گزارش فعاليت هاي بهينه سازي مصرف انرژي در نيروگاهها

1. گزارش فعاليت هاي بهينه سازي مصرف انرژي در نيروگاهها 1- نيروگاه حرارتي شهيد سليمي نكا 2- نيروگاه حرارتي شهيد مفتح همدان سوم اسفند ماه 1390

2. گزارش فعاليتهايبهينهسازي مصرف انرژي در نيروگاهحرارتينکا جمشيد نعيمي شرکت مديريت توليد برق نکا J_Naeimi@yahoo.com اسفند ماه 1390

3. فهرست مطالب • مقدمه • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در نيروگاه • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در بويلر • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در كندانسور • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در توربين • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در هيترها و پمپ هايتغذيه • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در لوله كشي، والوها و تله هاي بخار • اقدامات بهينهسازي مصرف انرژي در سيستمروشنايي • مميزيانرژي در واحد هايبخاري و سيكلتركيبي • راهكارها و نتايج حاصله • اثربخشي دوره NTCEM و محاسبه SEC • پيشنهادات و راهكارهاي در حال بررسي

4. مقدمه اي ازنيروگاه نکا • موقعيت:در ساحل جنوبي درياي خزر و در فاصله 50 کيلومتر از شهر ساري ( مركز استان مازندران ). • قدرت اسمي:MW 2214( شامل چهار واحد MW 440 بخاري ، سيكل تركيبي شامل دو واحد MW 137.6 گازي و يك واحد MW160 بخاري و همچنين دو واحد توربو اكسپندر هر يك به قدرت MW 9.4). • سوخت : سوخت اصلي گاز طبيعي و سوخت كمكي مازوت و گازوئيل مي باشد. • آب : آب مصرفي نيروگاه از سه حلقه چاه در اطراف تخليه سوخت نكا از طريق دو خط لوله به نيروگاه منتقل مي شود. • سيستم خنک کن: استفاده از آب دريا بعنوان سيال خنک کن(فاقد برج خنک کن).

5. اطلاعات كلي در رابطه با نيروگاه بخاري سال انعقاد قرارداد احداث نيروگاه بخاري 1354 تعداد واحدها 4 واحد ظرفيت نامي هر واحد 440 مگاوات اولين راه اندازي واحد1 بخاري 2/7/1358 شركت هاي سازنده نيروگاه، كنسرسيوم آلماني متشكل از: بي بي سي توربوژنراتور و سيستم هاي كنترل بابكوك آلمان ديگ بخار و تاسيسات جانبي بيلفينگر برگر ساختمانها

6. اطلاعات كلي در رابطه با نيروگاه سيکل ترکيبی تعداد واحدها 2 واحد گازی و 1 بخاری ظرفيت اسمي هر واحد گازی (در شرايط ISO) 137.6 مگاوات ظرفيت اسمی واحد بخاری 160 مگاوات تاريخ اولين راه اندازي واحد 1گازي 19/5/1369 تاريخ اولين راه اندازي سيكل تركيبي وپارالل با شبكه 26/4/1385 سازنده تجهيزات عمده زيمنس

8. تقويم انرژي در نيروگاه نكا • شركت در دوره بهينه سازي انرژي در مركز ملي آموزش مديريت انرژي ( NTCEM ) در سال 84 • تقويت نگرش انرژي در كميته مديريت انرژي و شناسايي پتانسيل هاي صرفه جويي در سال 84 • خريداري و نصب سنسور ويسكوزيته متر مازوت در مسير سوخت بويلر واحد 4 بخاري در سال 85 • تبديل واحدهاي گازي به سيكل تركيبي و افزايش راندمان از 30% به 47% در سال 85 • نصب و راه اندازي دو واحد توربين هاي انبساطي در مسير خط لوله گاز در سال 86 • نصب آنالايزر اكسيژن در كانال خروجي محصولات احتراق واحدهاي بخاري در سال 87 • انجام مميزي انرژي واحدهاي سيكل تركيبي با همكاري سابا در سال 87 • شركت در كميته تدوين نظام نامه مميزي انرژي نيروگاهها با راهبري سابا در سال 87 • تشكيل كميته كاري بهينه سازي مصرف مصادف با سال اصلاح الگوي مصرف در سال 88 • انجام مميزي انرژي واحدهاي بخاري با همكاري سابا در سال 88 • شركت در دوره آموزشي روش هاي افزايش راندمان نيروگاهها در پژوهشگاه در سال 89 • بهبود سيستم فيلتراسيون هواي كمپرسور واحد 2 گازي در سال 89 • شركت در دوره آموزشي نرم افزار Thermoflow و تحليل سيكل هاي نيروگاهي در سال 90 • انجام پروژه تحليل سيكل حرارتي واحدهاي بخاري با همكاري دانشگاه صنعتي شريف در سال 90

9. فرهنگ لغت انرژي در نيروگاه • بهينه سازي مصرف انرژي • مديريت انرژي • صرفه جويي انرژي • افزايش راندمان • بهبود كارايي و بهره وري • اصلاح الگوي مصرف • كاهش مصرف ويژه سوخت • كاهش مصرف داخلي • كاهش تلفات • كاهش نرخ حرارتي

10. روش هاي كلي بهينه سازي مصرف انرژي • استقرار سيستم مديريت انرژي • مميزي انرژي سيستم هاي انرژي بر • پايش وضعيت و كنترل فرايند • استفاده از تجهيزات و تكنولوژي هاي نوين • انجام برنامه منظم تعمير و نگهداري • بهبود بهره برداري از تجهيزات • استقرار نظام پيشنهادات و مشاركت كليه كاركنان

11. راهكارهاي بهينه سازي مصرف انرژي • راهكارهاي بدون هزينه • راهكارهاي كم هزينه • راهكارهاي پر هزينه

12. سيکل رانکين (سيکل ايده آل نيروگاه بخار) راندمان سيکل رانکين

14. مشخصات بويلر واحدهای بخاری بويلر نيروگاه ا ز نوع بدون درام(Once Through) ودارای ديواره های غشايی آب بند((gas tight membrane wall میباشد. 14 مشعل(بصورت 2رديف7تايی) در کف کوره قرار دارند. درصد هوای اضافی(excess air) بين 10% تا 35% در بارهای مختلف و سوختهای متفاوت متغير است. مصرف سوخت هر واحد در 100%MCR:110000 Nm3/h برای سوخت گاز و 95 ton/h برای سوخت مازوت. فشار بخار اصلی(live steam) در100%MCR:190 bar درجه حرارت بخار اصلی: 535 0c فلوي بخار اصلي: 1408 Ton/h

15. Boiler Efficiency = تست روش مستقيم 15

16. تستروشغيرمستقيم Boiler Efficiency =%100 – All Losses (1+2+3+4+5+6+7+8) 16

17. بهينهسازي مصرف انرژي در بويلر • تنظيم نسبت هوا به سوخت( درصد هواي اضافي ) • تنظيم و كنترل ويسكوزيته سوخت مازوت • پايش وضعيت عايق ديواره هاي بويلر • كاهش درجه حرارت دود خروجي از دودكش • افزايش درجه حرارت آب ورودي به بويلر • افزايش درجه حرارت هواي ورودي به كوره • رسوب زدايي سطوح لوله هاي بويلر و ژانگستروم ها • ترميم و تنظيم تيغه هاي سيل در ژانگستروم ها • بهبود عملكرد مشعل ها

18. بهينهسازي مصرف انرژي در بويلر ( ادامه ) • نصب سنسورهاي O2 و CO در كانال دود خروجي • بهينه نمودن نسبت هوا به سوخت در احتراق و تنظيم درصد هواي اضافي (نمودار ميزان تلفات حرارتي بويلر با افزايش درصد هواي اضافي) • اطمينان از احتراق كامل و بهره برداري در محدوده مطمئن (نمودارمحدوده مطمئن بهره برداري) • اندازه گيري گازهاي CO,O2 در دود خروجي بوسيله نصب سنسورهاي مربوطه (توصيه سازنده بويلر در باره تغييرات درصد هواي اضافي احتراق در بارها و سوخت هاي متفاوت)

22. پيش گرم کردن آب تغذيه • پيش گرم کردن آب تغذيه توسط اکونومايزر موجب صرفه جويي انرژي مي شود. • هرCo 6 افزايش دماي آب تغذيه موجب افزايش راندمان به ميزان 1% مي شود. 22

23. پيشگرمکردنهواياحتراق • تاثيرپيش گرم کردن هواي احتراق نيز همانند گرم کردن آب تغذيه است. • هر °C 20 افزايش دماي هواي احتراق موجب افزايش راندمان حرارتي به ميزان 1% مي شود. 23

24. بهينه سازي مصرف انرژي در بويلر ( ادامه ) • نصب سنسور ويسكوترم جهت سنجش ويسكوزيته مازوت • لزوم تنظيم ويسكوزيته مازوت جهت احتراق بهينه (طبق دستورالعمل مقدار مطلوب در سر مشعل ها 2-3oE مي باشد) • اندازه گيري ويسكوزيته مازوت پس از هيترها بوسيله دستگاه ويسكوزيته متر • كنترل ويسكوزيته سوخت با توجه به تنوع مازوت

25. بهينه سازي مصرف انرژي در بويلر ( ادامه ) • پايشوضعيتعايقديوارههايبويلر • اندازه گيري درجه حرارت سطوح حرارتيبويلر و چكوضعيتعايق ها بوسيله دستگاه ترموويژن (Thermo vision ) • رفع اشكال از وضعيتعايق ها در مدت زمان تعميرات • اندازه گيري مجدد درجه حرارت سطوح حرارتيبويلر جهت اطمينان از وضعيتعايق ها (نمونه اي از پايشهاي انجام شده در بويلر) (نمودار نسبت تلفات حرارتي با درجه حرارت ديواره)

26. تلفات حرارتي از سطوح خارجی بويلر نسبت به درجه حرارت ديواره

27. بهينهسازي مصرف انرژي در بويلر ( ادامه ) • پايين آوردن درجه حرارت دود خروجي از دودكش با توجه به اينکه طبق آناليز گاز طبيعي مصرفي، ميزان H2Sناچيز بوده است پس از بحث در کميتهمديريتانرژي و انجام بررسيهاي لازم درجه حرارت دود خروجي از دودکش هنگام گاز سوز بودن واحدهايبخاري از 130oC به 120oC کاهش داده شد. به ازاي هر oC 22 كاهشدماي دود موجب افزايشراندمانبويلر به ميزان 1% مي شود.

28. تغييرات دماي نقطه شبنم دود نسبت به گوگرد موجود در سوخت

29. صرفه جويي حاصله • پايين آوردن درجه حرارت دود خروجي از دودكش فرضيات: • ضريب كاركرد متوسطSF=85% • ضريب بار متوسط LF=75% • ظرفيت گرمايي ويژه دود C=0.33 kcal/m3.oc • دبي دود در بار حداكثر Q=1245145 m3/h • ارزش حرارتي خالص سوخت گاز NCV=8200kcal/m3 Heat Loss=1245145*0.75*0.33*10*8760*0.85*4=9.179*1010 kcal/year مقدار گاز صرفه جويي شده در سال Heat Loss/NCV=11 193 000 m3/year

30. بهينهسازي مصرف انرژي در بويلر ( ادامه ) • انجام عمليات رسوب زدايي سطوح لوله هايبويلر و ايرپريهيترها • انجام عمليات سوت بلوئربويلر در حالت بهره برداري واحدها • انجام عمليات سوت بلوئربسكتهايايرپريهيترها در حالت بهره برداري از واحدها • انجام قلياشويي سطوح خارجي لوله هاي فاز دوم بويلر در مدت تعميرات واحدها • انجام قلياشوييبسكتهايايرپريهيترها در مدت تعميرات واحدها

31. . نمودارتلفاتسوختبويلربرحسب ضخامت رسوب درون لوله ها 31

32. صرفه جويي حاصله • انجام عمليات تميز كاري لوله هاي بويلر (افزايش ضريب انتقال حرارت و صرفه جويي در مصرف سوخت بويلر در حدود 2%) فرضيات: • ضريب كاركرد متوسط SF=85% • ضريب بار متوسط LF=75% • درصد متوسط تلفات (0+0.02)/2=0.01 • دبي سوخت در بار حداكثر Q=110000 m3/h ميزان سوخت صرفه جويي شده در سال 8760*0.85*0.75*110000*0.01*4=24 571 800 m3/year

33. نمونه آناليز دود خروجي از بويلر قبل و بعد از ژانگستروم ها

34. بهينه سازي مصرف انرژي در كندانسور • چكوضعيت لوله هايكندانسوربوسيلهاديكارنت( Eddy Current ) از لحاظ ميزان ضخامت از دست رفته • تعويض لوله هايمعيوب در مدت زمان تعميرات واحدها • رسوب زدايي سطوح داخلي لوله هايکندانسوربوسيله دستگاه Jet pressure (بطور متوسط ميزان بهبود خلاء کندانسور4%مي باشد) • سرويس و تعميرتجهيزاتخلاءگيري از قبيلواترجت پمپ، ونتوري و ... • سرويس و تعمير پمپ هايخنككن و والوخروجي • تميزكاريماسلفيلترها و تيوبشيت ها

35. صرفه جويي حاصله • رسوب زدايي لوله هاي كندانسور فرضيات: • به ازاي تخريب 1% خلاء كندانسور اصلي مصرف سوخت بويلر در حدود 500 m3/h افزايش مي يابد • ضريب كاركرد متوسط SF=85% • كاهش متوسط خلاء DV=(0+4)=2 ميزان سوخت صرفه جويي شده در سال 8760*0.85*500*2*4=30 000 000 m3/year

36. بهينه سازي مصرف انرژي در سيستم روشنايي • نصب فتوسل در مدار روشنايي نصب فتوسل در مدار روشنايي محوطه اطراف بويلر واحدهاي بخاري و در نتيجه خاموش شدن لامپ ها در روشنايي روز بصورت اتوماتيک • جايگزين نمودن لامپ هاي پر توان با لامپ هاي كم مصرف • خاموش نمودن لامپ هاي معابر بصورت يك در ميان خاموش نمودن لامپ هاي اضافي، جايگزين نمودن لامپ هاي پرتوان با لامپ هاي کم مصرف و خاموش نمودن لامپ هاي معابر بصورت يک در ميان در بخش هاي مختلف از قبيل محوطه نيروگاه بخار، نيروگاه سيکل ترکيبي، پُست و ...

37. صرفه جويي حاصله جدول تعداد و توان لامپ هاي روشنائي بويلر واحد هاي بخاري • نصب فتوسل در مدار روشنايي محوطه اطراف بويلر واحدهاي بخاري

38. صرفه جويي حاصله ( ادامه ) • خاموش نمودن لامپ هاي اضافي و يك در ميان كردن لامپ ها در بخش هاي مختلف نيروگاه پس از انجام اقدامات اشاره شده ميزان صرفه جويي در طول يك سال در حدود 3621000 kwh برآورد شده است. صرفه جويي كل در بخش روشنايي: ( 570626 + 3621000 ) = 4 191 626 kwh

39. راهكارها و نتايج حاصله

40. راهكارها و نتايج حاصله

41. راهكارها و نتايج حاصله

42. ساير راهكارها در راستاي بهينه سازي مصرف انرژي • - نصب يك واحد بخار با دو بويلر بازيافت در مسير دود خروجي از دو واحد گازي و تبديل آن به يك بلوك سيكل تركيبي و افزايش راندمان از %30 به %47. • - بهبود سيستم فيلتراسيون هواي كمپرسور واحد گازي شماره 2 در راستاي بهبود كارآيي كمپرسور و توربين، جلوگيري از كاهش قدرت خروجي و همچنين جلوگيري از خروج واحد جهت تميز نمودن فيلترهاي قديمي. • - نصب دو توربين انبساطي ( Turbo Expander ) در مسير خط لوله گاز با قدرت نامي هر يك 9.4MW و توليد برق بوسيله افت فشار خط اصلي گاز، بدون مصرف سوخت.

43. پيشنهادات و راهكار هاي در حال بررسي در راستاي بهينه سازي مصرف انرژي • خنك سازي هواي ورودي به كمپرسور واحدهاي گازي جهت افزايش دبي جرمي هوا و جلوگيري از كاهش توان بخصوص در ماههاي گرم سال. • نصب كوپلينگ هيدروليكي در فيدپمپ هاي بويلرهاي بازيافت واحد سيكل تركيبي جهت كاهش مصرف انرژي الكتريكي موتورها. • امكان سنجي برداشت آب از اعماق دريا بدليل پايين بودن درجه حرارت جهت افزايش عملكرد كندانسور واحدها بخصوص در ماههاي گرم سال . • جايگزين نمودن مشعل هاي بويلر واحدهاي بخاري با مشعل هاي با تكنولوژي بالا از نوع LNB ( Low Nox Burner ) جهت بهبود احتراق و كاهش آلودگي هاي زيست محيطي . • پياده سازي پروژه باز تواني ( Re-powering ) در نيروگاه بخار جهت استحصال حداكثر بار و افزايش راندمان با توجه به گذشت بيش از 32 سال از اولين راه اندازي.