Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin"

Ksawery Wolski
6 lat temu
Przeglądów:

1 Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin 1 2 Główny cel dla VEAG: wzniesienie bezpiecznego, skutecznego i nisko zanieczyszczającego źródła energii dla Wschodnich Niemiec. Założono wykorzystanie nadkrytycznych parametrów pary. Sprawność ogólna tej elektrowni opalanej węglem brunatnym wynosi 42,4%. Zainstalowana moc elektrowni: MWe brutto. Elektrownia posiada też sieć cieplną o mocy MWt. 3 Dwa bloki ( R i S ) wzniesione 15 km na południe od Lipska zastąpiły: osiem bloków (4 100 MWe i 4 50 MWe) zbudowanej w 1969 r., elektrowni w Lippendorf cztery bloki (210 MW) leżącej nieopodal Elektrowni Thierbach (z 1971 r.). Poza tym wzniesiono podobne, opalane węglem brunatnym: dwa bloki po 800 MW w Schwarze Pumpe w Brandenburgii (budowę zakończono w 1997 r.), dwa bloki w Boxberg w Północnej Saksonii. 4

5 Węgiel brunatny jest jedynym lokalnym źródłem energii, które istnieje we względnie dużych ilościach i które może długookresowo konkurować z importowanymi źródłami energii, co ma decydujące

2 5 Węgiel brunatny jest jedynym lokalnym źródłem energii, które istnieje we względnie dużych ilościach i które może długookresowo konkurować z importowanymi źródłami energii, co ma decydujące znaczenie wobec faktu, że ponad 60% dostaw niemieckiej energii jest uzależnione od importu. 6 Produkowanie energii z węgla brunatnego gwarantuje tysiącom ludzi długookresowe zatrudnienie w górnictwie, elektrowniach i ich otoczeniu; szczególnie w rejonach, w których nie ma innego przemysłu. 7 zaprojektowane i zmontowane przez Babcock Lentjes Kraftwerks-technik (BLK) Oberhausen, wysokie na 163 m zbudowane są z t stali, zaprojektowane na maksymalną sprawność i równocześnie na spełnienie norm emisji i hałasu, systemy doprowadzania powietrza i odprowadzania spalin zoptymalizowany za pomocą programów komputerowych, temperatura pary: 554 C na wylocie z wysokociśnieniowego przegrzewacza 583 C na wylocie z przegrzewacza międzystopniowego 8

9 Odporny na zginanie system rusztów nośnych o wymiarach 31 31 m jest zawieszony na czterech wspornikach kotła o długości krawędzi 3 3 m.

poniżej 63 m ciężar budynku kotła jest dźwigany bezpośrednio przez fundamenty.

Połączenia rura-mostek-rura są gazoszczelnie zespawane i usztywnione po zewnętrznej stronie opaską, która zezwala na poziomą rozszerzalność cieplną.

Toteż w Lippendorf zainstalowano generatory pary, które odznaczają się wysoką ekonomicznością oraz żywotnością konstrukcji.

3 9 Odporny na zginanie system rusztów nośnych o wymiarach m jest zawieszony na czterech wspornikach kotła o długości krawędzi 3 3 m. Dźwiga on całą ciśnieniową część kotła włącznie z częścią dobudówki, pomostami, dachem budynku kotła i obudową zewnętrzną od 63 m wysokości.poniżej 63 m ciężar budynku kotła jest dźwigany bezpośrednio przez fundamenty. Ciężar całkowity każdego wspornika kotła wynosi około t, a maksymalna rozszerzalność komory spalania w dół osiąga 900 mm. Połączenia rura-mostek-rura są gazoszczelnie zespawane i usztywnione po zewnętrznej stronie opaską, która zezwala na poziomą rozszerzalność cieplną. Całkowite zapotrzebowanie na potrzeby własne każdego kotła parowego wynosi około 9 MW a sprawność kotła 90,6%. Toteż w Lippendorf zainstalowano generatory pary, które odznaczają się wysoką ekonomicznością oraz żywotnością konstrukcji Zainstalowano 8 zintegrowanych młynów wentylatorowych bijakowych typu NV 110. Moc wentylatorów młynowych jest użyta do zasysania gorących spalin z paleniska, do połączonego przemiału i suszenia oraz do transportowania mieszanki pyłowopowietrznej do palników. Palniki są rozmieszczone na dwóch poziomach w strefie spalania i skierowane w kierunku wyimaginowanego okręgu (wiru) w centrum paleniska. Dwa umieszczone jeden nad drugim palniki są obsługiwane przez jeden młyn. Zasadniczą cechą koncepcji spalania jest stopniowanie powietrza do paleniska, charakteryzowane przez substechiometryczny tryb pracy palników i trójstopniowe dostarczanie powietrza dopalającego 12

System spalania węgla charakteryzują następujące parametry: maksymalna cieplna moc wyjściowa paliwa 2400 MW, maksymalny wydatek paliwa 248 kg/s, maksymalny przepływ powietrza spalania 1041 kg/s,

Palniki są zaprojektowane według następujących kryteriów: bezturbulentny wypływ pyłu węglowego, szybki zapłon w bezpośredniej bliskości palnika, pierwotny płomień o wysokiej temperaturze i niskiej

4 System spalania węgla charakteryzują następujące parametry: maksymalna cieplna moc wyjściowa paliwa 2400 MW, maksymalny wydatek paliwa 248 kg/s, maksymalny przepływ powietrza spalania 1041 kg/s, maksymalny przepływ spalin 1268 kg/s. Palniki są zaprojektowane według następujących kryteriów: bezturbulentny wypływ pyłu węglowego, szybki zapłon w bezpośredniej bliskości palnika, pierwotny płomień o wysokiej temperaturze i niskiej zawartości tlenu, kontrolowane mieszanie powietrza do spalania. Koncepcja paleniska została przebadana i zoptymalizowana na trójwymiarowym modelu w skali 1:40. Do głównych zadań należały badania dynamiki płynów i procesów mieszania w strefie palnikowej oraz na poziomach recyrkulacji powietrza dopalania i spalin Symulacja paleniska dała mnóstwo informacji o przepływie i profilach temperatury w obszarze strumieni powietrza dopalającego i wylotu spalin. Na przykład na podstawie tych informacji umieszczono wyciąg spalin blisko narożników. Narzędzie trójwymiarowej symulacji paleniska zostało też użyte między innymi do rozmieszczenia palników i dysz powietrza dopalającego. W przeprowadzonych badaniach izotermiczne testy modelowe i matematyczne symulacje paleniska ciągle wzajemnie się uzupełniają, a w przyszłości matematyczne symulacje w dużym stopniu zastąpią Zasobniki (bunkry) surowego węgla są zaprojektowane do przechowywania ilości węgla, która wystarcza na 5 godzin pracy przy pełnym obciążeniu. Pojemność użytkowa każdego zasobnika wynosi 500 t. Przez elektrycznie sterowane klapy, umiejscowione poniżej wylotu zasobnika, węgiel przechodzi na trzy przenośniki zgarniakowe, a stąd do leżącego poniżej podajnika węgla. testy modelowe

5 Sterowanie odbywa się na kilku poziomach: sterowanie podawaniem węgla sterowanie szybkością przemiału kontrola temperatury sortownika sterowanie powietrzem spalania Koncepcje sterowania są obmyślone w ten sposób, że optymalnie obsługiwane są różne tryby działania, takie jak różne kombinacje młynów i częściowego obciążenia. Współdziałanie z niskoemisyjnymi palnikami, dokładnie określone podawanie węgla i sterowanie powietrzem spalania pozwala stosować dokładnie substechiometryczne warunki spalania oraz uzyskiwać zapłon blisko palnika. Dzięki temu można zachować standardy niskiej emisji NOx oraz CO. 17 Oddawane ciepło 890,76 MW Ciśnienie w kondensatorze przepływ objętościowy Woda chłodząca Wymiennik ciepła 18 0,038 bar 20,9 m3/s temperatura 16,4 C Szybkość 1,95 m/s powierzchnia materiał m2 X 5 CrNiMo szerokość 22 m Wymiary zewnętrzne wysokość 15 m głębokość Masa całkowita (pusty) 1 komora wody wlotowej, 3 górna część wiązki, 5 chłodnica wstępna, 7 kanał zasysania powietrza, 9 rurociąg do pompy skroplin, 11 urządzenie doprowadzające parę, 13 podpora sprężynowa, 18 m 1140 t 19 2 przestrzeń parowa, 4 dolna część wiązki, 6 chłodnica powietrza, 8 zbiornik kondensatu, 10 komora wody wylotowej, 12 rurociąg wody chłodzącej, 14 kompensator kotwiący 20

Moc pozorna Moc czynna Współczynnik mocy Napięcie Częstotliwość Prąd Prąd wzbudzenia Współczynnik zwarcia Masa całkowita Masa wirnika Masa transportowa stojana 1167 MVA 933,6 MW 0,8 27 kv 60 Hz 27954

6 Moc pozorna Moc czynna Współczynnik mocy Napięcie Częstotliwość Prąd Prąd wzbudzenia Współczynnik zwarcia Masa całkowita Masa wirnika Masa transportowa stojana 1167 MVA 933,6 MW 0,8 27 kv 60 Hz A 6001 A 0, t 97 t 410 t System oczyszczania spalin składa się z elektrofiltrów i urządzeń odsiarczających. Oczyszczone spaliny z każdego bloku ulatują do atmosfery w naturalnym ciągu chłodni kominowych Ilość spalin przepływających przez absorber Temperatura wejściowa spalin do absorbera Stężenie SOx na absorber Stężenie SOx w oczyszczonym gazie Stopień emisji siarki Środek absorpcyjny Zapotrzebowanie wapna Produkcja gipsu m3/h, mg/m3, 6% O2 max.400mg/m3, 6% O2 < 5% wapno palone ok t/a ok t/a 24

Trzy poziomy powietrza dopalającego z prędkością wejściową powietrza 50 m/s i stopniowaniem powietrza n = 0,92/1,00/1,15

Butzbach odfiltrują ze strumienia spalin prawie 99,9% pyłów, co zapewni dotrzymanie granicznej wartości emisji pyłów (< 50 mg/m3)

powłoki ok. 175,5 134,0 13,8 9,0 121,0 ok.

wody Temperatura zimnej wody Zakres chłodzenia Temperatura powietrza suchego Temperatura powietrza wilgotnego Odległość od

7 Trzy poziomy powietrza dopalającego z prędkością wejściową powietrza 50 m/s i stopniowaniem powietrza n = 0,92/1,00/1,15 zapewniają przestrzeganie prawnych ograniczeń emisji NOx (< 200 mg/m3) Elektrofiltry dostarczone przez ABB Umwelttechnik, Butzbach odfiltrują ze strumienia spalin prawie 99,9% pyłów, co zapewni dotrzymanie granicznej wartości emisji pyłów (< 50 mg/m3) 25 Całkowita wysokość Wysokość do talii Wysokość do zraszalnika Prześwit wlotu powietrza Podstawowa średnica Dolna krawędź powłoki ok. 175,5 134,0 13,8 9,0 121,0 ok. 166,0 26 Odprowadzana moc cieplna Przepływ objętościowy oczyszczonych spalin Temperatura oczyszczonych spalin Temperatura ciepłej wody Temperatura zimnej wody Zakres chłodzenia Temperatura powietrza suchego Temperatura powietrza wilgotnego Odległość od adiabatycznego nasycenia gazu Względna wilgotność powietrza Ciśnienie powietrza otoczenia Największa strata rozpylania Przepływ masowy wody chłodzącej 27 MW m3/h K K % hpa % kg/s ,4 10,6 8,6 7,0 7, ,

8 Prąd wznoszący na wylocie z chłodni kominowej osiąga zdecydowanie większą wysokość niż w klasycznym kominie i ulega większemu rozproszeniu, dzięki czemu koncentracja zanieczyszczeń jest mniejsza. Uszkodzenia korozyjne spowodowane przez kondensat ze spalin nie występują przy prawidłowym pokryciu warstwą ochronną powierzchni chłodni kominowej. Dzięki systemowi kierowania spalin do chłodni, jej termiczna wydajność poprawiła się. Z jednej strony system kierowania spalin spowodował zwiększony spadek ciśnienia w chłodni po stronie powietrza chłodzącego. Z drugiej strony wprowadzenie stosunkowo ciepłych spalin poprawiło ciąg kominowy oparów, co z kolei pozytywnie wpłynęło na efekt chłodzenia. Jest to oszczędna możliwość odprowadzenia spalin z mokrego odsiarczania. Nie trzeba powtórnie ogrzewać spalin po odsiarczeniu i nie trzeba budować osobno komina. 29 zwiększenie parametrów początkowych: ciśnienia pary świeżej do MPa i temperatury pary świeżej oraz wtórnie przegrzanej do C, przy czym temperatura pary wtórnie przegrzanej jest zwykle wyższa od temperatury pary świeżej, obniżenie parametrów końcowych przez optymalizację części wylotowej turbiny, skraplacza, a także odpowiednią konstrukcję i wymiary chłodni kominowej o większej strefie chłodzenia; umożliwia to uzyskanie ciśnienia w skraplaczu na poziomie ok. 3,5 4,2 kpa zależnie od warunków klimatycznych, optymalizacja układu regeneracji (dobór optymalnych parametrów pary w upustach, spiętrzeń temperatury), 30 zwiększenie liczby stopni podgrzewacza regeneracyjnego do 9 10 i podniesienie temperatury wody zasilającej do C, wykorzystanie ciepła spalin (między elektrofiltrem a układem odsiarczania) do podgrzewania skroplin i wody zasilającej; schłodzenie spalin od temperatury ok. 175 C do 130 C i wykorzystanie tego ciepła w układzie regeneracji pozwala na zwiększenie sprawności o ok. 0,7 punktu procentowego, rezygnacja z ponownego podgrzewania spalin za instalacją odsiarczania spalin, redukcja nadmiaru powietrza do spalania w kotle, optymalizacja poszczególnych urządzeń pomocniczych

9 33

Podobne dokumenty

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin Pojęcia, określenia, definicje Klasyfikacja kotłów, kryteria klasyfikacji Współspalanie w kotłach różnych typów Przegląd konstrukcji Współczesna budowa bloków