שיפור של 70,000 מגה-ואט לשנה באמצעות ECOMAX®
פתרון גמיש ומגיב לכוונון אוטומטי, כדי להשיג ביצועים ויעילות מרביים
- יעדים
-
- שיפור בתפוקת החשמל
- צמצום הוצאות תחזוקה
- תחומי פעילות
-
- תַעֲשִׂיָתִי
- נכס
-
- טורבינות גז כבדות
- מיקום (אתר)
- פלאקמין פאריש, לואיזיאנה, ארצות הברית
סקירת פרויקט
בית זיקוק פטרוכימי עם צי של ארבע טורבינות גז FA7 של 172 מגה-ואט רצה למקסם ביצועים ויעילות של היחידות, במסגרת יעדי הקיימוּת לטווח הארוך. בהיעדר פתרון לכוונון אוטומטי, הם נאלצו לתת חוזה לגורם חיצוני שיבצע כוונון ידני, שפגע בשורה התחתונה ובביצועי היחידות. בנוסף, התהליך לא מימש כמה שיותר מפוטנציאל התפוקה, ולכן היחידות שרפו יותר דלק מהדרוש, מה שקיצר את חיי החלקים, ללא צמצום של פליטות פחמן דו-חמצני.
בזכות ECOMAX® ו-Tru-Curve, היחידות הצליחו להגיע למגבלת השריפה לשנה המלאה, מה ששיפר משמעותית את הביצועים (ביותר מ-70,000 מגה-ואט במצטבר לשנה), הוריד את צריכת הדלק, וצמצם מאוד את הפליטות (ירידה של 27,000 טון פחמן דו-חמצני לשנה).
האתגר
בתחנה חיפשו פתרון לכוונון אוטומטי, כמו גם הכוונה והסברה על הורדת ההספק של היחידות ועל קריאה והבנה נכונה של ההתראות במערכת לניטור דינמיקות בעירה (CDMS).
ה-CDMS נתנה להם את היכולת לקבל התראות כשחרגו ממגבלות הבעירה, והיה להם הסכם ניטור מרחוק עם יצרן הציוד המקורי, אבל הצורך בביקור לצורך כוונון ידני של היחידות בכל פעם שה-CDMS מסמנת בעיה יצר תהליך יקר ולא יעיל. הכלי הנוכחי נועד לדיווח ולזיהוי בלבד, בלי הרבה יכולות לפתרון פנימי של בעיות בכוונון.
כדי להשיג יעילות מרבית, הם היו זקוקים לפתרון גמיש ומגיב, שאפשר לשלוט בו מתוך התחנה. העבודה הייתה יותר מאתגרת משום שליחידות לא היו בהתחלה גלאי תחמוצות חנקן גולמיות, מה שהגביל את הגמישות שלהן במערכת הבקרה.
(תמונה: חלקי הבעירה לפני התקנה של ECOMAX®)
הפתרון של EthosEnergy
אחרי דיונים עם צוות ההנדסה של EthosEnergy, התחנה נתנה ל-EthosEnergy חוזה להתקנת ECOMAX® עם כוונון אוטומטי ב-Tru-Curve באחת היחידות. כך יש יותר גמישות ושליטה מתוך חדר הבקרה, דרך כלי ממוחשב לשליטה בטורבינות. לכן כבר אין צורך בביקור של מכוונן באתר אחרי ביקורת בעירה, ביקורת של מעברי גז חם או ביקורות כלליות, מה שחוסך תכנון ועלויות. כך גם אפשר לכוונן את טמפרטורת השריפה המרבית בחורף ובקיץ, עם צמצום של דינמיקות בתא העבירה, הארכה של חיי החלקים והורדת הספק אוטומטית של טורבינת הגז אם אי אפשר להשאיר את דינמיקות הבעירה מתחת למגבלות שנקבעו.
משום שהיחידה הייתה מכווננת תמיד, הציוד הצליח להגיע למגבלת השריפה לשנה כולה, למיקסום אמיתי של ביצועי היחידה.
אחרי מחזור מלא של זמן הפעלה אמין ובדיקה של חלקי הבעירה, אותה מערכת הותקנה בהצלחה בשלוש טורבינות הגז הנותרות באתר, ואחר כך בשמונה יחידות נוספות אצל החברה האם במקומות שונים בצפון אמריקה, בכלל זה מנועים מהסוגים הבאים: FA7, EA7, D501.
(תמונה: חלקי הבעירה אחרי התקנה של 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 СО2 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
על ECOMAX® עם Tru-Curve
שריפה של להבה דקה מעורבת-קדם יכולה לשמור על פליטות נמוכות של תחמוצות חנקן; אולם להבה דקה מדי עלולה לגרום חוסר יציבות. חוסר היציבות הזה (בדינמיקת הבעירה) עלול לגרום נזק יקר לתא הבעירה ולרכיבים במורד הזרם. כוונון ידני מצריך איזון זהיר בין עמידה בדרישות מבחינת הפליטות לבין דינמיקת הבעירה.
ECOMAX® היא פלטפורמה אוטומטית, שמנהלת פליטות, נותנת גמישות בהפעלה, ומשפרת את היעילות התרמית של תחנות כוח עם טורבינות גז. מערכת הבסיס נותנת כוונון אוטומטי, לשמירה שוטפת על המגבלות מבחינת תחמוצות חנקן ותחמוצות פחמן, על יציבות הלהבה ועל דינמיקה תקינה של הבעירה.
יחס הדלק לאוויר בטורבינה הוא פרמטר שמאוד משפיע על הביצועים של טורבינת הגז (ותחנת הכוח). למרות שהעלאה של יחס הדלק לאוויר של הטורבינה בעומס הבסיס תשפר את תפוקת החשמל והספק החום, היא מחמירה את הפליטות והדינמיקות בתא הבעירה.
Tru-Curve® הוא מודול עבור ECOMAX®, המעלה את יחס הדלק לאוויר של הטורבינה בעומס הבסיס. בייחוד מדובר בהטיה של פעולת הבעירה לטובת קצה אחד של טווח ההפעלה, כאשר ECOMAX® ממשיכה לנהל את הפליטות ודינמיקות תא הבעירה במסגרת הטווח.
תוצאות עיקריות
- עליית טמפרטורת השריפה מ-2,400 מעלות פרנהייט ל-2,424 מעלות פרנהייט
- נצפתה עלייה של 1 MWe לכל 10 מעלות של טמפרטורת השריפה, ובסך הכול עליית תפוקה של 9.6 MWe
- נצפתה עלייה של 8 mlb לשעה (8,000 pph) של זרימת קיטור בלחץ גבוה ל-10 מעלות של טמפרטורת השריפה, ובסך הכול עלייה שוות ערך ל-10.4 MWe בתפוקת הקיטור
- 20 מגה-ואט נוספים ל-98 MMBtu של דלק נוסף (4.9 INHR)
- חיסכון בדלק: כ-465,000 MMBtu לשנה
- ירידה של 27,200 טון פחמן דו-חמצני בשנה הודות לשיפור ביעילות הקיטור והקטנת פליטות של תחמוצות פחמן עקב השיפורים בכוונון
- תפוקה חדשה של 70,000 מגה-ואט לשנה, ב-4.9 MMbtu למגה-ואט MW
