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News: Höherer Wirkungsgrad durch optimale Feuerung

Mit dem neuen Verbrennungs-Diagnosesystem, das der Siemens-Bereich Energieerzeugung (KWU) entwickelt hat, kann die Verbrennung in fossil befeuerten Kraftwerken genau analysiert werden. Mit Hilfe dieser Daten ist es jetzt möglich, den Verbrennunsprozeß so zu steuern, daß der Wirkungsgrad der Anlage um etwa ein Prozent steigt.
Bei einem Kohlekraftwerk mit einer thermischen Leistung von 1 800 MW kann durch eine optimale Brennereinstellung der Kohlebedarf um nahezu sieben Tonnen pro Stunde und damit der Kohlendioxid-Ausstoß auf rund ein Drittel verringert werden. Dies entspricht einer jährlichen Reduzierung der Brennstoffkosten um mehr als eine Million DM. Aufgrund des einfachen Einbaus eignet sich das neue System sowohl für Neuanlagen als auch für Nachrüstung an älteren Kesseln. Für Braun- und Steinkohlekraftwerke beträgt die Amortisationszeit ein bis zwei Jahre.

Das Verbrennungs-Diagnosesystem ermöglicht es, einen besseren Einblick in die bei der Verbrennung ablaufenden Vorgänge zu bekommen. Damit können alle für die Regelung relevanten Daten ermittelt werden. Gleichzeitig lassen sich auch die geometrischen Daten der Flammen und die Größe der Turbulenzzonen erfassen. Durch die Visualisierung des Verbrennungsverlaufs werden Störungen, wie zum Beispiel falsche Flammenausbildung oder glühende Leitbleche am Brennermund, eindeutig erkannt. Somit lassen sich entsprechende verfahrens- bzw. regelungstechnische Maßnahmen zur Beseitigung des unregelmäßigen Verbrennungsablaufs einleiten. Auf diese Weise werden Revisionszeiten verkürzt und unplanmäßige Anlagenstillstände vermieden.

Aufgrund der Verbrennungsdiagnose wird die Brennstoff- und Luftzuteilung für jeden Brenner nach entsprechenden Vorgaben eingestellt, so daß beispielsweise auf Heizwertänderungen der Kohle etwa zehnmal schneller reagiert werden kann als bei den bisher eingesetzten Regelungskonzepten. Das neue Verbrennungs-Diagnosesystem sich in die Kraftwerksautomatisierung einbinden und wurde bereits in zehn in- und ausländischen Kraftwerken wie zum Beispiel in den deutschen Anlagen Wilhelmshaven (elektrische Leistung: 790 MW) und Modellkraftwerk Völklingen (230 MW) eingesetzt.

Das Diagnosesystem besteht aus einer Kamera in der Kesselwand, einer softwarebasierten Datenverarbeitungs- und Auswertungseinheit sowie einer Visualisierungs- und Archivierungssoftware. Für die Auswertung der Verbrennung wird eine Spektralanalyse durchgeführt. Die Kamera erfaßt einen Bereich von 3 m x 3 m, von dem auch Teilbereiche ausgewertet werden können. Hierzu enthält die Kamera eine sogenannte optische Vorverarbeitungseinheit sowie die für die Signalaufbereitung erforderliche Elektronik. In der Vorverarbeitungseinheit werden aus dem Emissionsspektrum vier Spektralbereiche herausgefiltert und der Verarbeitungs- und Auswertungssoftware zugeleitet.

Die geometrischen Daten der Flamme, das Zünden, die Temperatur, die Kohlenmonoxid und Stickoxidbildung der Brenner werden berechnet und mittels entsprechender Software angezeigt bzw. dokumentiert. Ferner werden die Daten für Regeleingriffe der Kraftwerksleittechnik zur Verfügung gestellt. Durch die verbesserte Einstellung der Brenner wird eine gleichmäßige Kesselfeuerung erreicht, die sich günstig auf den Brennstoffverbrauch, die Schadstoffemissionen und auf den Verschleiß des Kessels auswirkt.

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