote, tako da je i ovaj postupak čišćenja po pravilu povezan sa smanjenim učinkom.

[0011] Zbog toga što je tačno odreĎivanje isprljanih površina povezano sa odreĎenom nepreciznošću često se mora čistiti veća površina. Pritom se onda i čiste površine prskaju parom ili vodom, koje se onda prekomerno hlade i time ometaju proizvodnju pare. Čišćenje čistih grejnih površina dovodi do habanja i trebalo bi ga izbegavati.

[0012] Konačno, korišćenje vode i pare dovodi do pada temperature sveže pare i pada temperature temporarnih pregrevanja što dovodi do smanjenog učinka i gubitka učinkovitosti.

[0013] Postupak za upravljanje cevastim duvačem vode, kod kojeg se mora uzeti u obzir i problematika vezana za habanje, poznata je na primer iz DE 102006022627 A1. S obzirom na to da čišćenje zidova ložišta prati i odreĎeno termičko opterećenje zidova koje je potrebno očistiti, u DE 10 2006 022627 A1 je opisan postupak čišćenja kod kojeg se čisti samo površinski i obimno ograničen deo generatora pare pod skorifikacijom. Sličan postupak je poznat npr. iz DE 281453 B5. Drugačiji postupak za upravljanje radom cevastog duvača za čišćenje zida ložišta je na primer poznat iz DE 41 39 838 A1.

[0014] Kod poznatih postupaka za upravljanje ureĎaja za čišćenje je prevashodno cilj da se dostupnost kotla omogući na što duži period, a da ne doĎe do prestanka rada ureĎaja, što bi bilo povezano sa većim gubicima zbog neraspoloživosti.

[0015] Sa povećanim strujnim snabdevanjem, koje se dobija od takozvanih obnovljivih nosioca energije, dolazi do povećane fluktuacije u potražniji na tržištu struje tako da je poželjno da i generatori pare, koji obično služe za osnovno snabdevanje na tržištu struje, funkcionišu tako da se svi potencijali učinka odreĎenog generatora pare mogu iskoristiti.

[0016] Postupak za regulisanje učinka generatora pare uzimanjem u obzir korišćenja ureĎaja za čišćenje koji rade na paru i/ili vodu poznat je na primer iz US 2006/0178763 A1.

[0017] Postupak za regulisanje učinka generatora pare korišćenjem ureĎaja za čišćenje koji rade na paru i/ili vodu poznat je na primer iz US 2009/0090311 A1. Upravljanje ureĎajima za čišćenje se vrši korišćenjem modela prognoze za maksimalni rezultat u učinku generatora pare.

[0018] Pronalazak zbog toga ima zadatak da obezbedi postupak za regulisanje učinka generatora pare, koji uzima u obzir koriščenje ureĎaja za čišćenje koji rade na paru i/ili vodu tokom rada kotla odnosono generatora pare, kao i optimalni dobitak u učinku kao i optimalnu efikasnost generatora pare.

[0019]Dodatni aspekat pronalaska se odnosi na sveobuhvatno regulisanje učinka za nekoliko ureĎaja za proizvodnju struje uz optimalno uzimanje u obzir zahteva za kratkoročno obezbeĎivanje energije za podešavanje.

[0020] Pod generatorom pare u smislu navedenog pronalaska se podrazumeva energetski blok sa ureĎajem za loženje i pripadajućim sistemom za cirkulisanje vode i pare. Nekoliko generatora pare odn. energetskih blokova mogu biti spojeni u jednu elektranu.

[0021] Pojam „kotao“ koji se koristi u predmetnom pronalasku koristi se kao sinonim za pojam „generator pare“.

[0022] Zadatak pronalaska se rešava postupkom prema zahtevu 1. Poželjna izvoĎenja postupka proizilaze iz odreĎenih zavisnih zahteva.

[0023] Postupak za regulisanje učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote uzimanjem u obzir korišćenje ureĎaja za čišćenje, koji rade na paru i/ili vodu, tokom rada generatora pare obuhvata naredne korake:

- praćenje stanja varijabli generatora pare, koje daju direktne ili indirektne zaključke o efikasnosti i/ili o stepenu zaprljanosti grejnih površina generatora pare,

- sastavljanje prognoze efikasnosti na osnovu izmerenih i/ili odreĎenih stanja varijabli,

- sastavljanje prognoze učinka kao funkcije potražnje struje i/ili toplote na jednom tržištu,

- sastavljanje prognoze o očekivanom dostupnom maksimalnom učinku generatora pare kao prognoze raspoloživosti i kao funkciju očekivane okolne temperature i/ili kvaliteta goriva.

- odreĎivanje, u smislu tehničke dostupnosti generatora pare, optimalnog trenutka za čišćenje kao funkciju prognoze efikasnosti, pri čemu se u zavisnosti od prognoze učinka i prognoze raspoloživosti menja početak predvidjenog tretmana čišćenja pod uslovom da propisana minimalna efikasnost grejnih površina generatora pare ne padne ispod i/ili ne premaši maksimalnu dopuštenu zaprljanost grejnih površina.

[0024] Pod prognozom efikasnosti u smislu navedenog pronalaska se prognoza može razumeti na taj način da se utvrĎuje trenutak čišćenja i/ili ciklus čišćenja koji, sa prevashodno tehničke tačke gledišta efikasnosti grejnih površina, sprečava preterano habanje materijala i/ili neplanirano zaustavljanje ureĎaja. Prognoza efikasnosti može pritom da se zasniva na primer i na promenjivim mernim vrednostima temperature grejnih površina koje prate zaprljanost.

[0025] Izmena predviĎenog tretmana čišćenja predstavlja naročito odlaganje ili potiskivanje i/ili skraćivanje i/ili produžavanje i/ili pojačanje ili smanjenje postupka čišćenja. Dakle predviĎeni tretman čišćenja se menja tako da se u prvobitno planiranom trenutku intervencija na generatoru pare menja kako bi se stvarni učinak generatora pare u pogledu prognoze učinka optimalno prilagodio.

[0026] Pod prognozom učinka u smislu predmetnog pronalaska se podrazumeva prognoza o učinku (kapacitetu) generatora pare za proizvodnju struje/toplote. Prognoza učinka može biti sastavljena od strane distributera, redistributera, trgovca energijom ili regulisana od strane samog generatora pare. Prognoza učinka poželjno uzima u obzir da li i pod kojim opterećenjem generator pare daje optimalne rezultate u smislu troškova i učinkovitosti (Merit Order).

[0027] Prognoza učinka i prognoza raspoloživosti se poželjno prilagoĎavaju jedna drugoj u okviru nekoliko iteracija.

[0028] Pod prognozom raspoloživosti u smislu predmetnog pronalaska se podrazumeva prognoza o verovatnom raspoloživom maksimalnom opterećenju generatora pare, pri čemu ovo maksimalno opterećenje, u zavisnosti od uslova, može da leži ispod i iznad nominalnog kapaciteta i kapaciteta uskog grla generatora pare odnosno odgovarajućeg energetskog bloka. U osnovi toga leži saznanje da raspoloživi učinak generatora pare i nominalni kapacitet variraju. Pored drugih faktora, naročito okolna temperatura i kvalitet goriva imaju veliki uticaj na učinak koji je zaista raspoloživ. Okolna temperatura pritom prevashodno ima uticaj na kapacitet hlaĎenja tornjeva za hlaĎenje, koji eventualno predstavljaju ograničavajući faktor za iskoristivi učinak generatora pare. Pri relativno niskim dnevnim temperaturama je učinak veći nego na visokim okolnim temperaturama. Povrh toga je učinaki zavisan i od ogrevne moći goriva koje se koristi, na primer korišćenjem uglja kao goriva učinak zavisi od kvaliteta uglja koji se koristi. Promena kvaliteta uglja na primer može da prouzrokuje promenu količine dimnog gasa, što opet prati potrebe kapaciteta ventilacije i samim tim ima uticaj na (neto) učinak generatora pare.

[0029] Sastavljanje prognoze o predviĎenom raspoloživom maksimalnom učinku generatora pare uz uzimanje u obzir ovih okolnosti omogućava da se variranje učinka generatora pare oko nominalnog kapaciteta/kapaciteta uskog grla koristi za odreĎivanje trenutka čišćenja i ciklus čišćenja.

[0030] Sa postupkom prema pronalasku se dodatno koristi prognoza učinka kao funkcija potražnje struje i/ili toplote kao kriterijum za odreĎivanje trenutka ćišćenja i ciklusa čišćenja, tako što se sa tačke gledišta efikasnosti u smislu tehničke raspoloživosti generatora pare utvrĎeni optimalni trenutak čišćenja i/ili eventualno optimalno vreme čišćenja dela površina koje je potrebno očistiti odlaže u zavisnosti od učinka. Dodatno ili alternativno se intenzitet procesa čišćenja može povećati ili smanjiti. U osnovi toga stoji razmišljanje da je prilikom vršnog opterećenja u mreži poželjan maksimalni prinos učinka kotla, tako da je u tom periodu potrebno izbeći smanjenje učinka kotla. Vremenski periodi koji su raspoloživi za čišćenje i/ili ciklus čišćenja se u skladu sa pronalaskom u smislu optimizacije pod punim opterećenjem mogu odložiti odn. optimizovati u zavisnosti od potražnje za strujom.

[0031] To znači da na primer optimalni trenutak za čišćenje, kada upada u fazu vršnog opterećenja, može da se odloži tako da upadne u fazu manjeg opterećenja generatora pare, kada je prirodno niža i cena struje, koja zavisi od potražnje.

[0032] Prema pronalasku se dakle čišćenje koje je orijentisano prema potrebi i manji učinak generatora pare, koji iz toga proizilazi, povezuje sa aktuelnom potražnjom struje i sa cenom struje koja je rezultat toga ili sa aktuelnom potrebom za grejanjem.

[0033] Pritom treba da bude obezbeĎeno da, sa jedne strane, zaprljanost trajno ne pogorša proces, a da se sa druge strane korišćenje vrši tako da očekivani gubici u učinku generatora pare usled čišćenja budu u fazi kada je manja potrošnja struje.

[0034] Pritom maksimalna dozvoljena zaprljanost ne bi trebalo da se prekorači kako bi se izbegao neplanski zastoj kotla.

[0035] Ovde opisani postupak je naročito podoban za primenu kod kotlova odn. generatora pare koji se zagrevaju smeĎim ugljem s obzirom da smeĎi ugalj, u zavisnosti od sastava, ima visoki procenat supstanci koje stvaraju nečistoće, a kod takvih generatora pare je efikasna optimizacija rada naročito bitna.

[0036] Kao promenljive varijable generatora pare se prikupljaju i/ili mere temperature grejnih površina i/ili temperature sveže pare generatora pare i/ili temporarne pregrevne temperature generatora pare. Temperature grejnih površina se mogu koristiti za utvrĎivanje stepena zaprljanosti grejnih površina, one se mogu utvrditi pomoću poznatih termičkih snimaka. Temperatura zida ložišta može da posluži kao indikator za stepen zaprljanosti ložišta. Temperatura grejnih površina može da se izmeri na primer sa odgovarajućim senzorima temperature.

[0037] Postupci za utvrĎivanje i kontrolu temperatura u ložištu su na primer opisane u DE 102006022 627 A1 i u DE 102007039945 A1. Povrh toga je u poslednjem spisu opisan i postupak za utvrĎivanje efikasnosti grejnih površina.

[0038] U jednoj poželjnoj varijanti postupka u skladu sa pronalaskom je predviĎeno da se prognoza učinka za generator pare sastavi kao funkcija meteoroloških podataka za prognoze. U suštini je poznato da se u odreĎenim vremenskim uslovima manje struje iz regenerativnih nosača energije napaja u mrežu tako da se može sastaviti prilično pouzdana prognoza učinka u periodu od nekoliko dana. U slučaju obezbeĎivanja toplote od strane generatora pare, prognoza učinka se vrši u zavisnosti od prognozirane potražnje za toplotom. Prognoza učinka se ne mora nužno sastaviti na osnovu meteoroloških predviĎanja, prognoza učinka se može vršiti na osnovu planiranih priključivanja i isključivanja industrijskih potrošača struje i/ili toplote. Na primer, prilikom pokretanja proizvodne trake za pravljenje aluminijuma je potrebna velika količina struje, tako da pokretanje takvog ureĎaja predstavlja slučaj opterećenja koji može da se prognozira.

[0039] Prilikom prognoziranog visokog opterećenja u strujnoj mreži, može biti potisnut i/ili ublažen i/ili odložen i/ili skraćen, kod prognoziranog slabog opterećenja predvidjen tretman čišćenja može biti preferiran ili intenziviran. Pod predviĎenim tretmanom čišćenja se u smislu predmetnog pronalaska podrazumeva postupak čišćenja koji je na osnovu sprovedene prognoze efikasnosti u odreĎenom trenutku čišćenja smislen i poželjan, ali u tom trenutku nije neophodan. Takav prisilno neophodni postupak čišćenja u trenutku kada se čišćenje mora izvršiti je samo onaj postupak čišćenja koji se aktivira onda kada efikasnost grejne površine padne ispod zadatog minimuma odn. prilikom prekoračenja maksimalno dozvoljene zaprljanosti grejne površine.

[0040] U odreĎenom trenutku čišćenja pokreće se odreĎeni ciklus čišćenja pri čemu eventualno može takoĎe biti predviĎeno da se trenutak čišćenja ne odloži ali da se obim čišćenja, u smislu površina koje je potrebno očistititi, ograniči ili proširi. Eventualno se intenzitet čišćenja može smanjiti ili povećati, na primer upravljanjem pritiskom vode prilikom upotrebe cevastih duvača vode. Pod trenutkom čišćenja se u smislu predmetnog pronalaska podrazumeva početak ciklusa čišćenja.

[0041] Naročito je smisleno ukoliko se odloženi predviĎeni tretman čišćenja intenzivira. To znači da se predviĎeni tretman čišćenja u toku velikog opterećenja strujne mreže potiskuje i počinje u kasnijem trenutku, a onda se intenzivira kako bi se izbegla trajna zaprljanost grejnih površina.

[0042] Naročito je poželjno ukoliko se prognoza raspoloživosti i prognoza efikasnosti sastave pomoću neuronalnih modela.

[0043] Nadalje je poželjno ukoliko se makar prognoza efikasnosti i prognoza učinka koriste kao početne veličine u fazi kontroleru, preko kojeg ciklusi čišćenja mogu da se izazovu i/ili dozvole.

[0044] Očekivano habanje grejnih površina prouzrokovano čišćenjem u zavisnosti od trajanja i obima ciklusa čišćenja takoĎe može da se unese kao početna veličina u fazi kontroler.

[0045] Poželjno se prognoza učinka predstavlja kao prognoza cene struje. U slučaju fazi kontrole se onda prognoza cene struje koristi kao početna veličina u fazi kontroleru. Pomoću dijagnosičkih sistema, kao što su na primer menadžmenti za oduvavanje čadji orijentisani na efikasnost grejnih površina ili na primer sistemi za čišćenje koji su voĎeni infracrvenim kamerama, tehnička potreba za čišćenjem kao i tehnički optimizovani trenutak čišćenja se dostavljaju tehnici za upravljanje radi upravljanja ureĎajima za čišćenje. Tehnička potreba za čišćenjem je potreba za čišćenjem koja se dobija kao rezultat prognoze efikasnosti, kao što je gore navedeno.

[0046] Alternativno se prognoza opterećenja kao prognoza potrebe za toplotom može sastaviti na primer po godišnjim dobima ili u zavisnosti od priključivanja i isključivanja industrijskih potrošača.

[0047] Prema pronalasku se planiranje opterećenja, čišćenja i upotrebe u generatoru pare (energetskom bloku) ocenjuje pomoću regulatora opterećenja i automatizuje. Kao regulator opterećenja može na primer biti predviĎen ureĎaj za elektronsku obradu podataka sa odgovarajućim softverom. U regulatoru opterećenja se odreĎuje vreme i tehnički prostor za delovanje i povezuje se na primer sa razvojem cena i potrebom na tržištu struje. Iz ovog se dobija plan čišćenja koji je optimizovan u pogledu cene i potražnje, koji onda, u trenutku kada su visoke cene na tržištu struje, ne dozvoljava smanjena opterećenja i pokreće ureĎaje za čišćenje u fazama nižih cena. Na ovaj način se trenutna potreba za strujom i toplotom optimalno uzima u obzir. U ovu optimizaciju se može uključiti i raspolaganje gorivom.

[0048] Procenjuju se dobiti/cene koji rezultuju iz tržišta struje odn. potrebe za toplotom, utvrĎuju se opravdani ciklusi čišćenja i traži se optimum oba kriterijuma ka kojem se teži. NavoĎenje sistema za čišćenje može onda automatski da se vrši pomoći dijagnostičkih sistema i/ili tehničkog rukovodstva, ili kao preporuka operativnoj ekipi, koja potom preuzima navoĎenje.

[0049] U poželjnom obliku izvoĎenja u skladu sa pronalaskom je predviĎeno da se u okviru faze sa visokim opterećenjem predviĎeni tretman čišćenja prebacuje u vreme prognozirane visoke raspoloživosti. Pritom se prilikom planiranja izvršenja procesa čišćenja dodatno uzima u obzir viši maksimalni mogući učinak generatora pare. Ovo je naročito poželjno onda kada viši maksimalni mogući učinak nije još sadržan u prognozi raspoloživosti već proizilazi kratkoročno na osnovu izmenjenih parametara, koji inače ograničavaju učinak.

[0050] U jednom dodatnom poželjnom obliku izvoĎenja postupka se prilikom sastavljanja prognoze raspoloživosti, kao i prilikom aktuelnog regulisanja, naročito prate i uzimaju u obzir faktori koji smanjuju učinak generatora pare. Ovo su na primer ogrevna moć goriva, količina sveže pare, temperatura sveže pare, temperature meĎupregrejane pare, pritisak meĎupregrejane pare, količina meĎupregrejane pare i/ili temperatura vode za hlaĎenje.

[0051] Svrsishodno je da se u zavisnosti od prognoze učinka i prognoze raspoloživosti sastavi plan za regulisanje učinka na osnovu opterećenja generatora pare i da se učinak generatora pare reguliše na osnovu plana upravljanja.Time dolazi do predviĎenog-trenutnog-upravljanja generatora pare.

[0052] Upravljanje učinkom generatora pare je na uobičajen način moguće preko regulisanja frekvencije i regulisanja sekundarnog učinka iza generatora. U ovom slučaju se regulisanje učinka vrši upravljanjem električnog kapaciteta, koji se u strujnu mrežu otpušta od strane generatora, koji se nalazi iza generatora pare.

[0053] Svrsishodno se prognoza učinka, prognoza raspoloživosti i prognoza efikasnosti sastavljaju za vremenske intervale izmerene na nekoliko sati i dana, poželjno za vremenske intervale izmeĎu otprilike 0 do 24 časa za tekući dan kao i izmeĎu 0 do 48 sati za naredne dane.

[0054] Plan upravljanja se na primer može dati kao red vožnje za način rada generatora pare u obliku dnevog rasporeda za sledeći dan, tokom kojeg se onda vrši regulisanje generatora pare na osnovu plana upravljanja, pri čemu plan upravljanja propisuje referentne veličine za učinak generatora pare.

[0055] Zaista može biti predviĎeno da se plan upravljanja, koji je predat za dnevni interval ili interval od 24 sata, u zavisnosti od zahteva strujne mreže prereguliše na svakih 15 minuta.

[0056] Dodatno može biti predviĎeno da se u prognozi raspoloživosti uzmu u obzir dopunske opcije učinka i/ili opcije za obezbeĎivanje energije za podešavanje. Dopunske opcije učinka su one, koje bar u nekom vremenskom periodu, omogućavaju veći učinak generatora pare ali su eventualno povezane sa nižim stepenom delovanja generatora pare. Primer jedne takve dopunske opcije učinka je isključivanje predgrejača. Ovim se postiže povećanje kapaciteta na račun stepena učinka. Za obezbeĎivanje kontrole energije mogu se jasnije odrediti tokovi učinka generatora pare u kojima se može izvršiti regulisanje učinka.

[0057] Postupak u skladu sa pronalaskom omogućava da se potpuni potencijal učinka generatora pare koristi u tom smislu da je moguće planiranje maksimalnog učinka koji leži iznad nominalnog kapaciteta/ kapaciteta uskog grla. Dodatno bolje planiranje učinka omogućava uži sigurnosni tok proizvodnje prilikom ponuĎenog učinka. Bez prognoze raspoloživosti bilo bi potrebno da se oko nominalnog učinka generatora pare obezbedi odreĎeni neraspoloživi opseg učinka, a da se generatorom pare upravlja u okviru tog opsega u skladu sa potražnjom učinka u strujnoj mreži. Sastavljanjem prognoze raspoloživosti je moguće da se kapacitet generatora pare disponira da bude preko nominalnog kapaciteta generatora pare, tako da se prilikom procesa čišćenja može uzeti u obzir maksimalni mogući učinak generatora pare.

[0058] Dodatnu prednost pronalazak obezbeĎuje prilikom istovremenog uzimanja u obzir nekoliko generatora pare i/ili najmanje jednog generatora pare i jednog postrojenja za obezbeĎivanje energije za podešavanje u okviru menadžmenta bilansne grupe. U suštini se od generatora pare zahteva da odreĎeni deo svog kapaciteta mora da ima spreman kao rezervu (energiju za podešavanje), kako bi se u slučaju potrebe tačno ispratila potražnja za učinkom i/ili da bi se doprinelo stabilnosti mreže. Ovaj zahtev se takoĎe može ispuniti prigovorom na odreĎeni učinak u okviru menadžmenta bilansne grupe.

[0059] U skladu sa tim je predviĎen postupak za regulisanje učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote kod kojeg se najmanje jedan generator pare kao i postrojenje za obezbeĎivanje energije za podešavanje spajaju u virtuelnu bilansnu grupu. Kod postrojenja za obezbeĎivanje energije za podešavanje može u suštini da se radi o svakoj vrsti proizvoĎača energije, koji je u stanju da na zahtev obezbedi dovoljan, prethodno definisani, učinak i to u okviru zadatog vremenskog intervala. Ključno za kvalifikaciju je time pre svega maksimalni učinak kao i moguća inicijalna rampa za postizanje maksimalnog učinka. Kod postrojenja za obezbeĎivanje energije za podešavanje može naročito da se radi o dodatnom generatoru pare, skladištu energentskog kapaciteta za pumpe ili kapacitetima koji se mogu isključiti.

[0060] Postupak prema pronalasku obuhvata sastavljanje prognoze učinka kao funkciju potražnje za strujom i/ili toplotom za generator/generatore pare, sastavljanje prognoze za mogući raspoloživi maksimalni učinak generatora pare, ili više njih, kao prognozu raspoloživosti, kao i sastavljanje plana upravljanja u kojem se uzimaju u obzir generatori pare, koji su obuhvaćeni u bilansnu grupu, i postrojenje za obezbeĎivanje energije za podešavanje sa minimalnim kapcitetom.

[0061] Prednost ovog postupka je što generatori pare za razliku od ranije mogu da rade sa maksimalnim kapacitetom i ne moraju da obezbeĎuju energiju za podešavanje. Ovo omogućava jeftinije korišćenje generatora pare, naročito u pogledu habanja postrojenja, jer se mogu izbeći česte promene kapaciteta.

[0062] Oscilacije u učinku pojedinačnih generatora pare se u velikoj meri same izjednačavaju usled stohastičkih efekata ako se uzme u obzir nekoliko generatora pare odn. izjednačavaju se centralno putem postrojenja za obezbeĎivanje energije za podešavanje.

[0063] Plan upravljanja se naročito sastavlja za buduće vremenske intervale, na primer za vremenske intervale merene satima i danima, poželjno za vremenske intervale izmeĎu 0 do 24 sata za tekući dan kao i izmeĎu 0 i 48 sati za neradne dane.

[0064] Prognoza raspoloživosti se, kao što je prethodno opisano, poželjno postavlja kao funkcija temperature okoline i/ili kvaliteta goriva jer ovi parametri imaju značajan uticaj na raspoloživi kapacitet.

[0065] Poželjno se u okviru postupka prati bruto i/ili neto kapacitet generatora jednog ili više generatora pare. Dovoljno je da se prati jedna od dve vrednosti kapaciteta jer se u slučaju odgovarajućeg poznavanja postrojenja može zaključiti druga vrednost. Postrojenje za obezbeĎivanje energije za podešavanje se onda reguliše tako što izjednačava diferencijacija proizvodnje u odnosu na plan upravljanja i samim tim je bilansna grupa u svakom trenutku izjednačena.

[0066] Dodatno može biti predviĎeno da se u prognozi raspoloživosti u obzir uzmu dodatne opcije učinka i/ili opcije za obezbeĎivanje energije za podešavanje. Dodatne opcije učinka su naročito one koje svakako delimično omogućavaju veći v generatora pare, ali su eventualno povezane sa manjom efikasnošću generatora pare. Primer jedne takve dodatne opcije učinka je isključivanje predgrejača. Ovim se povećava kapacitet na račun učinkovitosti.

[0067] Dopunske opcije učinka mogu da se iskoriste naročito za obezbeĎivanje energije za podešavanje.

[0068] U postupku za upravljanje učinkom nekoliko generatora pare u skladu sa zahtevom 14 primenu će naći prethodno opisano korišćenje ureĎaja za čišćenje koji rade na paru i/ili vodu tokom rada generatora pare. U tom smislu se upućuje na prethodni opis.

[0069] Pronalazak je naknadno objašnjen na osnovu oblika izvoĎenja, pri čemu dolazi do pozivanja na priložene prikaze u kojima:

Slika 1 prikazuje dijagram performansi generatora pare u periodu od 24 sata pri čemu je na naložen maksimalni mogući električni učinak generatora pare kao bruto kapacitet, električni učinak generatora kao bruto kapacitet, električni učinak generatora pare kao neto kapacitet i plan upravljanja za odreĎeni vremenski interval, naknadno označen kao red vožnje.

Slika 2 blok dijagram jednog upravljanja i prognoze generatora pare

Slika 3 primer plana upraljanja odnosno reda vožnje za nekoliko dana pri čemu je električni učinak zadat preko električne skale i

Slika 4 prikaz električnog učinka generatora pare u periodu od 16 sati, pri čemu je prikazan maksimalni mogući bruto kapacitet generatora pare uz odbitak gubitka u kapacitetu za neophodno čišćenje i posle regulisanja generatora pare efektivno proizveden bruto kapacitet generatora.

[0070] Kada se u nastavku govori o bruto kapacitetu generatora i neto kapacitetu generatora, bruto kapacitetom generatora se naziva onaj električni kapacitet na klemama generatora, koji stoji na raspolaganju kao električni učinak. Neto kapacitet generatora je onaj kapacitet koji zaista napaja električnu strujnu mrežu. Razlika izmeĎu neto kapaciteta generatora i bruto kapaciteta generatora je onaj kapacitet koji se za rad generatora pare odvaja od električne strujne mreže. Podešavnje generatora pare se po pravilu vrši na osnovu bruto kapaciteta generatora na osnovu postojećih podataka, pri čemu se na osnovu toga neto kapacitet generatora može zaključiti.

[0071] Nominalni kapacitet generatora pare je električni nominalni učinak za koji je generator pare predviĎen. Maksimalni mogući električni kapacitet je onaj učinak koji generator pare može da postigne u odnosu na spoljašnju temperaturu odnosno okolnu temperaturu i kvalitet goriva kao i efikasnost grejnih površina.

[0072] Ukoliko se grejne površine čiste tokom rada generatora pare opada maksimalni mogući učinak tokom procesa čišćenja, na primer kod generatora pare sa električnim nominalnim učinkom od 300 MW (megavata) za 15 do 30 MW, u zavisnosti od vrste procesa čišćenja.

[0073] Čišćenje na primer može da obuhvata čišćenje grejnih površina koje odaju toplotu i koje se u ložištu nalaze preko puta ureĎaja za čišćenje pomoću jednog ili više cevastih duvača vode. Tom prilkom se voda pod jakim pritiskom u ložištu nanosi na površinu koja odaje toplotu, koja se nalazi preko puta, tako da se onda skidaju predviĎene adhezije odnosno naslage.

[0074] Kao čišćenje grejnih površina u skladu sa predmetnom prijavom se može smatrati i čišćenje takozvanih sekundarno šaltovanih grejnih površina generatora pare pomoću takozvanih ureĎaja za oduvavanje čaĎi.

[0075] Ovi procesi čišćenja se vrše tokom rada generatora pare, što je u suštini poznato.

[0076] Naknadni primer je opisan na osnovu ureĎaja za upravljanje generatorom pare sa loženjem na smeĎi ugalj. Generator pare odnosno blok elektrane ima nominalni učinak od 300 MW.

[0077] Na slici 1 su u prošlom vremenskom periodu od 24 sata zavedeni maksimalni mogući bruto kapacitet bloka elektrane (generator pare PMB), stvarni bruto kapacitet generatora PGB, stvarni neto kapacitet generatora PGNkao i plan upravljanja odn. raspored kapaciteta Pdispo, koji je disponiran za strujnu mrežu.

[0078] Na slici 1 se vidi da je maksimanlni mogući kapacitet PMBgeneratora pare znato viši od stvarnog disponiranog kapaciteta prema rasporedu (Pdispo).

[0079] Nadalje se iz slike 1 vidi da je otprilike izmeĎu 13 i 16 časova kao i izmeĎu 21 i 0 časova izvršeno čišćenje generatora pare, što prati opadanje neto kapaciteta generatora PGN.

[0080] Sastav i struktura upravljanja prema pronalasku se sada objašnjavaju na osnovu dijagrama prikazanog na slici 2. U blok dijagramu je blok elektrane odnosno generator pare obeležen sa 1, misli se na fizički prisutni blok elektrane. Blok 1elektrane obuhvata ložište odnosno kotao sa cirkulacijom vode i pare kao najmanje jedan na paru pokrenut generator, koji napaja električnu struju u strujnu mrežu obeleženu sa 2. Upravljanje blokom 1 elektrane se vrši pomoću tehnike za upravljanje elektranom preko koje se vrši podešavanje učinka i upravljanje ureĎajima 4 za čišćenje. Tehnika 3 za upravljanje elektranom je virtuelni blok 5 elektrane u obliku virtuelnog modela ureĎaja. Virtuelni blok elektrane obuhvata virtuelnu sliku svih fizički prisutnih mernih, kontrolnih i dijagnostičkih ureĎaja za promenljive varijable 1 elektrane kao i sliku kapaciteta bloka i sliku upravljanja 4 ureĎajima za čišćenje.

[0081] Podaci iz tehnike 3 za upravljanje elektranom i virtuelnog bloka 5 elektrane se sakupljaju u bazi 6 podataka, koja komunicira sa regulatorom 7 učinka/optimizatorom. Regulator 7 učinka je izveden kao neuronalni sistem na bazi softvera sa najmanje jednim fazi kontrolerom i obuhvata korisnički interfejs na web bazi. U ovaj regulator učinka pristižu početne vrednosti u obliku mernih vrednosti i predviĎenih vrednosti iz tehnike upravljanja elektranom, efikasnosti, ocene kvaliteta, ocene učinkovitosti i veličine ureĎaja kao i potrošnje iz virtuelnog bloka 6 elektrane, koji prikazuje i dojagnostičke sisteme bloka 1 elektrane. U regulatoru učinka se prognoza efikasnosti, prognoza kapaciteta i prognoza raspoloživosti stvaraju kao optimizovana opteretivost kao i optimizovano upravljanje čišćenjem. Prognoza kapaciteta kao i prognoza raspoloživosti se sastavljaju na osnovu podataka planiranog rada 9 elektrane pri čemu ovi podaci uzimaju u obzir meteorološke podatke i predviĎenu potražnju na tržištu. Nadalje regulator kapaciteta sastavlja prognozu 8 raspoloživosti ili prognozu opteretivosti, koje su pritom tokom planiranja rada 9 elektrane uzete u obzir tako što se na osnovu prognoze 8 raspoloživosti i zahteva 10 kapaciteta tržišta struje sastavlja raspored 11 u obliku plana upravljanja, koji se u tehnici 3 za upravljanje elektranom uzima kao vodeća veličina za upravljanje blokom 1 elektrane.

[0082] Nadzor promenljivih varijabli generatora pare odnosno bloka 1 elektrane se vrši preko dijagnostičkih ureĎaja čiji su dijagnostički podaci prikazani u virtuelnom bloku 5 elektrane i koji se čuvaju u bazi 6 podataka. Na osnovu ovih podataka se u regulatoru 7 učinka sastavlja prognoza efikasnosti na osnovu koje se odreĎuje predviĎeni trenutak za čišćenje. Uzimanjem u obzir prognoze kapaciteta kao funkcije potražnje struje i eventualno uzimanjem u obzir maksimalnog kapaciteta generatora pare, izdaju se naredbe za upravljanje ureĎajima za čišćenje. Na ovaj način je moguće da se utvrdi i zada optimalni trenutak za čišćenje i optimalni intenzitet čišćenja u zavisnosti od potrebe 10 tržišta. Povrh toga regulatorom 7 učinka može da se sastavi prognoza 8 raspoloživosti odnosno prognoza opteretivosti, koje se uzimaju u obzir za sastavljanje optimizovanog rasporeda 11, pri čemu optimizovani raspored 11 uzima u obzir optimizovanu opteretivost bloka 1 elektrane kao što je u nastavku ovo grafički prikazano na osnovu slike 4. Slika 4 prikazuje dijagram koji odgovara dijagramu prikazanom na slici 1, na kojem su predstavljeni maksimalni mogući bruto kapacitet PMBbloka 1 elektrane, maksimalni mogući bruto kapacitet bloka 1 elektrane nakon oduvavanja čaĎi PMBR, bruto kapacitet generatora PGBi disponirani kapacitet Pdispopo planu upravljanja odnosno rasporeda 11. Osenčena površina prikazuje dobijeni potencijal kapaciteta uz brigu o maksimalnoj raspoloživosti bloka 1 elektrane, šatirane površine izmeĎu PMBi Pmbrprikazuju dobijeni potencijal kapaciteta uz odgovarajuće upravljanje ureĎajima za čišćenje.

Pozivne oznake

[0083]

PMbmaksimalni mogući električni bruto kapacitet generatora pare PGBbruto kapacitet generatora

PGNneto kapacitet generatora

Pdispoplan upravljanja/Raspored

PMBRmaksimalni bruto kapacitet generatora pare nakon oduvavanja čaĎi 1 Blok elektrane

2 Strujna mreža

3 Tehnika za upravljanje elektranom

4 UreĎaj za čišćenje

5 Virtuelni blok elektrane

6 Baza podataka

7 Regulator učinka

8 Prognoza raspoloživosti

9 Raspored

Claims (17)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za regulisanje učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote uzimanjem u obzir korišćenje ureĎaja za čišćenje koji rade na paru i/ili gas tokom rada generatora pare, obuhvatajući:

- praćenje promenljivih varijabli generatora pare, koji dozvoljavaju posredne ili neposredne zaključke o efikasnosti i/ili stepenu zaprljanosti grejnih površina generatora pare,

naznačeno

- sastavljanjem prognoze efikasnosti na osnovu izmerenih i/ili odreĎenih promenljivih varijabli,

- sastavljanjem prognoze učinka kao funkcije potražnje za strujom i/ili toplotom

- sastavljanjem prognoze za predviĎeni maksimalni raspoloživi učinak generatora pare kao prognoze raspoloživosti i kao funkciju okolne temperature i/ili kvaliteta goriva,

- odreĎivanje opmalnog trenutka čišćenja u smislu tehničke raspoloživosti generatora pare kao funkciju prognoze efikasnosti, pri čemu se u zavisnosti od prognoze učinka i prognoze raspoloživosti menja predviĎeni postupak čišćenja pod uslovima da se ne preĎe minimalna zadata efikasnost grejnih površina generatora pare i/ili da se zadata maksimalno dozvoljena zaprljanost grejnih površina ne premaši.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se u skladu sa prognozom efikasnosti odloži ili potisne i/ili skrati ili produži i/ili intenzivira ili umanji početak predviĎenog tretmana čišćenja.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time što se kao promenljive varijable sakuplja i/ili meri temperatura grejnih površina i/ili temperatura sveže pare i/ili temperatura temporarnih pregrevanja.

4. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time što se prognoza učinka za generator pare sastavlja kao funkcija podataka meteoroloških prognoza.

5. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se kod prognoziranog visokog opterećenja predviĎeni tretman čišćenja potiskuje ili odlaže i/ili umanjuje i/ili skraćuje i da se prilikom prognoziranog niskog opterećenja predviĎeni tretman čišćenja preferira i/ili pojačava.

6. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se odloženi predviĎeni tretman čišćenja pojačava.

7. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se prognoza učinka, prognoza raspoloživosti i prognoza efikasnosti sastavlja pomoću neuronalnih modela.

8. Postupak prema zahtevu 7, naznačen time, se najmanje prognoza efikasnosti i prognoza učinka koriste u fazi kontroleru kao početne veličine, pomoću kojih se upravlja procesima čišćenja.

9. Postupak prema zahtevu 8, naznačen time, što se očekivano habanje usled čišćenja grejnih površina generatora pare u zavisnosti od trajanja i postupkom čišćenja obuhvaćene površine koristi kao početna veličina u fazi kontroleru.

10. Postupak prema jednom od zahteva 8 ili 9, naznačen time, što se prognoza učinkovitosti prikazuje kao prognoza cene struje i poželjno, da se prognoza cene struje koristi kao početna veličina u fazi kontroleru.

11. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se u toku faze visokog opterećenja predviĎeni tretman čišćenja odlaže na vremenski period kada je prognozirana visoka raspoloživost generatora pare.

12. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što u zavisnosti od prognoze učinka i prognoze raspoloživosti sastavlja plan upravljanja kontrolisan učinkom za regulisanje učinka generatora pare i da se učinak generatora pare reguliše na osnovu plana upravljanja

13. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što prognoza učinka, prognoza raspoloživosti i prognoza efikasnosti sastavljaju za vremenske periode merene satima i/ili danima, poželjno za otprilike 0 do 24 sata i/ili 0 do 48 sati.

14. Postupak za regulisanje učinka generatora pare za proizvodnju struje i/ili toplote, prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu se najmanje jedan generator pare kao i ureĎaj za obezbeĎivenje energije za podešavanje sažimaju u bilansnu grupu, obuhvatajući:

- sastavljanje kontrole učinkovitosti kao funkcije potražnje struje i/ili toplote za jedan ili više generatora pare,

- sastavljanje prognoze za predviĎeni maksimalni učinak generatora pare ili više njih kao prognoze raspoloživosti i poželjno kao funkcija temperature u okolini i/ili kvaliteta goriva,

pri čemu plan upravljanja uzima u obzir generatore pare kombinovane tako da formiraju virtuelnu bilansnu grupu sa maksimalnim učinkom i ureĎajem za obezbeĎivanje energije za podešavanje sa minimalnim učinkom.

15. Postupak prema zahtevu 14, naznačen time što se prati bruto i neto učinak generatora jednog ili više generatora pare i što se ureĎaj za obezbeĎivanje energije za podešavanje ureĎuje teako da ona kompenzuje razliku u odnosu na plan upravljanja.

16. Postupak prema zahtevu 14 ili 15, naznačen time, što se kao ureĎaj za obezbeĎivanje energije za podešavanje koristi kapacitet koji se može isključiti i/ili ureĎaj za proizvodnju struje, naročito generator pare ili gasna elektrana.

17. Postupak prema jednom od zahteva 14 do 16, naznačen time, što se u prognozi raspoloživosti uzimaju u obzir dopunske opcije učinka i/ili opcije energije za podešavanje, poželjno, da se dodatne opcije učinka zasnivaju na privremenom isključivanju pojedinačnih komponenti koje umanjuju učinak.