Ako optimalizovať riadenie spaľovacieho procesu?

Minimalizujte vplyv zmeny kvality paliva. Ste pod neustálim tlakom na minimalizáciu spotreby paliva a energii? Hľadáte riešenia na splnenie nových noriem na ochranu životného prostredia s požiadavkami na zníženie emisií SOx a NOx? Zmeňte účinnosť Vašich spaľovacích procesov, redukujte tvorbu emisií a to bez výrazných nákladov a vplyvu na bezpečnosť prevádzky.
Ako optimalizovať riadenie spaľovacieho procesu?

Regulácia správneho pomeru palivo / vzduch počas spaľovania nie je jednoduchá, najmä pokiaľ dochádza k zmenám zloženia paliva. Nepresná regulácia vzduchu znižuje účinnosť kotla, pretože nadbytočný vzduch absorbuje časť tepelnej energie generovanej pri spaľovaní. Nepresnou reguláciou paliva dochádza k nedokonalému spaľovaniu, k zvýšeniu obsahu nebezpečného kysličníku uhoľnatého (Carbon Monoxide) a emisií uhľovodíkov v spalinách a tak i k zvýšenému bezpečnostnému riziku.

Pre dosiahnutie optimálneho pomeru palivo / vzduch a maximálnej účinnosti kotla je dôležité minimalizovať vplyv premenlivého zloženia paliva a presným meraním výrazne skvalitniť jeho reguláciu.

Riešenie pre kotle na vykurovací plyn

Stanovenie optimálneho pomeru palivo / vzduch je kriticky dôležité aj pri spaľovaní vykurovacieho plynu. Väčšina prevádzkovateľov pritom nemá žiadnu informáciu o zmenách v zložení vykurovacieho plynu respektíve o jeho výhrevnosti (Gas Heating Value) a ak áno, je generovaná s takým oneskorením, že je technicky nemožné včas adekvátne reagovať. Pri zvýšení výhrevnosti vykurovacieho plynu okamžite dôjde k nedokonalému spaľovaniu. Ak je tento stav zaregistrovaný analyzátorom spalín, regulácia kotla ako preventívne opatrenie pre zaistenie bezpečnosti pridá do spaľovacieho procesu nadbytočné množstvo vzduchu, čím významne zníži účinnosť spaľovania.

Riešením je merať aktuálnu hodnotu molekulárnej hmotnosti vykurovacieho plynu pomocou gravitometru Micro Motion®SGM, následne túto hodnotu v reálnom čase prepočítať podľa normy AGA-5 na výhrevnosť vykurovacieho plynu (BTU) a zmeny kompenzovať pri regulácii spaľovacieho procesu.

Regulácia prietoku paliva je rovnako dôležité meranie ako meranie kvality paliva. Pri regulácii prietoku vykurovacieho plynu dochádza k zmenám procesného tlaku a tým k zmene hustoty vykurovacieho plynu. Pre presné meranie prietoku plynu je potrebné merať aj tlak a teplotu plynu a prepočítavať prietok k referenčným podmienkam v Nm3/h, alebo merať prietok plynu ako pretečenú hmotu v kg/h. Hmotnostný Coriolisov prietokomer Micro Motion® je ideálnym riešením pre reguláciu vykurovacieho plynu. Vysoká presnosť merania hmotnostného prietoku s presným prepočtom na referenčné podmienky podľa PTZ metodiky bez potreby použitia externého prepočítavača množstva plynu, jednoduchá inštalácia bez potreby priamych úsekov, presná a dostupná kalibrácia vodou a online kontrola správnej činnosti prietokomera v procese SMART METER VERIFICATION, znamená úsporu prevádzkových nákladov na palivo a energie, ale aj úsporu nákladov na údržbu.

Coriolisov prietokomer Micro Motion® a gravitometer Micro Motion® SGM vzájomne komunikujú pomocou digitálneho protokolu HART®. V takomto zapojení je výstupom priame meranie energetického toku v kW.

Riešenie pre kotle na vykurovací olej

Priemyslové kotle a ich horáky sú konštruované tak, že dosahujú najvyššiu účinnosť pri optimálnom rozprášení paliva za tryskou horáku v spaľovacej komore. Hlavným faktorom pre zaistenie optimálneho rozprášenia vykurovacieho oleja je viskozita vykurovacieho oleja. Vykurovací olej je z bezpečnostných dôvodov bežne skladovaný mimo priestor kotolne, často vo vonkajšom prostredí. Pre optimalizáciu spaľovania je následne predhrievaný na konštantnú teplotu. Avšak tento spôsob nezohľadňuje zmeny v zložení vykurovacieho oleja spôsobene už v jeho výrobnom procese alebo pri doprave a skladovaní v nádržiach. Pri tomto bežnom procese riadenia predprípravy spaľovania na základe merania teploty nepoznáme aktuálnu viskozitu vykurovacieho oleja, čo v praxi často znamená, že vykurovací olej je bežne predhrievaný na teplotu o 5 až 10°C vyššiu než je potrebné, čo znamená priame energetické straty.

Ideálnym riešením je priame meranie viskozity vykurovacieho oleja pomocou presného viskozimetra Micro Motion® FVM. Inštalácia viskozimetra Micro Motion® FVM medzi predohrev a vlastný horák umožní využiť aktuálnu hodnotu viskozity pre riadenie predohrevu vykurovacieho oleja. Takto je trvalo v reálnom čase zabezpečená optimálna viskozita pre rozprášenie vykurovacieho oleja na tryskách a tým dosiahnutá maximálna účinnosť spaľovania.

Pre správnu reguláciu spaľovania vykurovacieho oleja je okrem merania viskozity potrebná aj presná regulácia prietoku paliva. Optimálnym riešením je hmotnostný Coriolisov prietokomer Micro Motion® Hmotnostný prietokomer meria presne hmotnostný prietok a zároveň hustotu čo zodpovedá výhrevnosti vykurovacieho oleja. Bezúdržbový Coriolisov prietokomer Micro Motion® je možné ľahko integrovať do existujúcich technológii, pretože nevyžaduje žiadne ukludňujúce priame úseky potrubia a je imúnny voči vibráciám na potrubí.

Záver

Riadenie spaľovacích procesov nie je štandardne realizované na základe merania prietoku a zdanlivo toto meranie nemá vplyv na účinnosť spaľovania. V tomto článku sme naznačili ako v skutočnosti nepresné meranie respektíve vplyv premenlivého zloženia paliva dramaticky ovplyvňuje presnosť stanovenia pomeru palivo / vzduch a ako minimalizovanie týchto vplyvov môže významne zvýšiť účinnosť spaľovania vo vašej technológii.

Libor Lojek
Andrej Lecák
andrej.lecak@emerson.com
+421 903 630903
Emerson Process Management s.r.o.
Ševčenkova 34
Bratislava