VII KONFERENCJA TECHNICZNA NOWOCZESNE CIEPŁOWNIE I ELEKTROCIEPŁOWNIE MAJA 2017R. ZABRZE, PARK HOTEL DIAMENT

Transkrypt

1 VII KONFERENCJA TECHNICZNA NOWOCZESNE CIEPŁOWNIE I ELEKTROCIEPŁOWNIE MAJA 2017R. ZABRZE, PARK HOTEL DIAMENT OCZYSZCZANIE SPALIN DLA ŚREDNICH JEDNOSTEK ENERGETYCZNYCH W NAWIĄZANIU DO NOWYCH PRZEPISÓW IED (BAT) Autor: Jerzy Mazurek Zakład Instalacji Odsiarczania Spalin RAFAKO S.A.

2 Wstęp Przyczyny inwestycji w energetyce Starzejąca się baza wytwórcza - Zwiększone koszty eksploatacji na skutek częstszych awarii - Zmniejszona dyspozycyjność, przez co zwiększone ryzyko pomyślnej eksploatacji instalacji Konieczność spełnienia wymogów BAT - Konieczność dostosowania się do wymogów BREF: SO 2, NO x, ale również HF, HCl, - Redukcja popiołów lotnych i rtęci Hg - Oczyszczanie wody ściekowej Poprawa efektywności produkcji - Podniesienie sprawności i obniżka kosztów eksploatacji na jednostkę produkowanej energii, - Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych (głównie CO 2 ) na jednostkę wyprodukowanej energii 2 Bezpieczeństwo i dywersyfikacja - Analiza stabilności dostaw paliwa - Dywersyfikacja źródeł energii

3 Wstęp Harmonogram wprowadzania konkluzji BAT LP. 1 2 PODSTAWY PREZENTACJI Analizowano dokument Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Large Combustion Plants 9 marzec 2017 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów.

4 Konkluzje BAT dla paliw stałych Graniczne limity emisji dla NOx Tabela 4. Zał. 1/6. R. MŚ z Moc termiczna źródła MW t Emisja NO x [mg/nm ] Średnia miesięczna /400 PWB 00/450 PWB > 00 PC Brunatny > 00 Kamienny Tabela 4. Zał. 1/6. R. MŚ z Moc termiczna źródła MW t Emisja NO x [mg/nm ] Średnia miesięczna > Tabela 10. Limity emisji dla NO x Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje NO x [mg NO x /Nm ] Średnia roczna Średnia dobowa < FBC < PC brunatny < PC kamienny < Tabela Limity emisji dla NO x Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje NO x [mg NO x /Nm ] Średnia roczna Średnia dobowa POMIAR CIĄGŁY POMIAR CIĄGŁY Aktualne prawo Konkluzje BAT

5 Konkluzje BAT dla paliw stałych Graniczne limity emisji dla pyłu Tabela 7. Zał. 1/6. R. MŚ z Moc termiczna źródła MW t Emisja pyłu [mg/nm ] Średnia miesięczna < > Tabela 7. Zał. 1/6. R. MŚ z Moc termiczna źródła MW t Emisja pyłu [mg/nm ] Średnia miesięczna < > Tabela 10.7 Limity emisji dla pyłu Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje pyłu [mg pyłu/nm ] Średnia roczna Średnia dobowa < Tabela 10.1 Limity emisji dla pyłu Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje pyłu [mg pyłu/nm ] Średnia roczna POMIAR CIĄGŁY POMIAR CIĄGŁY Średnia dobowa < Aktualne prawo Konkluzje BAT

6 Konkluzje BAT dla paliw stałych Graniczne limity emisji dla SO 2 Tabela 1. Zał. 1/6. R. MŚ z Tabela 10.5 Limity emisji dla SO 2 Moc termiczna źródła MW t Emisja SO 2 [mg/nm ] Średnia miesięczna Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje SO 2 [mg SO 2 /Nm ] Średnia roczna Średnia dobowa POMIAR CIĄGŁY > 00 FBC > 00 PC < FBC PC Tabela 1. Zał. 1/6. R. MŚ z Tabela Limity emisji dla SO 2 POMIAR CIĄGŁY Moc termiczna źródła MW t Emisja SO 2 [mg/nm ] Średnia miesięczna > Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje SO 2 [mg SO 2 /Nm ] Średnia roczna Średnia dobowa <10 50 <10 70 <20 85 < <10 5 <10 50 <20 70 < Aktualne prawo Konkluzje BAT

7 Konkluzje BAT dla paliw stałych Graniczne limity emisji dla HCl i HF Tabela 10.7 Limity emisji dla HCl, HF POMIAR: 1Pom/Msc cieplnej MW t Średnia roczna Średnia roczna Bloki o łącznej nominalnej mocy Graniczneemisje HCl [mg HCl/Nm ] Graniczneemisje HF [mg HF/Nm ] < < 1 < <1 2 < 1 Tabela bis Limity emisji dla HCl, HF POMIAR: CIĄGŁY -HCl, HF -1Pom/rok Bloki o łącznej nominalnej mocy cieplnej MW t Graniczneemisje HCl [mg HCl/Nm ] Graniczneemisje HF [mg HF/Nm ] Średnia roczna Średnia dobowa Średnia z próbkowania < < 1 < 1, < 1 < < 1 < 1 Konkluzje BAT 7 Aktualne prawo Brak standardów emisji

8 Konkluzje BAT dla paliw stałych Graniczne limity emisji dla Hg Tabela 10.8 Limity emisji dla Hg POMIAR: CIĄGŁY dla 00 MWt; 1Pom/Msc dla < 00 MWt Graniczneemisje Hg [µg Bloki o łącznej nominalnej mocy Hg/Nm ] cieplnej MW t Średnia roczna Średnia dobowa < 00 Brunatny < 1 5 < < 00 Kamienny < 1 < Brunatny < 1 4 < Kamienny < 1 2 < Tabela Limity emisji dla Hg Emisja Hg [µg Hg/Nm ] Średnia z próbkowania < 1 5 POMIAR: 1Pom/rok Ścieki z IOS POMIAR: 1Pom/mies. Emisja Hg [µg Hg/l] 0,2 Konkluzje BAT 8 Aktualne prawo Tabela I iii. Rozp. MŚ z Parametry ścieków z IOS: Hg 0,0 60,0μg/l

9 Konkluzje BAT dla paliw stałych zaostrzają limity i rozszerzają zakres nadzorowania emisji Limity emisyjne w mg/nm (rtęć w μg/nm ) Konkluzje BAT - obiekt nowy (średnia roczna, górna granica) Konkluzje BAT - obiekt istniejący (średnia roczna, górna granica) Zał 1/6. Rozp. MŚ z (średnia miesięczna, obiekt istniejący) 9 Substancje nie limitowane w obecnym prawie ochrony powietrza

10 Trzy zasadnicze etapy oczyszczania gazów spalinowych pozwalają osiągnąć wymagane limity emisyjne SYSTEM ODAZOTOWANIA SNCR (niekatalityczny) SCR (katalityczny): High Dust, Low Dust, Tail End Hybrydowy (SNCR + katalizator) X SYSTEM ODSIARCZANIA Półsuchy z dodatkowym odpylaczem Półsuchy zintegrowany z odpylaczem Mokry 10 REAGENT ODAZOTOWANIA Amoniak Woda amoniakalna Mocznik Salmiak X REAGENT ODSIARCZANIA Mączka kamienia wapiennego Wapno palone lub hydratyzowane Sorbenty sodowe Sorbenty dedykowane

11 11 Mapa referencji RAFAKO S.A. jako przykład tendencji w zakresie stosowanych technik usuwania składników kwaśnych

12 Referencja RAFAKO S.A.: najmniejsza i największa dotychczasowa realizacja Min strumień spalin do IOS m U /h Max strumień spalin do IOS m U /h Stężenie wlotowe SO mg/m USR Stężenie wlotowe pyłu mg/m USR Temperatura spalin ºC Stężenie wylotowe SO 2 <190 mg/m USR Stężenie wylotowe pyłu <18 mg/m USR Sprawność usuwania SO 2 >9,7 % Min strumień spalin do IOS m U /h Max strumień spalin do IOS m U /h Stężenie wlotowe SO mg/m USR Stężenie wlotowe pyłu 250 mg/m USR Temperatura spalin ºC Stężenie wylotowe SO 2 <400 mg/m USR Stężenie wylotowe pyłu <0 mg/m USR Sprawność usuwania SO 2 >96,0 % 12

13 Procedura procesu dostosowawczego UWAGA Proces aktualizacji Konkluzji BAT ma być cykliczny co oznacza, że obecnie najniższe wartości zakresów będą w przyszłości stopniowo zastępować najwyższe wartości zakresów co będzie efektem nie tylko wpływu lobby ekologicznego, ale samej zasady budowania Konkluzji na podstawie m.in. danych pomiarowych spływających z obiektów (o coraz bardziej rozbudowywanych systemach oczyszczania spalin). W ocenie RAFAKO ta uwaga jest istotna dla tych wszystkich obiektów, których zakładany czas pracy będzie przekraczać 12 lat Ustalenie planowanego okresu przyszłej eksploatacji źródła spalania Analiza aktualnych poziomów emisji z źródła spalania Ustalenie wymogów Konkluzji BAT, stosowalności ewentualnych odstępstw Ustalenie zakresu niezgodności z konkluzjami BAT, w kontekście pozwolenia zintegrowanego Ustalenie potencjału możliwych działań nie inwestycyjnych tj. zakupu paliw w kontekście zawartości S, Cl, F, Hg, uśrednianie jakości paliwa Ustalenie możliwych działań modernizacyjno inwestycyjnych, wybór wariantu i rozpoczęcie procedury wyboru wykonawcy 1

14 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Schemat blokowy instalacji obejście FGC Kocioł FGT 4 FGC Recyrkulacja spalin Układ obróbki gazu opuszczającego każdy kocioł składa się z 2 podjednostek: FGT Flue Gas Treatment unit - instalacji oczyszczania spalin FGC FlueGasCondensingunit instalacji kondesacji wody ze spalin 14

15 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Schemat blokowy instalacji obejście FGC Kocioł FGT 4 FGC Recyrkulacja spalin Ca(OH) 2 H 2 O NaOH H 2 O Woda CO Reaktor Filtr tkaninowy Skruber Kondensator Popiół+PPR Ściek Kondensat Woda CO 15

16 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Wybrane parametry projektowe Parametry spalin na wyjściu z kotła dla jednej linii: Składnik spalin Jednostka Zakres projektowy dla jednej linii Strumień spalin wilgotnych m U /h Udział H 2 O w gazie % obj. 18,6 26,9 Stężenie pyłu mg/m USR Stężenie SO 2 mg/m USR 0 40 Stężenie HCl mg/m USR 81 Stężenie HF mg/m USR 0 12 Temperatura spalin o C Duża zmienność składu gazu jest typowa dla biomasy jako paliwa, Umowa przewiduje różne rodzaje (mieszaniny) paliwa: mieszane zrębki drewniane, różne odpady drewniane, słomę, wierzbę energetyczną, ligninę. 16

17 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Emisje do atmosfery Składnikspalin Jednostka Wartość gwarantowana Wartość spodziewana przy pracy FGT+FGC Dwutlenek Siarki SO 2 mg/m USR 50 <5 Chlorowodór HCl mg/m USR 5 <1 Fluorowodór HF mg/m USR 0,8 <0,5 Pył mg/m USR 5 <2 Rtęć -Hg μg/m USR 5 <1 Składnikspalin Jednostka AELzgodnie z Konkluzjami BAT Średnia roczna AELzgodnie z Konkluzjami BAT Średnia dobowa Dwutlenek Siarki SO 2 mg/m USR Chlorowodór HCl mg/m USR Fluorowodór HF mg/m USR < 1 - Pył mg/m USR Rtęć -Hg μg/m USR

18 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Wizualizacja instalacji 1 Reaktor 2 Filtr tkaninowy Skruber 4 Kondensator 18

19 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Wybrane charakterystyczne parametry pracy systemu Parametr Jednostka Zima Lato Obciążenie układu kotłowego % 100% 40% Praca kotłów ilość x moc 2x100% 1x80% Temperatury wody sieciowej wchodzącej do FGC o C 4 42 Temperatury wody sieciowej wychodzącej z FGC o C 5,2 50,7 Przepływ wody sieciowej kg/s 2x57,8 555,6 Uzysk ciepła MW 2x24,5 20, Strumień kondensatu kg/h 2x Spodziewany uzysk ciepła w funkcji strumienia spalin i temperatury wody zasilającej dla temperatury gazu na wlocie do kondensatora (po skruberze) wynoszącej 67,9 o C przy udziale wilgoci w gazie 18,8% mas. 19

20 Przykład nowo projektowanego obiektu energetycznego Wybrane charakterystyczne parametry pracy systemu Parametr Jednostka Zima Lato Obciążenie układu kotłowego % 100% 40% Praca kotłów ilość x moc 2x100% 1x80% Temperatury wody sieciowej wchodzącej do FGC o C 4 42 Temperatury wody sieciowej wychodzącej z FGC o C 5,2 50,7 Przepływ wody sieciowej kg/s 2x57,8 555,6 Uzysk ciepła MW 2x24,5 20, Strumień kondensatu kg/h 2x Spodziewany uzysk ciepła w funkcji wilgotności gazu i temperatury wody zasilającej dla strumienia spalin kg/h na wlocie do skrubera 20

21 Wnioski Dobór systemu oczyszczania spalin powinien być dokonany kompleksowo (zwykle stopnie) z uwzględnieniem wymogów opublikowanych Konkluzji BAT. Wybór technik oczyszczania musi gwarantować osiągnięcie limitów emisyjnych przy najniższej sumie kosztów w cyklu życia. Oznacza to różne metody w zależności od konkretnej sytuacji. Nie zawsze metoda najtańsza inwestycyjnie będzie najkorzystniejsza. Rozważane przy oczyszczania gazu mogą być zarówno systemy blokowe jak i kolektorowe przy czym specyficzne techniki mają w tym zakresie istotne ograniczenia jak i predyspozycje. Przy planowaniu systemów oczyszczania należy wziąć pod uwagę: - tendencję do budowy układów multipaliwowych, - planowanie systemów magazynowania energii, - możliwość odzysku ciepła przy spalaniu paliw o dużej zawartości wilgoci takich jak biomasa, muły, torf, węgiel brunatny, - elastyczność pracy i konieczność dostosowania się do zmienności obciążeń i częstych wyłączeń. 21

22 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ! Jerzy Mazurek Dyrektor Biura Techniczno-Projektowego Zakład Instalacji Odsiarczania Spalin tel tel. kom./mobile: Jerzy.Mazurek@rafako.com.pl 22