12
Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 1 Prozess-Simulation in der Abfallverbrennung 1. ALLGEMEIN Die Nutec Prozess-Simulations-Software (PSS) wurde entwickelt, um Betreibern von Müllverbrennungsanlagen ein Werkzeug an die Hand zu geben, mit der das Be- triebspersonal über die reine Bedienung hinaus im Umgang mit der Anlage geschult werden kann. Durch das Aufschalten von vorkonfigurierten Szenarien können typi- sche Abläufe demonstriert und die richtige Reaktion des Bedieners geübt werden. Regelkonzepte und deren Auswirkungen können demonstriert und ausprobiert wer- den, ohne dass die eigentliche Anlage oder die Umwelt gefährdet wird. Eine Mehrbe- nutzerumgebung ermöglicht die gleichzeitige Ausbildung mehrerer Teams, die Dis- kussion der Resultate untereinander und damit auch das bessere Verständnis der verfahrenstechnischen Zusammenhänge. 1.1. Aufbau Die PSS besteht aus 3 Komponenten, die im Betrieb miteinander kommunizieren: - Der Server-Software - Die Prozesssimulation (PS) - Das Leitsystem (PCS) Die Server-Software ermöglicht die Vorgabe unterschiedlicher Startbedingungen oder vorgegebener Abläufe (z.B. wechselnder Heizwert) während der Simulation. Weiterhin können mehrere Clients an einen Server angebunden werden, sodass z.B. bei Schulungen alle mit den gleichen Bedingungen arbeiten. Mit dem Server ist es auch möglich, die Reaktion der Clients, also der zu schulenden Personen aufzu- zeichnen um anschliessend eine Analyse durchzuführen. Die Prozesssimulation simuliert den eigentlichen Prozess, also z.B. die Verbrennung oder die Rauchgasreinigung. Die Visualisierung der Daten erfolgt ebenfalls in der Prozesssimulation. Die Daten können einerseits im zeitlichen Verlauf als Trends oder auch animiert beobachtet werden. Die Bedienung der Anlage erfolgt grundsätzlich über das Prozessleitsystem. Hier sind, wie bei einer realen Anlage, die Regler für die Prozesse hinterlegt. Je nach Ausführung kann hier die Software analog zur realen Anlage bedient werden.

Fact Sheet

Embed Size (px)

DESCRIPTION

efw

Citation preview

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 1

Prozess-Simulation in der Abfallverbrennung

1. ALLGEMEIN

Die Nutec Prozess-Simulations-Software (PSS) wurde entwickelt, um Betreibern von

Müllverbrennungsanlagen ein Werkzeug an die Hand zu geben, mit der das Be-

triebspersonal über die reine Bedienung hinaus im Umgang mit der Anlage geschult

werden kann. Durch das Aufschalten von vorkonfigurierten Szenarien können typi-

sche Abläufe demonstriert und die richtige Reaktion des Bedieners geübt werden.

Regelkonzepte und deren Auswirkungen können demonstriert und ausprobiert wer-

den, ohne dass die eigentliche Anlage oder die Umwelt gefährdet wird. Eine Mehrbe-

nutzerumgebung ermöglicht die gleichzeitige Ausbildung mehrerer Teams, die Dis-

kussion der Resultate untereinander und damit auch das bessere Verständnis der

verfahrenstechnischen Zusammenhänge.

1.1. Aufbau

Die PSS besteht aus 3 Komponenten, die im Betrieb miteinander kommunizieren:

- Der Server-Software

- Die Prozesssimulation (PS)

- Das Leitsystem (PCS)

Die Server-Software ermöglicht die Vorgabe unterschiedlicher Startbedingungen

oder vorgegebener Abläufe (z.B. wechselnder Heizwert) während der Simulation.

Weiterhin können mehrere Clients an einen Server angebunden werden, sodass z.B.

bei Schulungen alle mit den gleichen Bedingungen arbeiten. Mit dem Server ist es

auch möglich, die Reaktion der Clients, also der zu schulenden Personen aufzu-

zeichnen um anschliessend eine Analyse durchzuführen.

Die Prozesssimulation simuliert den eigentlichen Prozess, also z.B. die Verbrennung

oder die Rauchgasreinigung. Die Visualisierung der Daten erfolgt ebenfalls in der

Prozesssimulation. Die Daten können einerseits im zeitlichen Verlauf als Trends oder

auch animiert beobachtet werden.

Die Bedienung der Anlage erfolgt grundsätzlich über das Prozessleitsystem. Hier

sind, wie bei einer realen Anlage, die Regler für die Prozesse hinterlegt. Je nach

Ausführung kann hier die Software analog zur realen Anlage bedient werden.

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 2

Kommunikation zwischen den Programmpaketen im Netzwerk:

1.1.1. Szenarien

Für Schulungszwecke können sogenannte Szenarien erstellt werden.

Ein Szenario beschreibt die Anlage in einem beliebigen Betriebszustand, z.B. eine

kalte Anlage oder eine Anlage unter Volllast mit einem vorgegebenen Heizwert. Ein

solches Szenario kann vorbereitet und in die Simulation geladen werden. Die Simula-

tion startet dann ab diesem Zustand.

Zusätzlich können in einem Szenario zeitliche Abläufe und Variationen hinterlegt

werden, um die Reaktion der Anlage auf verschiedene Einflüsse zu demonstrieren

oder die richtigen Reaktionen durch das Betriebspersonal zu trainieren.

1.2. Anwendungen

- Analyse von Regelungskonzepten

- Überprüfung von Auslegungspunkten unter dynamischen Bedingungen

- zur Überprüfung der Massnahmen aus sicherheitstechnischen Abschaltungen

- Schulung von Personal (im Betrieb und bei Inbetriebnahmen)

- zum besseren Verständnis der Regelkreise

- bei Unregelmässigkeiten in der Feuerung

- bei Ausfall von Systemen oder Feldgeräten

- bei An- und Abfahren der Anlage

- zur Klärung der Auswirkungen von manuellen Eingriffen

- und vieles mehr

- Optimierung von Fahrweisen

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 3

2. SOFTWARE

Die Berechnung ähnelt der einer Finite-Elemente Simulation. Es werden Schritt für

Schritt die Stoff- und Energiegleichgewichte berechnet und dargestellt. Die Rand-

und Startbedingungen sind nicht statisch sondern werden durch die Berechnungser-

gebnisse und die Eingriffe des Bedieners resp. der Regler ständig geändert, sodass

sich ein fortlaufender Prozess ergibt.

Die Regelkreise, z.B. für den Saugzug, Stössel, Roste usw. entsprechen den übli-

chen Konzepten (Martin, HZI usw.), können aber auf Wunsch angepasst werden.

Die Software bietet ausserdem eine offene Datenschnittstelle (OPC) die zur Kommu-

nikation mit anderen, OPC-fähigen Programmen (z. B. Dasy-Lab, MS Excel oder ein

PLS-System) verwendet werden kann. Es können nicht nur Daten ausgelesen, son-

dern auch über diese Schnittstelle Daten in das Programm eingegeben werden.

Trotz exakten chemischen und physikalischen Modellen handelt es sich bei der Soft-

ware um eine Simulation, die sich an verschiedenen Stellen, auch wegen der Be-

rechnung in Echtzeit, auf Vereinfachungen abstützen muss. Die Berechnungs-

Algorithmen werden die Anlage daher nie genau abbilden, aber die Reaktionen auf

Eingriffe und Veränderungen entsprechen dem realen Fall.

2.1. Systemanforderungen:

- 1-GHz-Prozessor oder höher mit 32 Bit (x86) oder 64 Bit (x64)

- 1 GB RAM (32-Bit) oder 2 GB RAM (64-Bit)

- Grafikkarte mit Anschlussmöglichkeit von zwei, bei Coach von drei Monitoren

- DirectX 9-Grafikgerät mit WDDM 1.0- oder höherem Treiber

- Ethernet-Verbindung mit 100.0 MBits/s

- Betriebssystem: MS Windows 7

Sprache zur Programmbedienung:

- deutsch

- englisch

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 4

3. LIEFER- UND LEISTUNGSUMFANG

Der minimale Lieferumfang besteht nur aus den Softwarepaketen „Prozessimulation“

und „Steuerung/Regelung“. Das Softwarepaket umfasst eine typische Feuerung mit

einer FLR die den üblichen Standards entspricht. Damit können Einzelperson oder

kleine Gruppen an einem PC geschult werden. Für den effizienten Einsatz zur Schu-

lung des eigenen Personals empfehlen wir unbedingt auch das Serverpaket.

Die Software kann auf vorhandenen PC’s, sofern sie den Hard- und Softwareanfor-

derungen entsprechen, installiert werden. Ebenso ist es möglich vorinstallierte PC’s

oder Laptops von Nutec zu beziehen.

Die Software wird grundsätzlich nur mit einer Erstschulung vertrieben, die wahlweise

vor Ort oder in Kloten (CH) stattfinden kann. Weitere Schulungen oder Dienstleistun-

gen, wie z.B. Anpassungen der Software auf die eigene Anlage sind empfohlen und

erfolgen nach Vereinbarung.

Leistungen:

- Erste Lizenz(en) mit Einweisung und Schulung (auf Standardsystem)

- Wiederkehrende Schulungen für das Personal oder den eigenen Coach

- Entwicklung von Szenarien entweder im Auftrag oder als Schulungspaket zur

späteren eigenen Weiterentwicklung

- Anpassung der Software an die eigenen Anlagen, Dimensionen Kessel, Wär-

metauscher, Rost etc. ohne die Verfahrenstechnik zu ändern (Konfiguration).

- Anpassung einzelner Regelkreise oder ganzer Gruppen (FLR)

- Verfahrenstechnische Anpassung der Anlage

Lieferungen:

- Softwarepaket Simulation und Steuerung/Regelung

- Softwarepaket Server

- Vorinstallierte PC’s oder Laptops

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 5

4. DETAILBESCHREIBUNG SOFTWAREPAKETE:

4.1. Leistungsumfang Prozess-Simulation:

a) Rostfeuerung:

- Einfülltrichter, Schacht und Stössel (Aufgabeverhalten des Brennstoffs in Ab-

hängigkeit der Abfalleigenschaften)

- Bis zu 5 unabhängige Roste (Transport- und Schürverhalten in Abhängigkeit

der Geschwindigkeiten) mit optionaler Wasserkühlung

- Primärluft-, Sekundärluft- und Rezigas-System mit Gebläsen, LUVO und re-

gelbaren Klappen

- Optionale Sauerstoff und Stickstoffeindüsung

b) Drehrohr:

- Zur Trocknung und/oder Verbrennung von Abfällen

c) Kessel

- Kompletter Wasser-Dampf-Kreislauf mit Einspritzregelung bei Überhitzer,

Speisewasser-Vorwärmung und Trommel-Niveauregelung

- Wählbare Betriebszeit (Variation des Verschmutzungsgrads der Heizflächen)

d) Rauchgasreinigung:

- Quasi-Trockenverfahren

- SNCR/SCR-Anlage

- Mehrstufiger Wäscher mit den dazugehörenden Wasserkreisläufen

e) Saugzug:

- Regelbares Saugzuggebläse mit Feuerraumdruckregelung und Druckverlauf

auf dem Rauchgasweg

Allgemein:

- Datenaustausch mit externer Regelungs-Software über OPC-Schnittstelle

- Darstellung aller relevanten Parameter in einem ausgewählten Rost-, Rauchgas-

und Rauchgasreinigungssegment (Massenströme, Temperaturverlauf, Zusam-

mensetzungen).

- Trending-Darstellung aller gewünschten Signale

- Darstellung des Feuerleistungs-Diagramms mit den Betriebspunkten

- Simulationszeit wählbar (bis zu 10mal schneller als in Wirklichkeit)

- Konfigurierbare Systeme wie Wasser-/Dampf-Kreislauf, Rauchgasweg, Verbren-

nungsluftsystem mit Gebläsen, Pumpen und Brenner

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 6

Feuerung:

Kessel:

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 7

Rauchgasreinigung:

Drehrohr für Klärschlammmonoverbrennung:

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 8

Multitrending:

OPC-Schnittstelle:

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 9

4.2. Leistungsumfang Steuerung / Regelung

- Vollständig abgebildete Feuerungsleistungs-Regelung

- Relevante Regler für den Kesselbereich, Rauchgasreinigung und Gebläse

- Parametrierbare PID-Regler

- Parametrierbare Funktionsgeneratoren etc.

- Auf Kundenwunsch erweiterbar

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 10

Beispiel für PLS Oberfläche:

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 11

4.3. Leistungsumfang Server-Software

- Verwaltung und Auswertung von bis zu 10 Client-Computern

- Upload von vorbereiteten Szenarios

- Direkter Eingriff vom Server-Computer auf Prozess-Simulation und Steue-

rung/Regelung ausgewählter Clients

Fact Sheet Prozess Simulator

Nutec Engineering AG Kirchgasse 14 8302 Kloten Seite 12

Schulungsnetzwerk:

Coach

Team 1 Team 2 Team 10Client 01 Client 02 Client 10

Client 00 Server