Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW"

Kinga Komorowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW Polish technology of heating installations ranging 1-50 MW Michał Chabiński, Andrzej Ksiądz, Andrzej Szlęk michal.chabinski@polsl.pl 1 Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska

2 Plan prezentacji Typowe instalacje kotłowe w Polsce i paliwa w nich wykorzystywane Wpływ instalacji kotłowych na środowisko Możliwości ograniczenia uciążliwości energetycznej kotłów Podsumowanie 2

3 Instalacje kotłowe udział paliw w ciepłownictwie systemowym w Polsce 7,9% 6,9% 4,0% 4,6% zdecydowana dominacja źródeł węglowych węgiel gaz biomasa/oze 76,6% olej opałowy inne źródło: Raport Urzędu Regulacji Energetyki, Warszawa

4 Instalacje kotłowe udział przedsiębiorstw ciepłowniczych według wielkości źródeł ciepła 9,1% 11,3% przewaga ilościowa źródeł <50 MW poniżej 10 MW MW 38,4% 41,2% powyżej 50 MW brak źródeł ciepła źródło: Raport Urzędu Regulacji Energetyki, Warszawa

5 Instalacje kotłowe typowe paleniska o mocy z zakresu 1-50 MW kotły węglowe (większość ciepłowni) WR kocioł ciepłowniczy wodny rusztowy najpopularniejsze konstrukcje: WR 25 (25 Gcal/h=29,2 MW) WR 10 WR 5 paliwo: węgiel (możliwość współspalania biomasy) sprawność ~82% OR kocioł parowy, rusztowy najpopularniejsze konstrukcje: OR 35 (35 ton pary na godzinę) OR 16 OR 10 paliwo: węgiel (możliwość współspalania biomasy) sprawność ~87% kotły gazowe (udział w rynku kilkukrotnie mniejszy niż węglowych) najpopularniejsze konstrukcje: kilkadziesiąt typów konstrukcji o mocy 1-50 MW wodne lub parowe paliwo: gaz ziemny sprawność ~90-95% kotły olejowe (zdecydowanie mniejszy udział niż węglowych) najpopularniejsze konstrukcje: kilkadziesiąt typów konstrukcji o mocy 1-50 MW wodne lub parowe paliwo: olej opałowy sprawność 85-92% 5

6 Paliwa w ciepłownictwie węgiel kamienny typ 31 i 32; sortymenty wykorzystywane w kotłach rusztowych to miał (IA, IIA) oraz grubsze groszek, orzech typowe parametry węgli stosowanych w kotłach rusztowych sortymenty miałowe jedn. zakres wartość opałowa MJ/kg zawartość siarki całkowitej %wag 0,4-1,0 zawartość popiołu %wag zawartość części lotnych - V daf %wag sortymenty grubsze jedn. zakres wartość opałowa MJ/kg zawartość siarki całkowitej %wag 0,4-1,0 zawartość popiołu %wag 5-10 * stan roboczy, o ile nie zaznaczono inaczej 6

7 Paliwa w ciepłownictwie gaz ziemny (gaz typu E) zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 2 lipca 2010 r. sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu gazowego (Dz. U. Nr 133, poz. 891) zawartość siarkowodoru nie powinna przekraczać 7,0 mg/m 3, a zawartość siarki całkowitej 40,0 mg/m 3 ; zwykle zawartość siarki całkowitej nie przekracza 1 mg/m 3, ale po nawonieniu wynosi około 15 mg/m 3 olej opałowy zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 3 listopada 2014 r. w sprawie wymagań jakościowych dotyczących zawartości siarki dla olejów oraz rodzajów instalacji i warunków, w których będą stosowane ciężkie oleje opałowe (Dz.U poz. 1547) maksymalna zawartość siarki w oleju opałowym lekkim to 0,1%wag, a oleju opałowym ciężkim 1,0%wag 7

8 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko kotły węglowe 1-5 MW wskaźniki emisji, g/mg zanieczyszczenie ciąg naturalny ruszt stały ciąg sztuczny ruszt mechaniczny tlenki siarki x s x s x s tlenki azotu tlenek węgla dwutlenek węgla pył całkowity x A x A x A benzo(a)piren ,2 s zawartość siarki całkowitej w stanie roboczym, % A zawartość popiołu w stanie roboczym, % brak urządzeń ochrony powietrza 8

9 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko kotły biomasowe 1-5 MW wskaźniki emisji, g/mg zanieczyszczenie ruszt stały ruszt mechaniczny tlenki siarki tlenki azotu tlenek węgla dwutlenek węgla pył całkowity x A x A A zawartość popiołu w stanie roboczym, % brak urządzeń ochrony powietrza 9

10 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko kotły olejowe 1-5 MW wskaźniki emisji, g/mg zanieczyszczenie lekki olej opałowy ciężki olej opałowy tlenki siarki ,2 x s ,5 x s tlenki azotu 2 395, ,8 tlenek węgla 598,8 1555,5 dwutlenek węgla pył całkowity 407,2 2222,2 benzo(a)piren 2,874 2,667 A zawartość popiołu w stanie roboczym, % brak urządzeń ochrony powietrza 10

11 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko kotły gazowe 1-5 MW wskaźniki emisji, g/m 3 zanieczyszczenie tlenki siarki wskaźnik emisji 0,002 x s tlenki azotu 1,75 tlenek węgla 0,24 dwutlenek węgla pył całkowity 0,0005 s zawartość siarki całkowitej, mg/m 3 brak urządzeń ochrony powietrza 11

12 wskaźnik emisji*, g/gj Wpływ instalacji kotłowych na środowisko 2500 porównanie wskaźników emisji dla różnych paliw węgiel kamienny SO2 NOx pył * wskaźnik przeliczony na GJ ciepła użytecznego biomasa olej ciężki olej lekki gaz ziemny brak urządzeń ochrony powietrza 12

13 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko przykładowe stężenia zanieczyszczeń wybrane kotły węglowe o mocach z zakresu 5-50 MW stężenie zanieczyszczeń w spalinach typ kotła WR-25 OKR-40 OR-35 WR-10 NO, mg/m 3 (6%O 2 ) CO, mg/m 3 (6%O 2 ) pył*, mg/m 3 (6%O 2 ) * pomiar przed systemem odpylania 13

14 Sposoby ograniczania uciążliwości ekologicznej kotłów węglowych ograniczanie emisji pyłu dla różnego typu urządzeń odpylających urządzenie średnica graniczna cząstek, µm stężenie pyłu na wlocie, mg/m 3 źródło: Kubica R.: Nowoczesne systemy ograniczania emisji pyłu w instalacjach spalania stężenie pyłu na wylocie, mg/m 3 elektrofiltr 0, filtr tkaninowy 0, multicyklon bateria cyklonów proponowane standardy emisji dla pyłu (20-30 mg/m 3 ) stanowią najpoważniejsze wyzwanie dla sektora 14

15 Wpływ instalacji kotłowych na środowisko problem emisji SO 2 stężenie SO 2, mg/m ,5% 1,2% 1,0% 0,8% 0,6% 0,4% 0,2% mg/m mg/m 3 W d, MJ/kg problem związany z dostępnością węgli niskozasiarczonych metody odsiarczania spalin (suche, półsuche, mokre) 15

16 Sposoby ograniczania uciążliwości ekologicznej kotłów węglowych NO, mg/m 3 problem emisji NO x proponowane w dyrektywie MCP standardy emisyjne łagodniejsze od obecnie obowiązujących w Polsce zużycie mocznika, kg/h jedną z opcji jest selektywna niekatalityczna redukcja NO (SNCR), ale stosunkowo wysokie koszty eksploatacji związane głównie z zakupem reagenta (woda amoniakalna, ewentualnie mocznik) źródło: Kuropka J., Gostomczyk M.A.: Badania selektywnej redukcji niekatalitycznej tlenków azotu 16

17 Sposoby ograniczania uciążliwości ekologicznej kotłów węglowych odpowiednie sterowanie procesem spalania parametr jednostka sterowanie ręczne sterowanie automatyczne sprawność % 53,4 70,47 O 2 % 12,93 9,43 CO mg/m NO (6% O 2 x ) temp. spalin C ograniczenie emisji zanieczyszczeń oraz wzrost sprawności kotła dla sterowania automatycznego źródło: Chabiński M.: Energetyczne i ekologiczne aspekty sterowania pracą kotłów 17

Sposoby ograniczania uciążliwości ekologicznej kotłów węglowych system recyrkulacji spalin mg/m 3 (6%O 2 ) NO mg/m 3 (6%O 2 ) pył bez recyrkulacji bez recyrkulacji z recyrkulacją z

18 Sposoby ograniczania uciążliwości ekologicznej kotłów węglowych system recyrkulacji spalin mg/m 3 (6%O 2 ) NO mg/m 3 (6%O 2 ) pył bez recyrkulacji bez recyrkulacji z recyrkulacją z recyrkulacją moc, MW moc, MW źródło: Raport Pomiar energetyczno-emisyjny kotła możliwość istotnego ograniczenia emisji pyłu i NO w przypadku zastosowania systemu recyrkulacji spalin 18

19 Podsumowanie Sektor średnich kotłów oparty głównie o kotły węglowe (udział węgla spada na skutek rosnącej ilości kotłów biomasowych i gazowych) Brak możliwości zamiany węgla na inne paliwo w skali kraju w krótkim czasie Konieczność modernizacji kotłów (również sterowanie, czy recyrkulacja spalin) Podstawowy problem standardy emisji dla pyłu konieczność stosowania wysokosprawnych urządzeń odpylających (filtry workowe) Standardy emisji dwutlenku siarki można osiągnąć stosując węgle niskosiarkowe w połączeniu z niezbyt skuteczną, ale relatywnie niedrogą suchą metodą odsiarczania spalin Problem standardów emisji dla NO nieistotny (obowiązujące krajowe regulacje bardziej restrykcyjne) Problem się pogłębia w przypadku obszarów o niedotrzymanych normach jakości powietrza 19

20 Wybrana bibliografia Energetyka cieplna w liczbach, Raport Urzędu Regulacji Energetyki, Warszawa 2014 Chabiński M.: Energetyczne i ekologiczne aspekty sterowania pracą kotłów węglowych Sterowanie pracą kotłów małej mocy, Wydawnictwo Bezkres Wiedzy, 2014 Kubica R.: Nowoczesne systemy ograniczania emisji pyłu w instalacjach spalania małej mocy, Katowice 2012 Kuropka J., Gostomczyk M.A.: Badania selektywnej redukcji niekatalitycznej tlenków azotu, Ochrona środowiska 4/1996 Raport Pomiar energetyczno-emisyjny kotła OKR 40/50 przy 3 obciążeniach cieplnych przy wyłączonym systemie recyrkulacji powietrza podmuchowego i 3 obciążeniach cieplnych przy włączonym systemie recyrkulacji powietrza podmuchowego, Instytut Techniki Cieplnej, Gliwice 20

Podobne dokumenty

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

Wskaźnikii emisji zanieczyszczeń ze spalania paliw kotły o nominalnej mocy cieplnej do 5 MW Warszawa, styczeń 2015 Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE kontakt: Krajowy Ośrodek Bilansowania