PRILOG OPTIMIZACIJI RADNIH PARAMETARA TEHNOLOŠKOG PROCESA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE NA TERMOELEKTRANAMA

Transcription

1 PRILOG OPTIMIZACIJI RADNIH PARAMETARA TEHNOLOŠKOG PROCESA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE NA TERMOELEKTRANAMA Momir Samardžić * i Zdravko N. Milovanović ** MH Elektroprivreda Republike Srpske, ZP RiTE Ugljevik * Univerzitet U Banjoj Luci, Mašinski fakultet, S. Stepanovića 71, Banja Luka ** Apstract: Najveći dio svog radnog vremena EES provodi u normalnom režimu rada, koga karakteriše zadovoljene potrebe potrošača za električnom energijom, postojanje dovoljnih rezervi u proizvodnim i prenosnim kapacitetima, pri čemu su frekvencije sistema, naponi u čvorištima, tokovi snaga po granama, aktivne i reaktivne proizvodnje generatora u granicama dozvoljenih promjena i nema preopterećenih elemenata u okviru EES (nisu narušena pogonska ograničenja). Rad u okviru ovakvog stanja u realnom vremenu dovodi do pojave potencijalnih opasnosti, koje mogu biti inicirane različitim iznenadnim poremećajima (uobičajno je da se sigurnost pogona odražava samo za jednostruke poremećaje - sigurnosna ograničenja, n-1 kriterij sigurnosti). Režimi rada sa najvećom efikasnošću, najmanjim gubicima, sigurnim i bezbijednim radom zahtijevaju kontinuiranu primjenu metoda optimizacije radnih parametara tehnološkog procesa proizvodnje električne energije termoelektrana. Kako je tehnološki proces proizvodnje električne energije u termoelektranama veoma kompleksan i zavisan od niza uticajnih faktora, optimizacija procesa podrazumijeva kontinuirano praćenje i analizi radnih parametara medija koji učestvuju u tehnološkom procesu proizvodnje električne energije termoelektrana, s ciljem njihovog podešavanja trenutnim uslovima koji vrijede kako u višem hijerarhijskom elektroenergetskom sistemu tako i na samoj elektrani. Da bi se proces optimizacije mogao realizovati neophodno je posjedovati kvalitetne i stručne kadrove, zatim savremenu i kvalitetnu ispitivačku mjernu, regulacioni i upravljački opremu, kao i što veći stepen automatizacije procesa. Ključne reči: tehnološki proces, termoelektrana, radni parametri, optimizacija ADDITION TO THE OPTIMIZATION OF WORKING PARAMETERS OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF THE ELECTRICITY PRODUCTION IN THERMAL POWER PLANTS Momir Samardžić * and Zdravko N. Milovanović ** Power Utility of the Republic of Srpska, TPP Ugljevik * University of Banja Luka, Faculty of Mechanical Engineering, S. Stepanovica 71, Banja Luka ** Abstract: Most of its working time EES spends in normal working conditions, which are characterized by satisfaction of electric energy consumers needs, by presence of enough reserves in production and transfer capacities, where the frequency of the system, voltages in junction points, power flows by branches, active and reactive productions of generator are in permissible limits of variation and there is no overloads of elements inside EES (power limits are not endangered). Working in this mode in real time leads to potential risks which could be initiated by different sudden disruptions (it is usual that safety of a system is held just for single disruptions - safety limits, n-1 safety criterion). Working regimes with maximum efficiency, minimal losses, safe and secure work demand continuous application of methods for optimizing working parameters of technological process of electric energy production in thermal power plants. As technological process of electricity production in thermal power plants is very complex and dependant of numbers of influential factors, optimization of the process implies continuous tracking and analysis of

2 working parameters of the media which takes part in technological process of electricity production with the goal of its accommodation to the current conditions which are in charge as in higher hierarchical electro energetic system, so in the thermal power plant itself. For the realization of process of optimization it is necessary to have quality and competent personnel, modern and quality equipment for testing, measuring, regulation and control, as well as degree of automatization as high as possible. Key words: technological process, thermal power plant, working parameter, optimizations 1. UVOD Optimizacija radnih parametara tehnološkog procesa proizvodnje električne energije u termoelektranama nastaje kao rezultat ispitivanja, mjerenja i podešavanja parametara svih etapa procesa za različite režime rada i opterećenja. Obuhvata podešavanja i mjerenja, zatim analize parametara i uspostavljanje optimalnog režima rada, praćenje rada, te izradu režimske karte kao vodiča za buduću eksploataciju. Praćenje procesa i same analize obavljaju se svakodnevno i u kontinuitetu, kako bi se evidentirali i eliminisali svi faktori koji dovode do nestacionarnih režima rada. Postoje razne metode i načini realizacije optimizacije. Osnova svih metoda je dobra organizacija i pravilno definisanje sprovođenja optimizacije u procesu proizvodnje. Koristeći uz sopstvena i iskustva drugih, kreiranje dobre organizacije podrazumijeva kontinuirano praćenje i analizu radnih parametara medija koji učestvuju u tehnološkom procesu proizvodnje električne energije u termoelektranama, s ciljem njihovog podešavanja trenutnim uslovima koji vrijede kako u višem hijerarhijskom elektroenergetskom sistemu tako i na samoj elektrani. Da bi se proces optimizacije mogao realizovati, neophodno je posjedovati kvalitetne i stručne kadrove, zatim savremenu i kvalitetnu ispitivačku mjernu, regulacionu i upravljačku opremu, kao i što veći stepen automatizacije procesa. Dobra organizacija optimizacije radnih parametara tehnološkog procesa proizvodnje električne energije obuhvata pripreme, praćenje i analize kvaliteta goriva, tehnološkog procesa kotlovskog postrojenja, tehnološkog procesa turbinskog postrojenja i procesa koji se odvijaju u okviru generatorskog i transformatorskog postrojenja. Da bi organizacija optimizacije funkcionisala i imala vidljive rezultate bitan je pravilan i dobar odabir stručnog tima i harmonija u radu, te poštovanje izvršenja zaduženja u sprovođenju radnih zadataka. Članovi stručnog tima moraju posjedovati stručnost u svom domenu radnih zadataka, afinitet, etiku i poznavati eksploatacionu problematiku tehnološkog procesa proizvodnje električne energije. Metodologija rada i postavke funkcionisanja stručnog tima zasnivaju se na modelima pristupa strukturi parametara, načinu analize i sprovođenja u praksi postignutih rezultata (obuhvatajući ugalj kao gorivo), sa ciljem racionalizacije i ekonomičnosti tehnološkog procesa, uz najmanje troškove i najveću ekonomičnost. 2. MODEL ORGANIZOVANJA TIMOVA ZA OPTIMIZACIJU RADNIH PARAMETARA TEHNOLOŠKOG PROCESA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE Na bazi problematike koja prati proces proizvodnje električne energije i stečenih praktičnih iskustava neophodno je u termoelektrani privremeno ili stalno organizovati stručne timove, koji bi isključivo radila na optimizaciji parametara tehnološkog procesa. Ovakva organizacija posla je u praksi primenljiva i daje pozitivne rezultate, naročito u termoelektranama koje koriste nisko kalorične ugljeve promjenljivog kvaliteta. Model organizovanja stručnih timova, koji bi se bavili optimizacijom parametara tehnološkog procesa proizvodnje električne energije, prikazan je na slici 1. Stručni timovi moraju u svom sastavu imati specijaliste inženjere sa iskustvom za pojedine oblasti, iskusne manipulante procesa proizvodnje i specijaliste-tehničare za mjerenja. Brojno stanje zavisi od obima programa, ali kostur ekipe mora biti stalan. Stručni timovi moraju biti opremljeni savremenom i kvalitetnom mjernom, laboratorijskom i opremom za uzimanje uzoraka. Regulaciona i upravljačka oprma mora biti sa velikom tačnošću i uz maksimalnu automatizaciju.

3 Vođa stručnog tima je inženjer specijalista za termoelektrane sa dugim iskustvom u eksploataciji, sa dobrim poznavanjem eksploatacione problematike tehnološkog procesa termoelektrane, uz potpuno razumijevanje teoretskih osnova iz oblasti energetike i termotehnike. Takođe, poželjno je da posjeduje i sklonost primjene naučnih dostignuća u praksi, kao i autoritet i sposobnost dobre organizacije posla. Vođa stručnog tima (glavni inženjer) vrši izbor nosioca izvršenja zadataka programa za svaki tim, definišući im obaveze i odgovornosti. Na postrojenjima i opremi je potrebno ugraditi priključna mjesta za mjerenja i uzimanje uzoraka prema propisima ISO standarda. GLAVNI INŽENJER ZA OPTIMIZACIJU RADNIH PARAMETARA TEHNOLOŠKOG PROCESA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE U TERMOELEKTRANI Tim za pripremu, praćenje i analizu kvaliteta goriva Tim optimizacije procesa kotlovskog postrojenja Tim optimizacije procesa turbinskog postrojenja Tim optimizacije procesa u generatoru i transformatoru Sastav tima: Sastav tima: Sastav tima: Sastav tima: - inženjer specijalista za goriva i sagorijevanje, - tehničar sa iskustvom za uzorkovanje i analize goriva, - hemijska laboratorija sa opremom i labarantima - inženjer specijalista termoenergetičar sa znanjem i iskustvom iz eksploatacije termoelektrane, - mašinski tehničar specijalista za mjerenja i uzorkovanja, - mašinski tehničar operativac, - pogonsko osoblje eksploatacije kotlovskog postrojenja - inženjer specijalista termoenergetičar, sa znanjem i iskustvom iz eksploatacije termoelektrane, - mašinski tehničar specijalista, - pogonsko osoblje eksploatacije turbinskog postrojenja - inženjer specijalista elektroenergetičar, sa znanjem i iskustvom iz eksploatacije termoelektrane, - elektrotehničar specijalista, - pogonsko osoblje eksploatacije elektro energetskog postrojenja Slika 1. Prikaz organizacione šeme modela organizovanja timova za optimizaciju radnih parametara tehnološkog procesa proizvodnje elektruične energije u termoelektrani 3. NAČIN REALIZACIJE MODELA ORGANIZOVANJA OPTIMIZACIJE RADNIH PARAMETARA 3.1. Ukratko o tehnološkom procesu i bitnim parametrima i veličinama optimizacije Optimizacija radnih parametara tehnološkog procesa termoelektrane može se grupisati po postrojenjima ili dijelovima proizvodnog procesa i posmatrati kao jedinstven tehnološki proces termoelektrane od ulaza - ulazni mediji (ugalj, vazduh, voda, mazut, hemikalije i sl.) do izlaza - izlazni rezultat (električna energija, tehnološka para ili toplotna energija). Ukoliko posmatramo tehnološki proces termoelektrane kao jedinstvenu cjelinu, tad su ulazni mediji ugalj, kao gorivo i nosilac energije, vazduh potreban za sagorijevanje, izvor toplote za potpalu goriva i voda kao radni fluid. Energija ulaznih medija pod određenim i definisanim okolnostima i uslovima uz odvijanje raznih procesa se transformiše u druge korisne oblike. Tako se medij voda pri razmjeni toplotne enegije iz dimnih gasova i ostatka sagorijevanja, transformiše u vodenu paru odnosno stanje pregrejane pare. Mjesto odvijanja ovih procesa je u kotlovskom postrojenju. Procesi koji se odvijaju u parnom kotlu su kompleksni i isprepletani sa mnogo spoljašnjih uticaja i sa velikom mogućnosti optimizacije parametara tehnološkog procesa. Sljedeća transformacija energetskog stanja je podizanje na viši nivo kinetičke energija pregrejane pare, uz proces transformacije ovih vidova energije u mehanički rad (parna turbina). Krajnji rezultat tehnološkog procesa termoelektrane predstavlja proces transformacije mehaničkog rada u električnu energiju (generator). Ugljevi koji sagorijevaju u ložištima parnih kotlova termoelektrane su najčešće niskokalorični, čiji organski i mineralni sastav stvara nepovoljne uslove za njihovo sagorijevanje. Obično ovi ugljevi

4 imaju veliki sadržaj vlage i pepela, nisku kaloričnu moć, loše paljenje i nestabilno sagorijevanje, svojstvo stalnog zašljakivanja ložišta i ogrijevnih površina na izlazu iz ložišta, stalno prljanje konvektivnih ogrijevnih površina i zagrijača vazduha, kao i veliko oslobađanje pepela i toksičnih gasova (oksidi azota, sumpora i sl.). Zbog toga je u tehnološkom procesu proizvodnje korisnog oblika energije u termoelektranama značajan faktor pripremljenost uglja od deponije do ulaza u ložište parnog kotla, zatim obezbjeđenje povoljnih uslova u ložištu parnog kotla za proces sagorijevanja i transformaciju hemijske energije goriva u toplotnu energiju produkata i ostatka sagorijevanja. Stvaranjem optimalnih uslova pripreme uglja obezbeđuje se pouzdano paljenje i proces stabilnog sagorijevanja, pri čemu se pod optimalnom pripremom uglja za sagorijevanje podrazumijeva i izrada tehnološke karte za deponovanje uglja sa dinamikom odlaganja i uzimanja za svaki dan, poznavanje kvaliteta i količina uglja na deponijama, poznavanje tehničke i elementarne analize uglja iz rudnika, poznavanje elementarnog sastava pepela, ujednačavanje kvaliteta uglja kroz njegovo dobro miješanje i pravilno odlaganje na depoima termoelektrane, uz organizovano i usklađeno punjenje i održavanje nivoa uglja u bunkerima, kao i uzimanje uglja sa depoa, uz automatsko uzorkovanje uglja i izradu tehničkih i hemijskih analiza uglja iz kotlovskih bunkera, s ciljem njegovog kontinuiranog praćenja sa aspekta kvaliteta i kvantiteta. Dalji tok optimizacije se odnosi na pripremu i uslove rada mlinskog postrojenja. Mlinsko postrojenje sa aspekta uravnotežene cjeline i optimalnog korišćenja toplote predstavlja integralni dio kotlovskog postrojenja, pri čemu u sastav mlinskog postrojenja ulaze kotlovski bunkeri, dozatori, dodavači, mlinovi sa separatorima i ostala prateća oprema za mlinsko sušenje i sistem regulacije. Savremena kotlogradnja i težnja ka maksimalno ekonomičnom sagorijevanju ugljeva različitih kvaliteta doveli su do konstruisanja energetskih jedinica velikih kapaciteta, kod kojih su mlinska postrojenja jedinstveni tehnološki sistemi sa maksimalno izbalansiranim tehničkim i ekonomskim efektima. Polazeći od polaznih karakteristika rada mlinskog postrojenja velikih energetskih kotlova (kapacitet mlina, finoća mlevenja i specifična potrošnja energije pri mlevenju uglja) vrši se praćenje i analize stanja mlinskog postrojenja s ciljem obezbjeđenja optimalnih uslova za paljenje i sagorijevanje ugljenog praha u ložištu parnog kotla. Pri tome, podešavanje, praćenje i analize parametara mlinskog postrojenja se odnose na finoću uglja, količinu sprašenog uglja (t/h), količinu gasova iza mlina (m 3 /h), pritiske i temperature gasova (mbar, 0 C), hemijske analize ugljene materije, hemijske analize pepela, finoću sprašenog uglja R 0,09, R 0,2, R 1,0 (%), istrošenost radnih elemenata mlina (t/h), podešenost separatorskih lopatica mlinova, regulaciju sloja uglja na dozatorima i dodavače, zatim usklađenosti brzina dozatora i dodavača sa kapacitetom mllnova i rasporeda ugljenog praha po nivoima gorionika (horizontalno i vertikalno), kao i brzine medije na ulazu i izlazu gorionika uglja. Za proračune i ocjenu funkcije uređaja za mlevenje potrebno je znati i sklonost usitnjavanja ugljene materije koja se melje. Zbog značaja procesa u ložištu kotla (proces sagorijevanja uglja, proces razmjene toplote i transformacija), važno je poznavati i znati upravljati procesima. Tek tada je moguće vršiti optimizaciju parametara procesa. Vrlo je aktuelno u ovim procesima stvaranje naslaga na grejnim površinama, lošije sagorijevanje ugljenog praha i nepotrebna potrošnja tečnog goriva za potporu vatre. Kako bi se spriječili ovi problemi, neophodno je utvrditi uslove koji vladaju u ložištu. Praćenje, podešavanje i analiza postignutih parametara u parnom kotlu omogućuje postizanje optimuma pri raznim režimima rada bloka termoelektrane, pri čemu praćenja, podešavanja i analize obuhvataju koeficijent viška vazduha u kotlu, temperature gasova i plamena u ložištu kotla, toplotne flukseve u ložištu kotla, primarni toplotni fluks na ekranskim i pregrijačkim površinama, sisteme za čišćenje ogrevnih površina ložišta, kvalitet razmjene toplote u kotlovkim pregrijačima pare, regulaciju primarne i sekundarne pare, prisisavanja štetnog gasa u parnom kotlu, rad zagrijača vazduha i razmjena toplote, efikasnost elektro filterskog postrojenja, kvalitet svežeg vazduha za sagorijevanje, stepen iskorištenja parnog kotla, kao i uticaje na ekologiju. Za proces proizvodnje električne energije uticajni faktor su procesi u turbinskom postrojenju, što iziskuje optimizaciju samih procesa. Turbinsko postrojenje obuhvata turbinu sa pomoćnim sistemima i uređajima. Gledano preko zatvorenog termodinamičkog kružnog ciklusa, u turbini se odvija proces ekspazije pregrejane pare i izvršenje mehaničkog rada, potom kondezacija izrađene pare u turbinskom kondezatoru pomoću rashladne vode i podizanje temperature turbinskom kondezatu na

5 viši nivo kroz sistem regeneracije. Gledano sa stanovišta stepena iskorištenja bloka termoelektrane, u ovom dijelu procesa su ostvareni i najveći gubici, tako da podešavanjem i optimizacijom parametara može se ostvariti bolje iskorištenje toplotne energije procesa. Zato je važno podešavanje režima pri raznim opterećenjima, uz praćenje i analize koje bi obuhvatile parametre i veličinu vakuma u turbinskom kondezatoru, toplotne učinke rashladnog sistema turbinskog kondezatora i sistema regeneracije niskog i visokog pritiska, kao i stepene iskorišćenja turbinskog ciklusa i bloka bruto i neto. Kao završna faza procesa proizvodnje električne energije termoelektrane je etapa pretvaranja mehaničkog rada ostvarenog u turbinskom ciklusu u električnu energiju u generatoru, zatim transformacija i prenos električne energije u hijerahijski viši elektroenergetski sistem. Bitno je spomenuti da optimizaciju parametara ovog dijela proizvodnog ciklusa vrši tim elektrostruke, uz potpunu sinhronizaciju aktivnosti sa ostalim timovima Izrada programa rada podešavanja i optimizacije parametara tehnološkog procesa Za uspješan i sinhronizovan rad stručnih timova optimizacije neophodna je izrada programa rada sa jasno definisanim ciljevima, zadacima i sinhronizacijom rada, pri čemu je neophodno prethodno definisati osnovni cilj, zatim način realizacije, kao i očekivane rezultate nakon sprovedene optimizacije. Takođe, prethodno je potrebno definisati pripremne radove koji prethode osnovnim radovima (vrsta i obim osnovnih radova, postrojenja koja su obuhvaćena programom, ispitivanja koja se moraju sprovesti i uslovi koje je potrebno obezbijediti i sl.). Pripremno organizacioni radovi obuhvataju upoznavanje timova sa tehničkom dokumentacijom kotlovskog, turbinskog i generatorskog postrojenja blokova termoelektrane (projektna, fabrička i ispitivačka) i snimljenim eksploatacionim karakteristikama (garantna ispitivanja, ispitivanja tokom eksploatacije, ispitivanja po nalogu inspekcijskih organa, remontna ispitivanja i sl.). U programu se tačno definiše vrsta (bilansna ili režimno podešavajuća ispitivanja) i svrha ispitivanja, kao i prateći način mjerenja i korišćenje dijagnostičke ili mjerne tehnike. Programi ispitivanja trebaju obuhvatiti moraju imati sve režime rada koje je potrebno ispitivati, režimska opterećenjima, vremenski period sprovođenja radova iz programa, obezbjeđenje bezbjednosnih i sigurnih uslova sprovođenja programa, mjerna mjesta i instrumente sa šemom mjernih mjesta, radnje i mjerenja koja treba sprovesti na podešavanjima (uz strogo evidentiranje svih operacija), zadatke i obaveze članova timova, sinhronizaciju radnji u vrijeme sprovođenja programa, popisne liste svih parametara i veličina pri sprovođenju programa, propisano vrijeme evidentiranja, kao i analize vrijednosti po izvršenim podešavanjima i mjerenjima, uz prijedlog konkretnih mjera po izvršenim analizama. Najčešće se specifikacija osnovnih mjerenja pri podešavanju i ispitivanju daje u vidu tabelarnih pregleda sa nazivom analize ili mjerenja, zatim metodom i načinom određivanja ispitivanja po kategoriji složenosti, uz primjedbe, kao i dodatne napomene. Najčešće program izrađuje glavni inženjer sa inženjerima specijalistima Klasifikacija i opšte karakteristike ispitivanja Zavisno od postavljenih zadataka, termičko tehnička ispitivanja bloka termoelektrane mogu biti podijeljena u dvije grupe. Prva grupa se odnosi na ispitivanja koja imaju za cilj određivanja energetskih (toplotno tehničkih) karakteristika rada bloka termoelektrane (stepen korisnog dejstva kotla, stepen iskorišćenja turbine, stepen iskorišćenja generatora, kapacitet proizvodnje pare, toplotni gubici i sl.), pojave u eksploataciji (stacionarne i nestacionartne pojave i režimi rada) i nedostatke konstruktivnih rješenja (problemi u postizanju projektnih nominalnih parametara elektrane, odstupanje kvaliteta goriva, promjena klimatskih uslova i sl.). Druga grupa ispitivanja se odnosi na istraživačke dio, s ciljem provjere projektovanih veličina novih konstrukcionih rješenja i njihovih elemenata. Zavisno od cilja i svrhe, ispitivanja prve grupe se najčešće grupišu u tri kategorije složenosti. Prva kategorija složenosti se odnosi na normativna (garantna) ispitivanja, gdje se provjeravaju garancijski parametri dati u projektu i utvrđuju stvarne vrijednosti (karakteristike specifičnog utroška toplote, karakteristika vlastite potrošnje, stepen iskorišćenja kotla i dr.). Ova ispitivanja se sprovode pri nominalnom opterećenju, radu sa tehničkim minimumom i maksimalnom opterećenju

6 koje je projektom predviđeno, a realizuju ih ovlaštene ustanove. Dobijeni rezultati se koriste za planiranje proizvodnje i tehno ekonomske analize eksploatacionih veličina i parametara bloka u preostalom radnom vijeku termoelektrane. Druga kategorija složenosti se odnosi na eksploataciona (bilansna) ispitivanja, a koja za rezultat imaju utvrđivanje normativnih eksploatacionih karakteristika pri proračunskim (nominalnim) parametrima pare nakon perioda probnog pogona osnovnih projektovanih opterećenja na novim ili rekonstruisanim blokovima. Ovaj vid ispitivanja se sprovodi i pri promjeni goriva u kotlu i nemogućnosti postizanja nominalnih parametara. Najčešći zadaci ovih ispitivanja obuhvataju pokazivanje optimalnih uslova rada pri raznim opterećenjima u dijapazonu automatske regulacije, definisanje bez promjena maksimalne i minimalne snage uz promjenljiv rad pomoćne opreme, određivanje stvarne ekonomske efikasnosti uz utvrđivanje svih toplotnih gubitaka, pokazivanje uzroka značajno povišenih gubitaka toplote iznad proračunskih, uz razradu mjera za njihovo smanjenje i dovođenje u računske okvire, provjera rada pojedinih elemenata i dijelova postrojenja bloka termoelektrane, zatim određivanje aerodinamičkih karakteristika gasovazdušnog trakta kotlovskog agregata i njegovih pomoćnih mehanizama, kao i sastavljanje tipskih energetskih i računskih karakteristika pojedinih postrojenja bloka termoelektrane (kotlovsko, turbinsko i generatorsko postrojenje i dr.). Treća kategorija složenosti se odnosi na režimno podešavajuća ispitivanja i dovođenje režima u granice optimuma najčešće po ekonomskom kriterijumu. Osnovni cilj podešavanja režima rada obuhvata definisanje pojedinačnih pokazatelja kako kotloskog postrojenja tako i turboagregata (optimalne vrijednosti koeficijenta viška vazduha, finoća ugljene prašine, optimalna raspodjela vazduha po gorionicima, maksimalna snaga pri raznim sastavima pomoćne opreme i dr.). Ispitivanja se provode za više režima rada sa ciljem optimizacije tehnološkog procesa i smanjenje troškova po proizvedenom kwh električne energije. Po trećoj kategoriji složenosti se sprovode i eksploataciona ubrzana ispitivanja nakon tipskih kapitalnih remonata termoelektrane, s ciljem određivanja kvaliteta obavljenih radova i preciziranja radnih karakteristika opreme nakon remontnih radova. Za razliku od ispitivanja prve i druge kategorije, gdje se određuje dovoljna tačnost po uslovima postavljenih zadataka apsolutnog značenja traženih veličina, treća kategorija se provodi uproštenim metodama, koje daju mogućnosti da se dobijeni rezultati mogu primijeniti za podržavanje i nalaženje neophodnih optimalnih režima, što je sasvim dovoljno za eksploatacionu kontrolu rada opreme Metode realizacije Stručni timovi optimizacije parametara procesa termoelektrane u osnovi svojih planova i programa rada do detalja razrađuju ispitivanja druge i treće kategorije složenosti. Podešavanjem režima rada, uz prateća ispitivanja, rad bloka termoelektrane tokom eksploatacije se dovodi u optimalne okvire. Skraćeni pregled primijenjenih ispitivanja u eksploataciji bloka termoelektrane, sa opisom primijenjenih aktivnosti, mjerenjima i pratećim proračunima dati su u okviru tabele Osnovna razrada rezultata podešavanja i ispitivanja Osnovna razrada rezultata podešavanja i ispitivanja se odnosi na indirektno mjerene veličine, proračune električnih i drugih veličina, energetske karakteristike (karakteristika utroška toplote goriva bloka, karakteristika vlastite potrošnje električne energije bloka, karakteristika specifičnog utroška toplote goriva bloka - bruto i neto) i bilanse na osnovu dobijenih rezultata ispitivanja (bilansi zagrijača regenerativnog sistema i dearatora, bilansi međupregrejane pare,snagu i utrošak pare pogonske turbine napojne pumpe i sl.). Pri tome indirektno mjerene veličine se odnose na protočne količine radnih medija, protočne količine sistema čišćenja ogrijevnih površina kotla, akumulacije i veličine stanja (entalpije i specifične zapremine protočnih medija). Proračuni i rezultati ispitivanja kotla obuhvataju proračun toplotnog opterećenja kotla, dovedena energije kotlu, stepena iskorišćenja kotla, uporedne analize stepena djelovanja kotla sa i bez rada sistema čišćenja ogrijevnih površina kotla i slično, dok proračun i rezultati ispitivanja turbinskog i bloka u cjelini obuhvata proračun tokova pare kroz turbinu, bilanse unutrašnje snage turbine, bilanse količine kondezata, bilanse kondezatora, bilanse rashladnog tornja, specifičnu

7 potrošnju toplote turbinskog ciklusa, specifičnu potrošnju toplote bloka u cjelini i dr. Tada se vrši korekcija specifičnih utrošaka i snage generatora sa aspekta korekcije na tok povratnih kondezata i korekcije na faktor snage. Tabela 1. Prikaz skraćenog pregleda ispitivanja u eksploataciji termoelektrane, s ciljem uspostave optimalnog režima rada sa optimalnim parametrima Vrsta Složenost Preliminarni obuhvat potrebnih aktivnosti i prateći proračuni a) preliminarna mjerenja i podešavajući testovi (12 do 20 testova), b) određivanje optimalnog opterećanja kotla u tekućem ispitivanju bez zašljakivanja (2 do 3 testa) c) određivanje minimalne trajne snage kotloagregata na ugljenu prašinu bez promjene sastava pomoćne opreme - najniži predio regulacionog dijapazona (2 do 3 testa), d) određivanje minimalne snage kotloagregata na ugljenu prašinu sa izmijenjenim sastavom pomoćne opreme i promjene boje plamena u ložištu (tehnički minimum) i dopuštenim trajanjem držanja minimalne snage (2 do 3 testa), e) ispoljavanje ekonomičnosti pri nominalnoj, minimalnoj i dve do tri snage između (5 do 6 testova), f) indirektne mjerene veličine (protočne količine vode, pare i kondenzata, protočne količine sistema čišćenja ogrijevnih površina kotla, akumulacije, veličine stanja - entalpije i specifične zapremine protočnih medija), g) proračunate električne veličine, h) bilanse zagrijača regenerativnog sistema (zagrijači visokog i niskog pritiska površinskog tipa i degazatora kao zagrijača niskog pritiska miješajućeg tipa, i) bilansne veličine međupregrejane pare, snaga i utrošak pare pogonske turbine napojne pumpe, j) proračuni i rezultati ispitivanja kotla (proračun toplotnog opterećenja kotla, gorivom dovedena energija kotlu, stepen iskorišćenja kotla, uporedna analiza stepena djelovanja kotla sa i bez rada sistema čišćenja ogrijevnih površina kotla i sl.), k) proračuni i rezultati ispitivanja turbinskog bloka (proračun tokova pare kroz turbinu, bilansi unutrašnje snage turbine, količine kondezata, bilansi kondezatora, bilansi rashladnog sistema, specifična potrošnja toplote turbinskog ciklusa, specifična potrošnja toplote bloka u cjelini i slično), l) energetske karakteristike m) korekcije specifičnih utrošaka i snage generatora (korekcija na tok povratnih kondezata,korekcija na faktor snage), n) karakteristika utroška toplote goriva bloka termoelektrane, o) karakteristika vlastite potrošnje električne energije bloka termoelektrane, p) karakteristika specifičnog utroška toplote goriva bloka, bruto i neto a) Preliminarna mjerenja (20 testova), koja obuhvataju određivanje broja obrtaja mlinskog postrojenja (mlinovi, dozatori, dodavači), kapacitet mazutnih dizni i karakter raspšivanja mazuta u ložištu, ugradnju mjernih priključaka po presjeku kanala dimnih gasova i kanala vazduha, mjerenje brzine tokova vazduha u gorionicima i vazdušnim kanalima, određivanje prisisa vazduha u kotlu, zagrijaču vazduha,elektrofilteima, i mlinskom postrojenju, b) Podešavajuća testna ispitivanja, koja obuhvataju određivanje optimalnog položaja plamena pri raznim brzinama vazduha u gorionicima (primarni, sekundarni), optimalne visine sloja uglja na mehaničkim rešetkama ložišta sa rešetkama i mjerenje koncentracije azotnih oksida i drugih gasova u dimnim gasovima (4 testa), određivanje optimalnog viška vazduha pri tri do četiri opterećenja sa mjerenjem koncentracije azotnih oksida i drugih gasova u dimnim gasovima (12 do 16 testova), određivanje optimalne finoće ugljenog praha pri dva do tri opterećenja u predjelu regulacionog dijapazona kotla (6 do 8 testova), određivanje optimalnog uvezanog rada gorionika na tehničkom minimumu kotla (4 do 6 testova), određivanje uticaja recirkulisanih dimnih gasova na temperaturu u ložištu, zatim temperaturu pregrijane pare, kao i na intezitet zašljakivanja (9 testova), c) Osnovna testna ispitivanja, koja obuhvataju određivanje ekonomičnosti i pojedinačnih toplotni gubitaka pri bilansiranju na nominalnoj snazi i tri druge snage (4 testa), određivanje maksimalne snage pri raznim sastavima pomoćne opreme i promjenljivim brojem obrtaja elektromotora te opreme (3 do 4 testa), određivanje minimalne snage sa dugotrajnim radom uz stalni i nepromjenljivi rad pomoćne opreme i broj uključenih gorionika (2 do 3 testa) Bilansna eksploataciona ispitivanja Rrežimno - podešavajuća ispitivanja II kategorija složenosti III kategorija složenosti

8 1 2 3 Neophodnost provjere mogućnosti dugotrajnog rada bloka TE na nominalnoj snazi Eksploataciona ubrzana ispitivanja nakon sprovedenih tipskih kapitalnih remonata a) provjera gubitaka (toplotni gubici sa izlaznim dimnim gasovima, hemijski gubici usljed nepotpunog sagorijevanja, mehanički gubici usljed nesagorijevanja goriva), b) provjera prisisa vazduha u ložišnoj komori i pojedinim elementima kotla, u gasovodu i mlinskom sistemu, c) provjera aerodinamičkih otpora u gasnom i vazdušnom traktu, d) provjera temperature gasova i vazduha u konturnim presjecima gasovada i vazdušnog trakta, e) provjera temperature radnog medija po vodeno-parnom traktu, f) određivanje dijapazona regulacije pregrijane pare, g) određivanje udjela potrošnje električne energije elektro pogona pomoćne opreme, tj. sopstvene potrošnje TE (mlinovi, ventilatori, razni transporteri uglja i šljake i dr.) 4. REZULTATI OPTIMIZACIJE PROCESA NA TERMOELEKTRANI Optimizacija u strukturi organizacije procesa u okviru termoelektrane predstavlja vrlo važan faktor sa efektima na sigurnost, pouzdanost i ekonomičnost eksploatacije. Dobijeni optimizirani režimi rada za konkretne uslove i za razmatranu termoelektranu omogućuju eksploatacionom osoblju koje vodi i prati rad bloka termoelektrane preventivno djelovanje uz svođenje rizika na minimum. Tako se na vrijeme registruje bilo kakva promjena kvaliteta uglja i propisuju uslovi za preventivno djelovanje, uz prateće preporuke za intervencije eksploatacionom personalu. Od posebne važnosti je i saradnja stručnih timova sa eksploatacionim personalom, s ciljem postizanja što boljih uslova za vođenje uspostavljenih režima i sprovođenje pratećih eksperimenata (testova). Ova sinhronizacija u radu je od izuzetnog značaja za postizanje dobrih krajnjih rezultata, izradu tehničke dokumentacije i režimske karte rada bloka u eksploataciji, koja predstavlja završni stručni tehničko tehnološki dokument, nastao kao rezultat optimizacije parametara od strane stručnih timova na termoelektrani. Pri tome, režimske karte se izrađuju i za pojedina postrojenja i dijelove procesa koji su od značaja za optimalan, pouzdan i siguran rad, tabela ZAKLJUČAK Režimi rada termoelektrana koje prati najveća efikasnost, najmanji gubici, pouzdan i siguran rad zahtijevaju kontinuiranu optimizaciju radnih parametara tehnološkog procesa proizvodnje električne energije. Kako optimizacija procesa podrazumijeva stalno praćenje i analizu radnih parametara medija koji učestvuju u tehnološkom procesu proizvodnje električne energije, izrada režimskih karti za pojedine dijelove sistema i sistem termoelektrane u cjelini omogućuje njihovo podešavanje trenutnim uslovima koji vrijede u višem hijerarhijskom elektroenergetskom sistemu, što dalje ima odlučujuću ulogu na tehničko-tehnološko iskorišćenja ulaznog goriva i pčostignute ekonomske dobiti. Postojanje ovog dijela organizacione strukture termoelektrane obezbeđuje kontinuitet u podešavanju sa realizovanim ispitivanjima, praćenju i analizi tehnološkog procesa proizvodnje električne energije po svim nivoima na termoelektrani. Rezultat rada je razrada i analiza parametara procesa kao i izrada režimskih karata sa pratećim tehničkim izvještajima, koji eksploatacionom personalu omogućuju vršenje precizno određenih intervencija pri vođenju i upravljanju procesom proizvodnje korisnih oblika energije, uz značajnije smanjenje broja otkaza i povećanje sigurnost i pouzdanosti u radu termoelektrane. Ovakav pristup omogućuje izučavanje svih negativnih pojava koje bi mogle da poremete stacionarne režime rada u procesu proizvodnje i određivanje načina za njihovo sprečavanje ili eliminaciju, uz mogućnost preventivnog djelovanja i minimizaciju pratećih rizika kako po radni personal tako i na okolnu životnu sredinu. Da bi se proces optimizacije mogao realizovati, neophodno je posjedovati kvalitetne i stručne kadrove, zatim savremenu i kvalitetnu ispitivačku mjernu, regulacioni i upravljački opremu, kao i što veći stepen automatizacije procesa.

9 Tabela 2. Prikaz rezultata optimizacije parametara od strane stručnih timova na termoelektrani Stručni Projektni Preporuke i podaci sadržani u Napomena tim zadatak režimskoj karti a) način prijema uglja (praćenje kvaliteta i količina), b) način odlaganja i miješanja na deponijama uglja termoelektrane, c) stanja uglja po deponijama po kvalitetu i količinama, d) plansko uzimanje uglja sa deponija i punjenja kotlovskih bunkera, e) način uzorkovanja uglja sa deponija i vrsti analiza koje se sprovode termoelektrane u cjelini Tim za pripremu, praćenje i analizu kvaliteta goriva Tim optimizacije parametara tehnološkog procesa kotlovskog postrojenja režimska karta optimalnog vođenja dopreme uglja Režimska karta za maksimalnu, nominalnu, minimalnu snagu i tri snage između nominalne i minimalne a) protok i temperatura napojne vode, b) temperatura medija u bubnju (za kotlove sa bubnjem), c) temperatura medija na izlazu iz ložišnog dijela (ako se radi o protočnim kotlovima sa nadkritičnim parametrima), d) temperatura medija na izlazu iz pojedinih pregrejača pare, e) temperatura i pritisak primarne pare na izlazu iz kotla i pred turbinom, f) temperatura međupregrijane pare na ulazu i izlazu (ukoliko kotao ima međupregrejače), g) broj dimnih, ventilatora svježeg vazduha i ventilatora recirkulacije hladnih dimnih gasova (ako ih kotao ima ugrađene) u radu i brzina obrtanja, h) broj mlinova u radu, i) visina sloja uglja u dozatorima, uz napomenu visine za svaki dozator, uz mogućnost regulacije doziranja uglja (propisane vrijednosti), j) propisane vrijednosti položaja uređaja za raspored ugljenog praha po gorionicima i uređaja za finoću meljave (separacine klapne mlinova), k) pod pritisci ispred mlinova i temperatura aerosmješe iza mlinova, l) sadržaj kiseonika u dimnim gasovima iza pojedinih ogrevnih površina kotla, sa protokom vazduha ka kotlu, m) procenat otvorenost klapni na sekundarnom vazduhu za gorionike uglja i klapni na dodavanju primarnog i tercijalnog vazduha, n) procenat otvorenost klapni na dodavanju recirkulisanih hladnih gasova (ako se koristi u procesu) i otvorenost klapni na dodavanju vazduha za sušenje uglja (ukoliko se koristi), o) maksimalne temperature u ložištu za bezšljakajući režim kotla, p) temperature dimnih gasova po dimnom traktu kotla (iza ogrijevnih površina pregrijača pare) i dimnih gasova iza zagrijača vazduha, q) potpritisak u vrhu ložišta kotla i iza zagrijača vode, r) otpori u zagrejaču vazduha, s) podpritisak ispred dimnih ventilatora, t) temperatura vazduha iza kalorifera prije ulaza u zagrijač vazduha, u) minimalna temperatura zidova cijevi zagrijača vazduha na ulazu (ako je zagrijač cjevasti i ukoliko ugalj ima veliki sadržaj sumpora), v) sadržaj sagorljivog u šljaci i u pepelu u % - izradom i primjenom režimske karte se onemogućuje da ugalj nepoznatog kvaliteta dospije do ložišta kotla, - režimska karta se detaljno razrađuje sa eksploatacionim personalom dopreme i pripreme uglja, uz strogo pridržavanje propisanih preporuka, - primjena režimske karte olakšava rad eksploatacionom personalu kotlovskog postrojenja bloka i ima pozitivan efekat u radu kotla u okviru - koristi rezultate tima za pripremu, praćenje i analizu kvaliteta goriva u razradi i analizi rezultata podešavanja i ispitivanja kotlovskog postrojenja, izradi tehničkog izvještaja i režimske karte tehnološkog procesa kotlovskog postrojenja, - režimska karta se izrađuje po završenoj optimizaciji režima za maksimalnu, nominalnu, minimalnu snagu i tri snage između nominalne i minimalne, - režimska karta treba da sadrži naziv parametara, oznaku i snagu sa vrijednostima i uputstvima, - propisuje se i režim čišćenja ogrijevnih površina za postojeće sisteme (ukoliko ih kotao posjeduje) - daju se i preporuke za pojedina postrojenja i pojave do kojih se došlo u fazi podešavanja i ispitivanja, - režimsku kartu vođa tima sa specijalistima reprezentuje radnom personalu i objašnjava njenu primjenu, - - režimska karta se postavlja na vidno mjesto u termo komandi bloka, kako bi rukovaoci mogli da je koriste pri upravljanju, vođenju, poređenju veličina i analizi radnih parametara, - eksploatacioni personal primjedbe na primjenu režimske karte (ako se pojave nelogičnosti) dostavlja vođi tima optimizacije, koje sa saradnicima razmatra i ponovo ispituje i dokazuje

10 Tim optimizacije parametara tehnološkog procesa turbinskog postrojenja Tim optimizacije parametara tehnološkog procesa generatorskog i transformatorskog postrojenja Režimska karta i prateći tehnički izvještaj, uz prezentaciju eksploatacionom personalu Režimska karta i prateći tehnički izvještaj, uz prezentaciju eksploatacionom personalu a) pritisak i temperatura pregrijane pare pred turbinom, b) pritisak i temperatura ulja za podmazivanje i ulja za regulaciju, c) osni pomak rotora turbine, d) pritisak u komori regulacionog stepena turbine (sa uključenom i isključenom regeneracijom), e) maksimalna snaga (sa uključenom i isključenom regeneracijom), f) vakuum u turbinskom kondezatoru, g) protok demi vode u kondezator, h) nivo medija u kondezatoru, i) pritiske i temperature pare na oduzimnim mjestima iz turbine ka potrošačima pare, j) nivo u zagrijačima visokog i niskog pritiska, k) pritisak u spremniku napojne vode, l) pritiske i temperature medija u regenerativnim uređajima (ZNP, ZVP i dr.) a) parametre i veličine dobijene podešavanjima i ispitivanja obrađene i optimizovane za generatorsko postrojenje i prateću opremu, b) parametre i veličine dobijene podešavanjima i ispitivanja obrađene i optimizovane za transformatorsko postrojenje i prateću opremu, c) parametre i veličine dobijene podešavanjima i ispitivanja obrađene i optimizovane prenosnu mrežu za - parametre i veličine dobijene podešavanjima i ispitivanjima, obrađene i optimizirane unosi u režimsku kartu, - režimska karta sadrži za ispitivane režime - rezultate optimiziranja generatorskog procesa i transformatorskih postrojenja daje u obliku tehničkog izvještaja i prezentuje eksploatacionom personalu ovog dijela vođenja i upravljanja postrojenja, - parametre i veličine dobijene podešavanjima i ispitivanja obrađene i optimizovane unosi u režimsku kartu, - režimska karta sadrži za ispitivane režime REFERENCE [1] Grupa autora, Tehnički izvještaj podešavanja i ispitivanja kotla P-64 TE Ugljevik, Ugljevik, 1988 [2] Novaković, Lj., Ugljena materija i njena meljivost, Beograd, 1976 [3] Normativna ispitivanja bloka TE Ugljevik, Institut za elektroprivredu Zagreb, Zagreb, 1989 [4] Кемельман, Д.Н., Эскин, Н.Б., Наладка котельных установок, Справочник, Энергоатомидат, Москва, 1989 [5] Трембовля, В.И., Фингер, Е.Д., Авдеева, А.А., Теплотехнические испытания котельных установок, Енергия, Москва, 1977 [6] Група аутора, Справочное пособие теплоэнергетика электические станций, Минск,1974 [7] Milovanović, Z.N., Optimizacija pouzdanosti termoelektrana, Univerzitet u Banjoj Luci, Mašinski fakultet Banja Luka, Banja Luka, 2003, [8] Група аутора, Eksploataciona upustva za parnu turbinu K I i Parni kotao P-64 TE Ugljevik, Ugljevik, 1988, [9] Samardžić, M., Milovanović, N.Z., Jeremić, D., Rekonstrukcija i modernizacija generatora pare P-64 na etapi eksploatacije u termoelektranama TE Ugljevik i TE Gacko, Međunarodna konferencija Energetika i održivi razvoj - TENOR 2011, Zbornik radova, Ugljevik, str [10] Milovanović, N.Z., Monografije "Energetska i procesna postrojenja" Tom 1: Termoenergetska postrojenja - Teoretske osnove, Univerzitet u Banjoj Luci, Mašinski fakultet Banja Luka, Banja Luka, 2011 [11] Milovanović, N.Z., Monografije "Energetska i procesna postrojenja" Tom 2: Termoenergetska postrojenja - Tehnološki sistemi, projektovanje i izgradnja, eksploatacija i održavanje, Univerzitet u Banjoj Luci, Mašinski fakultet Banja Luka, Banja Luka, 2011