زيادة بمقدار 70000 ميجا واط سنويًّا عبر ECOMAX®
حل ضبط تلقائي مرن ويتسم بالمرونة لزيادة الكفاءة والأداء إلى أقصى حد
- الأهداف
-
- زيادة إنتاجية الطاقة
- تقليل الإنفاق على الصيانة
- القطاعات
-
- صناعي
- الأصل
-
- توربينات الغاز الثقيلة
- الموقع
- مقاطعة بلاكيماينز، لويزيانا, الولايات المتحدة الأمريكية
نظرة عامة على المشروع
مصفاة كيميائية بأسطول مكون من أربعة توربينات غازية بقوة 172 ميجا واط من طراز 7FA تسعى إلى تعظيم أداء وكفاءة وحداتها كجزء من أهداف الاستدامة طويلة الأجل. وبدون حل الضبط التلقائي، كانت إدارة المصفاة مجبرة على التعاقد مع طرف خارجي لإجراء ضبط يدوي، والذي يؤثر بالسلب على أداء الوحدة والدخل الصافي. كما أنها لم تزد الإنتاجية بالميجا واط، مما تسبب في حرق الوحدات لوقود أكثر من اللازم، وخفض فترة عمل الأجزاء، والفشل في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
سمحت تقنية ECOMAX® بجانب Tru-Curve للوحدات بالعمل حتى الحد الأقصى للإشعال خلال العام، مما أدى إلى تحقيق مكاسب كبيرة في الأداء (ما مجموعه 70,000+ ميجا واط كل عام)، وتقليل استهلاك الوقود، وتقليل الانبعاثات بشكل كبير (تقليل ثاني أكسيد الكربون بمقدار 27000 طن كل عام).
التحدي
كانت المحطة تبحث عن حل ضبط تلقائي بالإضافة إلى التوجيه والتوعية بشأن تصنيف الوحدات، والمعرفة والتحديد السليم لأهمية تنبيهات نظام مراقبة ديناميكيات الاحتراق (CDMS).
أتاح نظام مراقبة ديناميكيات الاحتراق للمحطة القدرة على تلقي التنبيهات عند تجاوز حدود الاحتراق، كما أبرمت اتفاقية مراقبة عن بُعد مع الجهة المصنعة للمعدات الأصلية، ومع ذلك سيكون الأمر مكلفًا وغير فعال أن يتم إحضار متخصص لضبط الوحدات يدويًّا في كل مرة تحدث مشكلة بنظام مراقبة ديناميكيات الاحتراق. الأداة الحالية مُخصصة للإبلاغ والتحديد، بجانب قدرة بسيطة على حل أي مشكلات ضبط داخليًّا.
ولزيادة الكفاءة، تحتاج المحطة إلى حل رشيق يتسم بالاستجابة السريعة والذي يمكن التحكم به من داخل المحطة. وإضافة لهذا التحدي، لا تتضمن الوحدات مبدئيًّا مسابر أولية لأكاسيد النيتروجين، مما يحد من المرونة داخل نظام التحكم.
(صورة: معدات الاحتراق قبل تركيب تقنية ECOMAX®)
حل EthosEnergy
بعد إجراء مناقشة مع الفريق الهندسي في EthosEnergy، تعاقدت المحطة مع EthosEnergy لتركيب تقنية ECOMAX® مع الضبط التلقائي لـ Tru-Curve على وحدة من الوحدات. وقد أتاح ذلك درجة كبيرة من المرونة والتحكم داخل غرفة التحكم عبر مرفق التحكم بالتوربين باستخدام جهاز كمبيوتر. ونتيجة لذلك، لم تعد هناك حاجة كبيرة لأداة ضبط في موقع العمل بعد فحص الاحتراق وفحص مجرى الغاز الساخن أو إجراء فحص رئيسي، مما يوفر في نفقات التخطيط والتكاليف. كما يسمح ذلك بتعديل درجة الحرارة القصوى للإشعال صيفًا وشتاء مع تخفيف ديناميكيات الاحتراق، وزيادة فترة عمل الأجزاء، والتقييم التلقائي للتوربين الغازي إذا لم يتم الحفاظ على ديناميكيات الاحتراق أقل من الحدود المقررة.
ونظرًا لضبط الوحدات باستمرار، فإن ذلك يتيح التشغيل حتى الحد الأقصى لحد الإشعال طوال العام، مع زيادة أداء الوحدة إلى أقصى حد.
وبعد دورة كاملة من التشغيل الموثوق ومراجعة معدات الاحتراق، تم تركيب نفس النظام بنجاح على التوربينات الغازية الثلاثة المتبقية بموقع العمل، وتركيبه لاحقًا على ثماني وحدات أخرى للشركة الأم في أمريكا الشمالية، بما في ذلك أنواع المحركات التالية: 7FA، 7EA، و501D.
(صورة: معدات الاحتراق بعد تركيب تقنية ECOMAX®)
Key Results
- Firing temperature increase from 2400 Fahrenheit to 2424 Fahrenheit
- Observed one MWe per 10 degrees of firing temperature increase for a total output increase of 9.6 MWe
- Observed 8 mlb/hr (8000 pph) of HP steam flow per each 10 degrees of firing temperature increase for a total output increase of 10.4 MWeqv. of steam
- 20 additional MWs for 98 MMBtu of additional fuel (4.9 INHR)
- 465k MMBtu per year of fuel savings
- 27,200 tons per year of CO2 reduction from increased steam efficiency and lower CO from tuning improvements
- Over 70,000 new MWs per year produced at 4.9 MMbtu per MW
نبذة عن ECOMAX® مع Tru-Curve
يمكن أن يحافظ اللهب من الوقود الخفيف الممزوج مسبقًا على جعل انبعاثات أكاسيد النيتروجين منخفضة، لكن قد يؤدي الإفراط في تخفيف وقود اللهب إلى عدم الثبات. قد يؤدي عدم الثبات (ديناميكيات الاحتراق) إلى تلف باهظ التكلفة بحجرة الاحتراق ومكونات التدفق. ويتطلب الضبط اليدوي موازنة معتدلة بين الالتزام بمستويات الانبعاثات وديناميكيات الاحتراق.
ECOMAX® عبارة عن منصة مؤتمتة بالكامل تدير الانبعاثات وتتيح التشغيل المرن، وتزيد من الكفاءة الحرارية لمحطة الطاقة التي تعمل بتوربين غازي. يؤتمت النظام الأساسي الضبط للامتثال لمستويات انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأكسيد الكربون، وثبات اللهب، وديناميكيات الاحتراق المقبولة.
معادلة الوقود للهواء في التوربين تمثل معلمة مهمة تؤثر على أداء التوربين الغازي (ومحطة الطاقة). وعلى الرغم من أن زيادة معادلة الوقود للهواء بالحمل الأساسي للتوربين ستحسن من إنتاجية الطاقة ومعدل الحرارة، إلا أن الانبعاثات وديناميكيات غرفة الاحتراق ستتأثر بالسلب.
Tru-Curve® عبارة عن وحدة لتقنية ECOMAX® ترفع معادلة الوقود للهواء للحمل الأساسي للتوربين. وعلى وجه التحديد، يمثل ذلك انحيازًا لتشغيل الاحتراق نحو أحد جوانب المغلف التشغيلي، في حين تستمر ECOMAX® في إدارة الانبعاثات وديناميكيات غرفة الاحتراق داخل المغلف.
النتائج الرئيسية
- زيادة درجة حرارة الإشعال من 2400 درجة فهرنهايت إلى 2424 درجة فهرنهايت
- ملاحظة وجود ميجا واط كهربائي واحد لكل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة حرارة الإشعال ليبلغ إجمالي زيادة الإنتاجية 9.6 ميجا واط كهربائي
- ملاحظة وجود 8 مللي باوند/ساعة (8000 باوند في الساعة) من تدفق البخار بضغط عالٍ لكل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة حرارة الإشعال ليبلغ إجمالي زيادة الإنتاجية بمقدار 10.4 ميجا واط كهربائي مكافئ من البخار
- 20 ميجا واط إضافية لعدد 98 مليون وحدة بريطانية من الوقود الإضافي (4.9 INHR)
- 465 ألف مليون وحدة بريطانية سنويًّا من وفورات الوقود
- تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًّا إلى 27200 طن من خلال زيادة كفاءة البخار وتقليل أكسيد الكربون عبر تحسينات الضبط
- إنتاج أكثر من 70000 ميجا واط إضافية سنويًّا بمقدار 4.9 مليون وحدة بريطانية لكل ميجا واط
