Visualizzazione della camera di combustione

Visualizzazione della camera di combustione

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DINTORNI
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di Maurizio Dal Cin
Visualizzazione della
camera di combustione
Sistema video-termografico in situ
L
a qualità e l’efficienza di un sistema di combustione e le associate disponibilità operative in centrali termoelettriche dotate di generatori di vapore dipendono essenzialmente
dal dosaggio ottimale del combustibile e
dell’aria comburente e corretta distribuzione
nella camera di combustione. Irregolarità di
distribuzione locale della relazione aria/
combustibile possono portare a indesiderate
condizioni operative:
- Aree localizzate con eccessive temperature
di combustione ed elevata formazione di
NOx termici;
- Aree localizzate con combustione incomplete ed elevate formazione di CO;
- Alte perdite di calore sensibile e di calore
latente (UBC) o perdite di iniezione (LOI);
- Locale scostamento della zona di combustione rispetto alla distribuzione di progetto;
- Surriscaldamento locale dei materiali di
costruzione della caldaia;
- Corrosione per alta temperature e stress termico con conseguente rottura dei tubi di caldaia.
Sistema Termografico: analisi
della distribuzione della temperatura di fiamma
Il sistema termografico è un pirometro ottico
che si basa sulla elaborazione dei dati ottenuti dal video. Oltre all’immagine video fornisce
i mezzi per determinare:
- L’analisi termica della distribuzione spaziale delle temperature della camera di
combustione.
- La determinazione della temperature all’interno di aree e linee che possono essere definite liberamente.(ROI-Region Of Iinterest
and LOI-Line Of Interest)
- Rilevazione della posizione attuale della
zona di combustione.
Per controllo automatico a “closed loop control”
tutti I dati del sistema termografico possono
essere trasferiti al sistema di controllo principale (DCS) per mezzo di interfacce standard.
Quadro visibile (monitor telecamera)
Misure
Controllo del processo di combustione per mezzo di variazioni dei parametri di combustione
quali: distribuzione uniforme del combustibile
secondo i dati di progetto; controllo della distribuzione dell’aria comburente nell’ intera camera di combustione. Per raggiungere questi obiettivi, è necessario conoscere in tempo reale
l’analisi delle condizioni di fuoco che deve fornire le seguenti informazioni:
- Rilevazione della posizione locale della zona
principale di combustione;
Schermo termografico
-
La distribuzione delle temperature;
La propagazione locale della fiamma;
Il punto di iniezione della fiamma;
La formazione locale di “fouling”.
Sistema Video: Presentazione
dell’aspetto della fiamma
Il sensore della telecamera della zona di combustione del sistema video fornisce informazioni on
line direttamente dalla camera di combustione
per assistere l’operatore a regolare in maniera
ottimale l’intero processo di combustione.
Ing. Maurizio Dal Cin, Durag Group, Milano.
La Termotecnica • Novembre 2008
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Benefici per l’utilizzatore
Esempio di installazione
in Caldaia Tosi da 360 MW
Sistema di raffreddamento ad acqua
a circuito chiuso e pannello di campo
I dati on line del sistema Videotermografico
aiutano a sviluppare una analisi del processo
di combustione; fornisce i mezzi e l’abilità atti
a migliorare la qualità della combustione
prendendo le misure necessarie. Correzione
di posizioni non ben definite o non corrette della zona principale di combustione per mezzo
dell’aggiustaggio del rapporto aria/combustibile dei bruciatori individuali; minimizzazione degli incombusti nelle ceneri (UBC/LOI);
minimizzazione delle perdite nei fumi con
aumento della efficienza per mezzo dell’aggiustaggio dell’eccesso d’aria a combustione
costante; uso ottimale del controllo della camera di combustione per ridurre le necessità di
manutenzione e le condizioni di fermo caldaia
dovute a surriscaldamento o situazioni critiche
nel sistema acqua/vapore (evitando rotture
dei tubi); minimizzazione del tempo di avvio
della caldaia per mezzo di un buon controllo
del profilo di temperature.
Componenti del Sistema
Sensori
Visualizzazione della fiamma del primo
bruciatore durante la fase di accensione
Aspetto delle fiamme del piano superiore
in fase di spegnimento
Per poter garantire il più ampio campo di osservazione il sensore assieme ai sistemi ottici connessi viene direttamente inserito in camera di
combustione. Per poter resistere a temperature
tra i 700 e 1.600 °C (tipiche per camere di combustione). I sensori sono raffreddati ad aria e
ad acqua. Tutte le parti bagnate dai fumi sono
costruite con acciai speciali per contrastare
reazioni chimiche alle alte temperature dei gas
di combustione. Il numero e le posizioni dove
vengono installati dipende da:
- dall’obbiettivo che ci si prefigge (Monitoraggio di un singolo bruciatore, dei piani
bruciatori,delle camere di combustione);
- dalle misure in camera di combustione e della palla di fuoco;
- dalle specifiche richieste dell’impianto.
Apparecchiature di sala controllo
Tipico di installazione in caldaia Tosi/CE Gruppo da 320 MW
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- Per la visualizzazione on line del processo
nella camera di combustione: un monitor
video per ogni sensore o per ogni gruppo
degli stessi;
- Per la termografia e l’analisi di temperature: un PC con monitor grafico (la massima
capacità di elaborazione è di 2 sensori).
Videocamera dotata di sistema termografico
per il monitoraggio della zona principale di
combustione (fire ball or fire cyclon) in caldaia.
L’utilizzo di uno, due o quattro sensori dipende dalle dimensioni e geometrie di caldaia.
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Applicazioni
Monitoring on line e valutazione della situazione termica negli impianti dotati dei
seguenti sistemi di combustione: carbone; olio
combustibile; gas (fiamme visibili); co-combustione di combustibili secondari (es. fanghi
di depurazione); sistemi di combustione tangenziale.(orientate ad angolo o a parete);
sistemi a combustione frontale; sistemi di combustione a bruciatori contrapposti (“boxing
firing systems”).
Conclusioni
Tipico per caldaia Breda/B&W Gruppo da 320 MW
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In conclusione possiamo affermare che dopo
due anni dalla installazione di tale sistema in
una caldaia Tosi (gruppo da 320 Mw) con
combustione mista Gas-Olio si sono ottenuti i
seguenti risultati.
Massima sicurezza durante l’accensione;
riduzione del tempo di accensione del 20%
(Valutato in 40-50 ore di produzione annuali
in più); immediata rilevazione dei fori in caldaia (con il sistema termografico).
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