Đăng ký thành viên

Tăng cường tính năng với phương pháp tiếp cận tích hợp làm mát nước

Người quản lý nhà máy điện biết rằng tối ưu hóa các hoạt động làm mát nước sẽ nâng cao hiệu suất. Sử dụng phương pháp tiếp cận tích hợp kết hợp hóa học tiên tiến, công nghệ số, chẳng hạn như cảm biến lắng cặn và phân tích dữ liệu để phát hiện sớm các vấn đề có thể cải thiện tính năng hệ thống và có khả năng tăng sản lượng điện đồng thời giảm chi phí bảo trì và giảm tác động môi trường.

Các nhà máy điện dựa vào các quy trình làm mát nước nhất quán để vận hành. Vảy cặn, ăn mòn, cáu bẩn và sự tăng trưởng của vi sinh vật có thể tác động đáng kể đến hiệu quả và độ tin cậy làm mát nước, ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thiết bị và cơ sở hạ tầng quan trọng. Nếu không có chương trình xử lý tối ưu hóa, người vận hành nhà máy phải lập kế hoạch cho các khung thời gian bảo trì và thời gian ngừng hoạt động dài để giải quyết lắng cặn và nhiều vấn đề khác.

Để ứng phó, các nhà máy điện phải áp dụng một phương pháp tiếp cận tích hợp để quản lý các hoạt động làm mát nước. Người vận hành có thể duy trì các hệ thống làm mát nước tối ưu để có tính năng nhất quán bằng cách kết hợp thành phần hóa học tiên tiến với các giải pháp được số hóa mở đường như công nghệ cảm biến lắng cặn và trí tuệ.

Áp dụng công nghệ cảm biến lắng cặn

Công ty Nalco Water (Mỹ) đã áp dụng chương trình làm mát nước tích hợp để giúp một nhà máy điện đang lão hóa ở bang Louisiana (Mỹ) duy trì hoạt động hiệu quả. Nhà máy điện công suất 585MW này gần đây đã thay đổi nguồn nước từ nước mặt sang nước ngầm, điều này đe dọa ảnh hưởng đến sản lượng. Không giống như nước mặt, nước ngầm chứa các nồng độ sắt, mangan, silic và các hàm lượng vi khuẩn cao hơn. Các nguyên tố tạo thành cặn lắng và nồng độ vi khuẩn này có thể làm giảm đáng kể hiệu quả của các bình ngưng và các bộ trao đổi nhiệt, đặt ra thách thức quan trọng đối với nhà máy.

Nhóm kỹ thuật của nhà máy đã làm việc cùng với Nalco Water (Hình 1) để giải quyết thách thức này. Nhóm này đã cùng nhau triển khai một chương trình kết hợp các giải pháp quản lý nước với công nghệ cảm biến lắng cặn tiên tiến. Bằng cách triển khai chương trình này, các kỹ sư đã đặt mục tiêu phát hiện sớm các sự kiện bám bẩn có thể ảnh hưởng đến sản xuất.

Hình 1. Kỹ sư dịch vụ và khách hàng đi khắp nhà máy điện để tìm hiểu (Ảnh st)

Là một thành phần chính của chương trình này, Nalco Water đã phát huy lợi thế của Công nghệ 3D TRASAR để làm mát nước. Giải pháp này sử dụng tự động hóa để phát hiện sự thay đổi, xác định hành động khắc phục phù hợp và cung cấp phương pháp xử lý hóa chất tối ưu. Hơn nữa, giải pháp này có công nghệ cảm biến lắng cặn sử dụng quy trình đo sáng tạo để giúp người vận hành nhận dạng các cặn lắng theo thời gian thực, bằng cách đo các tham số ứng suất chính để phát hiện những thay đổi và đưa ra cảnh báo sớm về vảy cặn, ăn mòn và các lắng cặn màng sinh học.

Công nghệ cảm biến lắng cặn sử dụng một dải rộng các thiết bị nhiệt độ điện trở mô phỏng các mức nhiệt độ khác nhau trên bề mặt của bộ trao đổi nhiệt. Điều này cho phép cảm biến cung cấp chỉ báo sớm về nguy cơ bám bẩn, đồng thời cũng nhận dạng loại lắng cặn có nhiều khả năng hình thành. Cảm biến này cũng cho phép nhà máy thu thập dữ liệu tính năng quan trọng. Nalco Water đã cung cấp cho nhà máy điện này những hiểu biết sâu sắc để ứng phó với các lắng cặn tiềm ẩn theo thời gian thực bằng cách kết hợp thông tin với dữ liệu bộ điều chỉnh TRASAR 3D và ngữ cảnh hóa thông tin đó thông qua các dịch vụ kỹ thuật số do nền tảng ECOLAB3D hỗ trợ.

Với việc triển khai chương trình mới này, nhà máy điện đã báo cáo chỉ báo sớm đầu tiên về một vấn đề tính năng tiềm ẩn. Sự kiện này là kết quả của các vật rắn lơ lửng đã xả vào nguồn nước chính trong một lần khởi động nhà máy gần đây. Sau đó, công nghệ cảm biến cặn lắng đã báo cáo một sự kiện lắng cặn nhanh thứ hai. Sau khi khảo sát tình hình, nhà máy điện này và các kỹ sư dịch vụ Nalco Water (Hình 2) đã xác định rằng nguồn nước bổ sung mới có nồng độ sắt và silic cao hơn, kết hợp với việc kiểm soát kém các chu kỳ nồng độ của tháp làm mát và mất nguồn cấp chất phân tán, đã góp phần gây ra sự kiện lắng cặn này.

Hình 2. Một cộng sự dịch vụ thực địa hoàn thành cuộc kiểm tra (Ảnh st)

Phân tích lắng cặn sau đó đã xác nhận những gì công nghệ Nalco Water tiên đoán: một vảy cặn sắt-silic do các mức tăng cao các chất ô nhiễm liên quan đến việc khởi động gần đây và nguồn nước giếng mới. Dữ liệu do nhóm Nalco Water thu thập, truyền đi và phân tích đã giúp đội ngũ kỹ thuật của nhà máy này hiểu được bằng cách nào sự kiện này xảy ra và đề xuất các hành động khắc phục để ngăn ngừa nó tái diễn. Việc sử dụng phương pháp tiếp cận tổng thể để phân tích các thông tin chi tiết khi thực hiện các cải tiến quan trọng này đã giúp Nalco Water nhận dạng được giá trị tiềm năng là 3,3 triệu USD về nâng cao năng suất và giảm chi phí bảo trì .

Sử dụng trí tuệ số để tăng sản lượng nhà máy điện

Trong một ví dụ khác, Nalco Water đã sử dụng trí tuệ kỹ thuật số để giúp một nhà máy điện chu trình kết hợp tăng công suất phát điện. Nhà máy điện công suất 125MW xây dựng tại Thái Lan này đóng góp điện cho lưới điện địa phương, cũng như hơi nước cho các doanh nghiệp công nghiệp. Nhà máy bao gồm hai tổ máy giống hệt nhau, sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu. Giống như hầu hết các tổ máy chu trình kết hợp, các bình ngưng bề mặt của nhà máy đóng vai trò trung tâm trong hiệu quả sản xuất, cần phải vận hành theo thiết kế để tối đa hóa lợi nhuận, giảm thiểu chi phí nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính.

Các nhà vận hành nhà máy điện đã liên hệ với Nalco Water để tiến hành khảo sát toàn diện nhà máy này. Trong khi tiến hành khảo sát, các kỹ sư đã phát hiện ra sự khác biệt về áp suất chân không giữa hai bình ngưng, mặc dù điều kiện vận hành tương tự nhau. Sự khác biệt giữa các bình ngưng dẫn đến hình thành áp suất ngược ảnh hưởng xấu đến tốc độ nhiệt và công suất đầu ra - dẫn đến  giảm doanh thu và  tăng chi phí vận hành cho nhà máy. Nalco Water đã giới thiệu một giải pháp kỹ thuật số, OMNI Condenser Intelligence, do ECOLAB3D hỗ trợ, để đánh giá tính năng của từng bộ ngưng tụ và xác định chính xác các vấn đề cơ bản.

Vấn đề phát hiện nằm ở hệ thống bơm chân không của bình ngưng. Nhà máy duy trì hai bơm chân không, một bơm hoạt động và một bơm ở chế độ chờ. Nalco Water nhận thấy một trong hai bơm chân không gây ra nhiều áp suất ngược hơn bơm còn lại. Dựa trên thông tin chi tiết thu được từ các bơm, nhà máy đã tiến hành thử nghiệm trong hai tháng, chỉ sử dụng bơm gây ra ít áp suất ngược hơn. Nalco Water đã sử dụng OMNI Condenser Intelligence để theo dõi và phân tích tính năng và để định lượng tác động của sự thay đổi.

Qua thử nghiệm, nhà máy và Nalco Water đã kết luận rằng chân không với áp suất ngược lớn hơn đã làm giảm tính năng khi sử dụng. Cụ thể, phân tích chỉ ra rằng sự hình thành áp suất ngược trung bình đã giảm 0,5kPa tuyệt đối trong cả hoạt động giờ thấp điểm (phụ tải 70%) và trong giờ cao điểm (phụ tải đầy đủ), như minh họa trong Bảng 1.

Bảng 1. Áp suất ngược có thể ảnh hưởng xấu đến tốc độ nhiệt và công suất đầu ra, dẫn đến giảm doanh thu và tăng chi phí vận hành cho nhà máy. Các giá trị áp suất ngược (tính bằng kPa) hiển thị trong bảng này trước và sau khi khắc phục sự cố bơm chân không tại một nhà máy ở Thái Lan (Ảnh st)

Nalco Water đã hợp tác với kỹ sư về hiệu quả nhà máy để ước tính mức tăng megawatt thực tế trong quá trình thử nghiệm cho cả giai đoạn cao điểm và thấp điểm. Dựa trên tính toán của họ, nhóm ước tính rằng nhà máy có thể tăng thêm 1.100MW sản lượng mỗi năm, tương đương với 91.000USD doanh thu tăng thêm hàng năm.

Sức mạnh của cách tiếp cận toàn diện

Chương trình Nước làm mát Cao cấp giúp các nhà máy điện tối ưu hóa các hoạt động làm mát nước (Ảnh st)

Nalco Water tiếp cận các hoạt động làm mát nước với trải nghiệm từ đầu đến cuối. Công ty có thể giúp quản lý tính năng và hỗ trợ các động lực kinh doanh chính, như tính bền vững, bằng cách xem xét toàn diện các quy trình của nhà máy. Để hội tụ các cải tiến như tự động hóa, cảm biến và trí thông minh tăng cường và kết hợp chúng với các phương pháp xử lý hóa học sáng tạo, Nalco Water gần đây đã ra mắt Chương trình Nước làm mát Cao cấp. Chương trình này áp dụng một phương pháp tiếp cận tích hợp để giúp các nhà máy điện tối ưu hóa các hoạt động làm mát nước, giải quyết vấn đề chất lượng nước và kiểm soát vảy cặn thông qua các biện pháp sau:

• Trí tuệ tài sản thời gian thực và tiên đoán. Có sẵn trên thị trường cho nhiều loại tài sản, như bộ trao đổi nhiệt, bình ngưng, bộ tách khí và các hệ thống tiếp điểm thép, các giải pháp kỹ thuật số của Nalco Water giúp bảo vệ tuổi thọ tài sản và tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Các giải pháp này giúp người vận hành nhận dạng và giải quyết sớm các vấn đề tiềm ẩn về cơ học, vận hành và hóa học để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và bảo trì ngoài kế hoạch bằng cách sử dụng dữ liệu lịch sử và thời gian thực từ nhiều nguồn và phát huy lợi thế phân tích tiên đoán.
• Công nghệ tự động hóa và cảm biến lắng cặn. Nalco Water sử dụng tự động hóa để phát hiện sự thay đổi của nước làm mát và xác định các hành động khắc phục tiềm năng để cung cấp phương pháp xử lý nước tối ưu. Hệ thống có bộ điều khiển tất cả trong một được cải tiến với giao diện người dùng màn hình cảm ứng và công nghệ cảm biến cặn. Hệ thống này cũng kết nối với Trung tâm Thu thập Tin tức Toàn cầu Ecolab Global, một mạng lưới các chuyên gia theo dõi từ xa cung cấp hỗ trợ 24/7/365 tại sáu trung tâm thu thập tin tức trên toàn thế giới.
• Sản phẩm hóa học cấp cao để kiểm soát vảy cặn và ăn mòn. Nalco Water chào bán nhiều sản phẩm ít phốt pho và không chứa kim loại có thiết kế để giúp tối ưu hóa hoạt động đồng thời phù hợp với các quy định. Các giải pháp giúp người vận hành cân bằng tính năng với tính bền vững bằng cách góp phần giảm lượng phốt phát và xả kim loại ra môi trường.

Nalco Water hướng đến mục tiêu giúp tăng thời gian hoạt động của hệ thống, giảm lượng nước và năng lượng sử dụng, đồng thời tối đa hóa năng suất bằng cách kết hợp tự động hóa và thông tin chi tiết tiên đoán với sự đổi mới và một hệ sinh thái chuyên gia toàn cầu gồm các kỹ sư và chuyên gia dịch vụ.

Biên dịch: Hồ Văn Minh

Theo “Power mag”, tháng 10/2024