Heat Transfer Technology

Siemens Heat Transfer Technology (HTT) levert Heat Recovery Steam Generators (HRSG’s) die achter gasturbines van Siemens geplaats worden. Om tot de meest efficiënte ontwerpen te komen wordt de synthese tool ontwikkelt en daar mogen wij aan bijdragen.

Dienst:
Detachering
Duur:
3 jaar
Systemen
Python en CARDS

De 550+ graden uitlaatgassen van de gasturbine worden door de HRSG, ook wel afgasserketel genoemd, gestuurd. In de ketel stroomt water door talloze pijpen, wat wordt verhit tot oververhitte stoom. Deze stoom wordt voornamelijk gebruikt om energie op te wekken in een stoomturbine. De ketel genereert dus stoom van teruggewonnen warmte uit uitlaatgassen.

Onze engineer Jildert werkt aan de synthese tool die Siemens HTT gebruikt om thermische ontwerpen van ketels te genereren. Het thermisch ontwerp hangt af van de condities op de power plant en van de eisen van de klant. De verschillende soorten en maten ketels hebben invloed op het thermisch ontwerp. Net als de mogelijkheid om meerdere waterstromen op meerdere drukniveaus (maximaal vier), voor een hogere efficiëntie tegen een hogere investering, te hebben in één ketel. Gezien de complexiteit en diversiteit van het thermisch ontwerp, wordt normaal gesproken een ontwerp van een oud project gepakt en aangepast, totdat het aan de nieuwe eisen voldoet. Hierdoor is het ontwerp dus sterk afhankelijk van het startpunt dat bij het oude ontwerp gebruikt is. Door deze aanpak is het onduidelijk of er met een ander startpunt geen betere oplossing mogelijk was. Er zijn namelijk meerdere ontwerpen mogelijk die aan de eisen voldoen.

Jildert werkt aan een synthese tool, wat dit proces makkelijker en efficiënter maakt. De gebruiker hoeft alleen de randcondities op te geven, de rest is geautomatiseerd. De tool kiest een willekeurig startpunt en probeert vanuit dit punt de ingevoerde parameters zo te sturen dat aan de performance wordt voldaan. Door deze analyse vanuit talloze startpunten uit te voeren, ontstaat een oplossingsruimte die de engineer inzicht biedt in de alternatieven. Hierdoor krijgt hij de mogelijkheid om een optimaal ontwerp aan te leveren.

Toen Jildert aan het project begon waren alleen één druks configuraties mogelijk in de synthese tool. Inmiddels kunnen bijna alle mogelijke twee druks HRSG’s ook met de tool gegenereerd worden.

Uitdagingen
De grootste uitdaging is om engineers zover te krijgen de tool ook daadwerkelijk te gaan gebruiken. Zij houden de ontwerptouwtjes vaak liever in eigen hand en willen het ‘gevoel’ van de ketel behouden. Hoe reageert de ketel op een bepaalde aanpassing? Jildert ervaart juist erg veel voldoening uit het, via automatisering, komen tot een ontwerp dat tenminste net zo goed, maar het liefst beter is dan een engineer ‘handmatig’ kan bereiken. Daarnaast is het in dit project ook een uitdaging om alle ontwerpen en richtlijnen te bevatten en de tool zo generiek te programmeren dat het niet alleen werkt voor het geteste project, maar ook voor de projecten in de toekomst.

Resultaten van de synthese tool
Enerzijds bespaart de engineer erg veel tijd, doordat talloze ontwerpen automatisch gegeneerd worden na het invoeren van restricties. Hierdoor kan de engineer meer tijd besteden aan detaillering. Ook krijgt de engineer door deze methode inzicht in de mogelijke alternatieven. Voor veel projecten zijn door deze methode voordeligere alternatieven gevonden, waardoor er tonnen aan kilo’s én euro’s bespaard zouden kunnen worden. De tool is momenteel in de afrondingsfase en bijna klaar om te gebruiken.

De ervaringen van Jildert
In 2018 ging Jildert naar Egypte voor een bezoek aan de grootste gecombineerde power plant ter wereld. In totaal leveren 24 ketel/turbine combinaties, verdeeld over drie locaties, samen 14.4 GigaWatt op. Dit is voldoende om 40 miljoen Egyptenaren van energie te voorzien. Jildert mocht mee voor een reparatie.

“Ik word enthousiast van het directe resultaat wat ik zie. Als ik iets geprogrammeerd heb wat vervolgens ook blijkt te werken ga ik met een voldaan gevoel naar huis. Maar het meest enthousiast word ik als iemand anders de tool gebruikt, te spreken is over de uitkomsten en meedenkt over verbeteringen.”

  • Jildert