BE1029973B1

BE1029973B1 - A METHOD AND A SYSTEM TO DETERMINE AN OPTIMAL TIME FOR REMOVING SOOT ON A HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: BE1029973B1
Application number: BE20215928A
Authority: BE
Inventors: Frank Alaerts; Twan Bearda
Original assignee: Entras
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-26
Also published as: BE1029973A1

Abstract

Voorbeelden van uitvoeringsvormen beschrijven een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van een optimaal moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar van een thermische centrale. De werkwijze omvat de volgende stappen: i) het bepalen van een totale warmteoverdrachtskost op basis van een totaal energieverlies ten gevolge van roetvorming op de warmtewisselaar; ii) het bepalen van een roetverwijderingskost op basis van een netto energieproductieverlies van de thermische centrale op een moment van roetverwijdering; en iii) het bepalen van het optimale moment als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost de roetverwijderingskost overstijgt.Exemplary embodiments describe a computer-implemented method for determining an optimal time to remove soot on a heat exchanger of a thermal power plant. The method comprises the following steps: i) determining a total heat transfer cost based on a total energy loss due to soot formation on the heat exchanger; ii) determining a soot removal cost based on a net energy production loss of the thermal plant at a time of soot removal; and iii) determining the optimum time as the time when the total heat transfer cost exceeds the soot removal cost.

Description

EEN WERKWIJZE EN EEN SYSTEEM OM EEN OPTIMAAL MOMENT TEA METHOD AND A SYSTEM FOR AN OPTIMAL TIME

BEPALEN VOOR HET VERWIJDEREN VAN ROET OP EENDETERMINING FOR REMOVING SOOT ON A

WARMTEWISSELAARHEAT EXCHANGER

Domein van de uitvindingDomain of the invention

[01] De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen, onder meer, betrekking op het verwijderen van roet op een warmtewisselaar in een thermische centrale. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het bepalen van een optimaal moment voor het verwijderen van roet op een dergelijke warmtewisselaar.[01] The present invention generally relates, inter alia, to the removal of soot on a heat exchanger in a thermal power station. In particular, the invention relates to determining an optimum moment for removing soot on such a heat exchanger.

Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention

[02] Een thermische centrale wekt gewoonlijk warmte op door de verbranding van een brandstof, bv. steenkool, aardgas of biomassa, in een ketel. Deze verbrandingswarmte wordt dan overgebracht naar een warmtewisselaar die zich in de ketel bevindt waardoor voedingswater dat door de buizen van de warmtewisselaar stroomt wordt verhit tot stoom van hoge temperatuur. Deze stoom drijft gewoonlijk een turbine aan die met behulp van een generator elektrische energie opwekt, of de stoom kan worden gebruikt als nuttige warmte, bv. in stadsverwarming of in een industrieel proces.[02] A thermal power plant usually generates heat by burning a fuel, e.g. coal, natural gas or biomass, in a boiler. This heat of combustion is then transferred to a heat exchanger located in the boiler which heats feed water flowing through the tubes of the heat exchanger into high temperature steam. This steam usually drives a turbine that generates electrical energy using a generator, or the steam can be used as useful heat, e.g. in district heating or in an industrial process.

[03] De verbranding van brandstof veroorzaakt een geleidelijke ophoping van afzettingen, i.e. roet, op de binnenwanden van de ketel en op de oppervlakken van de warmtewisselaars. De geleidelijk toenemende roetlaag vermindert na verloop van tijd de efficiëntie van de thermische centrale. Deze vermindering is in het bijzonder te wijten aan de daling van de warmteoverdrachtsefficiëntie van de warmtewisselaars.[03] The combustion of fuel causes a gradual accumulation of deposits, i.e. soot, on the inner walls of the boiler and on the surfaces of the heat exchangers. The gradually increasing layer of soot reduces the efficiency of the thermal plant over time. This reduction is mainly due to the decrease in the heat transfer efficiency of the heat exchangers.

Om de efficiëntie te herstellen wordt de roetvorming periodiek verwijderd, bijvoorbeeld door roetblazen. Het verwijderen van roet gebeurt meestal op vaste tijdsintervallen die gebaseerd zijn op vooraf bepaalde protocollen, inschatting van een operator of aanbevelingen van de fabrikant.To restore efficiency, the soot formation is periodically removed, for example by soot blowing. Soot removal is usually done at fixed time intervals based on predetermined protocols, operator judgment or manufacturer recommendations.

[04] Het verwijderen van roet op een vast tijdsinterval kan echter resulteren in het onvoldoende of overmatige verwijderen van roet, afhankelijk van de werkingsomstandigheden van de thermische centrale. Het onvoldoende verwijderen van roet kan resulteren in overmatige energieverliezen door overmatige roetvorming, onomkeerbare vervuiling van de warmtewisselaar of schade aan de ketel door roetbranden. Het overmatig verwijderen van roet kan daarentegen resulteren in overmatige productieverliezen door onnodig energieverbruik voor het verwijderen van roet of door beschadiging van het oppervlak van de warmtewisselaar door buitensporig schoonmaken. Het uitvallen van de ketel om schade aan de warmtewisselaars of de ketel te herstellen, de energieverliezen en/of de productieverliezen door roet te verwijderen op een vast tijdsinterval kunnen verder resulteren in relatief hoge werkingskosten van de thermische centrale.[04] However, removing soot at a fixed time interval may result in insufficient or excessive soot removal, depending on the operating conditions of the thermal plant. Insufficient removal of soot can result in excessive energy losses due to excessive soot formation, irreversible fouling of the heat exchanger or damage to the boiler due to soot fires. On the other hand, excessive soot removal can result in excessive production losses due to unnecessary energy consumption for soot removal or damage to the surface of the heat exchanger due to excessive cleaning. Failure of the boiler to repair damage to the heat exchangers or the boiler, the energy losses and/or the production losses by removing soot at a fixed time interval can further result in relatively high operating costs of the thermal plant.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

[05] De onderhavige uitvinding heeft onder meer tot doel de hierboven genoemde uitdagingen en problemen op te lossen of te verlichten door het proces voor het verwijderen van roet op een warmtewisselaar in een thermische centrale te verbeteren.[05] One of the objects of the present invention is to solve or alleviate the above-mentioned challenges and problems by improving the process for removing soot on a heat exchanger in a thermal power plant.

[06] Volgens een eerste aspect wordt dit doel bereikt door een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van een optimaal moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar van een thermische centrale. De werkwijze omvat de volgende stappen: I) het bepalen van een totale warmteoverdrachtskost op basis van een totaal energieverlies ten gevolge van roetvorming op de warmtewisselaar; ii) het bepalen van een roetverwijderingskost op basis van een netto energieproductieverlies van de thermische centrale op een moment van roetverwijdering; waarbij het bepalen van de roetverwijderingskost het bepalen van een kost van het netto energieproductieverlies omvat op basis van een elektriciteitsprijs en/of een warmteprijs op het moment van roetverwijdering; iii) het voorspellen van de elektriciteitsprijs door middel van een voorspellingsalgoritme voor elektriciteitsprijzen; en iv) het bepalen van het optimale moment als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost de roetverwijderingskost overstijgt. Waarbij het bepalen van de totale warmteoverdrachtskost en de roetverwijderingskost verder het voorspellen van de totale warmteoverdrachtskost en de roetverwijderingskost in de tijd omvat, en waarbij het bepalen van het optimale moment verder het voorspellen van het optimale moment omvat.[06] According to a first aspect, this object is achieved by a computer-implemented method for determining an optimal moment to remove soot on a heat exchanger of a thermal power plant. The method comprises the following steps: I) determining a total heat transfer cost based on a total energy loss due to soot formation on the heat exchanger; ii) determining a soot removal cost based on a net energy production loss of the thermal plant at a time of soot removal; wherein determining the soot removal cost comprises determining a cost of the net energy production loss based on an electricity price and/or a heat price at the time of soot removal; iii) predicting the electricity price by means of an electricity price prediction algorithm; and iv) determining the optimum time as the time when the total heat transfer cost exceeds the soot removal cost. wherein determining the total heat transfer cost and the soot removal cost further comprises predicting the total heat transfer cost and the soot removal cost over time, and wherein determining the optimum time further comprises predicting the optimum time.

[07] Door roetvorming op de warmtewisselaar kan een deel van de verbrandingswarmte niet worden uitgewisseld met het voedingswater dat door de warmtewisselaar stroomt. Dit resulteert in een continu warmteverlies dat via de rookgassen verloren gaat. Het warmteverlies neemt verder toe in de tijd door een toenemende roetvorming, i.e. door de afnemende warmteoverdracht efficiëntie van de warmtewisselaar. Het totale energieverlies is de accumulatie van dit warmteverlies in detijd. Het totale energieverlies kan bij voorkeur worden bepaald ten opzichte van een voorgaand moment waarop de roetverwijdering werd voltooid, i.e. een moment waarop de normale werking van de thermische centrale werd hervat. Op basis van dit totale energieverlies wordt een totale warmteoverdrachtskost bepaald, die kan worden uitgedrukt als een energiekost of als een geldelijke kost.[07] Due to the formation of soot on the heat exchanger, part of the combustion heat cannot be exchanged with the feed water flowing through the heat exchanger. This results in a continuous heat loss that is lost through the flue gases. The heat loss further increases over time due to an increasing soot formation, i.e. due to the decreasing heat transfer efficiency of the heat exchanger. The total energy loss is the accumulation of this heat loss over time. The total energy loss can preferably be determined relative to a previous time when the soot removal was completed, i.e. a time when the normal operation of the thermal plant was resumed. Based on this total energy loss, a total heat transfer cost is determined, which can be expressed as an energy cost or as a monetary cost.

[08] De energie die wordt verbruikt om het roet te verwijderen, resulteert in een netto energieproductieverlies van de thermische centrale. Met andere woorden, het verwijderen van het roet vermindert de netto productie van de thermische centrale met de hoeveelheid energie die wordt verbruikt om het roet te verwijderen. Op basis van dit netto energieproductieverlies wordt een roetverwijderingskost bepaald die zich zou voordoen op het moment dat het roet wordt verwijderd. Met andere woorden, de kost om het roet op de warmtewisselaar te verwijderen is gebaseerd op de verbruikte energie om het roet te verwijderen, i.e. het netto energieproductieverlies, en het moment waarop de roetverwijdering wordt uitgevoerd of gestart. Deze roetverwijderingskost kan worden uitgedrukt als energie kost of als een geldelijke kost die gebaseerd is op de marktwaarde van het netto energieproductieverlies om roet te verwijderen op het moment van roetverwijdering. De kost van het energieproductieverlies kan verder worden bepaald volgens de gegenereerde output van de thermische centrale op het moment van roetverwijdering, i.e. elektrisch vermogen en/of nuttige warmte.[08] The energy expended to remove the soot results in a net energy production loss from the thermal plant. In other words, removing the soot reduces the net production of the thermal plant by the amount of energy expended to remove the soot. Based on this net energy production loss, a soot removal cost is determined that would occur at the time the soot is removed. In other words, the cost to remove the soot on the heat exchanger is based on the energy consumed to remove the soot, i.e. the net energy production loss, and when the soot removal is performed or started. This soot removal cost can be expressed as an energy cost or as a monetary cost based on the market value of the net energy production loss to remove soot at the time of soot removal. The cost of the energy production loss can be further determined according to the generated output of the thermal plant at the time of soot removal, i.e. electrical power and/or useful heat.

[09] Het optimale moment om roet te verwijderen wordt dan bepaald als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost de roetverwijderingskost overstijgt.[09] The optimal moment to remove soot is then determined as the moment at which the total heat transfer cost exceeds the soot removal cost.

Zodoende wordt de totale kost van een werkingscyclus, i.e. een periode van normale werking van de thermische centrale gevolgd door een periode van roetverwijdering, geminimaliseerd. Het is dus een voordeel dat de efficiëntie van de thermische centrale kan worden geoptimaliseerd, wat resulteert in een verlaging van de werkingskosten.Thus, the total cost of an operating cycle, i.e. a period of normal operation of the thermal plant followed by a period of soot removal, is minimized. It is therefore an advantage that the efficiency of the thermal plant can be optimized, resulting in a reduction in operating costs.

Het is een verder voordeel dat de levensduur van de ketel wordt verlengd doordat overmatige en onvoldoende roetverwijdering wordt vermeden. Het is een verder voordeel dat de bovenstaande werkwijze gemakkelijk in een bestaande thermische centrale kan worden geïmplementeerd.It is a further advantage that the life of the boiler is extended by avoiding excessive and insufficient soot removal. It is a further advantage that the above method can be easily implemented in an existing thermal power station.

[10] Bij voorkeur kan het optimale moment om roet te verwijderen worden voorspeld binnen een voorspellingshorizon die groter is dan één werkingscyclus. Dit heeft het verder voordeel dat de werking en/of het onderhoud van de thermische centrale kan worden aangepast op basis van het voorspelde optimale moment om roet te verwijderen.[10] Preferably, the optimum time to remove soot can be predicted within a prediction horizon greater than one operating cycle. This has the further advantage that the operation and/or maintenance of the thermal power station can be adjusted based on the predicted optimal time to remove soot.

[11] Bij voorkeur kan de elektriciteitsprijs die wordt gebruikt om de kost van het netto energieproductieverlies te bepalen worden voorspeld binnen een voorspellingshorizon die wezenlijk gelijk is aan, of groter is dan, de voorspellingshorizon van het optimale moment om roet te verwijderen. De voorspellingshorizon kan bijvoorbeeld 24 uur zijn wanneer het voorspellingsalgoritme gebaseerd is op de day-ahead markt voor elektriciteit. Als alternatief kan het voorspellingsalgoritme voor elektriciteitsprijzen een grotere voorspellingshorizon verschaffen wanneer het bijvoorbeeld gebaseerd is op historische gegevens en trends van de elektriciteitsprijs. Zodoende kan het optimale moment om roet te verwijderen worden bepaald op basis van de inherente volatiliteit van de elektriciteitsprijs.[11] Preferably, the electricity price used to determine the cost of the net energy production loss can be predicted within a prediction horizon that is substantially equal to, or greater than, the prediction horizon of the optimal time to remove soot. For example, the forecast horizon can be 24 hours when the forecast algorithm is based on the day-ahead electricity market. Alternatively, the electricity price prediction algorithm can provide a larger forecast horizon when based on historical data and electricity price trends, for example. Thus, the optimal time to remove soot can be determined based on the inherent volatility of the electricity price.

[12] Volgens een uitvoeringsvorm kan de werkwijze verder het bepalen van een procesmodel van de thermische centrale omvatten op basis van een behoud van massa en energie dat een vermogensverlies verschaft als functie van de tijd ten gevolge van de roetvorming, en het bepalen van het totale energieverlies daaruit omvatten.[12] In one embodiment, the method may further comprise determining a process model of the thermal power plant based on a conservation of mass and energy that provides a power loss as a function of time due to soot formation, and determining the total energy loss therefrom.

[13] Het bepaalde procesmodel laat toe om het operationele gedrag van de thermische centrale weer te geven door behoudswetten toe te passen, zoals behoud van massa en energie. De input van het procesmodel kunnen één of meer procesparameters van de thermische centrale zijn, bijvoorbeeld, onder andere, een brandstoftype, een brandstofmassa, een temperatuur, een debiet en een gassamenstelling. Bij voorkeur kunnen de procesparameters worden gemeten tijdens de werking van de thermische centrale. De output van het procesmodel kan bijvoorbeeld het opgewekte elektrische vermogen en/of de nuttige warmte van de thermische centrale zijn, of elke procesparameter die niet rechtstreeks kan worden gemeten, bijvoorbeeld de warmteoverdracht efficiëntie van de warmtewisselaar of de efficiëntie van de thermische centrale. Het is een verder voordeel dat het procesmodel toelaat om het effect van roetvorming op de werking van de thermische centrale te bepalen.[13] The particular process model allows to represent the operational behavior of the thermal power station by applying conservation laws, such as conservation of mass and energy. The input of the process model can be one or more process parameters of the thermal plant, for example, among others, a fuel type, a fuel mass, a temperature, a flow rate and a gas composition. Preferably, the process parameters can be measured during operation of the thermal power station. The output of the process model can be, for example, the generated electrical power and/or the useful heat of the thermal plant, or any process parameter that cannot be measured directly, for example the heat transfer efficiency of the heat exchanger or the efficiency of the thermal plant. It is a further advantage that the process model allows to determine the effect of soot formation on the operation of the thermal plant.

[14] Volgens een uitvoeringsvorm kan het bepalen van het totale energieverlies uit het procesmodel verder het toepassen van een data reconciliatie methode omvatten om het vermogensverlies te bepalen en/of om de nauwkeurigheid van het verschafte vermogensverlies te verbeteren.[14] According to one embodiment, determining the total energy loss from the process model may further include applying a data reconciliation method to determine the power loss and/or to improve the accuracy of the provided power loss.

[15] De data reconciliatie methode kan toelaten om redundante metingen van procesparameters te gebruiken om de nauwkeurigheid van output parameters en/of procesparameters te verbeteren, en/of om ongemeten procesparameters te bepalen.[15] The data reconciliation method can allow redundant measurements of process parameters to be used to improve the accuracy of output parameters and/or process parameters, and/or to determine unmeasured process parameters.

Redundante metingen van procesparameters in de thermische centrale kunnen bijvoorbeeld, onder andere, een procesparameter zijn die meer dan eens wordt gemeten. Het is een voordeel dat de data reconciliatie methode de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het verschafte vermogensverlies en het bepaalde totale energieverlies kan verbeteren door het verminderen van toevallige fouten in het procesmodel. Zodoende kan het optimale moment om roet te verwijderen nauwkeuriger worden bepaald en zonder alle noodzakelijke procesparameters te meten.For example, redundant measurements of process parameters in the thermal plant can be, among other things, a process parameter that is measured more than once. It is an advantage that the data reconciliation method can improve the accuracy and reliability of the provided power loss and the determined total energy loss by reducing random errors in the process model. In this way, the optimal moment to remove soot can be determined more accurately and without measuring all the necessary process parameters.

[16] Volgens een uitvoeringsvorm kan roet worden verwijderd door roetblazen met stoom die in de warmtewisselaar wordt gegenereerd, en kan het netto energieproductieverlies worden afgeleid van een verbruik van de gegenereerde stoom.[16] According to one embodiment, soot can be removed by soot blowing with steam generated in the heat exchanger, and the net energy production loss can be derived from a consumption of the generated steam.

[17] Met andere woorden, een roetblazer kan het roet op een warmtewisselaar op het optimale moment verwijderen door de in de warmtewisselaar gegenereerde stoom te richten op de oppervlakken van de warmtewisselaar waar zich roet heeft opgehoopt.[17] In other words, a soot blower can remove the soot on a heat exchanger at the optimum time by directing the steam generated in the heat exchanger to the surfaces of the heat exchanger where soot has accumulated.

De verbruikte stoom kan dus niet worden gebruikt om elektrische energie en/of nuttige warmte te genereren in de thermische centrale, wat resulteert in een netto verlies aan energieproductie.The spent steam can therefore not be used to generate electrical energy and/or useful heat in the thermal plant, resulting in a net loss of energy production.

[18] Volgens een uitvoeringsvorm kan roet worden verwijderd door roetblazen met water of lucht onder druk, door mechanische reiniging, en/of door douchereiniging; en kan het netto energieproductieverlies worden afgeleid van een energieverbruik voor het verwijderen van het roet.[18] According to one embodiment, soot can be removed by soot blowing with water or air under pressure, by mechanical cleaning, and/or by shower cleaning; and the net energy production loss can be derived from an energy consumption for removing the soot.

[19] Volgens een uitvoeringsvorm kan het voorspellingsalgoritme voor elektriciteitsprijzen rekening houden met het in evenwicht brengen van de belasting van een elektriciteitsnet.[19] According to one embodiment, the electricity price prediction algorithm can take into account balancing the load of an electricity grid.

[20] Het voorspellingsalgoritme voor de elektriciteitsprijzen kan dus rekening houden met een vraag-aanbod strategie om het optimale moment om roet te verwijderen te bepalen. Met andere woorden, het verwijderen van roet kan worden versneld of uitgesteld naar het moment waarop de vraag naar elektrische energie gedurende de dag laag is, afhankelijk van de totale warmteoverdrachtskost.[20] The electricity price prediction algorithm can thus take into account a supply-demand strategy to determine the optimal moment to remove soot. In other words, soot removal can be accelerated or delayed to when electrical energy demand is low during the day, depending on the total heat transfer cost.

[21] Volgens een uitvoeringsvorm kan het bepalen van de totale warmteoverdrachtskost het bepalen van het totale energieverlies, het bepalen van een bijkomend brandstofverbruik van de thermische centrale voor het compenseren van het totale energieverlies, en het bepalen van een kost van het bijkomend brandstofverbruik op basis van een brandstofprijs omvatten.[21] According to one embodiment, the determination of the total heat transfer cost may include determining the total energy loss, determining an additional fuel consumption of the thermal plant to compensate for the total energy loss, and determining an additional fuel consumption cost based on of a fuel price.

[22] Aangezien de gewenste output van een thermische centrale gewoonlijk vooraf is bepaald, kan het totale energieverlies worden gecompenseerd door het verbranden van bijkomende brandstof. De brandstofprijs van deze bijkomende brandstof kan dus worden gebruikt om de totale warmteoverdrachtskost te bepalen. De brandstofprijs kan bijvoorbeeld de huidige waarde van de verbruikte brandstof zijn of de historische waarde toen de verbruikte brandstof werd aangekocht.[22] Since the desired output of a thermal power plant is usually predetermined, the total energy loss can be compensated by burning additional fuel. The fuel price of this additional fuel can thus be used to determine the total heat transfer cost. For example, the fuel price can be the current value of the fuel consumed or the historical value when the spent fuel was purchased.

[23] Volgens een tweede aspect heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van roet op ten minste één warmtewisselaar van een thermische centrale. De werkwijze kan het bepalen van het optimale moment om roet te verwijderen op de ten minste één warmtewisselaar volgens het eerste aspect omvatten; en kan het verwijderen van roet op de ten minste één warmtewisselaar op het bepaalde optimale moment door middel van ten minste één roetverwijderingssysteem omvatten.[23] In a second aspect, the invention relates to a method for removing soot on at least one heat exchanger of a thermal power plant. The method may include determining the optimum time to remove soot on the at least one heat exchanger according to the first aspect; and may include removing soot on the at least one heat exchanger at the determined optimum time by means of at least one soot removal system.

[24] Volgens een uitvoeringsvorm kan de werkwijze verder het selecteren van ten minste één roetverwijderingssysteem voor het verwijderen van roet op de ten minste één warmtewisselaar omvatten.[24] In one embodiment, the method may further comprise selecting at least one soot removal system for removing soot on the at least one heat exchanger.

[25] Met andere woorden, een roetverwijderingssysteem kan worden geselecteerd uit één of meer beschikbare roetverwijderingssystemen om roet te verwijderen op een bepaalde warmtewisselaar of een veelheid van warmtewisselaars. Het roetverwijderingssysteem kan bijvoorbeeld worden geselecteerd op basis van, onder andere, beschikbaarheid, toegang tot de warmtewisselaar, locatie binnen de ketel, type reinigingsmedium, type roetverwijderingssysteem, en/of het netto energieproductieverlies.[25] In other words, a soot removal system can be selected from one or more available soot removal systems to remove soot on a particular heat exchanger or a plurality of heat exchangers. For example, the soot removal system can be selected based on, among other things, availability, access to the heat exchanger, location within the boiler, type of cleaning medium, type of soot removal system, and/or the net energy production loss.

[26] Volgens een derde aspect heeft de uitvinding betrekking op een warmtewisselingssysteem van een thermische centrale. Het warmtewisselingssysteem omvat ten minste één warmtewisselaar voor het overbrengen van warmte van een eerste medium naar een tweede medium; een controle-eenheid die ingericht is om het optimale moment te bepalen voor het verwijderen van roet op de ten minste één warmtewisselaar volgens het eerste aspect; en ten minste één roetverwijderingssysteem dat ingericht is om roet te verwijderen op de warmtewisselaar op het bepaalde optimale moment.[26] According to a third aspect, the invention relates to a heat exchange system of a thermal power plant. The heat exchange system includes at least one heat exchanger for transferring heat from a first medium to a second medium; a control unit arranged to determine the optimum time for removing soot on the at least one heat exchanger according to the first aspect; and at least one soot removal system arranged to remove soot on the heat exchanger at the determined optimum time.

[27] Volgens een uitvoeringsvorm kan de ten minste één warmtewisselaar omvat zijn in een ketel, een oververhitter, een herverhitter en/of een economizer van de thermische centrale.[27] According to an embodiment, the at least one heat exchanger may be included in a boiler, a superheater, a reheater and/or an economizer of the thermal power station.

[28] Volgens een vierde aspect heeft de uitvinding betrekking op een thermische centrale die het warmtewisselingssysteem volgens het derde aspect omvat. Een dergelijke thermische centrale kan één of meer van de bovengenoemde voordelen verschaffen.[28] According to a fourth aspect, the invention relates to a thermal power station comprising the heat exchange system according to the third aspect. Such a thermal power station can provide one or more of the above advantages.

[29] Volgens een vijfde aspect heeft de uitvinding betrekking op een gegevensverwerkend systeem dat ingericht is om de computer geïmplementeerde werkwijze volgens het eerste aspect uit te voeren.[29] According to a fifth aspect, the invention relates to a data processing system arranged to perform the computer-implemented method according to the first aspect.

[30] Volgens een zesde aspect heeft de uitvinding betrekking op een computerprogramma dat instructies omvat die, wanneer het programma door een computer wordt uitgevoerd, de computer ertoe brengen de in de computer geïmplementeerde werkwijze volgens het eerste aspect uit te voeren.In a sixth aspect, the invention relates to a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to perform the computer-implemented method of the first aspect.

[31] Volgens een zevende aspect heeft de uitvinding betrekking op een door een computer leesbaar medium dat instructies omvat die, wanneer uitgevoerd door een computer, de computer ertoe brengen de computer geïmplementeerde werkwijze volgens het eerste aspect uit te voeren.[31] In a seventh aspect, the invention relates to a computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to perform the computer-implemented method of the first aspect.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

[32] Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een thermische centrale;[32] 1 shows a schematic representation of a thermal power station;

[33] Fig. 2 toont een schematische voorstelling van een thermische centrale volgens een uitvoeringsvorm;[33] 2 shows a schematic representation of a thermal power plant according to an embodiment;

[34] Fig. 3 toont stappen volgens een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van het optimale moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar volgens een uitvoeringsvorm;[34] 3 shows steps of a computer-implemented method for determining the optimum time to remove soot on a heat exchanger according to an embodiment;

[35] Fig. 4A toont een voorbeeld uitvoeringsvorm van het ogenblikkelijk vermogensverlies als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus van een thermische centrale;[35] 4A shows an exemplary embodiment of the instantaneous power loss as a function of time during an operating cycle of a thermal power plant;

[36] Fig. 4B toont een voorbeeld uitvoeringsvorm van de totale warmteoverdrachtskost als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus van een thermische centrale;[36] 4B shows an exemplary embodiment of the total heat transfer cost as a function of time during an operating cycle of a thermal power plant;

[37] Fig. 4C toont een andere voorbeeld uitvoeringsvorm van de totale warmteoverdrachtskost als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus van een thermische centrale;[37] 4C shows another exemplary embodiment of the total heat transfer cost as a function of time during a thermal plant operating cycle;

[38] Fig. 5 toont stappen volgens een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van het optimale moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar volgens een uitvoeringsvorm;[38] 5 shows steps of a computer-implemented method for determining the optimum time to remove soot on a heat exchanger according to an embodiment;

[39] Fig. GA toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een enkele warmtewisselaar door middel van een enkel roetverwijderingssysteem, volgens een uitvoeringsvorm;[39] GA shows steps in a method of removing soot on a single heat exchanger by means of a single soot removal system, according to one embodiment;

[40] Fig. GB toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een enkele warmtewisselaar door middel van een veelheid van roetverwijderingssystemen, volgens een uitvoeringsvorm;[40] GB shows steps in a method of removing soot on a single heat exchanger by means of a plurality of soot removal systems, according to one embodiment;

[41] Fig. 6C toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een veelheid van warmtewisselaars door middel van een veelheid van roetverwijderingssystemen, volgens een uitvoeringsvorm; en[41] 6C shows steps in a method of removing soot on a plurality of heat exchangers by a plurality of soot removal systems, according to one embodiment; and

[42] Fig. 7 toont een voorbeeld uitvoeringsvorm van een geschikt computersysteem voor het uitvoeren van stappen volgens voorbeeld aspecten van de uitvinding.[42] 7 shows an exemplary embodiment of a suitable computer system for performing steps according to exemplary aspects of the invention.

Gedetailleerde beschrijving van uitvoering(en)Detailed description of version(s)

[43] Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een thermische centrale 100.[43] 1 shows a schematic representation of a thermal power station 100.

Een thermische centrale 100 kan elke installatie zijn die een brandstof 101 verbrandt om elektrische energie, nuttige warmte of beide op te wekken. Een dergelijke brandstof 101 kan bijvoorbeeld, onder andere, steenkool, aardgas, biomassa, huishoudelijk afval, industrieel afval, een combinatie daarvan, of elke andere geschikte brandstof zijn die de vakman kent. Brandstof 101 wordt gewoonlijk verbrand in een ketel 102, waarbij hete verbrandingsgassen worden gevormd. De ketel 102 kan één of meerdere warmtewisselaars (niet getoond in Fig. 1) omvatten, die zich in het stromingstraject van de verbrandingsgassen bevinden. Zodoende kan de verbrandingswarmte van de verbrandingsgassen worden overgebracht op voedingswater 103 dat door de buizen van de warmtewisselaar stroomt. Het voedingswater 103 kan door de warmtewisselaars worden gepompt, bijvoorbeeld vanuit een reservoir of een natuurlijke waterbron. Het voedingswater 103 kan, maar hoeft niet, voorverwarmd te worden door een voedingswaterverwarmer 104 tot voorverwarmd voedingswater 110 voordat het de ketel 102 binnengaat.A thermal power plant 100 can be any facility that burns a fuel 101 to generate electrical energy, useful heat, or both. Such a fuel 101 may be, for example, coal, natural gas, biomass, municipal waste, industrial waste, a combination thereof, or any other suitable fuel known to those skilled in the art, among others. Fuel 101 is usually burned in a boiler 102, producing hot combustion gases. The boiler 102 may include one or more heat exchangers (not shown in Fig. 1) located in the flow path of the combustion gases. Thus, the heat of combustion of the combustion gases can be transferred to feed water 103 flowing through the tubes of the heat exchanger. The feed water 103 can be pumped through the heat exchangers, for example from a reservoir or a natural water source. The feed water 103 may, but need not, be preheated by a feed water heater 104 to preheated feed water 110 before entering the boiler 102 .

[44] Door de overgebrachte warmte kan het voorverwarmde voedingswater 110 in de warmtewisselaars worden verwarmd tot bijvoorbeeld heet water, stoom, verzadigde stoom, of oververhitte stoom. De gegenereerde stoom 111 kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een stoomturbine 105 aan te drijven die is aangesloten op een generator waardoor elektrische energie wordt opgewekt. De opgewekte elektrische energie kan bijvoorbeeld worden geleverd aan een lokaal elektriciteitsnet of een elektriciteitsnet 106. Als alternatief of aanvullend kan de gegenereerde stoom 111 en/of warm water 111 worden gebruikt als de nuttige warmte in bijvoorbeeld warmtedistributie of een lokaal warmtenet. Met andere woorden, de output van een thermische centrale kan elektrische energie, nuttige warmte of een combinatie daarvan omvatten, i.e. warmtekrachtkoppeling.[44] The heat transferred allows the preheated feed water 110 to be heated in the heat exchangers to, for example, hot water, steam, saturated steam, or superheated steam. The generated steam 111 can be used, for example, to drive a steam turbine 105 connected to a generator generating electrical energy. The generated electrical energy can, for example, be supplied to a local electricity grid or an electricity grid 106. Alternatively or additionally, the generated steam 111 and/or hot water 111 can be used as the useful heat in, for instance, heat distribution or a local heat network. In other words, the output of a thermal power plant can include electrical energy, useful heat or a combination thereof, i.e. cogeneration.

[45] De benodigde energie om het voedingswater 103 voor te verwarmen tot voorverwarmd voedingswater 110 in de voedingswaterverwarmer 104 kan worden verkregen uit stoom die wordt onttrokken 107 tussen de stadia van de stoomturbine 105, b.v. tussen een hogedrukturbine en een lagedrukturbine. De thermische centrale 100 kan verder een stoomcondensor 108 omvatten die de lagedrukstoom 109 die de stoomturbine 105 verlaat condenseert tot een vloeistof, i.e. condensaatwater 112. Dit condensaatwater 112 kan verder worden hergebruikt als deel van het voedingswater 103.[45] The energy required to preheat the feed water 103 to preheated feed water 110 in the feed water heater 104 can be obtained from steam withdrawn 107 between the stages of the steam turbine 105, e.g. between a high pressure turbine and a low pressure turbine. The thermal power plant 100 may further include a steam condenser 108 which condenses the low pressure steam 109 exiting the steam turbine 105 into a liquid, i.e. condensate water 112. This condensate water 112 may be further reused as part of the feed water 103.

[46] Fig. 2 toont een schematische voorstelling van een thermische centrale 200 volgens een uitvoeringsvorm. De thermische centrale 200 omvat een ketel 210. De ketel 210 kan hete verbrandingsgassen verschaffen door de verbranding van een brandstof 211. De brandstof 211 kan bijvoorbeeld in de ketel 210 worden geïnjecteerd of geblazen door één of meer brandstofbranders 205 of elk ander brandstofinjectiesysteem. In het bijzonder kan de brandstof 211 in de vuurhaard 206 van de ketel 210 worden geïnjecteerd of geblazen, waar de brandstof 211 kan worden ontstoken of verbrand.[46] 2 shows a schematic representation of a thermal power plant 200 according to one embodiment. The thermal power plant 200 includes a boiler 210. The boiler 210 may provide hot combustion gases through the combustion of a fuel 211. For example, the fuel 211 may be injected or blown into the boiler 210 by one or more fuel burners 205 or any other fuel injection system. Specifically, the fuel 211 may be injected or blown into the firebox 206 of the boiler 210 where the fuel 211 may be ignited or burned.

[47] De ketel 210 kan verder een warmtewisselingssysteem omvatten dat ten minste één warmtewisselaar 201, 202, 203, 204 omvat. De hete verbrandingsgassen stromen dus door de ketel 210, langs de ten minste één warmtewisselaar 201, 202, 203, 204, en verlaten de ketel 210 in de vorm van rookgassen 207. De warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 kunnen ingericht zijn om warmte over te brengen van een eerste medium naar een tweede medium. In het bijzonder kunnen de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 warmte van de hete verbrandingsgassen overbrengen naar het voedingswater 203 en/of de stoom die door de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 stroomt. De ten minste één warmtewisselaar omvat in de thermische centrale 200 kan bij voorkeur een aflooppijp 201 of een verdamper 201, een oververhitter 202, een herverhitter 203, of een economizer 204 zijn.[47] The boiler 210 may further comprise a heat exchange system comprising at least one heat exchanger 201, 202, 203, 204. The hot combustion gases thus flow through the boiler 210, past the at least one heat exchanger 201, 202, 203, 204, and leave the boiler 210 in the form of flue gases 207. The heat exchangers 201, 202, 203, 204 may be arranged to from a first medium to a second medium. In particular, the heat exchangers 201, 202, 203, 204 may transfer heat from the hot combustion gases to the feed water 203 and/or the steam flowing through the heat exchangers 201, 202, 203, 204. The at least one heat exchanger included in the thermal power plant 200 may preferably be a downpipe 201 or an evaporator 201, a superheater 202, a reheater 203, or an economizer 204.

[48] Het voedingswater 103 of het voorverwarmde voedingswater 110 kan bijvoorbeeld eerst door de economizer 204 stromen die het water 103, 110 tot een temperatuur onder het kookpunt verwarmt door de restwarmte van de verbrandingsgassen. Het verwarmde water 113 kan dan worden opgevangen in een stoomtrommel 208, vanwaar het langs de ketelwanden in een aflooppijp 201 of verdamper 201 naar de vuurhaard 206 stroomt. Zodoende verdampt het verwarmde water 113 tot stoom 114, die terug naar de stoomtrommel 208 stroomt. De gegenereerde stoom 114 kan verder van de stoomtrommel 208 naar de oververhitter 202 stromen, waar hij oververhitte stoom 115 vormt. De oververhitte stoom 115 kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een stoomturbine 105 aan te drijven. De onttrokken stoom 107 die is gebruikt om de hogedruk-stadia van stoomturbine 105 aan te drijven, kan verder door de herverhitter 203 stromen om extra warmte aan de verbrandingsgassen te onttrekken. De opnieuw opgewarmde stoom 116 wordt dan gebruikt om de lagedruk-stadia van stoomturbine 105 aan te drijven.[48] For example, the feed water 103 or preheated feed water 110 may first pass through the economizer 204 which heats the water 103, 110 to a temperature below the boiling point by the residual heat of the combustion gases. The heated water 113 can then be collected in a steam drum 208, from where it flows along the boiler walls in a downpipe 201 or evaporator 201 to the firebox 206. Thus, the heated water 113 evaporates to steam 114, which flows back to the steam drum 208 . The generated steam 114 may continue to flow from the steam drum 208 to the superheater 202 where it forms superheated steam 115 . For example, the superheated steam 115 can be used to drive a steam turbine 105 . The extracted steam 107 used to drive the high pressure stages of steam turbine 105 may continue to flow through reheater 203 to extract additional heat from the combustion gases. The reheated steam 116 is then used to drive the low pressure stages of steam turbine 105 .

[49] De verbranding van brandstof 211, in het bijzonder de onvolledige verbranding van brandstof 211, veroorzaakt een geleidelijke roetvorming op de binnenwanden van de ketel en op de oppervlakken van de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204. Door deze roetvorming kan een deel van de verbrandingswarmte niet worden uitgewisseld met het voedingswater of de stoom die in de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 stroomt. Dit kan resulteren in een continu warmteverlies die via de rookgassen 207 verloren gaat.[49] The combustion of fuel 211, in particular the incomplete combustion of fuel 211, causes a gradual soot formation on the inner walls of the boiler and on the surfaces of the heat exchangers 201, 202, 203, 204. Due to this soot formation, a part of the heat of combustion are not exchanged with the feed water or steam flowing in the heat exchangers 201, 202, 203, 204. This can result in a continuous heat loss that is lost through the flue gases 207 .

[50] Om deze roetvorming op de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 te verwijderen, omvat het warmtewisselingssysteem van de thermische centrale 200 verder ten minste één roetverwijderingssysteem 220, 230, 240. Het roetverwijderingssysteem 220, 230, 240 kan bijvoorbeeld een roetblazer zijn, die ingericht is om roet te verwijderen op een warmtewisselaar 201, 202, 203, 204 door een reinigingsmedium, bijvoorbeeld stoom, water of lucht, te richten op de oppervlakken van de warmtewisselaar 201, 202, 203, 204 waar zich roet heeft opgehoopt. Als alternatief kan het roetverwijderingssysteem 220, 230, 240 bijvoorbeeld een schokpuls-generator, een 'rapping' systeem, een 'shot cleaning’ systeem, een douchereinigingssysteem of elk ander roetverwijderingssysteem zijn dat gekend is door de vakman. Roet kan verder worden verwijderd op de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 door een veelheid van roetverwijderingssystemen die een combinatie kunnen, maar dit niet hoeven, zijn van de voornoemde roetverwijderingsmethoden en/of -systemen.[50] To remove this soot formation on the heat exchangers 201, 202, 203, 204, the heat exchange system of the thermal power plant 200 further comprises at least one soot removal system 220, 230, 240. The soot removal system 220, 230, 240 may be, for example, a soot blower , which is adapted to remove soot on a heat exchanger 201, 202, 203, 204 by directing a cleaning medium, for example steam, water or air, at the surfaces of the heat exchanger 201, 202, 203, 204 where soot has accumulated. Alternatively, the soot removal system 220, 230, 240 may be, for example, a shock pulse generator, a rapping system, a shot cleaning system, a shower cleaning system, or any other soot removal system known to those skilled in the art. Soot may be further removed on the heat exchangers 201, 202, 203, 204 by a variety of soot removal systems which may, but need not, be a combination of the aforementioned soot removal methods and/or systems.

[51] Bij voorkeur kan bij het roetblazen met stoom de verbruikte stoom in één of meer van de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 worden gegenereerd. De gegenereerde stoom kan bijvoorbeeld vanuit een stoomtrommel 208 van de ketel 210 via verbinding 212 aan het roetverwijderingssysteem 220, i.e. een stoom-roetblazer, worden verstrekt. Voor de duidelijkheid toont Fig. 2 enkel de verbinding 212 met het roetverwijderingssysteem 220. Het zal duidelijk zijn dat een gelijkaardige verbinding kan worden verschaft naar andere roetverwijderingssystemen, bv. roetverwijderingssysteem 230 en/of 240, en dat een gelijkaardige verbinding kan worden verschaft vanuit een ander deel van de stoomleidingen, bv. vanuit 115.[51] Preferably, during soot blowing with steam, the spent steam can be generated in one or more of the heat exchangers 201, 202, 203, 204. For example, the generated steam may be provided from a steam drum 208 of the boiler 210 via connection 212 to the soot removal system 220, i.e., a steam soot blower. For clarity, Figs. 2 only the connection 212 to the soot removal system 220. It will be appreciated that a similar connection can be provided to other soot removal systems, e.g. e.g. from 115.

[52] Het warmtewisselingssysteem van de thermische centrale 200 kan verder een controle-eenheid 213 omvatten die ingericht is om het optimale moment te bepalen om roet te verwijderen op de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204. De controle-eenheid 213 kan verder ingericht zijn om roetverwijderingssysteem 220 te besturen 214 of te communiceren 214 met het roetverwijderingssysteem 220, zodat de roetverwijdering wordt gestart. Voor de duidelijkheid toont Fig. 2 enkel de interactie van controle- eenheid 213 met roetverwijderingssysteem 220. Het zal duidelijk zijn dat een soortgelijke interactie kan worden voorzien met andere roetverwijderingssystemen, bijvoorbeeld roetverwijderingssysteem 230 en/of 240. Als alternatief kan het warmtewisselingssysteem voor elk roetverwijderingssysteem 220, 230, 240 een aparte controle-eenheid 213 omvatten.[52] The heat exchange system of the thermal power plant 200 may further comprise a control unit 213 arranged to determine the optimum time to remove soot on the heat exchangers 201, 202, 203, 204. The control unit 213 may be further arranged to control 214 or communicate 214 with the soot removal system 220 so that soot removal is initiated. For clarity, Figs. 2 only the interaction of control unit 213 with soot removal system 220. It will be appreciated that a similar interaction can be envisioned with other soot removal systems, for example soot removal system 230 and/or 240. Alternatively, the heat exchange system for each soot removal system 220, 230, 240 may separate control unit 213.

[53] De controle-eenheid 213 kan verder ingericht zijn om ten minste één roetverwijderingssysteem 220, 230, 240 te selecteren uit één of meer beschikbare roetverwijderingssystemen om roet te verwijderen op een specifieke warmtewisselaar 201, 202, 203, 204. Het roetverwijderingssysteem 220, 230, 240 kan bijvoorbeeld worden geselecteerd volgens, onder andere, de beschikbaarheid van het roetverwijderingssysteem, de toegang tot de specifieke warmtewisselaar 201, 202, 203, 204, de locatie van het roetverwijderingssysteem in de ketel 210, de dikte van de roetlaag, het gebruikte reinigingsmedium, en/of het type roetverwijderingssysteem.[53] The control unit 213 may further be arranged to select at least one soot removal system 220, 230, 240 from one or more available soot removal systems to remove soot on a specific heat exchanger 201, 202, 203, 204. The soot removal system 220, For example, 230, 240 can be selected according to, among other things, the availability of the soot removal system, the access to the specific heat exchanger 201, 202, 203, 204, the location of the soot removal system in the boiler 210, the thickness of the soot layer, the used cleaning medium, and/or the type of soot removal system.

[54] Fig. 3 toont een werkingscyclus 310 van de thermische centrale 200, die een periode van normale werking 311 omvat gevolgd door een periode van roetverwijdering 312. De periode van normale werking 311 kan bijvoorbeeld beginnen op het tijdstip to waarop een vorige roetverwijdering werd voltooid of waarop de thermische centrale werd opgestart. De periode van normale werking 311 eindigt op het moment dat de roetverwijdering wordt gestart, ie. op het moment van roetverwijdering fsr. Na voltooiing van de roetverwijdering 312 op het tijdstip tsR,ena, begint de volgende werkingscyclus f’ van de thermische centrale.[54] 3 shows an operating cycle 310 of the thermal power plant 200, which includes a period of normal operation 311 followed by a period of soot removal 312. The period of normal operation 311 may begin, for example, at time to when a previous soot removal was completed or when the thermal center was started. The period of normal operation 311 ends when soot removal is started, ie. at the time of soot removal fsr. After completion of soot removal 312 at time tsR,ena, the next operating cycle f' of the thermal power plant begins.

[55] Fig. 3 toont verder stappen 300 volgens een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van het optimale moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar volgens een uitvoeringsvorm. Deze stappen kunnen bijvoorbeeld worden uitgevoerd door controle-eenheid 213 in Fig. 2 om de roetverwijdering door één of meer van de roetverwijderingssystemen 220, 230 te initiëren. In een eerste stap 302 wordt de totale warmteoverdrachtskostbepaald op basis van het totale energieverlies 301 tijdens de periode van normale werking 311. De totale warmteoverdrachtskost kan worden uitgedrukt als energie kost of als geldelijke kost.[55] 3 further illustrates steps 300 of a computer-implemented method for determining the optimum time to remove soot on a heat exchanger according to an embodiment. For example, these steps can be performed by control unit 213 in FIG. 2 to initiate soot removal by one or more of the soot removal systems 220, 230 . In a first step 302, the total heat transfer cost is determined on the basis of the total energy loss 301 during the period of normal operation 311. The total heat transfer cost can be expressed as energy cost or as monetary cost.

Het totale energieverlies 301 is het gecumuleerde verlies van warmte in de loop van de tijd als gevolg van de geleidelijke roetvorming op de warmtewisselaar. Door deze roetvorming neemt de warmteoverdracht efficiëntie van de warmtewisselaar af, waardoor een deel van de verbrandingswarmte niet kan worden uitgewisseld met het voedingswater of de stoom die door de warmtewisselaar stroomt. Dit resulteert in een continu en toenemend warmteverlies dat via de rookgassen verloren gaat. Het totale energieverlies 301 kan bij voorkeur worden bepaald ten opzichte van een eerder moment to waarop de roetverwijdering voltooid werd, ie. een moment waarop de normale werking van de thermische centrale wordt hervat of gestart. Met andere woorden, het totale energieverlies is het gecumuleerde warmteverlies tijdens de periode van normale werking 311.The total energy loss 301 is the accumulated loss of heat over time due to the gradual sooting of the heat exchanger. This soot formation reduces the heat transfer efficiency of the heat exchanger, so that part of the combustion heat cannot be exchanged with the feed water or steam flowing through the heat exchanger. This results in a continuous and increasing heat loss that is lost through the flue gases. The total energy loss 301 can preferably be determined relative to an earlier time to when the soot removal was completed, ie. a moment when the normal operation of the thermal plant is resumed or started. In other words, the total energy loss is the accumulated heat loss during the period of normal operation 311.

[56] In een tweede stap 304 wordt de roetverwijderingskost bepaald op basis van het netto energieproductieverlies 303 van de thermische centrale wanneer roet wordt verwijderd. Met andere woorden, het verwijderen van roet vermindert de netto output van de thermische centrale met de hoeveelheid energie die wordt verbruikt om het roet te verwijderen. Het netto energieproductieverlies 303 is dus de energie die wordt verbruikt door roetverwijdering tijdens de periode van roetverwijdering 312. De roetverwijderingskost kan worden uitgedrukt als energie kost of als geldelijke kost. De roetverwijderingskost wordt verder bepaald op het moment van roetverwijdering fs, ie. op het moment dat de roetverwijdering wordt gestart. Bij voorkeur is de duur van de periode van roetverwijdering 312 vastgesteld of vooraf bepaald bij het bepalen van de roetverwijderingskost 304. Als alternatief kan de duur van de periode van roetverwijdering 312 worden geschat bij het bepalen van de roetverwijderingskost 304.[56] In a second step 304, the soot removal cost is determined based on the net energy production loss 303 of the thermal power station when soot is removed. In other words, the removal of soot reduces the net output of the thermal plant by the amount of energy expended to remove the soot. Thus, the net energy production loss 303 is the energy consumed by soot removal during the period of soot removal 312. The soot removal cost can be expressed as energy cost or monetary cost. The soot removal cost is further determined at the time of soot removal fs, ie. when the soot removal is started. Preferably, the duration of the soot removal period 312 is determined or predetermined in determining the soot removal cost 304. Alternatively, the duration of the soot removal period 312 may be estimated in determining the soot removal cost 304.

Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer de duur van de roetverwijdering afhangt van een gewenste reinheidsgraad van de warmtewisselaar of een gewenste warmteoverdracht efficiëntie die moet worden bereikt voordat de normale werking wordt hervat. Het netto energieproductieverlies 303 kan dus onder andere afhangen van het type roetverwijderingssysteem, de duur van de periode van roetverwijderingThis may be the case, for example, when the duration of soot removal depends on a desired degree of cleanliness of the heat exchanger or a desired heat transfer efficiency to be achieved before normal operation is resumed. The net energy production loss 303 can therefore depend, among other things, on the type of soot removal system, the duration of the soot removal period

312, het moment van roetverwijdering fsr, de functie van de warmtewisselaar, en de locatie van de warmtewisselaar in een ketel.312, the time of soot removal fsr, the function of the heat exchanger, and the location of the heat exchanger in a boiler.

[57] In een derde stap 305 wordt het optimale moment om roet te verwijderen bepaald op basis van de bepaalde totale warmteoverdrachtskost 302 en de bepaalde roetverwijderingskost 304. In het bijzonder wordt het optimale moment bepaald als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost de roetverwijderingskost overstijgt.[57] In a third step 305, the optimum time to remove soot is determined based on the determined total heat transfer cost 302 and the determined soot removal cost 304. In particular, the optimum time is determined as the time when the total heat transfer cost exceeds the soot removal cost.

Met andere woorden, het optimale moment om roet te verwijderen is het moment van roetverwijdering fsr dat de totale kost van een werkingscyclus 310 minimaliseert, i.e. dat de som minimaliseert van de totale warmteoverdrachtskosten de roetverwijderingskost in de tĳd [to,f'o]. De roetverwijdering kan wezenlijk voor of wezenlijk na het bepaalde optimale moment worden uitgevoerd, zolang het maar wezenlijk dichtbij in de tijd bij het bepaalde optimale moment wordt uitgevoerd.In other words, the optimal time to remove soot is the time of soot removal fsr that minimizes the total cost of a duty cycle 310, i.e. the sum of the total heat transfer costs minimizes the soot removal cost in time [to,f'o]. The soot removal can be performed substantially before or substantially after the predetermined optimum time, so long as it is performed substantially close in time to the predetermined optimum time.

[58] Als alternatief of aanvullend kan het bepalen van de totale warmteoverdrachtskost 302 en de roetverwijderingskost 304 verder het voorspellen van de totale warmteoverdrachtskosten de roetverwijderingskost in de tijd omvatten.[58] Alternatively or additionally, determining the total heat transfer cost 302 and the soot removal cost 304 may further comprise predicting the total heat transfer cost and the soot removal cost over time.

Het bepalen van het optimale moment 305 kan verder het voorspellen van het optimale moment in de tĳd omvatten. Bij voorkeur kan het optimale moment om roet te verwijderen worden voorspeld binnen een voorspellingshorizon die groter is dan één werkingscyclus 310.Determining the optimal moment 305 may further include predicting the optimal moment in time. Preferably, the optimum time to remove soot can be predicted within a prediction horizon greater than one duty cycle 310.

[59] Bij voorkeur kan het optimale moment voor roetverwijdering worden bepaald en/of voorspeld voor elk van een veelheid van warmtewisselaars in de thermische centrale. Dit laat toe om roet te verwijderen op een optimaal moment dat specifiek is voor elke warmtewisselaar, die aan een verschillend tempo roet vormen door hun verschillende locatie in de ketel.[59] Preferably, the optimum time for soot removal can be determined and/or predicted for each of a plurality of heat exchangers in the thermal power plant. This allows to remove soot at an optimal time specific to each heat exchanger, which forms soot at a different rate due to their different location in the boiler.

[60] Fig. 4A toont een voorbeeld uitvoeringsvorm van het ogenblikkelijke vermogensverlies 410 als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus 310 van de thermische centrale 200. Tijdens de periode van normale werking [fo,fsr] omvat het ogenblikkelijke vermogensverlies 410 het warmteverlies 411 dat toeneemt als gevolg van een toenemende roetvorming. De oppervlakte 413 onder dit gedeelte van de curve illustreert dus het geaccumuleerde warmteverlies in de tĳd, ie. het totale energieverlies.[60] Figs. 4A shows an example embodiment of the instantaneous power loss 410 as a function of time during an operating cycle 310 of the thermal power plant 200. During the period of normal operation [fo,fsr], the instantaneous power loss 410 includes the heat loss 411 that increases due to a increasing soot formation. The area 413 under this part of the curve thus illustrates the accumulated heat loss over time, ie. the total energy loss.

[61] Tijdens de daaropvolgende periode van roetverwijdering [fsr,fsRena] omvat het ogenblikkelijke vermogensverlies 410 het verbruikte vermogen 412 van een roetverwijderingssysteem om de roetvorming op de warmtewisselaar te verwijderen.[61] During the subsequent soot removal period [fsr,fsRena], the instantaneous power loss 410 includes the consumed power 412 of a soot removal system to remove the soot buildup on the heat exchanger.

De oppervlakte 414 onder dit gedeelte van de curve illustreert dus de verbruikte energie om het roet te verwijderen, i.e. het netto energieproductieverlies.Thus, the area 414 under this portion of the curve illustrates the energy expended to remove the soot, i.e., the net energy production loss.

[62] Het zal duidelijk zijn dat Fig. 4A een lineaire toename van het warmteverlies 411 en een constant verbruikt vermogen 412 illustreert bij wijze van voorbeeld, en dat het warmteverlies 411 en/of het verbruikte vermogen 412 gekenmerkt kunnen worden door andere evoluties in de tijd.[62] It will be clear that Figs. 4A illustrates a linear increase in heat loss 411 and constant power consumption 412 by way of example, and that heat loss 411 and/or power consumption 412 may be characterized by other evolutions over time.

[63] Fig. 4B toont een voorbeeld uitvoeringsvorm 420 van de totale warmteoverdrachtskost 421 als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus van een thermische centrale. De totale warmteoverdrachtskost 421 is gebaseerd op het totale energieverlies 413. De roetverwijderingskost 422 is gebaseerd op het netto energieproductieverlies 414 als gevolg van de roetverwijdering. Beide kosten 421, 422 kunnen worden uitgedrukt als energie kost of als geldelijke kost. Het optimale moment om roet te verwijderen fsr wordt dan bepaald als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost 421 de roetverwijderingskosten 422 overstijgt, waardoor de totale kost van de werkingscyclus geminimaliseerd wordt. In dit voorbeeld 420 is de roetverwijderingskost 422 constant in de tĳd. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer de verbruikte energie om roet te verwijderen vooraf is bepaald, of wanneer de geldelijke waarde van het netto energieproductieverlies vast ligt.[63] 4B shows an exemplary embodiment 420 of the total heat transfer cost 421 as a function of time during a thermal plant operating cycle. The total heat transfer cost 421 is based on the total energy loss 413. The soot removal cost 422 is based on the net energy production loss 414 due to the soot removal. Both costs 421, 422 can be expressed as an energy cost or as a monetary cost. The optimum time to remove soot fsr is then determined as the time when the total heat transfer cost 421 exceeds the soot removal cost 422, thereby minimizing the total operating cycle cost. In this example 420, the soot removal cost 422 is constant over time. This may be the case, for example, when the energy consumed to remove soot is predetermined, or when the monetary value of the net energy production loss is fixed.

[64] Fig. 4C toont een andere voorbeeld uitvoeringsvorm 430 van de totale warmteoverdrachtskost431 als functie van de tijd tijdens een werkingscyclus van een thermische centrale. In dit voorbeeld 430 varieert de roetverwijderingskost 432 in de tijd. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer de verbruikte energie om roet te verwijderen varieert in de tĳd, of wanneer de geldelijke waarde van het netto energieproductieverlies fluctueert. Als alternatief of aanvullend kan de totale warmteoverdrachtskost 431 fluctueren langs de algemene stijgende trend die wordt geïllustreerd door 421 in Fig. 4B en 431 in Fig. 4C. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer de geldelijke waarde van de verbrande brandstof fluctueert.[64] 4C shows another exemplary embodiment 430 of the total heat transfer cost 431 as a function of time during a thermal plant operating cycle. In this example 430, the soot removal cost 432 varies over time. This may be the case, for example, when the energy used to remove soot varies over time, or when the monetary value of the net energy production loss fluctuates. Alternatively or additionally, the total heat transfer cost 431 may fluctuate along the general upward trend illustrated by 421 in FIG. 4B and 431 in FIG. 4C. This may be the case, for example, when the monetary value of the fuel burned fluctuates.

[65] Fig. 5 toont stappen 500 volgens een computer geïmplementeerde werkwijze voor het bepalen van het optimale moment om roet te verwijderen op een warmtewisselaar volgens een uitvoeringsvorm. In een eerste stap 501 kan een procesmodel van de thermische centrale worden bepaald. Het bepaalde procesmodel kan toelaten om het operationele gedrag van de thermische centrale weer te geven door behoudswetten toe te passen, zoals het behoud van massa en energie. De input van het procesmodel kan één of meer procesparameters van de thermische centrale zijn, bijvoorbeeld, onder andere, een brandstoftype, een brandstofmassa, een temperatuur, een debiet en een gassamenstelling. Bij voorkeur kunnen de procesparameters rechtstreeks worden gemeten tijdens de werking van de thermische centrale. De output van het procesmodel kan de opgewekte elektrische energie zijn, de opgewekte nuttige warmte, en/of een procesparameter die niet rechtstreeks kan worden gemeten.[65] 5 shows steps 500 of a computer-implemented method for determining the optimum time to remove soot on a heat exchanger according to an embodiment. In a first step 501, a process model of the thermal power plant can be determined. The determined process model can allow to represent the operational behavior of the thermal power plant by applying conservation laws, such as the conservation of mass and energy. The input of the process model can be one or more process parameters of the thermal plant, for example, among others, a fuel type, a fuel mass, a temperature, a flow rate and a gas composition. Preferably, the process parameters can be measured directly during operation of the thermal power station. The output of the process model can be the generated electrical energy, the generated useful heat, and/or a process parameter that cannot be measured directly.

[66] In een volgende stap 502 kan dit procesmodel worden gebruikt om procesparameters te bepalen die nodig zijn om een vermogensverlies 504 te verschaffen ten gevolge van de roetvorming, i.e. om het warmteverlies te verschaffen.[66] In a next step 502, this process model can be used to determine process parameters needed to provide a power loss 504 due to the soot formation, i.e. to provide the heat loss.

Deze noodzakelijke procesparameters kunnen bijvoorbeeld de warmteoverdracht efficiëntie of de heat rate van de warmtewisselaar omvatten, en/of het rendement van de thermische centrale.These necessary process parameters may include, for example, the heat transfer efficiency or the heat rate of the heat exchanger, and/or the efficiency of the thermal power station.

[67] In stap 503 kan een data reconciliatie methode worden toegepast op redundante metingen van procesparameters. Redundante metingen van procesparameters in de thermische centrale kunnen bijvoorbeeld, onder andere, een procesparameter zijn die meer dan eens wordt gemeten. Een dergelijke data reconciliatie methode kan worden gebruikt om de noodzakelijke procesparameters te bepalen voor het verschaffen van het vermogensverlies 504 en/of om de nauwkeurigheid van het vermogensverlies 504 te verbeteren.[67] In step 503, a data reconciliation method can be applied to redundant measurements of process parameters. For example, redundant measurements of process parameters in the thermal plant can be, among other things, a process parameter that is measured more than once. Such a data reconciliation method can be used to determine the necessary process parameters to provide the power loss 504 and/or to improve the accuracy of the power loss 504 .

[68] Het totale energieverlies kan worden bepaald in stap 505 door het bepaalde vermogensverlies 504 te integreren over de tĳd, ie. het warmteverlies 411 te integreren over [to,tsr]. In een volgende stap 506 kan een bijkomend brandstofverbruik van de thermische centrale ter compensatie van dit totale energieverlies worden bepaald. Met andere woorden, het totale energieverlies wordt gecompenseerd door de verbranding van bijkomende brandstof om een gewenste output van de thermische centrale te behouden. De kost van het bijkomend brandstofverbruik kan worden bepaald in stap 507, op basis van de brandstofprijs 508 van de bijkomende brandstof.[68] The total energy loss can be determined in step 505 by integrating the determined power loss 504 over time, ie. integrating the heat loss 411 over [to,tsr]. In a next step 506, an additional fuel consumption of the thermal power plant to compensate for this total energy loss can be determined. In other words, the total energy loss is compensated by the combustion of additional fuel to maintain a desired thermal power plant output. The cost of the additional fuel consumption may be determined in step 507, based on the fuel price 508 of the additional fuel.

Zodoende kan de totale warmteoverdrachtskost’ 509 worden bepaald.Thus, the total heat transfer cost' 509 can be determined.

[69] In stap 510 kan het netto energieproductieverlies door roetverwijdering worden afgeleid uit het verbruik van gegenereerde stoom 511 in de warmtewisselaar. Met andere woorden, het roet op een warmtewisselaar kan worden verwijderd door de in de warmtewisselaar gegenereerde stoom te richten tegen de oppervlakken van de warmtewisselaar waar het roet zich heeft opgehoopt. De verbruikte stoom kan dus niet worden gebruikt voor de opwekking van elektrische energie en/of nuttige warmte in de thermische centrale, wat resulteert in een netto verlies aan energieproductie. Het netto energieproductieverlies kan bijvoorbeeld worden bepaald door, onder andere, een verminderd debiet van stoom naar de turbine, een toegenomen hoeveelheid brandstof die wordt verbrand om het verminderde debiet van stoom te compenseren, of door de temperatuur, de druk en het debiet van de verbruikte stoom te meten.[69] In step 510, the net energy production loss from soot removal can be derived from the consumption of generated steam 511 in the heat exchanger. In other words, the soot on a heat exchanger can be removed by directing the steam generated in the heat exchanger against the surfaces of the heat exchanger where the soot has accumulated. The spent steam can therefore not be used for the generation of electrical energy and/or useful heat in the thermal plant, resulting in a net loss of energy production. The net energy production loss can be determined, for example, by, among other things, a reduced flow of steam to the turbine, an increased amount of fuel burned to compensate for the reduced flow of steam, or by the temperature, pressure and flow rate of the spent measure steam.

[70] In een volgende stap 512 kan de kost van het afgeleide netto energieproductieverlies worden bepaald. Deze kost kan bij voorkeur gebaseerd zijn op een elektriciteitsprijs 513 en/of een warmteprijs 514 op het moment van de roetverwijdering. Met andere woorden, de kost van het netto energieproductieverlies kan worden uitgedrukt als een geldelijke kost die is gebaseerd op de marktwaarde van het netto energieproductieverlies om roet te verwijderen op het moment van roetverwijdering. De kost van het energieproductieverlies wordt dus bepaald aan de hand van de opgewekte output van de thermische centrale op het moment van roetverwijdering, i.e. het elektrisch vermogen en/of de nuttige warmte.[70] In a next step 512, the cost of the derived net energy production loss can be determined. This cost can preferably be based on an electricity price 513 and/or a heat price 514 at the time of soot removal. In other words, the cost of the net energy production loss can be expressed as a monetary cost based on the market value of the net energy production loss to remove soot at the time of soot removal. The cost of the energy production loss is therefore determined on the basis of the generated output of the thermal power plant at the time of soot removal, i.e. the electrical power and/or the useful heat.

[71] De elektriciteitsprijs 513 en de warmteprijs 514 kunnen vast of variabel zijn. De elektriciteitsprijs 513 kan verder worden voorspeld door middel van een voorspellingsalgoritme voor de elektriciteitsprijs. Bij voorkeur kan de elektriciteitsprijs 513 die wordt gebruikt om de kost van het netto energieproductieverlies te bepalen worden voorspeld binnen een voorspellingshorizon die wezenlijk gelijk is aan, of groter is dan, de voorspellingshorizon van het optimale moment om roet te verwijderen. De voorspellingshorizon kan bijvoorbeeld 24 uur zijn wanneer het voorspellingsalgoritme is gebaseerd op de day-ahead markt voor elektriciteit. Als alternatief kan het voorspellingsalgoritime voor de elektriciteitsprijs een grotere voorspellingshorizon verschaffen wanneer het bijvoorbeeld gebaseerd is op historische gegevens en trends van de elektriciteitsprijs. Zodoende kan de kost van het netto energieproductieverlies worden bepaald op basis van de inherente volatiliteit van de elektriciteitsprijs 513.[71] The electricity price 513 and the heat price 514 can be fixed or variable. The electricity price 513 can be further predicted by an electricity price prediction algorithm. Preferably, the electricity price 513 used to determine the cost of the net energy production loss can be predicted within a prediction horizon substantially equal to or greater than the prediction horizon of the optimum time to remove soot. For example, the forecast horizon can be 24 hours when the forecasting algorithm is based on the day-ahead electricity market. Alternatively, the electricity price prediction algorithm can provide a larger forecast horizon when based on historical data and electricity price trends, for example. Thus, the cost of the net energy production loss can be determined based on the inherent volatility of the electricity price 513.

Bovendien kan een vraag-aanbod strategie door de thermische centrale worden overwogen door het moment van roetverwijdering te versnellen of uit te stellen tot wanneer de vraag naar elektrische energie laag is.In addition, a demand-supply strategy can be considered by the thermal plant by accelerating or delaying the time of soot removal until when the demand for electrical energy is low.

[72] In een laatste stap 520 wordt het optimale moment om roet te verwijderen 521 bepaald op basis van de bepaalde totale warmteoverdrachtskost509 en de bepaalde roetverwijderingskost 515. In het bijzonder wordt het optimale moment 521 bepaald als het moment waarop de totale warmteoverdrachtskost 509 de roetverwijderingskost 515 overstijgt. Op die manier wordt de totale kost van een werkingscyclus geminimaliseerd waardoor het rendement van de thermische centrale geoptimaliseerd wordt.[72] In a final step 520, the optimum moment to remove soot 521 is determined based on the determined total heat transfer cost 509 and the determined soot removal cost 515. In particular, the optimum moment 521 is determined as the moment when the total heat transfer cost 509 exceeds the soot removal cost. 515 transcends. In this way, the total cost of an operating cycle is minimised, optimizing the efficiency of the thermal power station.

[73] Fig. GA toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een enkele warmtewisselaar door middel van een enkel roetverwijderingssysteem, volgens een uitvoeringsvorm. In een eerste stap 500 wordt het optimale moment voor het verwijderen van roet op de warmtewisselaar bepaald, bijvoorbeeld volgens de stappen geïllustreerd in Fig. 5. In een volgende stap 601 wordt het roet op de warmtewisselaar wezenlijk op het bepaalde optimale moment verwijderd door middel! van een roetverwijderingssysteem.[73] GA shows steps in a method of removing soot on a single heat exchanger by means of a single soot removal system, according to one embodiment. In a first step 500, the optimum moment for removing soot on the heat exchanger is determined, for example according to the steps illustrated in FIG. 5. In a next step 601, the soot on the heat exchanger is removed substantially at the determined optimum time by means of! of a soot removal system.

[74] Fig. GB toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een enkele warmtewisselaar door middel van een veelheid van roetverwijderingssystemen, volgens een uitvoeringsvorm. In een eerste stap 500 wordt het optimale moment voor het verwijderen van roet op de warmtewisselaar bepaald, bijvoorbeeld volgens de stappen geïllustreerd in Fig. 5. In een volgende stap 602 kunnen één of meer van de veelheid van roetverwijderingssystemen worden geselecteerd om de roetverwijdering voor de enkele warmtewisselaar uit te voeren.[74] GB shows steps in a method of removing soot on a single heat exchanger by means of a plurality of soot removal systems, according to one embodiment. In a first step 500, the optimum moment for removing soot on the heat exchanger is determined, for example according to the steps illustrated in FIG. 5. In a next step 602, one or more of the plurality of soot removal systems may be selected to perform soot removal for the single heat exchanger.

Bijvoorbeeld, één of meer van de roetverwijderingssystemen 230, 240 geïllustreerd inFor example, one or more of the soot removal systems 230, 240 illustrated in

Fig. 2 kunnen geselecteerd worden om roet te verwijderen op warmtewisselaar 203 op een optimaal moment. Het roetverwijderingssysteem kan bijvoorbeeld worden geselecteerd volgens, onder andere, de beschikbaarheid van het roetverwijderingssysteem, toegang tot de specifieke warmtewisselaar, de locatie van het roetverwijderingssysteem in de ketel, de dikte van de roetlaag, het gebruikte reinigingsmedium, en/of het type roetverwijderingssysteem. In een volgende stap 601 wordt het roet op de warmtewisselaar wezenlijk op het bepaalde optimale moment verwijderd door middel van het geselecteerde roetverwijderingssysteem.fig. 2 can be selected to remove soot on heat exchanger 203 at an optimal time. For example, the soot removal system can be selected according to, among other things, the availability of the soot removal system, access to the specific heat exchanger, the location of the soot removal system in the boiler, the thickness of the soot layer, the cleaning medium used, and/or the type of soot removal system. In a next step 601, the soot on the heat exchanger is removed substantially at the determined optimum time by means of the selected soot removal system.

[75] Fig. 6C toont stappen volgens een werkwijze voor het verwijderen van roet op een veelheid van warmtewisselaars door middel van een veelheid van roetverwijderingssystemen, volgens een uitvoeringsvorm. In een eerste stap 500 wordt het optimale moment om roet te verwijderen op de warmtewisselaar bepaald voor elk van de veelheid van warmtewisselaars, bv. volgens de stappen geïllustreerd in Fig. 5.[75] 6C shows steps in a method of removing soot on a plurality of heat exchangers by means of a plurality of soot removal systems, according to one embodiment. In a first step 500, the optimum time to remove soot on the heat exchanger is determined for each of the plurality of heat exchangers, e.g. according to the steps illustrated in FIG. 5.

Dit bepalen kan bij voorkeur wezenlijk gelijktijdig worden uitgevoerd voor de verschillende warmtewisselaars. In een volgende stap 602 kunnen één of meer van de veelheid van roetverwijderingssystemen worden geselecteerd om de roetverwijdering voor de verschillende warmtewisselaars uit te voeren. Bijvoorbeeld, één of meer van de roetverwijderingssystemen 220, 230, 240 geïllustreerd in Fig. 2 kunnen geselecteerd worden om het roet op de warmtewisselaars 201, 202, 203, 204 op een optimaal moment te verwijderen. Bij voorkeur kan het roetverwijderingssysteem voor een specifieke warmtewisselaar worden geselecteerd op basis van een toekomstig moment van roetverwijdering voor een andere warmtewisselaar. Het roetverwijderingssysteem kan bijvoorbeeld verder worden geselecteerd volgens, onder andere, de beschikbaarheid van het roetverwijderingssysteem, de toegang tot de specifieke warmtewisselaar, de locatie van het roetverwijderingssysteem in de ketel, de dikte van de roetlaag, het gebruikte reinigingsmedium, en/of het type roetverwijderingssysteem. In een volgende stap 601 wordt het roet op elke verschillende warmtewisselaar op het optimale moment verwijderd met behulp van het geselecteerde roetverwijderingssysteem.This determination can preferably be performed substantially simultaneously for the different heat exchangers. In a next step 602, one or more of the plurality of soot removal systems may be selected to perform soot removal for the various heat exchangers. For example, one or more of the soot removal systems 220, 230, 240 illustrated in FIG. 2 can be selected to remove the soot on the heat exchangers 201, 202, 203, 204 at an optimal time. Preferably, the soot removal system for a specific heat exchanger can be selected based on a future time of soot removal for another heat exchanger. For example, the soot removal system can be further selected according to, among other things, the availability of the soot removal system, the access to the specific heat exchanger, the location of the soot removal system in the boiler, the thickness of the soot layer, the cleaning medium used, and/or the type of soot removal system . In a next step 601, the soot on each different heat exchanger is removed at the optimum time using the selected soot removal system.

[76] Fig. 7 toont een geschikt computersysteem 700 waarmee uitvoeringsvormen van de hierboven beschreven werkwijze volgens de uitvinding kunnen worden uitgevoerd. Het computersysteem 700 kan in het algemeen de vorm aannemen van een geschikte computer voor algemeen gebruik en omvat een bus 710, een processor 702, een lokaal geheugen 704, een of meer optionele invoerinterfaces 714, een of meer optionele uitvoerinterfaces 716, een communicatie-interface 712, een opslagelement interface 706 en een of meer opslagelementen 708. Bus 710 kan een of meer geleiders omvatten die communicatie tussen de componenten van het computersysteem 700 mogelijk maken. Processor 702 kan elk type conventionele processor of microprocessor omvatten die programmeerinstructies interpreteert en uitvoert. Het lokale geheugen 704 kan een random-acces geheugen (RAM) of een ander type dynamisch opslagmedium omvatten dat informatie en instructies opslaat voor uitvoering door processor 702 en/of een read-only geheugen (ROM) of een ander type statisch opslagmedium dat statische informatie en instructies opslaat voor gebruik door processor 702. Invoerinterface 714 kan een of meer conventionele mechanismen omvatten waarmee een operator of gebruiker informatie kan invoeren in het computerapparaat 700, zoals een toetsenbord 720, een muis 730, een pen, stemherkennings- en/of biometrische mechanismen, een camera, enz.[76] 7 shows a suitable computer system 700 with which embodiments of the above-described method according to the invention can be performed. The computer system 700 may generally take the form of a suitable general purpose computer and includes a bus 710, a processor 702, a local memory 704, one or more optional input interfaces 714, one or more optional output interfaces 716, a communications interface 712, a storage element interface 706, and one or more storage elements 708. Bus 710 may include one or more conductors that allow communication between the components of the computer system 700. Processor 702 may include any type of conventional processor or microprocessor that interprets and executes programming instructions. Local memory 704 may include random access memory (RAM) or other type of dynamic storage medium that stores information and instructions for execution by processor 702 and/or read-only memory (ROM) or other type of static storage medium that stores static information. and stores instructions for use by processor 702. Input interface 714 may include one or more conventional mechanisms that allow an operator or user to enter information into the computing device 700, such as a keyboard 720, a mouse 730, a pen, voice recognition and/or biometric mechanisms , a camera, etc.

Uitvoerinterface 716 kan een of meer conventionele mechanismen omvatten waarmee informatie aan de operator of gebruiker kan worden uitgevoerd, zoals een display 740, enz. De communicatie-interface 712 kan een transceiver-achtig mechanisme omvatten, zoals bijvoorbeeld een of meer Ethernet-interfaces, dat het computersysteem 700 in staat stelt te communiceren met andere apparaten en/of systemen, zoals bijvoorbeeld, onder andere, één of meer roetverwijderingssystemen 220, 230, 240. De communicatie-interface 712 van het computersysteem 700 kan met een dergelijk ander computersysteem worden verbonden door middel van een lokaal netwerk (LAN) of een wide area network (WAN), zoals bijvoorbeeld het internet.Output interface 716 may include one or more conventional mechanisms for outputting information to the operator or user, such as a display 740, etc. The communications interface 712 may include a transceiver-like mechanism, such as one or more Ethernet interfaces, for example, that enables the computer system 700 to communicate with other devices and/or systems, such as, for example, one or more soot removal systems 220, 230, 240, among others. The communication interface 712 of the computer system 700 may be connected to such other computer system by through a local area network (LAN) or a wide area network (WAN), such as the Internet.

Opslagelement interface 706 kan een opslaginterface omvatten zoals bijvoorbeeld eenStorage element interface 706 may include a storage interface such as a

SATA-interface (Serial Advanced Technology Attachment) of een SCSI-interface (Small Computer System Interface) om bus 710 te verbinden met een of meer opslagelementen 708, zoals een of meer lokale schijven, bijvoorbeeld SATA-schijven, en het lezen en schrijven van gegevens naar en/of van deze opslagelementen 708 te regelen. Hoewel het (de) opslagelement(en) 708 hierboven is (zijn) beschreven als een lokale schijf, kunnen in het algemeen alle andere geschikte voor de computer leesbare media worden gebruikt, zoals een verwijderbare magnetische schijf, optische opslagmedia zoals een CD of DVD, -ROM-schijf, solid-state drives, flash- geheugenkaarten, enz.Serial Advanced Technology Attachment (SATA) interface or a Small Computer System Interface (SCSI) interface to connect bus 710 to one or more storage elements 708, such as one or more local drives, e.g. SATA drives, and read and write from arrange data to and/or from these storage elements 708 . While the storage element(s) 708 has been described above as a local disk, in general any other suitable computer readable media may be used, such as a removable magnetic disk, optical storage media such as a CD or DVD, ROM disk, solid state drives, flash memory cards, etc.

[77] Hoewel de onderhavige uitvinding werd geïllustreerd aan de hand van specifieke uitvoeringsvormen, zal het voor de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de details van de voorgaande illustratieve uitvoeringsvormen, en dat de onderhavige uitvinding kan worden uitgevoerd met verschillende wijzigingen en aanpassingen zonder daarbij af te wijken van de reikwijdte ervan. De onderhavige uitvoeringsvormen moeten daarom in alle opzichten als illustratief en niet beperkend worden beschouwd, waarbij de reikwijdte van de uitvinding eerder door de bijgevoegde conclusies dan door de voorafgaande beschrijving wordt aangegeven, en alle veranderingen die binnen de betekenis en het bereik van de gelijkwaardigheid van de conclusies vallen, zijn daarom bedoeld om daarin te worden opgenomen. Met andere woorden, het is de bedoeling om alle wijzigingen, variaties of equivalenten te omvatten die binnen de reikwijdte van de fundamentele onderliggende beginselen vallen en waarvan de essentiële kenmerken in deze octrooiaanvraag worden geclaimd.[77] While the present invention has been illustrated with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the details of the foregoing illustrative embodiments, and that the present invention may be practiced with various modifications and adjustments without deviating from its scope. The present embodiments are therefore to be regarded in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all changes which come within the meaning and scope of the equivalence of the conclusions are therefore intended to be included therein. In other words, it is intended to include all modifications, variations, or equivalents that fall within the scope of the Fundamental Underlying Principles and whose essential features are claimed in this patent application.

Bovendien zal de lezer van deze octrooiaanvraag begrijpen dat de woorden "omvattende" of "omvatten" andere elementen of stappen niet uitsluiten, dat het woord "een" geen meervoud uitsluit, en dat een enkelvoudig element, zoals een computersysteem, een processor of een andere geïntegreerde eenheid de functies van verschillende hulpmiddelen kunnen vervullen die in de conclusies worden vermeld.In addition, the reader of this patent application will understand that the words "comprising" or "include" do not exclude other elements or steps, that the word "a" does not exclude a plural, and that a singular element, such as a computer system, processor, or other integrated unit can fulfill the functions of various devices stated in the claims.

Eventuele verwijzingen in de conclusies mogen niet worden opgevat als een beperking van de conclusies in kwestie. De termen "eerste", "tweede", "derde", "a", "b", "c" en dergelijke, wanneer gebruikt in de beschrijving of in de conclusies, worden gebruikt om het onderscheid te maken tussen soortgelijke elementen of stappen en beschrijven niet noodzakelijk een opeenvolgende of chronologische volgorde. Op dezelfde manier worden de termen "bovenkant", "onderkant", "over", "onder" en dergelijke gebruikt ten behoeve van de beschrijving en verwijzen ze niet noodzakelijk naar relatieve posities.Any references in the claims should not be construed as limiting the claims in question. The terms "first", "second", "third", "a", "b", "c" and the like, when used in the description or in the claims, are used to distinguish between similar elements or steps and do not necessarily describe a sequential or chronological order. Similarly, the terms "top", "bottom", "over", "bottom" and the like are used for purposes of description and do not necessarily refer to relative positions.

Het moet worden begrepen dat die termen onderling verwisselbaar zijn onder de juiste omstandigheden en dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn om te functioneren volgens de onderhavige uitvinding in andere volgordes of oriëntaties dan die beschreven of geïllustreerd in het bovenstaande.It is to be understood that those terms are interchangeable under appropriate circumstances and that embodiments of the invention are capable of functioning according to the present invention in orders or orientations other than those described or illustrated above.

Claims

CONCLUSIONS

A computer-implemented method (300) for determining an optimal time to remove soot on a thermal power plant heat exchanger comprising the steps of: - determining a total heat transfer cost (302) based on a total energy loss (301 ) due to soot formation on the heat exchanger; - determining a soot removal cost (304) based on a net energy production loss (303) of the thermal power plant at a time of soot removal; wherein determining (304) the soot removal cost includes determining (512) a cost of the net energy production loss based on an electricity price (513) and/or a heat price (514) at the time of soot removal; — predicting the electricity price by means of an electricity price prediction algorithm; and - determining the optimum time (305) as the time when the total heat transfer cost exceeds the soot removal cost; wherein determining the total heat transfer cost (302) and the soot removal cost (304) further comprises predicting the total heat transfer cost and the soot removal cost over time, and wherein determining (305) the optimal moment further comprises predicting the optimal moment .

A computer-implemented method according to claim 1, further comprising determining (501) a process model of the thermal power plant based on a conservation of mass and energy that provides a power loss (504) as a function of time due to the soot formation, and determining the total energy loss therefrom (505).

A computer-implemented method according to claim 2, wherein determining the total energy loss from the process model further comprises applying (503) a data reconciliation method to calculate the power loss (504)

and/or to improve the accuracy of the determined power loss (504).

A computer-implemented method according to any one of the preceding claims, wherein soot is removed by soot blowing with steam generated in the heat exchanger; and wherein the net energy production loss is derived (510) from a consumption of the generated steam (511).

A computer-implemented method according to any one of the preceding claims, wherein the soot is removed by soot blowing with water or air under pressure, by mechanical cleaning, and/or by shower cleaning; and wherein the net energy production loss is derived (510) from an energy consumption for removing the soot.

A computer-implemented method according to any one of the preceding claims, wherein the electricity price prediction algorithm takes into account load balancing of an electricity grid.

A computer-implemented method according to any one of the preceding claims, wherein determining (302) the total heat transfer cost comprises: - determining (505) the total energy loss; - determining (506) an additional fuel consumption of the thermal power plant to compensate for the total energy loss; and - determining (507) a cost of the additional fuel consumption based on a fuel price (508).

A method for removing soot on at least one heat exchanger (201, 202, 203, 204) of a thermal power plant (200), comprising: - determining the optimum time to remove soot on the at least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 7; and

— removing soot on the at least one heat exchanger at the determined optimum time by means of at least one soot removal system.

A heat exchange system of a thermal power plant (200), comprising: - at least one heat exchanger (201, 202, 203, 204) for transferring heat from a first medium to a second medium; - a control unit (213) arranged to determine the optimum moment for removing soot on the at least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 7; and - at least one soot removal system (220, 230, 240) arranged to remove soot on the heat exchanger at the determined optimum time.

A data processing system arranged to perform the computer-implemented method of any one of claims 1 to 7.

A computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute the computer-implemented method of any one of claims 1 to 7.

A computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to perform the computer-implemented method of any one of claims 1 to 7.