Wpływ jakości biomasy na koncepcje kotłów CFB - doświadczenia firmy Foster Wheeler

Transkrypt

1 Wpływ jakości biomasy na koncepcje kotłów CFB - doświadczenia firmy Foster Wheeler

2 FW posiada rózne technologie do spalania biomasy Kotły CFB Najwieksze wydajności parowe Najniższe emisje Najlepsza sprawność spalania Szeroki zakres paliw Wysokie nakłady inwestycyjne Kotły BFB Średnie wydajności parowe Poprawne emisja Dobra sprawność spalania Trudne paliwa Umiarkowane nakłady inwestycyjne 2 Kotły rusztowe Średnie wydajności parowe Ograniczony wpływ na emisje Ograniczona sprawność spalania Najtrudniejsze paliwa Niskie nakłady inwestycyjne

3 Porównanie technologi spalania KOTŁY FLUIDALNE KOTŁY RUSZTOWE BFB 3 CFB

4 Doświadczenia FW w spalaniu biomasy w kotłach Technologia Złoże Cyrkulacyjne CFB Złoże stacjonarne BFB Rusztowe Ilość kotłów Paliwo 66 Drewno rozbiórkowe, Trociny, Odpady leśne, Kora, Muły i osady, Torf, RDF, Odpady papierowe, Plastik, Bagassa, Łupiny ryżowe, 94 Kora, Odpady drzewne, Odpady leśne, Trociny Osady, Torf, Paliwa z odzysku, Wióry drzewne, Wytłoczki z oliwek, Odpady ziaren kawowych, Łupiny ryzowe, 204 Odpady z hodowli drobiu, Odpady rolnicze, Drewno i odpady drewniane, Kora, Torf, Bagassa, Łuski słonecznika, Odpady ziaren kawowych, Sklejka, Okleiny Odpady z hodowli trzody hlewnej, Trociny, Słoma, Wydajność (MWth)

5 Porównanie podstawowych własności fizyko -chemicznych biomasy i węgli węgiel kamienny węgiel brunatny biomasa ( zrębki dr. ) wartość opałowa MJ/kg ( stan surowy ) wilgoć % części lotne % popiół % ( s.m.) C % ( s.m.) H % ( s.m.) 5,6 4,9 5,7 N % ( s.m.) 1,4 0,7 0,2 S % ( s.m.) 0,9 0,4 0,05 Cl % ( s.m.) 0.12 < 0,1 < 0,1 O % ( s.m.)

6 CHARAKTERYSTYKA PALIW DLA ZŁOŻA FLUIDALNEGO 35 PETROLEUM KOKS PONAFTOWY COKE POLYOLEFIN PLASTICS (PE, PP, PC...) WARTOŚĆ OPAŁOWA, MJ/kg ANTRACYT ANTRACITE COAL COLORED COLORED OR PRINTED OR PRINTED PLASTICS, MIXED CLEAN CONSUMER REF II - III PLASTICS REF PELLETS 20 WĘGIEL BITUMINOUS KAMIENNY COAL CHIP PŁYTY-BOARD WIÓROWE BROWN WĘGIEL COAL, BRUNATNY LIGNITE PLY SKLEJKA WOOD BIO M 10 WOOD BIOMASA BIOMASS DRZEWNA TORF PEAT BARK KORA REF I COMMERCIAL & INDUSTRIAL AS AT 0 1 STANDARTOWY PROJEKT KOTŁA PVC WOOD & &PLASTICS PLASTIC S DEMOLITION WOOD TORFw/ Peat High w/ High Cl, Br Ca, Ca, RDF RDF MSW PAPER & WOOD YP UA GR ŁUPKI NAFTOWE Estonian Mid-East/O BIO & FIBER OSADY CELULOZOWEE SLUDGE 5 PVC MIXED REF PLASTICS CHICKEN LITTER COW MANURE N. African DEINKING CELULOZA SLUDGE WYBIELANA 2 PEWNE WYZWANIA Spalanie w złożu fluidalnym SEWAGE OSADY SLUDGE ŚCIEKOWE 5 10 WIELE WYZWAŃ Spalanie na ruszcie

7 Procesy charakterystyczne dla spalania biomasy wysoka zawartość części lotnych w paliwie ( % ) niska temperatura zapłonu ( ~ 200ºC ) Szybkie odparowanie i odgazowanie paliwa w dolnej strefie komory spalania, gwałtowne spalanie produktów lotnych w górnej strefie duża zawartość wilgoci ( % ) Zwiększona i zmienna objętość spalin zróżnicowana wielkość dostarczanych elementów biomasy Specjalne rozdrabniacze i układ sitowy Odpowiednia wielkość ziaren paliwa decyduje o poprawności fluidyzacji, sprawności procesu spalania i utrzymaniu dobrej jakości złoża zawartość pierwiastków alkalicznych ( K, Na ) zawartość chloru ( rośliny szybkorosnące, RDF ) Zagrożenie zanieczyszczeniem osadami powierzchni wymiany ciepła ( spiekanie ) oraz aglomeracją / de fluidyzacją złoża Zjawiska wysokotemperaturowej korozji chlorowej

8 Spalania biomasy konsekwencje dla pracy kotła CFB Materiał złoża : niska zawartość popiołu w biomasie powoduje zawsze konieczność instalacji układu podawania materiału dla formowania złoża typowym składnikiem złoża jest piasek kwarcowy dla biomasy o wysokiej zawartości związków alkalicznych jako materiał złoża stosowany jest piasek bazaltowy lub dodatki sorbentów do formowania złoża ( tlenki glinu i magnezu ) w celu ograniczenia miejscowego obniżania się temperatury topnienia popiołów ( lokalne centra lepkie ). Redukcja SOx niska zawartość siarki w biomasie w razie potrzeby dawkowanie do złoża kamienia wapiennego stosunek Ca / S niższy niż dla paliw węglowych część siarki wiązana jest przez alkalia i wapń zawarty w biomasie

9 Spalania biomasy konsekwencje dla pracy kotła CFB Redukcja NOx Poziomy emisji niższe niż dla paliw węglowych na skutek : niższych temperatur w komorze spalania ( niska temperatura zapłonu dla biomasy ) spalanie dużej ilości części lotnych w górnej strefie komory częściowa redukcja NOx do N wprowadzanie większej ilości powietrza wtórnego w celu utrzymania wyższych temperatur w dolnej strefie komory ( duża wilgotność paliwa ) Zagrożenie korozją chlorową paliwa zawierajace powyzej 0,1 % chloru mogą powodować korozję rur pracujacych z temperaturą ścianki powyżej 500 ºC, dotyczy to szczególnie ostatnich stopni przegrzewaczy, w celu ograniczenia kontaktu goracych spalin z rurami powierzchni ogrzewalnych przegrzewaczy stosuje się wymienniki ciepła typu INTREX

10 Ryzyka zwiaząne z różnymi kategoriami biomasy 10

11 Paliwa Torf Czysta biomasa kora Drewno rozbiórkowe Agro Biomass Odpady segregowane - RDF Śmieci

12 Biomasa chcemy takiej

13 Biomasa czasem dostajemy taką

14 Koncepcje kotłów vs. jakość paliwa Biomas z małą zawartości drewna odpadowego lub agro Parametry pary Drewno odpadowe do 100 % Agro < 20% BFB/CFB CFB - konstrukcja przegrzewaczy-łatwa wymiana IntrexTM Söderenergi - IKV Krótki pusty ciąg Mälarenergi Drewno odpadowe do 100 % Mała zawartość agro Prokon Nord Śmieci, Agro CFB Intrextm Przegrzewacze-łatwa wymiana Pusty ciąg Specjalne zdmuchiwacze Rozbudowane podawanie paliwa Trudne paliwo CFB IntrexTM Lomellina II Typ paliwa Łatwe paliwo

15 Kocioł CFB - Brista Kraft Wydajnoćś Przepływ pary Ciśnienie pary Temperatura pary 45 MWe 50 kg/s 144 bar 540 C Paliwo Odpady leśne 15

16 Kocioł CFB Malarenergi (Vasteras) Wydajnoćś Przepływ pary Ciśnienie pary Temperatura pary 59 MWe 55 kg/s 170 bar 540 C Paliwo Odpady drzewne 16

17 Kocioł CFB - PAK Elektrownia Konin Wydajnoćś Przepływ pary Ciśnienie pary Temperatura pary 55 MWe 59,7 kg/s 97 bar 540 C Paliwo : 80 % odpady drzewne 20 % biomas agro (wierzba energetyczne, wytłoki rzepakowe, brykiety ze słomy) 17

18 Minimalizacja ryzyka wystąpienia korozji Ograniczenie Cl i Na+K w paliwie Obniżenie temperatury spalin przed SHII poprzez instalacje parownika grodziowego oraz pęczka parownika Niska temperatura pary na wlocie do SHII Materiał, stal austenityczna SHII

19 Kocioł CFB - Soderenergi (Igelsta) Wydajnoćś Przepływ pary Ciśnienie pary Temperatura pary 85 MWe 92 kg/s 90 bar 540 C Paliwo : odpady leśne drewno odpadowe RDF (do 25 %) 19

20 Kocioł CFB - Lomellina Wydajnoćś Przepływ pary Ciśnienie pary Temperatura pary 17 MWe 30 kg/s 63 bar 443 C Paliwo 100% RDF 20

21 Typowy ruszt fluidalny Wymurówka Rury parownika Dysze typu strzałka

22 Ruszt schodkowy Paliwo Fluidyzacja Fluidyzacja Odprowadzenie popiołu dennego Powietrze pierwotne

23 Przykłady projektów kotłów CFB z rusztem schodkowym PROJECT Stora Kvarnsveden Prokon Nord MVV Narva Jämtkraft Kehl Munksund Kauttua* Hornitex, Horn TCC Lycksele Västerås Viken Högdalen YFY* Lomma Hornitex, Beeskow Norske Skog 23 MWe Start-up