Dwie podstawowe konstrukcje kotłów z cyrkulującym złożem. Cyklony zewnętrzne Konstrukcja COMPACT

Transkrypt

1 Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin Kotły fluidalne to jednostki wytwarzające w sposób ekologiczny energię cieplną w postaci gorącej wody lub pary z paliwa stałego (węgiel, drewno, osady z oczyszczalni ścieków, itp.). Podstawowym elementem konstrukcyjnym kotła jest stały ruszt (dno dyszowe), pod który podawane jest powietrze o znacznym spiętrzeniu. Wytłaczane przez dysze powietrze wytwarza stan fluidyzacji złoża fluidalnego, stanowiącego mieszaninę paliwa i inertnego materiału niepalnego (popiół, szamot, piasek kwarcowy). 1 2 Wymieszanie cząstek paliwa z powietrzem i duża powierzchnia styku powodują znaczne zwiększenie powierzchni spalania. Pozwala to na zmniejszenie wymiarów komory paleniskowej, a w związku z tym i całego kotła. Proces spalania w kotle fluidalnym przebiega w temperaturze do 860 ºC, tj. w temperaturze, w której nie tworzą się stałe cząsteczki tlenków azotu. Do złoża fluidalnego dodawany jest sorbent najczęściej w postaci zmielonego kamienia wapiennego, który już w kotle wiąże siarkę z paliwa, powodując znaczną redukcję emitowanych do atmosfery tlenków siarki. Stopień redukcji może osiągnąć 90 95%. 3 Technologia spalania paliwa w kotłach fluidalnych. Konstrukcja kotła fluidalnego. Kotły fluidalne w elektrowniach polskich. Porównanie kotła fluidalnego z kotłem pyłowym. Podsumowanie. 4

2 Kocioł z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, z cyklonami zewnętrznymi. W komorze paleniskowej zainstalowano dwa przegrzewacze, rurowy podgrzewacz powietrza. Kocioł fluidalny COMPACT. Brak cyklonów w kotle. Separatory w bocznych ścianach paleniska. Pojedynczy regeneracyjny obrotowy podgrzewacz powietrza w miejsce rurowego. Zastosowanie INTREXU. 5 6 Zaleta kotła fluidalnego ostatnie stopień przegrzewaczy pary typu INTREX są w mniejszym stopniu narażone na działanie wysokotemperaturowej korozji chlorkowej. 7 8

3 Przegrzewacze wewnątrz komory paleniskowej. Cyklon zewnętrzny. Syfon. Dystrybucja powietrza Dwie podstawowe konstrukcje kotłów z cyrkulującym złożem Cyklony zewnętrzne Konstrukcja COMPACT Powierzchnia ok. 100 m2 Ilość dysz ok Ciśnienie powietrza pod dnem dyszowym kpa Ciśnienie nad dnem dyszowym 5 kpa 11 12

4 Do turbiny 56,7 m Kocioł Compact - rysunek Komora paleniskowa i separator - widok z przodu kotła Kanał spalinowy Kanał spalinowy 6,0 m Ciąg konwekcyjny - widok z boku kotła 52,8 m 6,0 Walczak Jakub 50,7 m 49,9 m Nurnik Nurnik Nurnik Spaliny RH II Dwa kanały spalinowe z separatorów złoża do ciągu konwekcyjnego Para wtórna na turbinę 39,4 m SH I SEPARATOR ZŁOŻA Ściany skrzydłowe Ściany skrzydłowe 7,4 m RH I Prawe separatory złoża Lewe separatory złoża 10,5 m Przekrój przez komorę paleniskową - widok od przodu 10,5 Para wtórna do kotła 7,4 32,0 m 6m 6,0 26,0 m Podgrzewacz wody Trasa cząstek popiołu lotnego KOMORA PALENISKOWA 25,2 m Kompensatory INTREX SH II 14 m 17,1 m szczyt wymurówki paleniska 14,0 Trasa cząstek złoża Powietrze pierwotne i wtórne 11,2 m INTREX SH III OBROTOWY PODGRZEWACZ POWIETRZA 3,8 m 7,4 m 15 Intrex-SH III 8.5 m RUSZT Intrex-SH II 16

5 Miejsce pod nurnik Kanały spalinowe średnica wewnętrzna 1676 mm minimalna grubość 110 mm długość cylindryczna mm Tylna ściana komory paleniskowej Lewa ściana komory paleniskowej Lewa ściana grodziowa

6 21 22 Para świeża do turbiny Para wtórnie przegrzana Schładzacz pary Walczak RH II Nurnik schładzacz Para wtórnie przegrzana do kotła SH II SH III Kocioł CFB- rysunek Cyklony RH I Podgrzewacz wody Schładzacz pary SH I Rurowy podgrzewacz powietrza Komora paleniskowa syfon kompensator Woda zasilająca 23

7

8

9 Typ kotła Para świeża -strumień przepływu -ciśnienie -temperatura Para wtórna -strumień przepływu -ciśnienie -temperatura Woda zasilająca -temperatura kg/s MPa 0C kg/s MPa 0C 0C CFB 670 COMPACT 185,4 13, ,5 16, ,5 2, ,7 3, Typ kotła CFB 672 COMPACT Zużycie węgla kg/s 71,3 73,7 Spaliny wylot -temperatura 0C Poziom hłasu db Mączka wapienna kg/s 3,8 4, Lżejsza i zajmująca mniej miejsca konstrukcja, brak cyklonów Wyeliminowanie dużej ilości materiałów ogniotrwałych Krótszy rozruch kotła Brak różnicy w rozszerzalności cieplnej pomiędzy komorą paleniskową a separatorem Zmniejszenie straty promieniowania

10 37 38 Parametry kotła Ciągły maksymalny przepływ pary kg/s Ciągły minimalny przepływ pary kg/s Ciśnienie pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny MPa Temperatura pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny 560 C Natężenie przepływu pary wtórnej kg/s Ciśnienie pary wtórnej 5.46 MPa Temperatura pary wtórnej C Temperatura pary wtórnie przegrzanej na dolocie do części SP turbiny 580 C Temperatura wody zasilającej C Paliwo: węgiel kamienny MJ/kg, muł 7-17 MJ/kg Palenisko INTREXściany Podgrzewacz wody Strop Rury wieszakowe SH I Ściany Ciągu konwekcyjnego Separator para/woda SH III SH II Separatory Opromieniowany RH I Do rozprężacza RH II INTREX Podgrzewacz WP SH IV INTREX Pompa wody zasilającej DO TURBINY Stacja obejściowa WP Z TURBINY DO TURBINY Ze zbiornika wody zasilającej 39 40

11 Parametry kotła Ciągły maksymalny przepływ pary 375 kg/s Ciągły minimalny przepływ pary 220 kg/s Ciśnienie pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny 26,6 MPa Temperatura pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny 544 C Ciśnienie pary wtórnej 5.2 MPa Temperatura pary wtórnej 568 C Temperatura wody zasilającej 273 C Paliwo: węgiel brunatny 8,6 MJ/kg Parametry kotła Ciągły maksymalny przepływ pary 730 kg/s Ciągły minimalny przepływ pary 430 kg/s Ciśnienie pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny 26,0 MPa Temperatura pary wysokoprężnej na dolocie do turbiny 554 C Temperatura pary wtórnej 582 C Temperatura wody zasilającej 270 C Paliwo: węgiel brunatny 10,5 MJ/kg możliwość wykorzystania jako paliwa mułów popłucznych z instalacji wzbogacania węgla; proste przygotowanie paliwa do spalania oraz proste doprowadzenie paliwa do komory paleniskowej; znaczna (80 %) redukcja emisji SO2 do atmosfery poprzez doprowadzenie do złoża związków wiążących siarkę; niska emisja dwutlenku azotu z uwagi na niską temperaturę złoża (850 oc) i etapowe spalanie; 43 44

12 niska emisja węglowodorów; bardzo dobry współczynnik wymiany ciepła w komorze paleniskowej; wysoka sprawność spalania, ze względu na mieszanie turbulentne i długi czas przebywania cząstek w złożu cyrkulacyjnym; możliwość gospodarczego wykorzystania powstających w kotłach odpadów paleniskowych; temperatura spalania nie przekracza temperatury mięknięcia popiołu zawartego w paliwie, co wpływa na niewielkie zabrudzenie powierzchni kotłowych. główną wadą technologii fluidalnego spalania jest znaczna ilość koniecznego do wiązania siarki w procesie spalania, a co za tym idzie - znaczna masa popiołów oraz większa erozyjność powierzchni ogrzewalnych. długi rozruch ze stanu zimnego (6,5-7 h) z uwagi na dużą masę ceramiczną. W przypadku spalania paliw dobrych i o małej zawartości popiołu wymagane jest doprowadzenie do komory paleniskowej odpowiedniej ilości materiału inertnego w celu utrzymania stałej cyrkulacji. instalacje powietrza potrzebnego do spalania pracują pod znacznie wyższym ciśnieniem niż w kotłach pyłowych ze względu na większe opory przepływu i konieczność utrzymania złoża fluidalnego