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Esame di un’esperienza su tecniche di ottimizzazione di combustione su un’unità a polverino

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Esame di un’esperienza su tecniche di ottimizzazione di combustione su un’unità a polverino

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:10 pm

Il rapporto documenta un’attività di ricerca svolta nel 2008 nell’ambito del progetto “Tecnologie per il carbone pulito” dell’Area “PRODUZIONE E FONTI ENERGETICHE”, una delle quattro Aree di ricerca definite nell’accordo di programma triennale tra il Ministero per lo Sviluppo Economico e CESI RICERCA S.p.A. stipulato il 21 giugno 2007. L’attività svolta è consistita nell’esame dei dati acquisiti durante prove di variazione di parametri di esercizio della caldaia di una unità da 600 MW a polverino di carbone, allo scopo di valutare la fattibilità di applicazione di tecniche di ottimizzazione di combustione. E’ stata dapprima condotta una approfondita analisi qualitativa dei dati e, successivamente, sono stati elaborati i modelli numerici di alcuni parametri di esercizio, utilizzando la tecnica delle reti neurali. Ove possibile e nella misura consentita dalla qualità e completezza delle informazioni effettivamente contenute nei dati disponibili, si è poi cercato di valutare un possibile assetto di esercizio che riducesse le emissioni di NO x senza penalizzare il rendimento del processo di combustione. Da ultimo si è cercato di produrre una stima del potenziale vantaggio economico derivante da un esercizio ottimizzato. Lo studio effettuato ha condotto in sintesi alle seguenti conclusioni. Si è potuto concludere che l’unità in esame risulta adatta alla applicazione di tecniche di ottimizzazione di combustione, con un vantaggio annuo potenziale valutabile in alcune centinaia di migliaia di euro. Le esigenze di esercizio commerciale dell’impianto e, in parte, le condizioni in cui la caldaia poteva essere esercita al momento delle prove non sempre hanno permesso di poter acquisire dati di qualità sufficiente a soddisfare i requisiti necessari per sviluppare una corretta e compiuta modellazione numerica del processo di combustione. Una stima quantitativa più precisa e una effettiva implementazione su impianto richiederebbero quindi un’ulteriore campagna di prove. Sulla scorta dell’esperienza pregressa, sarebbe auspicabile poter agire in modo coordinato su insiemi omogenei degli apparati di regolazione (regolazioni dei bruciatori, classificatori rotanti dei mulini, …) piuttosto che su singoli componenti, in modo da indurre variazioni di esercizio più marcate e ben distinguibili dalle inevitabili interferenze sulla risposta dovute a fattori diversi. Inoltre, sarebbe opportuno cercare di mantenere durante le prove le stesse miscele di carbone, accertare prima di ogni prova le condizioni di riferimento (baseline) e lasciare adeguati tempi di regimazione dopo aver apportato una modifica di regolazione. Migliori risultati potrebbero essere ottenuti previa un’adeguata messa a punto della caldaia, ovvero con tutti i mulini in servizio e dopo aver provveduto ad una verifica del bilanciamento della alimentazione dei bruciatori. L’esperienza maturata nel particolare caso in esame, insieme a quella già analizzata in una precedente occasione nel corso del triennio di Ricerca di Sistema, consente di trarre alcune considerazioni generali. L’applicazione di tecniche di intelligenza artificiale per la ottimizzazione del controllo di combustione in impianti termoelettrici tradizionali a carbone non è in grado da sola di modificare in modo rilevante il consumo specifico dell’impianto o, dove siano già installati i sistemi di ambientalizzazione DeNOx-SCR, le emissioni al camino. E’ probabile che i vantaggi ottenibili in termini di rendimento dell’impianto risultino poco evidenziabili nel breve periodo e che possano risultare talvolta mascherati dalle fisiologiche variazioni dello stato di esercizio della caldaia o da manovre accidentali intervenute durante l’esercizio corrente dell’impianto. Bisogna comunque considerare che anche miglioramenti frazionari del consumo specifico e concomitanti riduzioni di 10÷15 punti percentuali del consumo di reagente nei reattori DeNOx-SCR possono comportare vantaggi dell’ordine di qualche centinaio di migliaia di €/anno su unità di taglia dai 300 ai 600 MW e . Pertanto l’investimento per l’installazione del software e l’addestramento del personale può essere recuperato in tempi brevi, in genere già entro il primo anno di attività. Si deve inoltre osservare che i risultati ottenibili dalle prove parametriche di esercizio costituiscono essi stessi un significativo valore aggiunto per un migliore esercizio dell’impianto, in quanto l’esplorazione sistematica degli effetti sulle prestazioni dei singoli parametri di esercizio permette di stabilire le curve dei

set-point ottimali di controllo e di evidenziare le eventuali criticità dell’impianto, ovvero di indirizzare opportuni interventi manutentivi. In ogni caso, per la buona riuscita delle prove parametriche e per un efficace sfruttamento delle procedure di ottimizzazione è indispensabile la piena collaborazione del personale di esercizio dell’impianto, che si ottiene solo in presenza di una chiara motivazione da parte dei livelli decisionali centrali e locali della società. Il soddisfacimento di queste condizioni non è così scontato, forse anche per l’oggettiva difficoltà di far emergere con immediata evidenza i vantaggi conseguibili con le tecniche in esame.

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