1 / 24

Voimalaitosautomaatio

Voimalaitosautomaatio. Automaatiotekniikan seminaari. Esimerkkivoimalaitos: Rautaruukki, Raahe K4. otettu käyttöön 1991 esimerkissä kuvataan voimalaitoksen toiminta sen valmistuttua toimintaperiaate ajotavat kattilan prosessit ja säädöt. K4 rakentamisen syyt.

andie
Download Presentation

Voimalaitosautomaatio

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Voimalaitosautomaatio Automaatiotekniikan seminaari Timo Heikkinen

  2. Esimerkkivoimalaitos: Rautaruukki, Raahe K4 • otettu käyttöön 1991 • esimerkissä kuvataan voimalaitoksen toiminta sen valmistuttua • toimintaperiaate • ajotavat • kattilan prosessit ja säädöt Timo Heikkinen

  3. K4 rakentamisen syyt • terästehtaalla suuri energian kulutus • tarjolla runsaasti omia polttoaineita • masuunikaasu (CO) • koksikaasu (H, CnHm) Timo Heikkinen

  4. Suunnittelun haasteita (1) • monipolttoainekattila • masuunikaasu (maka) • koksikaasu (koka) • kevyt polttoöljy (POK) • raskas polttoöljy (PORV) • erittäin raskas polttoöljy (PORE) • kivihiiliterva Timo Heikkinen

  5. Suunnittelun haasteita (2) • yksi ensimmäisistä PLU-kortteja sisältäviä Damatic XD –projekteja • moottori-, venttiili- ja poltinohjaukset • kattilasuoja kahdennuksineen Timo Heikkinen

  6. Automaatiojärjestelmä • Damatic XD (metsoDNA:n edeltäjä) • 11 prosessiasemaa (AP01-04, AP07-13) • liityntäasema (gateway) tietojen välittämiseksi PMS-tiedonhallintajärjestelmään sekä Rautaruukin energianhallintajärjestelmään • 4 operointiasemaa, joista 1 automaatiotilassa • mosaiikkitaulu! Timo Heikkinen

  7. Höyryvoimalaitoksen toimintaperiaate (1) • tehtävänä vapauttaa polttoaineeseen sitoutunut (kemiallinen) energia vesihöyryn energiaksi ja siitä edelleen sähköksi • höyrynkehitin • tulipesä • höyrykattila Timo Heikkinen

  8. Höyryvoimalaitoksen toimintaperiaate (2) • tulipesässä polttoaineeseen sitoutunut energia muutetaan lämmöksi • lämpö siirretään vesihöyryyn pääosin tulistimissa • höyryn energia muutetaan turbiinissa mekaaniseksi energiaksi • mekaaninen energia muutetaan generaattorissa sähköenergiaksi Timo Heikkinen

  9. Höyryvoimalaitoksen toimintaperiaate (3) • osa höyrystä käytetään prosessihöyrynä sekä kaukolämpönä • prosessin hallinnassa tavoitellaan massa- ja energiavirtojen stationääristä tilaa • energiantuottoprosessin prosessimuuttujat • epätasapaino voidaan ilmaista • tasapainoon pyritään automaation avulla Timo Heikkinen

  10. Tuotantoprosessi • prosessissa pyritään tasapainoon • prosessimuuttujien pysyttävä sallitulla alueella • turvallisuus • päästövaatimukset • taloudellisuus Timo Heikkinen

  11. Osaprosessit • palamisprosessi • vesi-/höyryprosessi • turbiini ja generaattori • kaukolämpö Timo Heikkinen

  12. Osaprosessit: palamisprosessi • polttoainevirtaus muuttuu tulipesässä palamisen avulla lämpövirraksi • palamistuloksen optimointi • säätökohde: polttoaine- ja ilmavirtauksen suhde • indikaattori: savukaasujen happipitoisuus Timo Heikkinen

  13. Osaprosessit: vesi-/höyryprosessi • vesi nostetaan korkeammalle energiatasolle • energiavirtojen tulee olla tasapainossa • säätökohde: kattilassa esiintyvät lämpötilat • indikaattori: lämpötilat Timo Heikkinen

  14. Osaprosessit: turbiini ja generaattori • terminen energia muutetaan turbiinissa mekaaniseksi energiaksi • mekaaninen energia muutetaan generaattorissa sähköenergiaksi • sähköntuotannon ja kulutuksen oltava tasapainossa • säätökohde: sähkön tuotanto • indikaattori: sähköverkon taajuuden poikkeamat Timo Heikkinen

  15. Osaprosessit: kaukolämpö • ajoittain osa kattilan lämpötehosta johdetaan kaukolämpöverkkoon • lämmöntuotannon ja kulutuksen oltava tasapainossa • säätökohde: lämmöntuotanto • indikaattori: paluuveden lämpötilan tai kaukolämpöverkon paine-eron poikkeamat Timo Heikkinen

  16. Polttoaineet • pääpolttoaineet maka ja koka • polttoöljyt • lähinnä tukipolttoaineina • muiden polttoaineiden puutteessa • kivihiiliterva Timo Heikkinen

  17. Polttimet • 14 toisistaan riippumatonta poltinta • 6 makapoltinta (1-6) • 4 yhdistelmäpoltinta (7-10) • pääosin koka • PORV • 4 öljypoltinta (11-14) • PORV, PORE, kivihiiliterva (11-14) • POK (11, 14) Timo Heikkinen

  18. Säädön ongelmia • polttimien suuri määrä • polttoaineiden erilaisuus koksikaasusta kivihiilitervaan • kattiloiden K3 ja K4 yhteiskäyttö • vaihteleva tehontarve 40..100 % Timo Heikkinen

  19. Voimalaitoksen ajotavat (1) • kiinteän paineen ajotapa • ”kattila seuraa” • etupaineen ajotapa • ”turbiini seuraa” Timo Heikkinen

  20. Voimalaitoksen ajotavat (2) Timo Heikkinen

  21. Kiinteän paineen ajotapa (1) Timo Heikkinen

  22. Kiinteän paineen ajotapa (2) • kattila pyrkii pitämään höyrynpaineen vakiona • turbiini säätelee sähkötehoa • tehovaateen kasvaessa: • turbiini kuluttaa enemmän höyryä • lieriön pinta laskee • höyrynpaine laskee • kattila nostaa polttotehoa Timo Heikkinen

  23. Etupaineen ajotapa (1) Timo Heikkinen

  24. Etupaineen ajotapa (2) • kattila pyrkii pitämään tuotetun sähkötehon vakiona • turbiini säätelee höyrynpainetta • tehovaateen kasvaessa: • kattila nostaa polttotehoa • kattilan tuottama höyrymäärä kasvaa • höyrynpaine pyrkii nousemaan • turbiini avaa säätöventtiiliään Timo Heikkinen

More Related