Sterowanie procesami przygotowania paliwa oraz spalania w biomasowych kotłach fluidalnych z wykorzystaniem systemu metsodna

Transkrypt

1 Sterowanie procesami przygotowania paliwa oraz spalania w biomasowych kotłach fluidalnych z wykorzystaniem systemu metsodna Automatyzacja kotłów FBB Adam Ossera Metso Automation Polska Sp. z o.o. Ul. Kościuszki 1C Gliwice

2 Sterowanie procesami przygotowania paliwa oraz spalania w biomasowych kotłach fluidalnych z wykorzystaniem systemu metsodna Podstawowe zagadnienia związane z logistyką paliw odnawialnych Wymagania URE dotyczące: - Dokumentacji ilości, rodzajów i jakości biomasy - Dokumentacji wielkości produkcji energii z odnawialnych źródeł energii Wpływ paliwa na spalanie w biomasowym kotle energetycznym metsodna jednolity system sterowania elektrociepłownią/elektrownią biomasową 2 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

3 Podstawowe zagadnienia związane z logistyką paliw odnawialnych Paliwem dla biomasowego kotła fluidalnego jest mieszanka: - Zrębki drewnianej (leśnej), - odpadów pochodzenia leśnego brązowych i zielonych, - peletów pochodzenia rolniczego, - zrębki z wierzby (i topoli) pochodzenia rolniczego, - innych egzotycznych. Paliwo to posiada małą gęstość, co implikuje konieczność: - stosowania duŝych objętości składowisk - zapewnienia koordynacji dostaw paliwa wieloma drogami Własności fizykochemiczne paliw zmieniają się w zaleŝności od rodzaju wykorzystanych w ich produkcji roślin energetycznych, czasu ich zebrania, długości składowania Ze względów praktycznych róŝne rodzaje paliw muszą być przechowywane rozdzielnie, a ich mieszanie moŝe odbywać się tuŝ przed spaleniem 3 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

4 Planowanie, rejestracja i rozliczanie dostaw Praca bloku biomasowego o mocy 50MW wymaga przyjęcia 4 cięŝarówek (80m3/cięŜarówkę) na godzinę Ograniczenia transportu nocą oraz w weekendy podnoszą ilość cięŝarówek do 8 na godz -> dostaw rocznie Udział paliw pochodzenia rolniczego musi wynosić min/max 20% wszystkich paliw Kontraktacja dostaw odbywa się z wieloma dostawcami Rozliczenia kontraktów muszą odbywać na bazie dostarczanej z kaŝdym transportem paliwa energii 4 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

5 Wyzwanie w sterowaniu kotłem opalanym paliwami odnawialnymi Niejednorodność paliwa Konieczność mieszania paliw pochodzenia rolniczego i pochodzenia leśnego Mieszanka róŝnych rodzajów paliw pochodzących od róŝnych dostawców i składowanych w róŝnych warunkach Stale zmieniająca się wartość opałowa mieszanki spalanych paliw prowadzi zwykle do zakłóceń w procesie spalania Obecność w paliwie alkaliów prowadzi do spieków złoŝa Obecność w paliwie związków chloru prowadzi do korozji wysokotemperaturowej 5 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

6 Spalanie trudnych paliw / J. SILVENNOINEN / POLEKO 2008 Łatwo dostępne rośliny energetyczne stanowiące biomasę agro zawierają duŝe ilości alkaliów (Na + K) Spalanie paliw o duŝej zawartości metali alkaicznych prowadzi do lokalnej lub totalnej defluidyzacji złoŝa fluidalnego. Materiał złoŝa ulega spiekaniu - konglomeracji. A B B 6 Metso

7 Uszkodzenia cz. ciśnieniowej kotła Wysokotemperaturowa korozja chlorowa Spowodowane przez związki alkaliów i chloru, gównie KCl Korozja rozpoczyna się od temperatury 450 C Sposoby uniknięcia problemu: - Właściwy projekt kotła z wykorzystaniem odpowiednich materiałów -Ścisła kontrola spalanego paliwa z wykorzystaniem nowoczesnego systemu sterowania 7 Metso / J. Silvennoinen / POLEKO 2008

8 Wymagania URE dotyczące rejestracji spalonych paliw i wyprodukowanej energii Pomiary masy kaŝdego paliwa dostarczanego do procesu spalania powinny być wykonywane metodą bezpośrednią Powinna być wyznaczana wartość opałowa kaŝdego paliwa dostarczanego do procesu spalania Pobieranie próbek do badania właściwości fizykochemicznych poszczególnych rodzajów paliw, niezbędnych do obliczenia ich wartości opałoweji pomiar masy tych paliw naleŝy wykonywać w tym samym czasie i miejscu Miejscami dokonywania pomiarów ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnych źródłach energii na potrzeby realizacji obowiązku potwierdzenia danych, są zaciski generatora. 8 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

9 Zintegorowane rozwiązania Metso - specjalnie dla energetyki odnawialnej Podstawowe narzędzia: metsodna CR Zaawansowane algorytmy sterowania DNAhistorian & PMA 9 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

10 metsodna CR Architetura Nastawnia Sterowanie, Utrzymanie ruchu, Raportowanie Połączenia zdalne Biuro Raportowanie, integracja z aplikacjami do zarządzania Topologia gwiazdy lub ringu Redundantna sieć Ethernet Sterowanie, Optymalizacja, Komunikacja, System zabezpieczeń Pomieszczenia szaf systemowych System scentralizowany lub rozproszony XML InŜyniering, Utrzymanie ruchu Zarządzanie systemem i aparaturą obiektową Usługi informatyczne Obiekt 10 Metso

11 Rozwiązania dla placu paliwowego System sterowania metsodna Sterowanie ruchem na placu biomasowym WaŜenie dostaw i pobieranie próbek biomasy dla wykonania analiz integracja systemu wagowego Sterowanie liniami transportu do składowisk buforowych, w tym odsiewaniem nadwymiaru oraz usuwaniem zanieczyszczeń metalicznych Sterowanie linią transportu w tym wykonywanie odpowiedniej mieszanki przed podaniem paliwa do zasobników przykotłowych Kontrola nad wyładunkiem, magazynowaniem, mieszaniem paliw z centralnej nastawni bloku biomasowego 11 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

12 12 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

13 Linia rozładunku zrębki 13 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

14 Linia rozładunku biomasy agro 14 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

15 Linia podawania zrębki do kotła 15 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

16 Linia podawania biomasy agro na główny taśmociąg do zasobników przykotłowych 16 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

17 Rozwiązania dla biomasowego kotła FBB System sterowania metsodna Zagadnienia szczególne: Sterowanie przepływem paliwa do komory paleniskowej Sterowanie temperaturą złoŝa fluidalnego Sterowanie przepływem powietrza spalania Sterowanie ciśnieniem złoŝa fluidalnego Sterowanie oczyszczaniem powierzchni grzewczych kotła Zaawansowane algorytmy sterowania 17 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

18 Sterowanie przepływem paliwa do paleniska 18 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

19 Sterowanie temperaturą złoŝa fluidalnego 19 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

20 Sterowanie przepływem powietrza spalania 20 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

21 Sterowanie ciśnieniem złoŝa fluidalnego 21 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

22 Sterowanie oczyszczaniem kotła 22 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

23 Zaawansowane aplikacje sterowania procesem FBB Fuel Power Compensator Oblicza zmiany wartości opałowej paliwa Steruje podawaniem paliwa UmoŜliwia szybsze zmiany obciąŝenia kotła UmoŜliwia szybką adaptację kotła do niejednorodnego paliwa FBB Optymalizator Spalania Optymalizuje profile temperatury złoŝa fluidalnego UmoŜliwia osiągnięcie wysokiej sprawności spalania i stabilizuje wydajność 23 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

24 Fuel Power Compensator Pomysł na zaawansowane sterowanie Bilans kotła Sterowanie ciśnieniem Ciśnienie pary Przepływ pary Advanced Controls ZuŜycie tlenu Zapotrzebowanie na paliwo Przepływ pary - Ciśnienie pary - Temperatura pary - Temp. wody zasil. - Przepływ oleju/gazu - Przepływ powietrza - Przepływ spalin - Zawartość O2 w spali. - Przepływ paliwa stałego Metso Wartość opałowa paliwa / Sterowanie podawaniem paliwa Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej * Przepływ paliwa max Sterowanie powietrzem spalania

25 Rozwiązania dla maszynowni System sterowania metsodna Zagadnienia szczególne: Regulator turbiny Sterowanie produkcją ciepła człon ciepłowniczy Raportowanie wyprodukowanej zielonej energii elektrycznej 25 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

26 Układ turbiny parowej INTERNAL 26 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

27 Raportowanie energii z OZE Zgodnie z istniejącym ustawodawstwem energia wyprodukowana z odnawialnego źródła energii umoŝliwia sprzedaŝ tzw zielonych certyfikatów W celu przygotowania świadectw pochodzenia naleŝy zdobyć komplet informacji z: - Systemu podawania paliwa z uwzględnieniem odczytu certyfikowanych wag na taśmociągach - Laboratorium o parametrach fizykochemicznych poszczególnych rodzajów paliw - Certyfikowanych liczników energii oraz liczników ciepła Standardowe rozwiązanie ułatwiające sterowanie i rozliczenia zielonych certyfikatów to objęcie systemem DCS układu przygotowania i podawania paliwa: - Punkty rozładowcze, silosy, podajniki, wagi 27 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

28 Raporty Raport obejmuje szczegółową informację o: Produkcji energii elektrycznej brutto Produkcji ciepła ZuŜyciu poszczególnych rodzajów paliw (GJ, t) z uwzględnieniem zmieniającej się w czasie ich wartości opałowej 28 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

29 Wyzwalanie pełnego potencjału procesu FBB Ponad 30-letnie doświadczenie Lider w sterowaniu kotłami ze złoŝem fluidalnym i zarządzaniu elektrowniami Uczestnictwo w projektach budowy nowych i przebudowy starych jednostek na całym świecie Zakres doświadczeń obejmuje automatyzację całego typoszeregu jednostek od bardzo małych do największego nadkrytycznego kotła FBC Metso

30 Doskonałość potwierdzana przez Klientów INTERNAL 30 Metso Adam Ossera Poleko 2010 Sterowanie procesami w energetyce odnawialnej

31 Referencje Metso Automation Polska PGE ZEDO SA El. Szczecin** APK SA - Kostrzyn EC Starogard PEC w Suwałkach IP Kwidzyn SA EC Saturn, Świecie Poznań Stora Enso Polska, Ostrołęka** Vattenfall Heat Poland EC Zielona Góra SA PGE El. Turów SA ZEW Kogeneracja SA - EC Czechnica PEC Gliwice z o.o.* EC Zabrze SA Praga Wrocław Warszawa Łódź Gliwice Kraków El. Kozienice SA Dalkia Łódź, EC IV** PGE EC Kielce PKE SA/El. Łagisza PKE SA/El. Siersza PKE SA/El. Jaworzno III TAURON PE/ECTychy SA Vienna 31 Metso Elektrownie Elektrociepłownie Odsiarczanie spalin

32 Wybrane referencje CFB CFB 1988 Schnider Engineers, Stockton, USA 1988 Bechtel Construction, Bakersfield,USA 1989 Bechtel Construction, Colstrip, USA 1990 Jefferson Smurfit Corp, Middleton,USA 1997 EC Starogard, Starogard Gdański, Poland 1998 Frantschach Pulp & Paper, Stetí, Czech Rep Oy Alholmens Kraft Ab, Pietarsaari, Finland Metso

33 Wybrane referencje 2001 Vattenfall Heat Poland, EC śerań, Warsaw, Poland PKE SA, El. Siersza, Trzebinia, Poland 2003 Eesti Eletrijaam, Narva, Estonia 2004 Balti Eletrijaam, Narva, Estonia 2007 Tornion Voima Oy, Tornio, Finland 2007 Fortum Power And Heat Oy, Kokkolan Voimalaitos, Kokkola, Finland 2008 PKE Elektrownia Lagisza S.A., Bedzin, Poland (in execution) 2008 Porin Prosessivoima Oy, Pori, Finland (in execution) Metso

34 Wybrane referencje BFB 1999 AVE Reststoffverwertung Lenzing GmbH, Lenzing, Austria 2000 Edenderry Power Operations Ltd., Ireland 2002 Kymin Voima Oy, Kuusanniemi, Finland 2003 Järvi-Suomen Voima Oy, Savonlinna, Finland 2006 UPM-Kymmene Ltd, Shotton Paper Mill, Deeside, UK 2006 UPM-Kymmene France S.A.S, Grand Couronne, France 2006 Rauman Voima Oy, Rauma, Finland 2008 Övik Energi Ab, Örnsköldsvik, Sweden 2008 Kalmar Energi Ab, Kalmar, Sweden 2008 Celulose Beira Industrial S.A Celbi, Figueira Da Foz, Portugal Metso

35 Wybrane referencje dla technologii FBB BFB w Polsce W realizacji dwie konwersje kotłów OP130 do BFB 100t/h: 2008 Polish Energy Partners SA, EC Saturn, Świecie, Poland 2008 ZEW Kogeneracja SA, EC Czechnica, Poland PP Szczecin EC Starogard EC Saturn Stora Ensa VHP SA - EC śerań W realizacji nowe inwestycje: PGE ZEDO SA El. Szczecin BFB Stora Enso Ostrołęka CFB EC Czechnica PKE SA: El. Łagisza El. Siersza EC Tychy EC MARTIN Kotły BFB Kotły CFB Metso

36 Metso Oczekuj wyników INTERNAL 36 Metso Date Author Title