Tase-konsepti prosessihöyryverkon hallinnassa
Mönkkönen, Tomi Matti Ilmari (2014)
2014
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-12-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201412051581
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201412051581
Tiivistelmä
Teollisuuden prosessihöyryverkkojen hallinta on usein hyvin heikolla tasolla. Paperiteollisuuden kova kilpailutilanne ja tiukentuneet päästötavoitteet ovat lisänneet tarvetta tehokkaammalle höyryverkon hallinnalle. Tässä diplomityössä kehitettiin tasepohjaista höyryverkon hallintamenetelmää, joka perustuu osittain ÅF-Consult Oy:n Balance+ -säätökonseptiin. Aiemmin kyseistä konseptia on käytetty menestyksekkäästi kattilan pääsäädöissä sekä kattilan tuliteho-vesi-tasapainon, tuorehöyryn loppulämpötilan ja lieriön pinnankorkeuden hallinnassa.
Tasekonseptin lisäksi tässä työssä kehitettiin kaksi tasauskomponenttien painerajoihin perustuvaa perinteistä höyryverkon hallintamenetelmää, joista toisessa käytetään syöttövesisäiliötä höyrykuorman tasaukseen. Yleensä prosessiteollisuudessa syöttövesisäiliötä ei käytetä höyrykuorman tasauskomponenttina. Näitä kolmea menetelmää vertailemalla saatiin eriteltyä sekä syöttövesisäiliön että tasekonseptin käytön hyödyt höyryverkon hallinnassa. Tuloksia vertailtiin simulaattorilla, joka toteutettiin osana tätä diplomityötä Matlabin Simulink –ympäristössä. Simulointitulosten perusteella syöttövesisäiliön käytöllä saadaan kasvatettua höyryverkon häiriöiden sietokykyä ja pienennettyä tarvetta apulauhdutukselle ja ulospuhallukselle. Tehtyjen simulointien perusteella tasekonseptin merkittävimpiä etuja ovat tasauskomponenttien pehmeämmät ohjausliikkeet ja energiataloudellisesti optimoitu kuormantasaustarpeen jakaminen. Tasaiset ja rauhalliset ohjaukset pienentävät höyryverkkoon kohdistuvia häiriöitä sekä kattilaan kohdistuvia rasituksia. Energiataloudellisesti optimaalisella kuormantasaustarpeen jaolla saadaan puolestaan minimoitua apulauhdutuksen ja ulospuhalluksen osuudet kuorman tasauksessa. Yhdessä tasekonseptilla ja syöttövesisäiliön tasauskäytöllä saadaan aikaan merkittäviä säästöjä.
Tasekonseptin lisäksi tässä työssä kehitettiin kaksi tasauskomponenttien painerajoihin perustuvaa perinteistä höyryverkon hallintamenetelmää, joista toisessa käytetään syöttövesisäiliötä höyrykuorman tasaukseen. Yleensä prosessiteollisuudessa syöttövesisäiliötä ei käytetä höyrykuorman tasauskomponenttina. Näitä kolmea menetelmää vertailemalla saatiin eriteltyä sekä syöttövesisäiliön että tasekonseptin käytön hyödyt höyryverkon hallinnassa. Tuloksia vertailtiin simulaattorilla, joka toteutettiin osana tätä diplomityötä Matlabin Simulink –ympäristössä. Simulointitulosten perusteella syöttövesisäiliön käytöllä saadaan kasvatettua höyryverkon häiriöiden sietokykyä ja pienennettyä tarvetta apulauhdutukselle ja ulospuhallukselle. Tehtyjen simulointien perusteella tasekonseptin merkittävimpiä etuja ovat tasauskomponenttien pehmeämmät ohjausliikkeet ja energiataloudellisesti optimoitu kuormantasaustarpeen jakaminen. Tasaiset ja rauhalliset ohjaukset pienentävät höyryverkkoon kohdistuvia häiriöitä sekä kattilaan kohdistuvia rasituksia. Energiataloudellisesti optimaalisella kuormantasaustarpeen jaolla saadaan puolestaan minimoitua apulauhdutuksen ja ulospuhalluksen osuudet kuorman tasauksessa. Yhdessä tasekonseptilla ja syöttövesisäiliön tasauskäytöllä saadaan aikaan merkittäviä säästöjä.