WPŁYW WZBOGACANIA WE GLA NA PROCESY SPALANIA W ELEKTROWNIACH

Podobne dokumenty
Sprawozdanie ze stażu naukowo-technicznego

Oferta Kompanii Węglowej S.A. dla sektora ciepłownictwa

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

Część I. Obliczenie emisji sezonowego ogrzewania pomieszczeń (E S ) :

PROJEKT: Innowacyjna usługa zagospodarowania popiołu powstającego w procesie spalenia odpadów komunalnych w celu wdrożenia produkcji wypełniacza

NISKOEMISYJNE PALIWO WĘGLOWE

Wpływ współspalania biomasy na stan techniczny powierzchni ogrzewalnych kotłów - doświadczenia Jednostki Inspekcyjnej UDT

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

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

Katowicki Węgiel Sp. z o.o. CHARAKTERYSTYKA PALIW KWALIFIKOWANYCH PRODUKOWANYCH PRZEZ KATOWICKI WĘGIEL SP. Z O.O.

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

ELEKTROCIEPŁOWNIA KRAKÓW S.A. KONDYCJONOWANIE SPALIN W ELEKTROCIEPLOWNI KRAKÓW S.A.

POLSKA IZBA EKOLOGII. Propozycja wymagań jakościowych dla węgla jako paliwa dla sektora komunalno-bytowego

Zanieczyszczenia pyłowe i gazowe : podstawy obliczenia i sterowania. poziomem emisji / Ryszard Marian Janka. Warszawa, 2014 Spis treści

Projekt: Grey2Green Innowacyjne produkty dla gospodarki

ZIARNA HYDROFILOWE W PRZEMYSŁOWYM PROCESIE FLOTACJI WĘGLI O RÓŻNYM STOPNIU UWĘGLENIA

Chemiczne oddziaływanie składowisk odpadów górnictwa węgla kamiennego na środowisko

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

STAN AKTUALNY I PERSPEKTYWY PRODUKCJI KWALIFIKOWANYCH PALIW WEGLOWYCH W POLSCE W ŚWIETLE STRATEGII ENERGETYCZNEJ I ŚRODOWISKOWEJ

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, Częstochowa **

BADANIA PROCESU FLOTACJI WIELOSTRUMIENIOWEJ WĘGLA** 1. Wprowadzenie. Jolanta Marciniak-Kowalska*, Edyta Wójcik-Osip*

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

Stan poziomu technologicznego niezbędnego do oferowania bloków z układem CCS (w zakresie tzw. wyspy kotłowej, czyli kotła, elektrofiltru, IOS)

Efekt ekologiczny modernizacji

OCHRONA POWIETRZA. Opracował: Damian Wolański

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

Kontrola procesu spalania

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

Stan zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

Opracował: mgr inż. Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ

1. W źródłach ciepła:

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Efekt ekologiczny modernizacji

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.3-Nowoczesne instalacje kotłowe

REDUXCO. Katalizator spalania. Leszek Borkowski DAGAS sp z.o.o. D/LB/6/13 GreenEvo

ELEKTROWNIA SKAWINA S.A.:

OCENA EFEKTYWNOŚCI WZBOGACANIA WĘGLA ENERGETYCZNEGO W CYKLONACH WZBOGACAJĄCYCH Z RECYRKULACJĄ PRODUKTU PRZEJŚCIOWEGO

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

DECYZJA Nr PZ 43.3/2015

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

DECYZJA Nr PZ 42.4/2015

Badania nad zastosowaniem kondycjonowania spalin do obniżenia emisji pyłu z Huty Katowice S.A w Dąbrowie Górniczej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

10.2 Konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) dla energetycznego spalania paliw stałych

Czyste technologie węglowe z brudnym węglem

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

PEC S.A. w Wałbrzychu

KATALIZATOR DO PALIW

Obliczenie efektu ekologicznego zadania Remont dachu z ociepleniem budynku szkoły Zespół Szkół nr 1 w Kędzierzynie - Koźlu

Węgiel kamienny w sektorze komunalno bytowym.

Czyste technologie węglowe: nowe podejście do problemu

ZESZYTO NAUKOWE POLITECHNIKI LASKIEJ Seria: GÓRNICTWO z. 69. Nr kol, 68. Jerzy NAWROCKI, Jacek WigGLARCZYK

SEMINARIUM. Produkcja energii z odpadów w technologii zgazowania Uwarunkowania prawne i technologiczne

Typowe konstrukcje kotłów parowych. Maszyny i urządzenia Klasa II TD

Najnowsze rozwiązania stosowane w konstrukcji wirówek odwadniających flotokoncentrat i ich wpływ na osiągane parametry technologiczne

Informacje Ogólne Podstawowymi wymogami w przypadku budowy nowych jednostek wytwórczych - bloków (zwłaszcza dużej mocy) są aspekty dotyczące emisji

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Opracował: Marcin Bąk

WPŁYW PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ŹRÓDŁACH OPALANYCH WĘGLEM BRUNATNYM NA STABILIZACJĘ CENY ENERGII DLA ODBIORCÓW KOŃCOWYCH

Metody podwyższania kaloryczności drobnoziarnistych odpadów węglowych

Instalacje spalania pyłu u biomasowego w kotłach energetycznych średniej mocy, technologie Ecoenergii i doświadczenia eksploatacyjne.

BADANIA ODSIARCZANIA SPALIN NA STANOWISKU PILOTAŻOWYM Z CYRKULACYJNĄ WARSTWĄ FLUIDALNĄ CFB 0,1MWt ORAZ STANOWISKU DO BADANIA REAKTYWNOŚCI SORBENTÓW

2. Przebieg operacji osadzarkowego rozwarstwiania materiału

Technologie ochrony atmosfery

Zawartość i sposoby usuwania rtęci z polskich węgli energetycznych. mgr inż. Michał Wichliński

Wykaz zawierający informacje o ilości i rodzajach gazów lub pyłów wprowadzanych do powietrza oraz dane, na podstawie których określono te ilości.

WSKAŹNIKI EMISYJNOŚCI CO 2, SO 2, NO x, CO i pyłu całkowitego DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

XVI MIĘDZYNARODOWY KONGRES LEXINGTON prof. dr hab. inż.. Wiesław. Blaschke Szafarczyk. KRAKÓW, 21 czerwca 2010 r.

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Polska energetyka scenariusze

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

Nowe paliwo węglowe Błękitny węgiel perspektywą dla istotnej poprawy jakości powietrza w Polsce

Zakład Wzbogacania Miałów w KWK Piast

I. Technologie przeróbki surowców mineralnych

Badania uwalniania rtęci w procesie spalania węgla i biomasy w gospodarstwach domowych

Dwie podstawowe konstrukcje kotłów z cyrkulującym złożem. Cyklony zewnętrzne Konstrukcja COMPACT

RŚ.VI-7660/11-10/08 Rzeszów, D E C Y Z J A

eko polin EKOPOLIN Sp. z o.o. WNIOSEK O ZMIANĘ POZWOLENIA ZINTEGROWANEGO DLA INSTALACJI ELEKTROWNIA TURÓW W BOGATYNI

ZAŁĄCZNIK. (1) Obiekty energetycznego spalania, które należy ująć w przejściowym planie krajowym

Współspalanie paliwa alternatywnego z węglem w kotle typu WR-25? Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (54)Kocioł z hybrydowym układem spalania i sposób spalania w kotle z hybrydowym układem spalania

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

PL B1. Zakłady Budowy Urządzeń Spalających ZBUS COMBUSTION Sp. z o.o.,głowno,pl BUP 04/06

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Paleniska rusztowe w aspekcie norm emisji zanieczyszczeń.

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Biomasa alternatywą dla węgla kamiennego

Efekt ekologiczny modernizacji

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

Transkrypt:

WPŁYW WZBOGACANIA WE GLA NA PROCESY SPALANIA W ELEKTROWNIACH Eugeniusz Mokrzycki 1), Tadeusz Tumidajski 2), Tadeusz Olkuski 3) 1) Dr hab. inż., prof. AGH; Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, Katrdra Polityki Energetycznej; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; tel.: (0 prefix 12) 617-34-29 lub 632-27-48; e-mail: mokrzyc@uci.agh.edu.pl; Polska Akademia Nauk, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Zakład Ekonomiki i Badań Rynku Paliwowo-Energetycznego; ul. Wybickiego 7, 30-950 Kraków; tel.: (0 prefix 12) 632-27-48; fax: (0 prefix 12) 633-50-47; e-mail: mokrzy@min-pan.krakow.pl 2) Dr hab., prof. AGH; Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Zakład Przeróbki Kopalin, Ochrony Środowiska i Utylizacji Odpadów; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; tel.: (0 prefix 12) 617-20-56; fax: (0 prefix 12) 617-21-98; e-mail: tumidaj@gorniczy.gorn.agh.edu.pl 3) Mgr inż.; Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, Katrdra Polityki Energetycznej; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; tel.: (0 prefix 12) 617-34-29; e-mail: olkuski@uci.agh.edu.pl; Polska Akademia Nauk, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Zakład Ekonomiki i Badań Rynku Paliwowo-Energetycznego; ul. Wybickiego 7, 30-950 Kraków; tel.: (0 prefix 12) 632-27-48; fax: (0 prefix 12) 633-50-47; e-mail: olkuski@min-pan.krakow.pl RECENZENT: Dr inż. Zofia Blaschke Streszczenie W referacie przedstawiono wpływ wzbogacania węgla na procesy spalania w elektrowniach. Omówiono wpływ zawartości popiołu, zawartości siarki oraz zawartości wilgoci. Przedstawiono również sposoby wzbogacania węgla i korzyści wynikające ze spalania wzbogaconego węgla zamiast miału surowego. Przedstawiono też parametry miałów energetycznych dostarczanych do energetyki zawodowej w ostatnich latach i skrajne wielkości wartości opałowej w miałach energetycznych. 1. WSTE P Podstawowym paliwem stosowanym w polskich elektrowniach jest węgiel kamienny i węgiel brunatny. W 2001 r. udział węgla kamiennego w ogólnej produkcji energii elektrycznej brutto w elektrowniach cieplnych zawodowych wyniósł 61,6% [10]. Jest to wartość wyższa niż w 1990 r., kiedy to udział ten wyniósł 58,2%. Tendencja wzrostowa może dziwić, gdyż spalanie węgla w elektrowniach i elektrociepłowniach powoduje znaczne zanieczyszczenie środowiska przyrodniczego. Znane są powszechnie problemy z emisją pyłów i gazów, głównie tlenków siarki i azotu oraz niemetanowymi związkami organicznymi. Wiele problemów zostało już rozwiązanych jak np. problem emisji pyłów poprzez stosowanie wysokosprawnych elektrofiltrów, ale emisje gazów nadal nastręczają wiele problemów. Dyrektywy Unii Europejskiej w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń powietrza z dużych źródeł spalania paliw [3] oraz w sprawie krajowych pułapów emisji dla niektórych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego [4], stawiają przed użytkownikami węgla ostre wymagania odnośnie jakości paliw. Stosowane dawniej dość powszechnie spalanie miałów surowych (niewzbogaconych) może spowodować przekroczenie dozwolonych pułapów emisji. 2. KORZYŚCI ZE SPALANIA WZBOGACONEGO WE GLA Oprócz niebezpieczeństwa przekroczenia norm emisji, w przypadku spalania węgla niewzbogaconego, spalanie węgla o lepszych parametrach jakościowych daje korzyści zarówno techniczne, ekonomiczne jak i ekologiczne. Korzyści techniczne ze spalania węgla o dobrych parametrach jakościowych to: zmniejszenie ilości transportowanego paliwa, odciążenie urządzeń nawęglania, zwiększenie wydajności energetycznej młynów, zwiększenie żywotności młynów, zmniejszenie zużycia paliwa, poprawa stabilności spalania, ograniczenie ilości powstających żużli, zmniejszenie ilości składowanych odpadów. Do korzyści ekonomicznych zaliczyć należy: zmniejszenie masy spalanego paliwa, zmniejszenie zużycia energii na własne potrzeby, obniżenie kosztów remontów, obniżenie kosztów transportu paliwa, obniżenie kosztów eksploatacyjnych, 194 Inżynieria mineralna stan aktualny i perspektywy, Kraków 2003

obniżenie kosztów odżużlania i odpopielania, obniżenie kosztów składowania odpadów, obniżenie opłat za emisję pyłów i gazów do atmosfery. Korzyści ekologiczne to: ograniczenie emisji zanieczyszczeń pyłowych i gazowych, zmniejszenie ilości składowanych odpadów paleniskowych, obniżenie wtórnej emisji pyłów ze składowisk odpadów, zmniejszenie powierzchni terenów zajmowanych przez składowiska odpadów, poprawa czystości wód powierzchniowych poprzez ograniczenie infiltracji wód opadowych ze składowisk odpadów. Aby otrzymać węgiel o lepszych parametrach niż surowy urobek należy poddać go procesowi wzbogacania. 3. SPOSOBY WZBOGACANIA WE GLA Procesy składające się na przeróbkę można podzielić na: wstępne, których celem jest przygotowanie surowca lub produktu do dalszych operacji (klasyfikacja, rozdrabnianie), główne, których celem jest otrzymanie produktów o dużym zróżnicowaniu wartości (procesy wzbogacania), uzupełniające, których celem jest poprawa jakości produktu i nadania mu walorów handlowych, pomocnicze, np. transport, odpylanie. W praktyce przemysłowej wzbogacanie węgla odbywa się na drodze grawitacyjnej oraz na drodze flotacji. Procesy wzbogacania grawitacyjnego wykorzystują różnicę gęstości rozdzielanych składników urobku i różną prędkość ruchu ziaren mineralnych w ośrodku, którym może być woda, ciecz ciężka lub warstwa rozdzielanego surowca mineralnego. Procesy wzbogacania grawitacyjnego można podzielić na: wzbogacanie w ośrodkach ciężkich, wzbogacanie w osadzarkach, wzbogacanie w separatorach odśrodkowych. Wzbogacanie w cieczach ciężkich należy do najdoskonalszych metod wzbogacania grawitacyjnego. Wzbogacanie to odbywa się w cieczy o gęstości pośredniej między gęstościami separowanych minerałów. W przypadku węgla koncentrat jako produkt zawierający mniejszą ilość substancji mineralnej będzie tworzył frakcję pływającą. Odpady charakteryzujące się dużą zawartością substancji mineralnej (popiołu) będą tworzyć frakcję tonącą. W praktyce stosuje się ciecze ciężkie zawiesinowe, które są mechaniczną zawiesiną wody i bardzo drobnych ziaren obciążnika (magnetytu). Wzbogacanie w cieczach ciężkich jest prowadzone w odpowiednio skonstruowanych urządzeniach separatorach. Wzbogacanie w osadzarkach dokonuje się poprzez rozdział mieszaniny ziaren mineralnych w pionowo pulsującym strumieniu wody lub powietrza. Pod działaniem pulsującego strumienia wody następuje okresowe rozluzowanie materiału ze względu na prędkość opadania ziaren. Po kilku cyklach pulsujących w górnej części łoża znajduje się warstwa węgla (koncentrat), w środkowej produktu pośredniego, a w dolnej odpadów. Wzbogacanie we wzbogacalnikach spiralnych jest przeprowadzane w strumieniu wody płynącym po wewnętrznej powierzchni odpowiednio przygotowanej śrubowo rynny. Pod wpływem siły odśrodkowej i siły ciężkości następuje rozdzielenie urobku (nadawy) według gęstości. Ziarna węgla, poruszające się z większą prędkością, wynoszone są do górnej części strumienia i tworzą koncentrat. Ziarna odpadów, jako cięższe, poruszają się wolniej po dnie strumienia wzbogacalnika. Proces flotacji wykorzystuje fizykochemiczne różnice właściwości powierzchniowych cząstek podlegających rozdziałowi, zwłaszcza różnice w ich zwilżalności. Proces wzbogacania przeprowadza się w specjalnie skonstruowanych urządzeniach flotownikach, w których przez mieszaninę ziaren węgla i wody, zawierającą odpowiednie odczynniki, przepływają zdyspergowane pęcherzyki powietrza. Ziarna węgla posiadające powierzchnię hydrofobową w wyniku zderzeń z pęcherzykami powietrza przyczepiają się do nich i są wynoszone na powierzchnię tworząc zmineralizowaną pianę, która stanowi koncentrat. W Polsce wyróżnić można trzy grupy zakładów przeróbki węgla: zakłady, w których wzbogaca się cały urobek węglowy; urobek o uziarnieniu powyżej 20(10) mm wzbogaca się w separatorach z cieczą ciężką; klasę ziarnową 20 0,5 mm w osadzarkach; klasa ziarnowa poniżej 0,5 mm jest wzbogacana metodą flotacji, zakłady, które wzbogacają urobek do 0,5 mm; podobnie jak w pierwszej grupie, klasa powyżej 20 mm jest wzbogacana w separatorach z cieczą ciężką; klasa 20 0,5 mm w osadzarkach, Inżynieria Mineralna Zeszyt Specjalny nr 3, 2003 195

zakłady, które wzbogacają tylko urobek powyżej 20 mm; klasa ziarnowa 20 0 mm jest nie wzbogacana i stanowi tzw. miał energetyczny, który wykorzystuje się w elektrowniach i elektrociepłowniach. Wzbogacanie węgla jest realizowane w zakładach przeróbczych, charakteryzujących się różnym stopniem złożoności układu technologicznego. Wybór technologii wzbogacania uzależniony jest od wielu czynników: geologicznych (stopień uwęglenia, twardość węgla, charakter i twardość skały płonnej), geologiczno-technicznych (sposób urabiania, skład granulometryczny, skład densymetryczny, wydajność godzinowa, możliwości transportowe), fizykochemicznych (rozmywalność skały płonnej, flotowalność mułu, sedymentacja mułu, filtracja), zewnętrznych (wymagania stawiane przez odbiorców, rozwiązania preferowane przez inwestorów, standardowe rozwiązania projektowe), geograficzno-klimatycznych (lokalne warunki terenowe, możliwości zaopatrzenia w wodę, itp.). 4. WPŁYW ZAWARTOŚCI POPIOŁU NA PROCESY SPALANIA Jednym z najważniejszych parametrów określających wartość użytkową węgla jest zawartość popiołu. Wpływa ona na wartość opałową węgla w sposób liniowy, przy czym wzrost zawartości popiołu obniża wartość opałową, a tym samym jego wartość użytkową. Zwiększa ona też ilość popiołu i żużla po procesie spalania w kotle oraz ilość popiołu lotnego, obniża temperaturę spalania, zmniejsza ilość ciepła w komorze paleniskowej, zwiększa obciążenie części konwekcyjnej i powoduje wzrost temperatury spalin. Jest to niekorzystne zjawisko, gdyż czym wyższa temperatura spalin tym wyższa strata wylotowa. Dlatego też należy dążyć do obniżenia, poprzez procesy przeróbcze, zawartości popiołu w węglu do takiego poziomu, aby zagwarantować optymalne warunki pracy kotła. Na rys. 1 przedstawiono wpływ zawartości popiołu w spalanym węglu na sprawność brutto kotła OP-650k. Przy zawartości popiołu A r wynoszącej około 18%, sprawność η k kotła OP-650k wynosi około 93%. Następnie gwałtownie maleje. Dotyczy to wartości zmierzonych, czyli najbardziej realnych (rys. 1, krzywa 3). Wartości gwarancyjne (krzywa 2), a w szczególności wartości obliczeniowe (krzywa 1) nie zmieniają tak gwałtownie przebiegu. Świadczy to o niedokładności obliczeń. Wzrost zawartości popiołu w spalanym węglu powoduje wzrost zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne elektrowni. Zależność ta została przedstawiona na rys. 2. Wykres został sporządzony dla bloków energetycznych o mocy 100 200 MW i jest prawdziwy w przedziale zaznaczonym zakreskowanym polem. Zwykle przyjmuje się, że zużycie energii elektrycznej na potrzeby własne elektrowni wynosi 0,15% [7]. Wzrost zawartości popiołu w węglu powoduje też wzrost erozyjności. Np. wzrost zawartości popiołu w węglu z 15 do 40% powoduje nawet czterokrotny wzrost erozyjności kotła OP-650k. 5. WPŁYW ZAWARTOŚCI SIARKI NA PROCESY SPALANIA Siarka występuje we wszystkich węglach. Poszczególne węgle posiadają jednak różną jej zawartość. Zmienia się ona od prawie zera do nawet Rys. 1. Wpływ zawartości popiołu w spalanym węglu na sprawność brutto η k kotła OP-650k [6] 1 wartości obliczeniowe, 2 wartości gwarancyjne, 3 wartości zmierzone Rys. 2. Wzrost zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne e w zależności od wzrostu zapopielenia A r węgla spalanego w elektrowniach o blokach rzędu 100 200 MW [6] 196 Inżynieria mineralna stan aktualny i perspektywy, Kraków 2003

kilkunastu procent w zależności od warunków w jakich tworzyły się dane złoża. W polskich pokładach węgla zawartość siarki waha się w granicach od 0,32 do 2,82%, średnio 1,2% [5, 8, 13]. Wyróżnia się następujące rodzaje siarki: siarka całkowita S t, siarka popiołowa S A, siarka palna (lotna) S pl, siarka nieorganiczna: -siarczanowa S SO4, - pirytowa S pir, siarka organiczna S o, siarka elementarna S. Siarka całkowita jest to suma siarki popiołowej i siarki palnej (lotnej) lub też siarki nieorganicznej i organicznej. Siarka nieorganiczna z kolei jest to siarka siarczanowa i siarczkowa. Sporadycznie może występować również siarka rodzima (elementarna). Największy udział w węglu posiada siarka pirytowa. Duża zmienność zawartości pirytu spowodowana jest warunkami tworzenia się tego związku. Ponieważ każdy węgiel zawiera pewną ilość siarki, podczas procesu spalania siarka ta przechodzi w SO 2 i SO 3. Jeżeli nie stosuje się urządzeń do odsiarczania gazów wylotowych, ponad 90% siarki obecnej w węglu jest emitowana do atmosfery w postaci tlenków siarki. Jeśli węgiel o wartości opałowej Q równej 29 MJ/kg posiada 1% siarki to można przyjąć, że emisja SO 2 będzie wynosiła 700 g/mj [11]. Aby osiągnąć poziom emisji wynoszący 400 mg/m 3 (~140 mg/mj) obowiązujący w Europie, należałoby spalać węgiel o zawartości siarki około 0,2%. Jednakże niektóre węgle emitują mniej siarki niż wynikałoby to z obliczeń, ponieważ zawierają znaczne ilości związków wapnia. Występuje wtedy naturalne odsiarczanie pod warunkiem, że temperatura spalania jest względnie niska i kontakt tworzących się gazów z popiołem jest odpowiednio długi. Zdecydowana większość siarki znajdującej się w gazach wylotowych występuje w postaci SO 2. Powstają również w kotle związki SO 3 poprzez utlenienie związków SO 2 tlenem molekularnym. Stosunek SO 2 do SO 3 w gazach wylotowych wynosi 20:1, a nawet 30:1 [12]. Różnica jest więc ogromna, co jest zjawiskiem korzystnym. Nadmierne utlenianie SO 2 do SO 3 powoduje powstawanie problemów z gazami wylotowymi przejawiającymi się powstawaniem niebieskiego pióropusza dymu nad kominem. Pióropusz ten tworzą cząsteczki SO 3 występujące w formie aerozolu, które są praktycznie nieusuwalne przez instalacje odsiarczania przeznaczone do redukcji SO 2. W starszych zakładach spalających węgiel, zaopatrzonych w instalacje selektywnej redukcji katalitycznej (SCR Selective Catalytic Reduction) przeprowadzone testy pokazały, że 80 90% SO 3 zawartego w spalinach wytrąca się poza podgrzewaczem powietrza, jeśli w podgrzewaczu jest odpowiednia temperatura [9]. Najlepsze efekty w usuwaniu SO 3 osiąga się poprzez obniżenie temperatury gazów. Nie można jednak obniżyć jej poniżej temperatury skraplania, gdyż następuje wtedy szybkie niszczenie elementów urządzeń poprzez korozję. W celu zmniejszenia emisji tlenków siarki stosuje się odsiarczanie. Może to być odsiarczanie pierwotne, czyli usuwanie siarki występującej w postaci pirytu i markasytu FeS 2 na etapie przeróbki. Jeśli taki proces nie został przeprowadzony należy odsiarczać spaliny powstałe podczas spalania węgla, czyli stosować odsiarczanie wtórne. Odsiarczanie pierwotne jest zdecydowanie tańsze i łatwiejsze do przeprowadzenia. Usuwanie siarki pirytowej odbywa się we wzbogacalnikach z cieczą ciężką. Gęstość pirytu jest kilkakrotnie większa od gęstości węgla więc rozdział tych dwóch substancji jest stosunkowo łatwy. Problemem mogą być zrosty pirytu z substancją węglową. W tym przypadku należy węgiel poddać procesowi kruszenia. 6. WPŁYW ZAWARTOŚCI WILGOCI NA PROCESY SPALANIA Wilgoć w węglu nie jest zjawiskiem pożądanym. Powoduje ona poważne problemy podczas transportu i rozładunku, a w szczególności podczas procesu spalania. Większa ilość wilgoci w palenisku obniża temperaturę spalania, co z kolei zmniejsza ilość ciepła w komorze paleniskowej. Występuje większe obciążenie części konwekcyjnej. Wyższa temperatura spalin powoduje większe straty wylotowe. Więcej wilgoci to większa objętość spalin, czyli większe obciążenie wentylatorów ciągu i podmuchu. Niższa temperatura spalania w komorze paleniskowej powoduje gorsze wykorzystanie substancji palnych w węglu, czyli większą stratę niedopału. Wzrost zawartości wilgoci obniża wartość opałową, pogarsza sypkość węgla i stwarza zagrożenie jego zamarzania. Wilgotny węgiel łatwiej ulega zbrylaniu. Zatyka otwory przesypowe i utrudnia rozładunek z wagonów. Wzrastają też koszty transportu węgla, rozmrażania, podgrzewania i suszenia. Wszystkie te czynniki powodują zmniejszenie dyspozycyjności, zmniejszenie mocy i produkcji energii cieplnej i zwiększone jednostkowe zużycie węgla. Inżynieria Mineralna Zeszyt Specjalny nr 3, 2003 197

Zawartość wilgoci w węglu ma również wpływ na sprawność kotła. Dla kotła OP-650k wzrost zawartości wilgoci w spalanym węglu z 8 do 29% powoduje zmniejszenie sprawności η k z 91,0 do 90,2% rys. 3 [6]. 7. PARAMETRY MIAŁÓW ENERGETYCZNYCH Rys. 3. Wpływ zawartości wilgoci W t r w węglu na sprawność η k kotła OP-650k [6] Tabela 1. Średnie parametry jakościowe (wartość opałowa, zawartość siarki i zawartość popiołu) w dostawach kwartalnych węgla do energetyki zawodowej w latach 1997 2002 Parametr Wartości parametrów I kwartał II kwartał III kwartał IV kwartał Rok 1997: Q, kj/kg 21 515 21 628 21 510 21 671 A, % 21,2 21,0 20,9 20,7 S, % 0,83 1,00 0,84 0,84 Rok 1998: Q, kj/kg 21 765 21 655 21 489 21 637 A, % 20,4 20,9 20,9 20,7 S, % 0,83 0,84 0,86 0,87 Rok 1999: Q, kj/kg 21 637 21 519 21 296 21 409 A, % 20,7 20,5 21,0 21,2 S, % 0,87 0,89 0,89 0,88 Rok 2000: Q, kj/kg 21 352 21 200 21 350 21 259 A, % 20,7 21,4 21,0 22,1 S, % 0,88 0,93 0,91 0,87 Rok 2001: Q, kj/kg 21 425 21 097 20 956 21 459 A, % 21,0 21,3 21,5 21,7 S, % 0,88 0,90 0,89 0,87 Rok 2002: Q, kj/kg 21 418 21 113 21 006 21 123 A, % 21,3 21,9 22,4 22,0 S, % 0,87 0,91 0,88 0,89 W celu zobrazowania jakości węgli spalanych w krajowej energetyce w tabeli 1 przedstawiono ich średnie parametry jakościowe: wartość opałową, zawartość popiołu i zawartość siarki w poszczególnych kwartałach w okresie 1997 2002. Wartość opałowa jest jedną z najważniejszych cech użytkowych węgla, dlatego w tabeli 2 przedstawiono skraje wartości tego parametru w węglach energetycznych dostarczanych do energetyki zawodowej w latach 1995 2002. Dane przedstawiono dla dwóch rodzajów sortymentów: miały surowe, czyli niewzbogacone oraz miały wzbogacone. Najniższa wartość opałowa miałów surowych wynosi 15 893 kj/kg, a najwyższa 25 928 kj/kg. Dla miałów wzbogaconych wartości skrajne wartości opałowej w rozpatrywanych latach wynoszą odpowiednio: 17 000 kj/kg i 30 223 kj/kg. Pomiędzy najlepszym i najgorszym węglem ze względu na wartość opałową występuje różnica około 15 000 kj/kg. Kopalnie produkujące mieszanki energetyczne o najwyższej wartości opałowej to (dane z grudnia 2002): Śląsk, Wieczorek, Wujek, Pokój, Katowice- Kleofas, ZG Bytom III Sp. z o.o., Polska-Wirek, Jankowice, Halemba i Staszic. Jedynie KWK Staszic i KWK Polska-Wirek produkują mieszanki energetyczne w ilościach przekraczających 100 tys. ton miesięcznie. Pozostałe kopalnie produkują mieszanki energetyczne w ilościach poniżej 50 tys. ton ([2] dane za rok 2002). Tabela 2. Skrajne wielkości wartości opałowej w miałach surowych i wzbogaconych dla energetyki w latach 1995 2002 Rok Miały surowe Wartość opałowa, kj/kg Miały wzbogacone Q min Q max Q min Q max 1995 16 705 25 891 19 578 29 661 1996 15 893 25 928 17 000 30 223 1997 17 076 24 070 19 516 30 024 1998 15 908 24 189 19 621 30 578 1999 18 515 23 814 20 147 29 969 2000 17 262 23 234 20 090 29 450 2001 18 285 23 010 20 249 30 555 2002 17 491 23 530 19 707 31 097 198 Inżynieria mineralna stan aktualny i perspektywy, Kraków 2003

8. WNIOSKI 1. W celu zwiększenia żywotności urządzeń nawęglania należy wzbogacać węgiel przed procesem spalania. Dzięki temu zwiększa się żywotność młynów, wzrasta ich wydajność i niezawodność. 2. Spalając wzbogacone węgle łatwiej dotrzymać norm emisji pyłów i gazów, zwłaszcza dwutlenku i trójtlenku siarki. Związane to jest również z obniżeniem opłat za emisję pyłów i gazów do atmosfery. 3. Spalanie węgli wzbogaconych obniża koszty transportu paliwa ze względu na mniejszą jego masę, obniża koszty eksploatacyjne, koszty odżużlania i odpopielania oraz koszty składowania odpadów. 4. Minimalna wartość opałowa miałów wzbogaconych jest o około 3 MJ/kg większa od miałów surowych. Poprawia to zdecydowanie efektywność spalania w kotłach. 9. Literatura 1. Baza danych Instytutu GSMiE PAN, Kraków, 1997 2002 2. Biuletyny informacyjne z zakresu przeróbki mechanicznej i jakości węgla kamiennego opracowany na podstawie statystyki G-09.2, Państwowa Agencja Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego S.A., Katowice, z lat 1995 2002 3. Dyrektywa 2001/80/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej z dnia 23 października 2001 r. w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń powietrza z dużych źródeł spalania paliw 4. Dyrektywa 2001/81/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej z dnia 23 października 2001 r. w sprawie krajowych pułapów emisji dla niektórych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego 5. Jasieńko S. i inni, 1995: Chemia i fizyka węgla. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 6. Karolczuk H., 1978: Racjonalna gospodarka węglem energetycznym. WNT, Warszawa 7. Kugiel M., Kurczabiński L., 2000: Dobór paliw węglowych do produkcji energii w funkcji niektórych składników kosztowych. XIV Konferencja z cyklu Zagadnienia surowców energetycznych w gospodarce krajowej pt. Kompleks paliwowo-energetyczny w obliczu integracji Polski z Unią Europejską. Zakopane, 5 8 listopada 2000, Sympozja i Konferencje, nr 46, s. 317 324 8. Majka-Myrcha B., Folta H., 1996: Jakość węgla energetycznego i jego podaż w eksploatowanych pokładach węgla kamiennego. Materiały X Konferencji z cyklu: Zagadnienia surowców energetycznych w gospodarce krajowej pt. Problemy popytowo-podażowe na krajowym rynku energii i paliw stałych. 15 18 października, 1996, Zakopane, Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków, s. 311 328 9. Müller-Odenwald, Demuth J., Farwick H., 1995: The Air Preheater a Component For Emission Reduction (CO 2 and SO 3). VGB Kraftwerkstechnik English Issue, Nov. 1995, 75(11), p. 866 873 10. Rocznik Statystyczny GUS 2002 11. Scott D. H., 1997: Improving Existing Power Stations to Comply With Emerging Emissions Standards. IEA Coal Research, London 12. Singer J. G., 1991: Control of Power-Plant Stack Emission. In Combustion Fossil Power, Singer J. G. (ed.), Windsor, CT, USA, Combustion Engineering Inc, p. 15.1 15.76 13. Wachowska H., Kozłowski M., Pietrowski M., 1996: Analiza form siarki w polskich węglach kamiennych. Karbo Energochemia Ekologia, nr 6, s. 199 204 INFLUENCE OF COAL BENEFICIATION OVER BURNING PROCESSES IN POWER STATIONS This paper presents influence of coal beneficiation over burning processes in power stations. Influence of ash content, sulphur content and moisture content was discussed. Possibilities of coal beneficiation and profits of washed coal burning was presented also. This paper presents as well fines coal parameters supplied to power stations in last few years and extremes parameters of fine coals calorific value. Inżynieria Mineralna Zeszyt Specjalny nr 3, 2003 199