EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż.

Transkrypt

1

2

3 Węgiel kamienny, jako najbardziej popularne paliwo w Polsce Węgiel kamienny (miał energetyczny) Klasa ; 32.1 Sortyment - Miał II A Wartość opałowa MJ/kg Zawartość popiołu - 18,0 % Zawartość wilgoci ,0 % Zawartość siarki - 0,4 0,8 % Spiekalność wg liczby Rogi - RI Zawartość chloru - < 0,15 % Zawartość azotu - < 1,0 % Zawartość podziarna (0 1,0 mm ) - < 30,0 % Zawartość nadziarna powyżej 20 mm- < 5,0 % Zawartość części lotnych - > 28,0 % Emisje zanieczyszczeń z palenisk rusztowych. - pył 2 5 g/m 3 u - dwutlenek siarki mg/m 3 u - tlenek azotu mg/m 3 u Dotychczasowe emisje zanieczyszczeń. - pył 100 mg/m 3 u - dwutlenek siarki mg/m 3 u - tlenek azotu 400 mg/m 3 u Emisje zanieczyszczeń, które aktualnie obowiązują dla źródeł o mocy powyżej 50 MW wynoszą: - pył 20 mg/m 3 u - dwutlenek siarki 200 mg/m 3 u - tlenek azotu 200 mg/m 3 u

4 Węgiel kamienny, jako najbardziej popularne paliwo w Polsce Notowania cen węgla Amsterdam Rotterdam-Antwerpia Aktualna cena Koniec roku USD/t 91 USD/t Dane z portalu gospodarczego (

5

6 Kocioł fluidalny OFr-30 Kocioł rusztowy WR-25

7 EKOZUB Sp. z o.o. Zjawisko redukcji tlenków siarki związkami alkalicznymi zawartymi w paliwie Proces odsiarczania spalin następuje poprzez wiązanie tlenków siarki z tlenkami wapnia, magnezu oraz pozostałymi związkami alkalicznymi, w tym sodu i potasu. Podstawowe reakcje chemiczne wiązania tlenków siarki: CaO+SO 2 +0,5O 2 = CaSO 4 MgO+SO 2 +0,5O 2 = MgSO 4 Kalcynacja jest to odmiana prażenia polegająca na ogrzewaniu związku chemicznego (w naszym przypadku węglanów) poniżej jego temperatury topnienia w celu spowodowania częściowego rozkładu chemicznego tego związku poprzez usunięcie wody (lub innych substancji) z jego sieci krystalicznej, lub przeprowadzenie tego związku do związku prostszego z wydzieleniem lotnych substancji rozkładu (w naszym przypadku dwutlenku węgla). Kalcynacja węglanów wapnia i magnezu najintensywniej przebiega w złożu fluidalnym w temperaturze O C. Intensywność kalcynacji uzależniona jest również od czasu przebywania węglanów wapnia i magnezu w optymalnej strefie temperaturowej, co jest równoznaczne z prędkością powietrza fluidyzacyjnego i rodzajem paleniska. CaCO 3 = CaO + CO 2 MgCO 3 = MgO + CO 2 Zawartość związków alkalicznych w popiele odpowiednio wynosi dane PEC Suwałki Sp. z o.o.: CaO - 5,23 % MgO - 2,45 % Na 2 O - 0,63 % K 2 O - 2,14 %

8 Zjawisko samoredukcji tlenków siarki w kotłach fluidalnych i rusztowych Emisja tlenków siarki dla węgla o wartości opałowej 23 MJ/kg s=0,4 % - SO x =770 mg/m 3 u s=0,6 % - SO x =1 150 mg/m 3 u s=0,8 % - SO x =1 550 mg/m 3 u s=1,0 % - SO x =1 900 mg/m 3 u s=1,2 % - SO x =2 400 mg/m 3 u Redukcja tlenków siarki. 1. Redukcja tlenków siarki w kotłach rusztowych dochodzi do 30 % bez stosowania żadnych instalacji odsiarczania spalin. 2. Redukcja tlenków siarki w kotłach fluidalnych bez dodawania sorbentów jest na poziomie od 40 do 70 %. 3. Redukcja tlenków siarki w kotłach fluidalnych z dodawaniem sorbentów lub żużla z kotłów rusztowych dochodzi do 95%. Emisja tlenków siarki w zależności od wartości opałowej węgla i zawartości siarki.

9 Proces odsiarczania spalin w kotłach fluidalnych w zależności od temperatury złoża PEC Suwałki Sp. z o.o. analiza węgla Miał węglowy Stosunek molowy (Са +Mg)/S = (0,158+0,104)/0,1875 = 1,4 Mieszanka miału węglowe (4 936 kg/h) i żużla (2 122 kg/h) Stosunek molowy (Ca m + Ca ż + Mg m + Mg ż )/S = (0,111+0,168+0,073+0,096)/0,1875 = 2,39

10 Proces odsiarczania spalin w kotłach fluidalnych w zależności od prędkości fluidyzacji PEC Suwałki Sp. z o.o. analiza węgla Miał węglowy Stosunek molowy (Са +Mg)/S = (0,158+0,104)/0,1875 = 1,4 Mieszanka miału węglowe (4 936 kg/h) i żużla (2 122 kg/h) Stosunek molowy (Ca m + Ca ż + Mg m + Mg ż )/S = (0,111+0,168+0,073+0,096)/0,1875 = 2,39

11 Emisja tlenków azotu w kotłach fluidalnych i rusztowych Emisja tlenków azotu w kotłach fluidalnych jest mniejsza niż w kotłach rusztowych. Niskie temperatury spalania w złożu fluidalnym w granicach 850 O C nie powodują powstawania tlenków azotu z powietrza do spalania. Jedynie ich emisja zależy od zawartości azotu w paliwie. W wielu przypadkach przy niskiej zawartości azotu w kotłach fluidalnych nie będzie konieczności stosowania dodatkowych instalacji odazotowania, aby dotrzymać emisję na poziomie 200 mg/m 3 u.

12 Negatywne doświadczenia polskie z kotłami ze stacjonarnym złożem fluidalnym W Polsce od 20 lat nie został wybudowany żaden nowy kocioł fluidalny ze złożem stacjonarnym o mocy zbliżonej do 30 MW. 1. W latach zostały uruchomione kotły fluidalne wodne o mocy 6 i 12 MW w Ciepłowni Gostynin i Morąg. Projektantem tych kotłów był PEC MEGAWAT z Tarnowskich Gór. 2. Firma projektowa CBKK Sp. z o.o. zmodernizowała kocioł rusztowy WR-10 w PEC Włocławek Sp. z o.o. na kocioł fluidalny. Aktualnie z powrotem został przerobiony na rusztowy. 3. W latach dziewięćdziesiątych został przerobiony kocioł rusztowy na fluidalny w kopalni Czeczot o mocy 46 MW przez dawną firmę FOSTER WHEELER. Nigdy nie osiągnął założonych parametrów i został wycofany z eksploatacji. 4. RAFAKO S.A. wybudowało w latach osiemdziesiątych kocioł fluidalny o mocy 5 MW, który również nie osiągnął założonych parametrów i został wycofany z eksploatacji po roku prowadzonych prób. 5. W 1992 roku został uruchomiony kocioł WF-40 w Elektrowni Jaworzno II, który po nieudanych próbach wycofan0 z eksploatacji. 6. Na Politechnice Gliwickiej był wybudowany w latach osiemdziesiątych doświadczalny kocioł fluidalny o mocy 3 MW, który po roku 1993 został zdemontowany.

13 Konstrukcja kotła WFr-30 proponowana dla PEC Suwałki Sp. z o.o.

14 Możliwość modernizacji istniejących kotłów rusztowych na kotły z paleniskami fluidalnymi Istnieje możliwość modernizacji kotłów rusztowych na obmurzu ciężkim lub ścianach szczelnych. Zakres modernizacji: 1. Demontaż kanałów powietrza podmuchowego i wtórnego. 2. Demontaż jednego odżużlacza. Drugi zostanie wykorzystany do modernizacji. 3. Demontaż rusztu wraz z lejami popiołowymi i koszem węglowym. 4. Demontaż wentylatorów powietrza podmuchowego i wtórnego. 5. Montaż nowej komory paleniskowej w technologii ścian szczelnych. 6. Montaż nowych wentylatorów na istniejących fundamentach. 7. Montaż pozostałych elementów przewidzianych do modernizacji.. 8. Dobudowa filtra wodnego, eliminującego problem zwiększonej emisji pyłu. 9. Montaż systemu czyszczenia powierzchni konwekcyjnych od strony spalin za pomocą generatorów fal uderzeniowych. Kocioł WR-25 zabudowany w PEC Gliwice Sp. z o.o.

15 Efekty modernizacji istniejących kotłów rusztowych na kotły z paleniskami fluidalnymi 1. Możliwość modernizacji każdego kotła poprzez zabudowę nowej komory paleniskowej lub przedpaleniska. 2. Możliwość dotrzymania norm emisji tlenków siarki i azotu, bez konieczności budowy kosztownych instalacji. 3. Możliwość spalania paliw o dużej wilgotności i zawartości popiołu oraz wszelkich odpadów posiadających wartość energetycznych. 4. Możliwość zabudowy kotłów z paleniskami fluidalnymi w istniejących gabarytach kotłowni, 5. Podwyższenie mocy kotłów po modernizacji, 6. Zwiększenie sprawności kotłów poprzez dopalenie części palnych w żużlu. 7. Możliwość pełnej automatyzacji procesu spalania, 8. Brak konieczności remontu obmurza w zakresie komory paleniskowej oraz sklepień.

16 jako urządzenia czyszczące powierzchnie konwekcyjne kotłów. Cechy wyróżniające system czyszczenia: wysoka skuteczność czyszczenia, niskie koszty eksploatacyjne niskie zużycie sprężonego powietrza, niskie wydajności sprężarek, ciśnienie sprężonego powietrza do 8 atm, możliwość dotrzymania norm hałasu, brak zbiorników buforowych powietrza, możliwość zabudowy generatorów bez konieczności przeróbek elementów kotła, w tym schodów i podestów, brak mechanicznego oddziaływania fali uderzeniowej na elementy ciśnieniowe kotła oraz obmurze ciężkie

17 Mokre odpylanie spalin Przepływ spalin. Nominalny strumień spalin m 3 /h. Maksymalny strumień spalin m 3 /h. Minimalny strumień spalin m 3 /h Parametry kotła WR-25 Moc kotła - 29 MW Sprawność - 83 % Zawartość tlenu - 8 % Temperatura spalin O C Wartość opałowa - 22 MJ/kg Obliczeniowy strumień spalin m 3 /h Podstawowe wymiary hydrofiltra MWF-10/8/1. H (Wysokość) mm W (Szerokość) mm L (Długość) mm Właściwość Nie zawiera rozpylaczy (głowic rozpylających) Wysoka efektywność oczyszczania gazu Stosunkowo niska wartość oporu ok. 2 kpa Odporność na zużycie, brak elementów ruchomych Wieloskalowość, możliwość budowania instalacji próbnych Adaptowalność Dostawa w elementach Prostota montażu Zaleta Prosty sposób przygotowania cieczy, możliwość zastosowania recyrkulacji cieczy. Zgodność z nowymi normami ekologicznymi Efektywność energetyczna, mniejsze zużycie energii elektrycznej Długi okres pracy urządzenia (duża żywotność) Rozruch na instalacjach badawczych Uproszczona procedura wdrożenia Zmniejszenie kosztów transportowych Szybki proces budowy i rozruchu instalacji

18 Podstawowe problemy w eksploatacji kotłów fluidalnych z lat osiemdziesiątych 1. Zbyt duża powierzchnia rusztu fluidalnego oraz komory spalania. Ruszt fluidalny ma powierzchnię około x mm, co stanowi około 30 % klasycznego rusztu fluidalnego z lat osiemdziesiątych. 2. Duże zużycie energii elektrycznej na utrzymanie złoża fluidalnego. Zużycie energii elektrycznej wentylatorów powietrza utrzymującego złoże fluidalne wynosi około 160 kw, a dla kotła rusztowego 44 kw. Większe zużycie energii elektrycznej jest kompensowane wzrostem sprawności. Zapotrzebowanie na energii elektryczna kotła fluidalnego jest mniejsze niż kotła rusztowego z instalacja odsiarczania spalin. 3. Niekontrolowana emisja pyłu i niedopalonego koksiku. Zastosowanie rozwiązań rosyjskich eliminuje emisję koksiku i gwarantuje mniejszą emisję pyłu w stosunku do klasycznego złoża fluidalnego. 4. Bardzo duże koszty rozruchu kotła (wygrzanie złoża). Rozpalanie kotła fluidalnego jest identyczne jak kotła rusztowego. Nie ma potrzeby stosować gazu lub oleju opałowego podczas rozpalania. 5. Tworzenie się spieków w złożu fluidalnym. Wyeliminowano problem zalegania spieków w złożu fluidalnym poprzez zastosowanie rusztu dopalającego. Ewentualne spieki są systematycznie usuwane z złoża fluidalnego mgr inż. Andrzej. Zuber

19 EKOZUB Sp. z o.o. Podstawowe problemy w eksploatacji kotłów fluidalnych z lat osiemdziesiątych 6. Awaryjność urządzeń pomocniczych. Aktualne rozwiązania pozwalają na zapewnienie dużej dyspozycyjności pracy kotła fluidalnego. Urządzenia pomocnicze są identyczne jak dla kotłów rusztowych. 7. Brak skutecznych systemów odpylania spalin. Aktualnie mamy do dyspozycji skuteczne systemy czyszczenia filtry workowe lub elektrofiltry. 8. Zastosowanie powierzchni wymiany ciepła w złożu fluidalnym. Powierzchnie te zostały wyeliminowane. 9. Duża awaryjność części ciśnieniowej kotła związana z erozją. Zastosowano nakładki antyerozyjne w strefie fluidyzacji. 10. Konieczność spalania jednorodnego paliwa pod względem granulacji, składu oraz wilgotności. Istnieje możliwość spalania różnych paliw poprzez odpowiednią regulację powietrza fluidyzującego. 11. Duża powierzchnia do zabudowy. Powierzchnia pod zabudowę jest zbliżona do kotłów rusztowych o podobnej mocy.

20 Podstawowe problemy w eksploatacji kotłów fluidalnych z lat osiemdziesiątych 12. Większe zabrudzanie się powierzchni konwekcyjnych oraz brak skutecznych systemów czyszczenia. Zastosowano skuteczny system czyszczenia powierzchni konwekcyjnych, oparty o generatory fal uderzeniowych. 13. Liberalne przepisy emisji zanieczyszczeń tlenków siarki i azotu. Przepisy emisji zanieczyszczeń zostały znacznie ograniczone przy spalaniu paliw stałych. 14. Duże koszty inwestycyjne w stosunku do kotłów rusztowych. Koszty inwestycyjne są mniejsze od budowy nowych kotłów rusztowych z instalacjami odsiarczania i odazotowania spalin. 15. Skomplikowana automatyka i sterowanie kotłów z klasycznym złożem fluidalnym. Automatyka i sterowanie kotłów fluidalnych nie jest skomplikowana i jest porównywalna z kotłami rusztowymi.

21 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ EKOZUB Sp. z o.o. ul. Powstańców Śl Żerdziny, Prezes Andrzej Zuber ZAO Ekoenergomasz ul. Szczadrina Bijsk Altajskij kraj Dyrektor Sharapov A.M