Control avanzado de procesos en plantas de generación de energía

En el mundo de la fabricación, la palabra reajuste es sinónimo de "pérdida de producción". En otras palabras, plantas – o al menos partes de las plantas – deben cerrarse para que el equipo se actualice. Y maquinaria ociosa significa menos producción.

Quizás hasta ahora este ha habido estos temores en la industria de generación de energía, donde la programación de una parada forzada significa menos electricidad, vapor o calor para la planta de producción. Sin embargo, el reajuste de los equipos es una parte importante de los trabajos actuales debido a que las compañías de generación de energía en todo el mundo están embarcadas en el cumplimiento de las necesidades de expansión de la base industrial global a la vez que se contienen las emisiones de gases de efecto invernadero, y siempre con infraestructuras obsoletas. Es fácil ver lo complicado que puede llegar a ser el uso de estos generadores.

Si nos fijamos en el mundo del control avanzado de procesos, pueden encontrarse alternativas viables para cumplir las regulaciones gubernamentales en las emisiones de gases de efecto invernadero a la vez que se incrementa la producción de energía, calor y valor sin necesidad de grandes revisiones del proceso. Específicamente, muchas plantas de generación en industrias de sectores tales como el químico, refino, pulpa y papel han asumido la integración de subsistemas de planta con sistemas de control distribuido (DCS) para maximizar la productividad y mejorar la eficiencia total. Aplicando ese mismo concepto al mundo de la generación de energía con el propósito de reducir las emisiones de de gases de efecto invernadero pueden muy bien ayudar a la producción de los generadores de vapor y electricidad.

Avanzando en el proceso

Ya que la utilización de los equipos de generación de energía se incrementa, lo hacen igualmente las emisiones de gases de efecto invernadero. Para combatir este problema y reducir las emisiones de NOx, las compañías eléctricas están empezando a utilizar tecnologías de soluciones de energía avanzadas.

NOx es un sub-producto de los procesos de combustión y se incrementa la temperatura más caliente usada en el proceso. Cuando se combina con compuestos orgánicos volátiles, NOx puede crear polución de smog o polución de ozono a nivel del suelo y causar problems respiratorios a los humanos.

Para cumplir estas regulaciones GHG, las compañías de generación de energía deben reacondicionar sus calderas, instalar nuevas calderas o realzar los procesos de producción.

Reajustar las viejas calderas o instalar las nuevas puede ser problemático. Esto es debido a que no es practicable desconectar la generación de la planta cuando la demanda de electricidad continúa creciendo.

En todo tipo de operaciones de planta industrial, hay numerosos factores fijos que afectan las operaciones totales de la planta y requieren medidas de optimización efectiva. Estas incluyen diseño de caldera, acondicionamiento de agua, tipo de quemador, condiciones de vapor de diseño y controles ambientales que capturan y quitan contaminantes. Optimizando la operación de los subsistemas de plantase tienen en consideración estos parámetros múltiples que pueden mejorar la eficiencia y utilización de equipos, junto con el cumplimiento de los standard ambientales. Esto puede hacerse solamente con software en vez de tener que reemplazar o reajustar costosas inversiones de capital.

Este software de eficiencia energética avanzado implica la integración de tecnologías existentes con la arquitectura DCS existente, incluyendo instrumentos de campo, SCADA, historización de planta y otras funciones de control avanzado tales como software de simulación y control de procesos avanzados y aplicaciones de optimización.

Con este tipo de soluciones de energía avanzados, las compañías eléctricas son capaces de centralizar las funciones de control de sus plantas en esta plataforma de software modular. Dentro de esta estructura de operación central los operadores tendrán flexibilidad para:

• Controlar de la temperatura de la llama durante los procesos de combustión, reduciendo el uso de combustibles para alcanzar los mismos números de producción de energía, mientras que se consigue reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto últimamente resulta en un control de la combustión mejorado y un sistema que mejore la eficiencia térmica de las calderas individuales.
• Conseguir un equilibrio continuo entre vapor producido y consumido. Este control de presión maestro consigue controlar la entrada de calor en las calderas, además del flujo de vapor total en cada calentador.
• Optimización del rendimiento de la planta mediante la distribución económica de carga entre las calderas. Esto mejora la utilización de vapor para la generación de electricidad, proceso y/o necesidades de calentamiento. También expande la eficiencia de la caldera y flexibilidad para la distribución total de la entrada de calor entre calderas y mantener un amplio rango de producción de vapor.
• Estabilizar la presión de vapor y prevenir paradas de caldera y turbina garantizando un continuo equilibrio entre el vapor producido y consumido. Esto mejora la eficiencia de la caldera, incrementa la vida y mejora la eficiencia de generación.
• Mejorar el rendimiento de la planta mediante un toolkit que mejore la visibilidad de las operaciones de producción para controlar todos los indicadores de rendimiento clave (KPIs). El conocimiento de los KPIs permite al personal de planta solventar problemas antes de que ocurran, y mejorar la fiabilidad de los activos.
• Controlar el proceso de generación de energía en tiempo real, junto con compromisos contractuales externos y tasas de consumo internos.

Bibliografía: Applying Advanced Process Control Principles to Power Generation. Automation October 2009

Palabras clave: Advanced energy solutions technology