FR3108388A1 - Processes for optimizing the operation of a boiler, devices and corresponding boilers - Google Patents
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Abstract
Procédé s pour optimiser le fonctionnement d ’une chaudière, dispositifs et chaudières correspondantes Ce procédé comporte des étapes consistant à : - mesurer des valeurs de température de fumées issues d’une combustion dans la chaudière, ces mesures étant réalisées par au moins un capteur de température (32) installé dans la chaudière, ledit au moins un capteur étant associé à au moins une zone d’intérêt à surveiller ; - construire automatiquement, au moyen d’un système de surveillance (30) associé à la chaudière (4), un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;- identifier automatiquement, par le système de surveillance et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt. Figure pour l'abrégé : Figure 1Method for optimizing the operation of a boiler, devices and corresponding boilers This method comprises steps consisting in: measuring the temperature values of flue gases resulting from combustion in the boiler, these measurements being carried out by at least one temperature sensor. temperature (32) installed in the boiler, said at least one sensor being associated with at least one area of interest to be monitored; - automatically construct, by means of a monitoring system (30) associated with the boiler (4), a history of the temperature values measured for the area of interest; - identify automatically, by the monitoring system and according to the history of the temperature values and of at least one predefined limit, the occurrence of a criticality condition of the area of interest. Figure for abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne des procédés pour optimiser le fonctionnement d’une chaudière, ainsi que des dispositifs et des chaudières correspondants.The present invention relates to methods for optimizing the operation of a boiler, as well as corresponding devices and boilers.
L’invention est particulièrement applicable au domaine des chaudières utilisées dans les incinérateurs d’ordures ménagères, bien que cet exemple ne soit pas limitatif et que cette invention puisse s’appliquer sur d’autres types de chaudière utilisant des combustibles encrassants, comme la biomasse.The invention is particularly applicable to the field of boilers used in household waste incinerators, although this example is not limiting and this invention can be applied to other types of boiler using fouling fuels, such as biomass .
Dans des installations de combustion, telles que des incinérateurs industriels, notamment ceux destinés à brûler des combustibles contenant une fraction minérale, tels que les ordures ménagères, il est fréquent que les chaudières s’encrassent ou subissent des dégradations au fil du temps notamment par corrosion, ou incompatibilité des matériaux avec les niveaux de température générés (réfractaires, aciers…). Tout cela aboutit à une diminution :In combustion installations, such as industrial incinerators, in particular those intended to burn fuels containing a mineral fraction, such as household waste, it is common for the boilers to become clogged or to suffer damage over time, in particular by corrosion. , or incompatibility of materials with the generated temperature levels (refractory, steel, etc.). All this leads to a reduction:
- de la performance énergétique des chaudières, cette performance étant caractérisée par la quantité d’énergie produite par masse de déchet ;the energy performance of the boilers, this performance being characterized by the quantity of energy produced per mass of waste;
- de leur disponibilité, caractérisée par la masse de déchet traitable dans une durée donnée (par exemple une année) ;their availability, characterized by the mass of waste that can be treated in a given period (for example one year);
- de la durée de vie de l’installation, caractérisée par le nombre d’année avant remplacement d’équipements principaux.the lifetime of the installation, characterized by the number of years before replacement of the main equipment.
Il est par conséquent nécessaire, pour maintenir les performances attendues, de procéder au nettoyage des chaudières, notamment pour nettoyer les surfaces de leurs échangeurs thermiques. Il est aussi nécessaire d’opérer la chaudière dans des plages de fonctionnement où le risque de corrosion est plus faible et/ou où il n’y a pas d’incompatibilité thermique entre la température et les matériaux utilisés.It is therefore necessary, in order to maintain the expected performance, to clean the boilers, in particular to clean the surfaces of their heat exchangers. It is also necessary to operate the boiler in operating ranges where the risk of corrosion is lower and/or where there is no thermal incompatibility between the temperature and the materials used.
Le remplacement d’éléments corrodés ou affectés génère des couts d’arrêt et de maintenance importants et les opérations de nettoyage nécessitent typiquement d’arrêter l’installation, ce qui induit une perte de disponibilité de l’installation et peut, dans certaines circonstances, engendrer un coût économique important pour l’exploitant. De plus, la remise en service de l’installation après un arrêt complet est susceptible d’engendrer des sollicitations mécaniques importantes qui peuvent causer une usure prématurée de certains composants de l’installation.The replacement of corroded or affected elements generates significant downtime and maintenance costs and cleaning operations typically require stopping the installation, which induces a loss of availability of the installation and can, under certain circumstances, generate a significant economic cost for the operator. In addition, restarting the installation after a complete shutdown is likely to generate significant mechanical stresses which can cause premature wear of certain components of the installation.
En ce qui concerne le nettoyage, certaines méthodes peuvent certes être mises en œuvre lorsque la chaudière est en fonctionnement, sans qu’il ne soit nécessaire d’arrêter complètement l’installation ni, éventuellement, de réduire sa charge. Cependant, ces méthodes de nettoyage sont généralement discontinues et énergivores, comme le nettoyage par ramonage vapeur, ce qui se traduit par une perte de performance entre deux nettoyages ou lors du nettoyage et donc leur l’emploi répété peut avoir un impact négatif sur l’efficacité et sur les performances de l’installation, voire même causer une usure ou des dégradations mécaniques prématurées de certains composants de l’installation, ce qui induit également un coût économique pour l’exploitant de l’installation.As far as cleaning is concerned, certain methods can certainly be implemented when the boiler is in operation, without it being necessary to completely shut down the installation or, possibly, reduce its load. However, these cleaning methods are generally discontinuous and energy-intensive, such as cleaning by steam sweeping, which results in a loss of performance between two cleanings or during cleaning and therefore their repeated use can have a negative impact on the efficiency and on the performance of the installation, or even cause wear or premature mechanical damage to certain components of the installation, which also entails an economic cost for the operator of the installation.
Certaines conditions opératoires génèrent également sur certains échangeurs des niveaux de températures favorables aux dépôts d’oxydes ou de sels fondus très corrosifs ou très collants dont les effets sont soit des dommages irréversibles sur les matériaux et surfaces d’échanges, soit l’accroche de dépôts non amovibles par les systèmes de nettoyage chaudière en service. Ces conditions opératoires vont, de ce fait, affecter la disponibilité et/ou la durée de vie de l’installationCertain operating conditions also generate on certain exchangers temperature levels favorable to the deposits of oxides or very corrosive or very sticky molten salts, the effects of which are either irreversible damage to the materials and exchange surfaces, or the attachment of deposits cannot be removed by the boiler cleaning systems in service. These operating conditions will therefore affect the availability and/or the life of the installation.
Il existe donc un besoin pour des procédés et des dispositifs permettant de limiter l’encrassement des chaudières et d’éviter les problèmes précités.There is therefore a need for methods and devices making it possible to limit the fouling of boilers and to avoid the aforementioned problems.
Selon un aspect, l’invention concerne un procédé pour optimiser le fonctionnement d’une installation de combustion comportant une chaudière, dans lequel le procédé comporte des étapes consistant à :According to one aspect, the invention relates to a method for optimizing the operation of a combustion installation comprising a boiler, in which the method comprises steps consisting of:
- mesurer des valeurs de température de fumées issues d’une combustion dans la chaudière, ces mesures étant réalisées par au moins un capteur de température installé dans la chaudière, ledit au moins un capteur étant associé à au moins une zone d’intérêt à surveiller ;- measuring flue gas temperature values resulting from combustion in the boiler, these measurements being carried out by at least one temperature sensor installed in the boiler, said at least one sensor being associated with at least one zone of interest to be monitored ;
- construire automatiquement, au moyen d’un système de surveillance associé à la chaudière, un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;- automatically build, by means of a monitoring system associated with the boiler, a history of the temperature values measured for the area of interest;
- identifier automatiquement, par le système de surveillance et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt.- automatically identify, by the monitoring system and according to the history of the temperature values and at least one predefined limit, the occurrence of a condition of criticality of the zone of interest.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un tel procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :According to advantageous but not mandatory aspects, such a method may incorporate one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically permissible combination:
- Le procédé comporte, suite à l’identification de la condition de criticité, une étape consistant à actionner automatiquement un système de nettoyage intégré à la chaudière pour nettoyer la zone d’intérêt sans interrompre le fonctionnement de l’installation de combustion et/ou de commander un système d’injection de réactif et/ou de modifier les conditions opératoires de fonctionnement de la chaudière.- The method comprises, following the identification of the criticality condition, a step consisting in automatically activating a cleaning system integrated into the boiler to clean the zone of interest without interrupting the operation of the combustion installation and/or to control a reagent injection system and/or to modify the operating conditions of the boiler.
- Le procédé comporte, suite à l’identification de la condition de criticité, une étape consistant à envoyer une alerte sur une interface homme machine d’un terminal utilisateur couplé au système de surveillance.- The method comprises, following the identification of the criticality condition, a step consisting in sending an alert on a man-machine interface of a user terminal coupled to the monitoring system.
- Une condition de criticité est identifiée si la température ou une valeur représentative de la température reste dans un intervalle prédéfini pendant une durée supérieure à une durée seuil prédéfinie, l’intervalle prédéfini étant défini à partir de ladite valeur limite de température.- A condition of criticality is identified if the temperature or a value representative of the temperature remains within a predefined interval for a duration greater than a predefined threshold duration, the predefined interval being defined from said temperature limit value.
- La valeur limite de température est défini par les points de fusion des cendres, et notamment par les points de fusion des sels, oxydes et éventuellement imbrulés carbonés.- The temperature limit value is defined by the melting points of the ashes, and in particular by the melting points of the salts, oxides and possibly unburnt carbonaceous substances.
- Des capteurs de température sont installés immédiatement en amont et en aval de la zone d’intérêt, et dans lequel la valeur représentative de température est une différence entre les valeurs de température mesurées par les capteurs placés en amont et en aval.- Temperature sensors are installed immediately upstream and downstream of the area of interest, and in which the representative temperature value is a difference between the temperature values measured by the sensors placed upstream and downstream.
- Les capteurs de température sont des pyromètres.- The temperature sensors are pyrometers.
- Le système de surveillance est distinct d’un système de contrôle-commande intégré à l’installation de combustion.- The monitoring system is separate from a control-command system integrated into the combustion installation.
- Ladite limite prédéfinie est déterminée préalablement par apprentissage.- Said predefined limit is determined beforehand by learning.
- La zone d’intérêt est une surface d’un échangeur de chaleur de la chaudière.- The area of interest is a surface of a boiler heat exchanger.
Selon un autre aspect, l’invention concerne une installation de combustion, comportant une chaudière, un dispositif de surveillance et au moins un capteur de température installé dans la chaudière et associé à au moins une zone d’intérêt à surveiller, ladite installation étant configurée pour mettre en œuvre des étapes consistant à :According to another aspect, the invention relates to a combustion installation, comprising a boiler, a monitoring device and at least one temperature sensor installed in the boiler and associated with at least one zone of interest to be monitored, said installation being configured to implement steps consisting of:
- mesurer des valeurs de température de fumées issues d’une combustion dans la chaudière, ces mesures étant réalisées par ledit au moins un capteur de température ;- measuring flue gas temperature values resulting from combustion in the boiler, these measurements being carried out by said at least one temperature sensor;
- construire automatiquement, au moyen du système de surveillance, un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;- automatically build, by means of the monitoring system, a history of the temperature values measured for the area of interest;
- identifier automatiquement, par le système de surveillance et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt.- automatically identify, by the monitoring system and according to the history of the temperature values and at least one predefined limit, the occurrence of a condition of criticality of the zone of interest.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un procédé de fonctionnement d’une chaudière, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the description which will follow of an embodiment of a method of operating a boiler, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which:
La figure 1 représente une installation 2 conçue pour brûler des combustibles, telle qu’un incinérateur d’ordures ménagères.Figure 1 shows an installation 2 designed to burn fuels, such as a household waste incinerator.
Cet exemple n’est pas limitatif et l’invention est utilisable à d’autres types d’installations, notamment pour toute installation industrielle comportant une chaudière destinée à brûler un combustible.This example is not limiting and the invention can be used for other types of installations, in particular for any industrial installation comprising a boiler intended to burn a fuel.
Dans des modes de réalisation, l’installation 2 comporte une chaudière 4 comprenant un four 6 incluant une chambre de combustion 8 équipée de brûleurs 10 et alimentée par un conduit 12 d’entrée de combustible.In some embodiments, the installation 2 comprises a boiler 4 comprising a furnace 6 including a combustion chamber 8 equipped with burners 10 and supplied by a fuel inlet duct 12.
Par exemple, les combustibles brûlés sont des déchets, notamment des ordures ménagères.For example, the fuels burned are waste, in particular household waste.
La structure de la chambre de combustion 8 est conventionnelle et n’est pas décrite plus en détail. Lors de la combustion des matériaux combustibles, des fumées s’échappent de la chambre 8 et circulent en direction d’échangeurs de chaleur décrits ci-après et disposés en aval de la chambre 8.The structure of the combustion chamber 8 is conventional and is not described in more detail. During the combustion of combustible materials, fumes escape from chamber 8 and circulate in the direction of heat exchangers described below and arranged downstream of chamber 8.
Comme illustré sur la figure 1, la partie de la chaudière 4 située en aval de la chambre de combustion comporte une voûte qui surplombe le four 6, une première partie coudée par rapport à la voûte, une partie basse 14 (ou pied), puis une deuxième partie qui remonte parallèlement à la première partie.As illustrated in Figure 1, the part of the boiler 4 located downstream of the combustion chamber comprises a vault which overhangs the furnace 6, a first part bent with respect to the vault, a lower part 14 (or foot), then a second part which goes up parallel to the first part.
La chaudière 6 comporte aussi un circuit 16 d’échange thermique comprenant un ou plusieurs échangeurs de chaleur 18 installés à l’intérieur de la chaudière, de préférence dans la deuxième partie, de manière à être en contact avec les fumées.The boiler 6 also comprises a heat exchange circuit 16 comprising one or more heat exchangers 18 installed inside the boiler, preferably in the second part, so as to be in contact with the flue gases.
La deuxième partie se termine par une ouverture de sortie 20 par laquelle les fumées sortent de la chaudière 4.The second part ends with an outlet opening 20 through which the fumes come out of the boiler 4.
En aval de la sortie 20 peuvent être installés des systèmes de filtrage et de dépollution des fumées, permettant de dépolluer les fumées avant leur rejet à l’extérieur de l’installation 2 par une cheminée.Downstream of outlet 20, smoke filtering and pollution control systems can be installed, allowing the smoke to be cleaned before it is discharged outside installation 2 through a chimney.
La forme particulière de la partie de la chaudière 4 située en aval de la chambre 8 permet de canaliser les fumées vers les échangeurs 18 puis en direction de la sortie 20.The particular shape of the part of the boiler 4 located downstream of the chamber 8 allows the flue gases to be channeled towards the exchangers 18 then towards the outlet 20.
Au sens de la présente description, les termes « amont » et « aval » sont par exemple définis en fonction du sens de circulation des fumées issues de la combustion lors d’un fonctionnement normal de l’installation 2.Within the meaning of the present description, the terms "upstream" and "downstream" are for example defined according to the direction of circulation of the fumes resulting from combustion during normal operation of the installation 2.
Sur la figure 1, la flèche F1 représente le flux de combustible fourni à la chaudière 4. Les flèches F2, F3 et F4 illustrent successivement le cheminement des fumées depuis la chambre 8 vers la sortie 20.In figure 1, the arrow F1 represents the flow of fuel supplied to the boiler 4. The arrows F2, F3 and F4 successively illustrate the path of the flue gases from the chamber 8 towards the outlet 20.
De façon connue, l’installation 2 comporte un système de contrôle-commande 22, par exemple réalisé par des moyens électroniques et/ou électromécaniques, qui permet à l’exploitant de piloter l’installation 2.In a known way, the installation 2 comprises a control-command system 22, for example produced by electronic and/or electromechanical means, which allows the operator to control the installation 2.
Par exemple, le système de contrôle-commande 22 permet à l’exploitant d’actionner à distance des éléments de l’installation 2 tels que des pompes, des vannes, des injecteurs, des brûleurs, des ventilateurs, des convoyeurs de combustible, et ainsi de suite, en fonction de conditions de fonctionnement de l’installation 2.For example, the control-command system 22 allows the operator to remotely operate elements of the installation 2 such as pumps, valves, injectors, burners, fans, fuel conveyors, and so on, depending on the operating conditions of the installation 2.
De préférence, l’installation 2 comporte également un ou plusieurs systèmes auxiliaires 24 de nettoyage, installés dans la chaudière 4, et qui permettent de nettoyer localement la chaudière 4 pendant que l’installation 2 est en fonctionnement. En d’autres termes, le ou les systèmes auxiliaires 24 de nettoyage sont intégrés à la chaudière 4.Preferably, the installation 2 also comprises one or more auxiliary cleaning systems 24, installed in the boiler 4, and which allow the boiler 4 to be cleaned locally while the installation 2 is in operation. In other words, the auxiliary cleaning system(s) 24 are integrated into the boiler 4.
Par exemple, les systèmes de nettoyage 24 peuvent être configurés pour éliminer des résidus (tels que des cendres contenant des mélanges de sels fondus et d’oxydes) déposés sur des surfaces internes à la chaudière. Ces systèmes , peuvent être un ou plusieurs des systèmes suivants : des systèmes de ramonage par vapeur ou par air comprimé, ou des douches injectant de l’eau pour créer localement un choc thermique, ou des marteaux pneumatiques configurés pour générer une onde de choc visant à décrocher mécaniquement des résidus déposés sur des surfaces, ou des systèmes de grenaillage configurés pour injecter des billes métalliques aptes à décoller par micro-choc des résidus déposés en surface, ou des systèmes permettant d’injecter et de faire exploser des poches de gaz pour décoller localement des résidus déposés sur des surfaces, ou toute combinaison possible de ces systèmes.For example, 24 cleaning systems can be configured to remove residues (such as ash containing mixtures of molten salts and oxides) deposited on internal boiler surfaces. These systems may be one or more of the following systems: steam or compressed air sweeping systems, or showers injecting water to locally create a thermal shock, or pneumatic hammers configured to generate a shock wave aimed to mechanically release residues deposited on surfaces, or blasting systems configured to inject metal balls capable of detaching residues deposited on the surface by micro-shock, or systems making it possible to inject and explode pockets of gas to locally peel off residues deposited on surfaces, or any possible combination of these systems.
Les systèmes 24 peuvent aussi inclure un système d’injection d’un réactif visant à modifier à la hausse ou à la baisse les températures de fusion des mélanges de sels et d’oxydes contenus dans les cendres pour empêcher le dépôt et la cristallisation de ces résidus corrosifs ou collants dans des zones critiques de la chaudière. Un exemple de tels systèmes d’injection est décrit dans la demande de brevet FR-3053445-A1.The systems 24 can also include a system for injecting a reagent aimed at modifying upwards or downwards the melting temperatures of the mixtures of salts and oxides contained in the ashes to prevent the deposition and crystallization of these corrosive or sticky residues in critical areas of the boiler. An example of such injection systems is described in patent application FR-3053445-A1.
Par exemple, le ou les systèmes de nettoyage 24 sont pilotés par le système de contrôle-commande 22.For example, the cleaning system(s) 24 are controlled by the control-command system 22.
Conformément à des modes de réalisation de l’invention, l’installation 2 comporte également un système de diagnostic 30 comprenant un ou plusieurs capteurs de température 32 et un dispositif électronique de commande 34 apte à utiliser une liaison de télécommunications 36 pour échanger des données avec un serveur informatique distant 38.In accordance with embodiments of the invention, the installation 2 also comprises a diagnostic system 30 comprising one or more temperature sensors 32 and an electronic control device 34 capable of using a telecommunications link 36 to exchange data with a remote computer server 38.
De préférence, le système de diagnostic 30 est distinct du système de contrôle commande 22.Preferably, the diagnostic system 30 is separate from the command and control system 22.
Chacun des capteurs de température 32 est configuré pour mesurer, à un emplacement prédéterminé de l’intérieur de la chaudière 4, la température des fumées issues de la combustion.Each of the temperature sensors 32 is configured to measure, at a predetermined location inside the boiler 4, the temperature of the flue gases resulting from combustion.
Les capteurs de température 32 sont préférentiellement placés à des emplacements particuliers, notamment associés à des surfaces susceptibles d’être encrassées, comme les surfaces des échangeurs 18. Leur positon peut être basée sur l’analyse thermique de la chaudière, des retours d’expériences sur les zones critiques et/ou par des calculs numériques du profil thermique de la chaudièreThe temperature sensors 32 are preferably placed at specific locations, in particular associated with surfaces liable to be clogged, such as the surfaces of the exchangers 18. Their position can be based on the thermal analysis of the boiler, feedback from experience on critical areas and/or by numerical calculations of the thermal profile of the boiler
De préférence, les capteurs de température 32 sont des pyromètres, tels que des pyromètres à infrarouge, ou des pyromètres monochromatiques ou bi-chromatiques.Preferably, the temperature sensors 32 are pyrometers, such as infrared pyrometers, or monochromatic or bi-chromatic pyrometers.
Dans l’exemple de la figure 1, cinq capteurs 32 sont illustrés: un situé dans la première partie, et les quatre autres situés dans la deuxième partie, en étant placés de sorte à ce que chaque paire de capteurs encadre l’un des trois échangeurs 18.In the example of Figure 1, five sensors 32 are illustrated: one located in the first part, and the other four located in the second part, being placed so that each pair of sensors frames one of the three exchangers 18.
On comprend toutefois que cet exemple n’est donné qu’à titre d’illustration et qu’en pratique, de nombreuses autres configurations peuvent être retenues.It is understood, however, that this example is only given by way of illustration and that in practice, many other configurations can be adopted.
Selon des exemples avantageux, les capteurs 32 sont placés de manière à pouvoir mesurer la température immédiatement en amont et en aval de zones d’intérêt, de manière à pouvoir ensuite calculer une différence de température associée à une telle zone d’intérêt, ces zones d’intérêt pouvant être des surfaces susceptibles de s’encrasser, telles que les surfaces d’échange thermique des échangeurs 18.According to advantageous examples, the sensors 32 are placed so as to be able to measure the temperature immediately upstream and downstream of areas of interest, so as to then be able to calculate a temperature difference associated with such an area of interest, these areas of interest which may be surfaces liable to become clogged, such as the heat exchange surfaces of the exchangers 18.
Selon des exemples, le dispositif de commande 34 comporte un processeur (tel qu’un microprocesseur ou un microcontrôleur) et une mémoire informatique formant un support d’enregistrement lisible par ordinateur.According to examples, the control device 34 includes a processor (such as a microprocessor or a microcontroller) and a computer memory forming a computer-readable recording medium.
Dans un mode de réalisation, le procédé de l’invention est mis en œuvre par des modules d’instructions de code exécutable enregistrées dans la mémoire. La mémoire est, par exemple, un disque optique, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire non volatile (de technologie EPROM, ou EEPROM, ou Flash, ou NVRAM, ou équivalent), ou une carte magnétique ou optique ou toute autre technologie ou combinaison de technologies appropriées.In one embodiment, the method of the invention is implemented by modules of executable code instructions stored in memory. The memory is, for example, an optical disc, a magneto-optical disc, a ROM memory, a RAM memory, a non-volatile memory (of EPROM technology, or EEPROM, or Flash, or NVRAM, or equivalent), or a card magnetic or optical or any other appropriate technology or combination of technologies.
En variante, ledit procédé est mis en œuvre par un composant logique programmable tel qu’un FPGA (Field Programmable Gate Array), ou encore par un circuit intégré spécialisé tel qu’un ASIC (Application Specific Integrated Circuit).Alternatively, said method is implemented by a programmable logic component such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or even by a specialized integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
En pratique, le dispositif de commande 34 est en communication avec les capteurs 32, par exemple au moyen de liaisons filaires, ou d’une liaison sans fil, telle qu’une liaison radio de courte portée. Le dispositif de communication 34 comporte par exemple une interface d’acquisition de données.In practice, the control device 34 is in communication with the sensors 32, for example by means of wired links, or a wireless link, such as a short-range radio link. The communication device 34 comprises for example a data acquisition interface.
Selon des exemples, la liaison de télécommunication 36 est une liaison radio, par exemple de type WiFi, ou GSM, ou LTE, ou analogue, ou une liaison utilisant un réseau local (LAN) ou un réseau internet.According to examples, the telecommunications link 36 is a radio link, for example of the WiFi, or GSM, or LTE, or similar type, or a link using a local area network (LAN) or an Internet network.
Le serveur distant 38 peut être un serveur informatique comportant un processeur et une ou plusieurs mémoires. Le processeur peut par exemple être programmé pour mettre en œuvre des traitement prédéfinis sur des données de mesure (mesurées par les capteurs 32) reçues depuis le dispositif de commande 34 et/ou pour stocker des données de mesure reçues depuis le dispositif de commande 34.The remote server 38 can be a computer server comprising a processor and one or more memories. The processor can for example be programmed to implement predefined processing on measurement data (measured by the sensors 32) received from the control device 34 and/or to store measurement data received from the control device 34.
Le système 30 peut en outre comporter un terminal client, tel qu’un ordinateur ou un dispositif de communication mobile, par exemple un téléphone portable ou une tablette, ce terminal client comportant un écran apte à afficher des informations au moyen d’une interface homme machine. Le terminal client peut être en communication avec le serveur distant 38 et/ou avec le dispositif de commande 32.The system 30 can also comprise a client terminal, such as a computer or a mobile communication device, for example a mobile phone or a tablet, this client terminal comprising a screen capable of displaying information by means of a human interface machine. The client terminal can be in communication with the remote server 38 and/or with the control device 32.
De façon générale, le système 30 et configuré pour mettre en œuvre des étapes consistant à :Generally, the system 30 is configured to implement steps consisting of:
- mesurer, de façon répétée ou continue, des valeurs de température de fumées issues de la combustion dans la chaudière 4, ces mesures étant réalisées par au moins un des capteurs de température 32 installé dans la chaudière 4, ledit au moins un capteur étant associé à au moins une zone d’intérêt à surveiller ;- measure, repeatedly or continuously, temperature values of fumes resulting from combustion in the boiler 4, these measurements being carried out by at least one of the temperature sensors 32 installed in the boiler 4, said at least one sensor being associated at least one area of interest to be monitored;
- construire automatiquement, au moyen du système de surveillance 30, un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;- automatically constructing, by means of the monitoring system 30, a history of the temperature values measured for the zone of interest;
- identifier automatiquement, par le système de surveillance 30 et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt.- automatically identify, by the monitoring system 30 and according to the history of the temperature values and at least one predefined limit, the occurrence of a condition of criticality of the zone of interest.
Dans ce qui suit, par « condition de criticité », ou « condition critique », on désigne une condition critique susceptible d’endommager la zone d’intérêt, telle qu’une condition propice à l’encrassement ou à la corrosion de la zone d’intérêt.In what follows, by “condition of criticality”, or “critical condition”, is meant a critical condition likely to damage the zone of interest, such as a condition conducive to fouling or corrosion of the zone. of interest.
Par exemple, une telle condition est atteinte lorsque la température qui règne au niveau de la surface, ou en un emplacement de la chaudière, dépasse une limite prédéfinie de température, ce dépassement étant susceptible de conduire à l’endommagement de la zone d’intérêt.For example, such a condition is reached when the temperature prevailing at surface level, or at a location of the boiler, exceeds a predefined temperature limit, this overshoot being likely to lead to damage to the zone of interest. .
Selon des exemples, suite à l’identification de la condition de criticité, le système 30 peut actionner automatiquement le système de nettoyage 24 pour nettoyer la zone d’intérêt sans interrompre le fonctionnement de l’installation 2.According to examples, following the identification of the criticality condition, the system 30 can automatically activate the cleaning system 24 to clean the area of interest without interrupting the operation of the installation 2.
L’actionnement du système de nettoyage 24 peut être piloté par le système 30 par l’intermédiaire du système de contrôle commande 22.The actuation of the cleaning system 24 can be controlled by the system 30 via the command control system 22.
De préférence, l’intensité du nettoyage opéré par le système de nettoyage 24 (telle que la quantité de liquide ou de matière injectée, ou l’intensité d’une action mécanique) peut être dosée automatiquement par le système 30, en fonction du degré d’encrassement identifié.Preferably, the intensity of the cleaning carried out by the cleaning system 24 (such as the quantity of liquid or material injected, or the intensity of a mechanical action) can be dosed automatically by the system 30, according to the degree fouling identified.
En variante, suite à l’identification de la condition de criticité, le système 30 peut envoyer une alerte sur une interface homme machine du terminal utilisateur, par exemple pour qu’un opérateur actionne manuellement le système de nettoyage 24.As a variant, following the identification of the criticality condition, the system 30 can send an alert to a man-machine interface of the user terminal, for example so that an operator manually activates the cleaning system 24.
Dans des modes de réalisation, une condition de criticité est identifiée si la température ou une valeur représentative de la température reste dans un intervalle prédéfini, aussi nommé « zone critique », pendant une durée supérieure à une durée seuil prédéfinie, l’intervalle prédéfini étant défini à partir de ladite valeur limite de température. Une ou plusieurs valeurs limite de température peuvent ainsi être définies pour chaque zone critique. La ou les valeurs limite de température peuvent être enregistrées en mémoire du dispositif 32 et/ou du serveur 38.In embodiments, a condition of criticality is identified if the temperature or a value representative of the temperature remains within a predefined interval, also called "critical zone", for a duration greater than a predefined threshold duration, the predefined interval being defined from said temperature limit value. One or more temperature limit values can thus be defined for each critical zone. The temperature limit value(s) can be stored in the memory of the device 32 and/or of the server 38.
De façon générale, les étapes visant à construire l’historique et à identifier la condition de criticité peuvent être implémentées par le dispositif de commande 34 et/ou par le serveur 38.In general, the steps aimed at building the history and identifying the criticality condition can be implemented by the control device 34 and/or by the server 38.
En pratique, la limite de température prédéfinie peut être déterminée préalablement par un processus apprentissage, ou par calibration. Un tel processus consiste généralement à connaitre une ou plusieurs des informations suivantes :In practice, the predefined temperature limit can be determined beforehand by a learning process, or by calibration. Such a process typically involves knowing one or more of the following information:
- les températures des gaz, mesurées en continu,the gas temperatures, measured continuously,
- les températures de peau des échangeurs, connues par calcul etthe skin temperatures of the exchangers, known by calculation and
- les propriétés physico-chimiques des cendres déposées sur les surfaces (les zones d’intérêt à surveiller) pour identifier notamment les températures de fusion des mélanges de sels et d’oxydes contenus dans les cendres,the physico-chemical properties of the ashes deposited on the surfaces (the areas of interest to be monitored) to identify in particular the melting temperatures of the mixtures of salts and oxides contained in the ashes,
de manière à établir un lien entre la nature et la quantité de la matière déposée sur la surface, la nature du combustible (ordures, biomasse,….) et la température effective des fumées circulant dans ladite zone.so as to establish a link between the nature and the quantity of the material deposited on the surface, the nature of the fuel (garbage, biomass, etc.) and the effective temperature of the fumes circulating in the said zone.
Ces températures de fusion et donc la ou les valeurs de température limites peuvent être typiquement déterminées en laboratoire par des analyses thermiques différentielles et/ou par analyses thermogravimétiques réalisées sur la base d’échantillons de cendres et dépôts représentatifs prélevés sur l’installation.These melting temperatures and therefore the limit temperature value(s) can typically be determined in the laboratory by differential thermal analyzes and/or by thermogravimetic analyzes carried out on the basis of representative samples of ashes and deposits taken from the installation.
La ou les valeurs limites de température peuvent être définies avantageusement pour éviter d’opérer certains échangeurs à des températures proches des températures critiques de fusion des cendres.The temperature limit value(s) can be advantageously defined to avoid operating certain exchangers at temperatures close to the critical ash melting temperatures.
De préférence, ces échangeurs sont alors opérés :Preferably, these exchangers are then operated:
- soit en les opérant volontairement à des températures supérieures ou inférieures, grâce aux actions de nettoyage sur les échangeurs amont, ou en adaptant la nature et/ou les fréquences de nettoyages du dispositif 24 dudit échangeur, ou en modifiant les conditions opératoires de la chaudière (charge et excès d’air de combustion) qui vont modifier le profil thermique dans la chaudière ;either by operating them voluntarily at higher or lower temperatures, thanks to the cleaning actions on the upstream exchangers, or by adapting the nature and/or the frequencies of cleaning of the device 24 of the said exchanger, or by modifying the operating conditions of the boiler ( load and excess combustion air) which will modify the thermal profile in the boiler;
- soit, quand il n’est pas possible de modifier les températures de fonctionnement des échangeurs, d’empêcher le dépôt et la cristallisation de ces résidus en modifiant leurs températures de fusions des cendres (sels fondus et/ou oxydes), au moyen d’un système d’injection de réactif.or, when it is not possible to modify the operating temperatures of the exchangers, to prevent the deposition and crystallization of these residues by modifying their melting temperatures of the ashes (molten salts and/or oxides), by means of a reagent injection system.
Ce type d’analyse, en plus de donner des informations sur les points de fusions des cendres (sels et oxydes), peut également donner des informations sur la formation des imbrulés et leur nature. En effet, cela permet de déterminer s’il s’agit d’imbrulés provenant d’imbrulés carbonés, notamment de chaines carbonées longues formés à basse température de décomposition thermique, ou d’imbrulés provenant de carbone pyrolyse formés à plus haute température de décomposition thermique.This type of analysis, in addition to providing information on the melting points of the ashes (salts and oxides), can also provide information on the formation of unburnt matter and their nature. Indeed, this makes it possible to determine whether it is unburnt from carbonaceous unburnt, in particular long carbon chains formed at low thermal decomposition temperature, or unburnt from pyrolysis carbon formed at higher decomposition temperature. thermal.
Cette analyse peut donc, couplée aux températures relevées en zone de combustion, également donner des limites opératoires concernant la combustion et notamment les ratios d’air recommandés pour une combustion optimale.This analysis can therefore, coupled with the temperatures recorded in the combustion zone, also give operating limits concerning combustion and in particular the air ratios recommended for optimal combustion.
Dans des modes de réalisation, lorsque des capteurs de température 32 sont installés immédiatement en amont et en aval de la zone d’intérêt, la valeur représentative de température peut être une différence entre les valeurs de température mesurées par les capteurs placés en amont et en aval.In embodiments, when temperature sensors 32 are installed immediately upstream and downstream of the area of interest, the representative temperature value can be a difference between the temperature values measured by the sensors placed upstream and downstream.
Selon des variantes, la valeur représentative de température peut être une grandeur statistique calculée à partir de l’historique des valeurs de températures mesurées, tel qu’une moyenne, notamment une moyenne mobile, ou une médiane, ou une distribution de température (par exemple, un ou plusieurs pourcentages d’une valeur de maximum ou de minimum, ou une valeur de quartile ou de décile), ou toute grandeur appropriée en fonction de la nature de la surface à surveiller.According to variants, the representative temperature value can be a statistical quantity calculated from the history of the measured temperature values, such as an average, in particular a moving average, or a median, or a temperature distribution (for example , one or more percentages of a maximum or minimum value, or a quartile or decile value), or any appropriate quantity depending on the nature of the surface to be monitored.
Par exemple, un historique de la valeur représentative de température peut être construit et mémorisé en fonction des valeurs de température mesurées.For example, a history of the representative temperature value can be constructed and stored as a function of the measured temperature values.
L’historique peut être construit en temps réel, par exemple sur plusieurs heures ou jours, voire plus longtemps, au fur et à mesure de la réception des valeurs de température mesurées par les capteurs 32.The history can be built in real time, for example over several hours or days, or even longer, as the temperature values measured by the sensors 32 are received.
Grâce à l’invention, il est possible de détecter un encrassement anormal de certaines zones à l’intérieur de la chaudière, notamment des surfaces d’échangeurs de chaleur, et ainsi d’intervenir localement pour nettoyer la ou les zones concernées avant qu’elles ne s’encrassent au point d’altérer le fonctionnement de l’installation 2 et de devoir opérer un nettoyage susceptible de réduire les performances de l’installation.Thanks to the invention, it is possible to detect abnormal fouling of certain zones inside the boiler, in particular the surfaces of heat exchangers, and thus to intervene locally to clean the zone or zones concerned before they do not become clogged to the point of altering the operation of the installation 2 and of having to operate a cleaning process likely to reduce the performance of the installation.
Avantageusement, cela permet d’actionner le système de nettoyage 24 de manière à ne pas nettoyer plus que nécessaire, notamment pour ne pas nettoyer des surfaces qui n’ont pas besoin de l’être.Advantageously, this makes it possible to actuate the cleaning system 24 so as not to clean more than necessary, in particular so as not to clean surfaces which do not need to be cleaned.
Dans un autre exemple, l’invention permet d’optimiser le mode de fonctionnement du système de nettoyage 24 et/ou les conditions opératoires de la chaudière de manière à ajuster les températures opératoires des échangeurs pour éviter que ceux-ci ne fonctionnent durablement dans une zone critique où l’accumulation de cendres et/ou le risque accru de corrosion est avéré par les analyses effectuées. Il peut aussi commander le dispositif d’injection d’un réactif modifiant les températures critiques comme indiqué précédemment.In another example, the invention makes it possible to optimize the mode of operation of the cleaning system 24 and/or the operating conditions of the boiler so as to adjust the operating temperatures of the exchangers to prevent them from operating durably in a critical zone where the accumulation of ash and/or the increased risk of corrosion is proven by the analyzes carried out. It can also control the device for injecting a reagent modifying the critical temperatures as indicated above.
Par exemple, si le système de nettoyage 24 comporte des éléments actionnables indépendamment les uns des autres pour agir indépendamment sur différentes zones de la chaudière, alors seuls le ou les éléments qui ont un effet sur la surface à nettoyer sont actionnés, les autres éléments n’étant pas actionnés.For example, if the cleaning system 24 comprises elements that can be actuated independently of each other to act independently on different zones of the boiler, then only the element or elements which have an effect on the surface to be cleaned are actuated, the other elements not not being actuated.
Au final, le système 30 permet une surveillance et un nettoyage préventif plus précis et plus personnalisable que lorsque seuls les systèmes de contrôle-commande propres à l’installation sont utilisés.Ultimately, System 30 provides more accurate and customizable monitoring and preventative cleaning than when only facility-specific control systems are used.
Avantageusement, d’autres anomalies peuvent être détectées, tel qu’un dysfonctionnement d’un capteur 32, ou une erreur de mesure. Des actions correctrices appropriées peuvent alors être prises.Advantageously, other anomalies can be detected, such as a malfunction of a sensor 32, or a measurement error. Appropriate corrective actions can then be taken.
Selon des modes de réalisation, le système de surveillance 30 est distinct du système de contrôle-commande intégré à l’installation 2.According to embodiments, the monitoring system 30 is separate from the control-command system integrated into the installation 2.
En pratique, le système de contrôle-commande 22 est généralement incorporé à l’installation 2 et ne peut pas toujours faire l’objet de modifications ou d’altérations de la part de l’exploitant, afin de garantir son intégrité et sa fiabilité.In practice, the control-command system 22 is generally incorporated into the installation 2 and cannot always be modified or altered by the operator, in order to guarantee its integrity and reliability.
Utiliser un système 30 distinct pour collecter des données de température permet de s’affranchir de limitations techniques et règlementaires qui sont imposées au système de contrôle-commande 22.Using a separate system 30 to collect temperature data makes it possible to overcome technical and regulatory limitations that are imposed on the control-command system 22.
La figure 2 représente un exemple d’un tableau synoptique 40 montrant des valeurs de température mesurées par des capteurs de température 32 associés à une portion 41 de la chaudière 4.FIG. 2 represents an example of a synoptic table 40 showing temperature values measured by temperature sensors 32 associated with a portion 41 of boiler 4.
Les indicateurs associés aux capteurs de température 32 et affichant les valeurs mesurées correspondantes portent ici les références 42-1, 42-2, 42-3, 42-4, 42-5, 42-6 et 42-7.The indicators associated with the temperature sensors 32 and displaying the corresponding measured values here bear the references 42-1, 42-2, 42-3, 42-4, 42-5, 42-6 and 42-7.
En outre, peuvent être affichées les différences de température entre deux capteurs de température 32 consécutifs (plus proches voisins l’un de l’autre). Les indicateurs affichant ces différences de température portent ici les références 44-1, 44-2, 44-3, 44-4, 44-5 et 44-6.In addition, the temperature differences between two consecutive temperature sensors 32 (nearest neighbors to each other) can be displayed. The indicators displaying these temperature differences here bear the references 44-1, 44-2, 44-3, 44-4, 44-5 and 44-6.
Un tel tableau synoptique peut être affiché sur l’écran ou sur l’interface homme-machine du terminal client.Such a synoptic table can be displayed on the screen or on the man-machine interface of the client terminal.
La figure 3 représente un graphique 50 illustrant une portion d’un d’historique de valeurs de température mesurées par un capteur 32 au cours du temps, mettant en évidence des fluctuations de la température mesurée au cours du temps.FIG. 3 represents a graph 50 illustrating a portion of a history of temperature values measured by a sensor 32 over time, highlighting fluctuations in the temperature measured over time.
Sur ce graphique 50, donné uniquement à des fins d’illustration, les températures sont indiquées sur l’axe des ordonnées et exprimées en degrés Celsius, et l’axe des abscisses indique le temps, exprimé par tranches de douze heures.On this graph 50, given for illustrative purposes only, the temperatures are indicated on the ordinate axis and expressed in degrees Celsius, and the abscissa axis indicates the time, expressed in twelve hour increments.
La courbe centrale 52 correspond à une valeur moyenne (moyenne mobile) des températures au cours du temps. Les courbes supérieure et inférieure correspondent, respectivement, à la valeur minimale et à la valeur maximale de température.The central curve 52 corresponds to an average value (moving average) of the temperatures over time. The upper and lower curves correspond, respectively, to the minimum value and to the maximum temperature value.
Le seuil 54 correspond à une limite de température prédéfinie. Dans cet exemple, on considère qu’il y a une situation anormale pour le capteur 32 dont sont issues les mesures lorsque la température moyenne (courbe 52) reste inférieure à la valeur limite 54 pendant une durée supérieure à un seuil de durée prédéfini (par exemple, une heure, cet exemple n’étant pas limitatif).Threshold 54 corresponds to a predefined temperature limit. In this example, it is considered that there is an abnormal situation for the sensor 32 from which the measurements come when the average temperature (curve 52) remains below the limit value 54 for a duration greater than a predefined duration threshold (for example, one hour, this example not being limiting).
La figure 4 représente un graphique 60 illustrant une portion d’un d’historique de valeurs d’une différence de température entre les valeurs des températures mesurées par deux capteurs 32 au cours du temps.FIG. 4 represents a graph 60 illustrating a portion of a history of values of a temperature difference between the values of the temperatures measured by two sensors 32 over time.
Sur ce graphique 50, donné uniquement à des fins d’illustration, les températures sont indiquées sur l’axe des ordonnées et exprimées en degrés Celsius, et l’axe des abscisses indique le temps, exprimé en unités arbitraires (par exemple en journées).On this graph 50, given for illustrative purposes only, temperatures are shown on the y-axis and expressed in degrees Celsius, and the x-axis shows time, expressed in arbitrary units (e.g. days) .
La courbe centrale 62 correspond à la différence des températures au cours du temps. La courbe 64 correspond à une valeur moyenne de la différence des températures au cours du temps.The central curve 62 corresponds to the temperature difference over time. Curve 64 corresponds to an average value of the temperature difference over time.
Le seuil 66 correspond à une limite de température prédéfinie. Dans cet exemple, on considère qu’il y a une situation anormale pour la zone associée aux capteurs 32 à partir desquels la différence de température est calculée lorsque la différence moyenne de température (courbe 64) reste inférieure à la valeur limite 66 pendant une durée supérieure à un seuil de durée prédéfini (par exemple, une heure, cet exemple n’étant pas limitatif).Threshold 66 corresponds to a predefined temperature limit. In this example, it is considered that there is an abnormal situation for the zone associated with the sensors 32 from which the temperature difference is calculated when the average temperature difference (curve 64) remains below the limit value 66 for a duration greater than a predefined duration threshold (for example, one hour, this example not being limiting).
La figure 5 représente un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fonctionnement du système 30.FIG. 5 represents an example of implementation of a method of operation of the system 30.
Le procédé débute à l’étape 100, par exemple avec la mise en service du système 30 après que l’installation 2 soit démarrée.The method begins at step 100, for example with the commissioning of the system 30 after the installation 2 has started.
Lors de l’étape 102, les capteurs 32 mesurent la température des fumées, par exemple à intervalles réguliers et/ou de manière continue, avec une période de mesure prédéfinie.During step 102, the sensors 32 measure the temperature of the fumes, for example at regular intervals and/or continuously, with a predefined measurement period.
Lors de l’étape 104, les données mesurées par les capteurs 32 sont collectées par l’unité 34 et, par exemple, sont envoyés automatiquement vers le serveur 38 par l’intermédiaire de la liaison 36.During step 104, the data measured by the sensors 32 are collected by the unit 34 and, for example, are sent automatically to the server 38 via the link 36.
Lors de l’étape 106, le serveur 38 calcule automatiquement l’historique des températures, pour chaque capteur, et/ou calcule une ou plusieurs grandeurs statistiques représentatives des températures collectées.During step 106, the server 38 automatically calculates the temperature history, for each sensor, and/or calculates one or more statistical magnitudes representative of the collected temperatures.
Les étapes 102, 104 et 106 peuvent être répétées au cours du temps et réalisées en continu au cours du déroulement du procédé, par exemple tant que l’installation 2 est en marche.Steps 102, 104 and 106 can be repeated over time and carried out continuously during the course of the process, for example as long as the installation 2 is running.
Lors de l’étape 108, le système de surveillance identifie automatiquement, en fonction de l’historique des valeurs de température et/ou de l’historique de la ou des grandeurs statistiques calculées et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition critique de la zone d’intérêt.During step 108, the monitoring system automatically identifies, as a function of the history of the temperature values and/or of the history of the calculated statistical magnitude(s) and of at least one predefined limit, the occurrence of a critical condition of the area of interest.
La figure 6 illustre des étapes 200, 201 et 202 qui s’effectuent en parallèle des étapes 100 à 108 et qui consistent à définir, ou mettre à jour, les limites prédéfinies générant l’occurrence d’une condition critique nécessaire au déclenchement de l’étape 110.FIG. 6 illustrates steps 200, 201 and 202 which are carried out in parallel with steps 100 to 108 and which consist in defining, or updating, the predefined limits generating the occurrence of a critical condition necessary for the triggering of the step 110.
L’étape 200 consiste à définir les limites en température imposées par la conception de la chaudière et des échangeurs (limites des caractéristiques mécaniques et thermique des matériaux en fonction des températures opératoires, identification des zones à risque de corrosion en fonction des températures des gaz).Step 200 consists in defining the temperature limits imposed by the design of the boiler and the exchangers (limits of the mechanical and thermal characteristics of the materials according to the operating temperatures, identification of the zones at risk of corrosion according to the temperatures of the gases) .
L’étape 201 consiste à restreindre ces limites en températures sur la base de l’expérience opératoire de la chaudière et aux historiques réalisés.Step 201 consists in restricting these temperature limits on the basis of the operating experience of the boiler and the histories carried out.
L’étape 202 consiste à adapter ces limites en températures en fonction des analyses effectuées sur les propriétés physico-chimiques des cendres effectivement prélevées sur site et notamment leurs points de fusion. Ces limites peuvent être revue par des analyses périodiques des dépôts par exemple lors des arrêts annuels ou biannuels des unités.Step 202 consists in adapting these temperature limits according to the analyzes carried out on the physico-chemical properties of the ashes actually sampled on site and in particular their melting points. These limits can be reviewed by periodic analyzes of the deposits, for example during the annual or biannual shutdowns of the units.
Selon des exemples, les étapes 200, 201 et 202 sont mises en œuvre par le dispositif de commande 34 et/ou par le serveur distant 38. Les valeurs des limites en température ainsi définies sont stockées en mémoire du dispositif de commande 34 et/ou en mémoire du serveur distant 38.According to examples, the steps 200, 201 and 202 are implemented by the control device 34 and/or by the remote server 38. The values of the temperature limits thus defined are stored in the memory of the control device 34 and/or in memory of the remote server 38.
Lors de l’étape 110, si une condition critique a été identifiée lors de l’étape 108, alors le système 30 actionne automatiquement le système de nettoyage 24 (y compris potentiellement le système d’injection de réactif) et/ou envoie une alerte circonstanciée sur une interface homme machine du terminal utilisateur, par exemple en utilisant la liaison 36. Cette alerte peut être soit être gérée par l’exploitant lui-même si celui-ci en a la compétence ou partagée avec un prestataire expert dans le domaine de la corrosion et l’encrassement des chaudières pour établir un plan d’action dans des délais compatibles avec les vitesses du phénomène constaté. L’alerte peut également proposer une modification des conditions opératoires de la chaudière.During step 110, if a critical condition has been identified during step 108, then the system 30 automatically activates the cleaning system 24 (potentially including the reagent injection system) and/or sends an alert detailed on a man-machine interface of the user terminal, for example by using the link 36. This alert can either be managed by the operator himself if the latter has the competence or shared with an expert service provider in the field of corrosion and fouling of boilers to draw up an action plan within timeframes compatible with the speed of the observed phenomenon. The alert can also propose a change in the operating conditions of the boiler.
Selon des modes de réalisation, si une condition critique a été identifiée lors de l’étape 108, alors le système 30 peut commander le système d’injection de réactif et/ou modifier les conditions opératoires de la chaudière, ceci en parallèle ou à la place de l’actionnement du système de nettoyage 24.According to embodiments, if a critical condition has been identified during step 108, then the system 30 can control the reagent injection system and/or modify the operating conditions of the boiler, this in parallel or at the place of actuation of the cleaning system 24.
De manière générale, les actions du système 24 et/ou les alertes génères sont programmées préalablement dans l’étape 110 pour optimiser le fonctionnement de la chaudière hors des zones critiques et/ou son nettoyage et ainsi définir un optimal d’efficacité, de capacité et de durée de vie de la chaudièreIn general, the actions of the system 24 and/or the alerts generated are programmed beforehand in step 110 to optimize the operation of the boiler outside the critical zones and/or its cleaning and thus define an optimal level of efficiency, capacity and boiler life
Ce procédé donné à titre d’exemple n’est pas limitatif et d’autres étapes peuvent être mises en œuvre. Certaines des étapes décrites peuvent être réalisées dans un ordre différent, voire être modifiées, ou même être omises.This method given by way of example is not limiting and other steps can be implemented. Some of the steps described can be carried out in a different order, or even be modified, or even be omitted.
Toute caractéristique de l’un des modes de réalisation ou variante décrite ci-dessus, peut être mise en œuvre dans les autres modes de réalisation et variantes décrits.Any feature of one of the embodiments or variants described above can be implemented in the other embodiments and variants described.
Claims (11)
- mesurer (102) des valeurs de température de fumées issues d’une combustion dans la chaudière, ces mesures étant réalisées par au moins un capteur de température (32) installé dans la chaudière, ledit au moins un capteur étant associé à au moins une zone d’intérêt à surveiller ;
- construire (104) automatiquement, au moyen d’un système de surveillance (30) associé à la chaudière (4), un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;
- identifier (108) automatiquement, par le système de surveillance et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt.Method for optimizing the operation of a combustion plant (2) comprising a boiler (4), in which the method comprises steps consisting of:
- measuring (102) flue gas temperature values resulting from combustion in the boiler, these measurements being carried out by at least one temperature sensor (32) installed in the boiler, said at least one sensor being associated with at least one area of interest to monitor;
- building (104) automatically, by means of a monitoring system (30) associated with the boiler (4), a history of the temperature values measured for the zone of interest;
- identifying (108) automatically, by the monitoring system and according to the history of the temperature values and of at least one predefined limit, the occurrence of a condition of criticality of the zone of interest.
- mesurer (102) des valeurs de température de fumées issues d’une combustion dans la chaudière, ces mesures étant réalisées par ledit au moins un capteur de température ;
- construire (106) automatiquement, au moyen du système de surveillance, un historique des valeurs de température mesurées pour la zone d’intérêt ;
- identifier (108) automatiquement, par le système de surveillance et en fonction de l’historique des valeurs de température et d’au moins une limite prédéfinie, l’occurrence d’une condition de criticité de la zone d’intérêt.Combustion installation (2), comprising a boiler (4), a monitoring device (30) and at least one temperature sensor (32) installed in the boiler and associated with at least one zone of interest to be monitored (18) , said installation being configured to implement steps consisting of:
- measuring (102) flue gas temperature values resulting from combustion in the boiler, these measurements being carried out by said at least one temperature sensor;
- building (106) automatically, by means of the monitoring system, a history of the temperature values measured for the area of interest;
- identifying (108) automatically, by the monitoring system and according to the history of the temperature values and of at least one predefined limit, the occurrence of a condition of criticality of the zone of interest.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080288198A1 (en) * | 2005-06-06 | 2008-11-20 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Method and Apparatus for Generalized Performance Evaluation of Equipment Using Achievable Performance Derived from Statistics and Real-Time Data |
US20160370001A1 (en) * | 2013-06-28 | 2016-12-22 | Nec Power Co., Ltd. | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
FR3053445A1 (en) | 2016-07-01 | 2018-01-05 | Constructions Industrielles De La Mediterranee - Cnim | METHOD FOR CLEANING BOILERS, DEVICE AND BOILER THEREFOR |
CN109695892A (en) * | 2018-12-03 | 2019-04-30 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | A kind of boiler heating surface wall temperature guard method and device |
CN110762540A (en) * | 2019-10-22 | 2020-02-07 | 华南理工大学 | Combustion decision method and automatic combustion control method and system for garbage incinerator |
-
2020
- 2020-03-18 FR FR2002660A patent/FR3108388B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080288198A1 (en) * | 2005-06-06 | 2008-11-20 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Method and Apparatus for Generalized Performance Evaluation of Equipment Using Achievable Performance Derived from Statistics and Real-Time Data |
US20160370001A1 (en) * | 2013-06-28 | 2016-12-22 | Nec Power Co., Ltd. | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
FR3053445A1 (en) | 2016-07-01 | 2018-01-05 | Constructions Industrielles De La Mediterranee - Cnim | METHOD FOR CLEANING BOILERS, DEVICE AND BOILER THEREFOR |
CN109695892A (en) * | 2018-12-03 | 2019-04-30 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | A kind of boiler heating surface wall temperature guard method and device |
CN110762540A (en) * | 2019-10-22 | 2020-02-07 | 华南理工大学 | Combustion decision method and automatic combustion control method and system for garbage incinerator |
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