Pirometarski sistem za merenje i kontrolu prostorne raspodele temperature plamena u ložištu kotla termoelektrane sa softverom za

vizuelizaciju

Prof. Dr Ljubiša ZekovićProf. Dr Ivan Belča

Fizički fakultet Univerziteta u Beogradu

Grampex Beograd

Pirograms Beograd

Realizovani i implementirani patenti

48778 B “Pirometarski sistem za merenje i kontrolu temperature u gasnim pećima”

P-926/05 “Pirometarska sonda od sinterovane ultračiste alumine i postupak izrade”

P-927/05 “Pirometarski sistem za merenje kontrolu i kontrolu temperature zagrejanih tela sa kompenzacijom uticaja zračenja okoline”

P-235/07 “Pirometarski sistem za merenje i kontrolu raspodele temperature plamena u ložištima termoelektrana sa softverom za dinamičku vizuelizaciju”

Optička radijaciona pirometrijateorijske osnove

Bezkontaktno merenje temperature na osnovu izračene snageTeorijska osnova Planck-ov zakon zračenja za crno telo:

Senzori: poluprovodničke fotodiode, piroelektrični detektori, baterije termoparova, ..., fotomultiplikatori, itd.

Tc

Tc ec

e

cTN

2

2 51

51

1

1),(

),(~),( TNTU

Realna tela, siva tela, emisivnost

Realni problemi:

prepreke na optičkom putudimPrašinavodena paraitd.ε < 1Ako ne poznajemo emisivnost materijala merenje je sa greškom

REŠENJE

Dvobojni pirometri

Dvostruki senzori koji rade na dve bliske talasne dužine.

Meri se odnos signala koji je neosetljiv na optičke prepreke čak i za relativno male emisivnosti.

21

2 11

~ Tc

eS

Pirometarski sistem za merenje i kontrolu prostorne raspodele temperature plamena u ložištima kotlova

termoelektrane

Posledice nepoznavanje parametara plamena:

• Efektivnost plamena (nepovoljan položaj plamena u odnosu na cevni sistem)

• Nerentabilna potrošnja goriva

• Mogućnost prekoračenja kritične temperature• Topljenje pepela• Zašljakivanje, zastakljivanje delova cevnog sistema

Osnovne karakteristike sistema

Trenutne informacije o temperaturi u ložištu (brzo vreme odgovora, 5mѕ)

dinamička vizuelizacija plamena i raspodela temperature u ložištu, odgovarućim softverom kod sistemskog merenja u više tačaka prostorno raspoređenim sondama.

Određivanje koncentracije nesagorelih čestica u ložištu Implementacija u sistem kotao-kalorimetar i u okviru

njega ili zasebno: Zaštitu od visokih ili kritičnih temperatura na kojima

dolazi do topljenja pepela, odnosno zastakljivanja, zašljakavanja delova cevnog sistema u kotlu.

Kontrola rada gorionika pomoću odgovarajuće raspoređenih pirometarskih sondi i kotrola rada mlinova kod termoelektrana na ugalj.

Raspodela mernih jedinica u jednom nivou

Drmno A6,A5,B1

Drmno A6,A5,B1

Raspored termoparova na zidu ložišta kotla

Kombinovana slika diferencijalne raspodele

temperature na zidu kotla

Zašljakan deo zida

PIROMETARSKI SISTEM ZA VIZUELIZACIJU PROSTORNE RASPODELE TEMPERATURE U KOTLU TERMOELEKTRANE TENT A6 OBRENOVAC

42 dvobojna optička pirometra i dva dvokanalna niskotemperaturna pirometra raspoređeni na pet nivoa (kote 17, 25, 38, 43 i 51m).

Svako merno mesto poseduje i mantel ugrađen u zid (između isparivačkih cevi) tako da daje i raspodelu temperature na samom zidu kotla i omogućava bolje granične uslove za proračun.

Omogućava potpuno otprašivanje optičkog puta, korišćenjem novog pneumatsko-mehaničkog sistema

Sistem za vizuelizaciju (blok šema) se sastoji od sledećih delova

1.Centralni komandni orman za prihvat i distribuciju signala sa mernih mesta i komandom otprašivanja

2.Računarski sistem za vizuelizaciju sa odgovarajućim softverom

3.Razvodne kutije za razvod električnih signala

4.Pirometarske merne jedinice sa sistemom za otprašivanje i hlađenje na mernom mestu

Povezivanje mernih jedinica na bloku A6

Pirometarska merna jedinica sa sistemom za otprašivanje i hlađenje pirometara sastoji se od: Pneumatskog sistema za otprašivanje optičkog putaTrasera optičke sonde sa priključkom za vazdušno otprašivanje i čišćenje sočivaDvobojnog (dvokanalnog) optoelektronskog modula Dvobojne (dvokanalne) procesorske jedinice za obradu signalaKutija saelektromagnetnim ventilima za otprašivanje

Pirometarska merna jedinica na bloku A6

Šematski prikaz montaže pirometara i termoparova na mernom mestu

Dvobojni opto-elektronski pretvarač sa svetlovodom

FireVision

Вертикални пресеци престављају расподеле температуре у вертикалним равнима које пролазе кроз централну вертикалну осу ложишта а паралелне су предњој односно бочној страници. Хоризонтални пресек на висини која се дефинише-подешава помоћу клизача смештеног између два вертикална пресека.

FireVision

Вертикални пресеци престављају расподеле температуре у вертикалним равнима које пролазе кроз централну вертикалну осу ложишта а паралелне су предњој односно бочној страници. Хоризонтални пресек на висини која се дефинише-подешава помоћу клизача смештеног између два вертикална пресека.

Могућност одређивања термалног оптерећења зидова, уз додавање термопарова.

Страница са температурамаједнобојне и двобојне

Uočeni problemi u realizaciji-merni i tehnički

Ekstremni uslovi eksploatacije:

-visoka temperatura u blizini ložišta

-velika količina ugljene prašine u okruženju

-izloženost optičkog puta ugljenoj prašini ali i mazutu

-nepoznavanje efektivne emisivnosti usled nesagorelih čestica

Rešavanje problema u eksploataciji

1.Ugradnja dovoljno dugih optičkih kablova

2.Ugradnja sistema za otprašivanje i otvora

3.Povećanje zaptivenosti izloženih delova uređaja

4.Ugradnja dvobojno-jednobojnih pirometara radi određivanja efektivne emisivnosti ali i drugih parametara u lođištu kao što su:

-sadržaj nesagorelih čestica,-približan gradijent temperature u pravcu centralne ose,efikasnost sagorevanja, itd.

Mogućnosti sistema

-određivanje vertikalnog položaja termalne žiže-određivanje položaja plamena u odnosu na zidove po

presecima-određivanje relativnog doprinosa “crnih” čestica-signalizacija kritičnih temperatura-uočavanje drugih nepravilnosti u radu-Monitoring temperature na samim zidovima-laka ugradnja zbog relativno malog poprečnog preseka sonde-automatsko otprašivanje

Efekti na osnovu interne analize:

direktniSmanjenje broja zastoja (oko 1mil. € po zastoju)Povećanje efektivne korisnosti kotla

posrednismanjenje zagađenja okolinesmanjena sopstvena potrošnjasmanjen gubitak proizvodnje el. energije u redovnoj

eksploataciji zbog sniženja snagesmanjena potrošnja tečnog goriva za podršku sagorevanju

Očekivana korist

UGRAĐENI SISTEMI

TENT B1-OBRENOVAC 670MWTENT B2-OBRENOVAC 670MWTE KOSTOLAC A1 2 X 100MW (pola sistema)TE KOSTOLAC A2 200 MW (pola sistema)TENT A6-OBRENOVAC 320MWTENT A5-OBRENOVAC 320MWTE KOSTOLAC “DRMNO” 300MW