Problemy eksploatacyjne elektrofiltrów i instalacji odsiarczania spalin związane ze współspalaniem biomasy

Podobne dokumenty
Wskaźniki aktywności K28 i K90 popiołów lotnych krzemionkowych o miałkości kategorii S dla różnych normowych cementów portlandzkich

Wpływ popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S na wybrane właściwości kompozytów cementowych

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

Biomasa alternatywą dla węgla kamiennego

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

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

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

Informacja towarzysząca znakowaniu CE kruszywa lekkiego pollytag.

do przetargu na Wykonanie pomiarów gwarancyjnych instalacji katalitycznego odazotowania spalin na bloku nr 5 5 (dalej Ogłoszenie Ogłoszenie )

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

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

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

Odpowiedzi na pytania

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

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

1. W źródłach ciepła:

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Wpływ zastosowania roztworu kwasu cytrynowego jako dodatku do zawiesiny absorbera na osiągi mokrej instalacji odsiarczania spalin

DECYZJA Nr PZ 43.3/2015

DECYZJA Nr PZ 42.4/2015

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

Bogna Burzała Centralne Laboratorium ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Kierunek Wod-Kan 3/2014 ODPADOWY DUET

Redukcja NOx w kotłach OP-650 na blokach nr 1, 2 i 3 zainstalowanych w ENERGA Elektrownie Ostrołęka SA

Wpływ paliw oraz strategie łagodzenia skutków podczas procesów spalania biomasy w energetycznych kotłach pyłowych

Wpływ wdrażania dyrektywy IED na ścieki generowane przez przemysł energetyczny

Paliwa z odpadów możliwości i uwarunkowania wdrożenia systemu w Polsce

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

SYSTEM ZARZĄDZANIA I AKREDYTACJE

Paliwa z odpadów - właściwości

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

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

WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW

PROJEKT INDYWIDUALNY MAGISTERSKI rok akad. 2018/2019. kierunek studiów energetyka

SERDECZNIE WITAMY. Prelegent: mgr inż. Andrzej Zuber

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

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

Dział Pomiarów Emisji i Urządzeń Ochrony Powietrza

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

Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A. Centrum Analiz Laboratoryjnych Dział Analiz Środowiskowych i Energetycznych LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

System zarządzania i akredytacje

Kontrola procesu spalania

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.1-Paliwa

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

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

Redukcja tlenków azotu metodą SNCR ze spalin małych i średnich kotłów energetycznych wstępne doświadczenia realizacyjne

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

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

Zagadnienia bezpieczeństwa współspalania paliw alternatywnych w cementowniach

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

Od uwęglania wysegregowanych odpadów komunalnych w wytwórniach BIOwęgla do wytwarzania zielonej energii elektrycznej

ELEKTROWNIA SKAWINA S.A.:

SYSTEM ZARZĄDZANIA I AKREDYTACJE

PEC S.A. w Wałbrzychu

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

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

Wzrastające wymagania ochrony środowiska jako istotny czynnik budowania planów rozwoju firm ciepłowniczych

Właściwości tworzyw autoklawizowanych otrzymanych z udziałem popiołów dennych

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

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

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

Stan zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

ZLECAJĄCY: ECO FUTURE POLAND SP. Z O.O. Ul. Puławska 270/ Warszawa

Warszawa, dnia 19 maja 2017 r.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 769

Synergia współspalania biomasy i węgla

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

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

Możliwości wykorzystania frakcjonowanych UPS z kotłów fluidalnych w produkcji zapraw murarskich i tynkarskich

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 24/14

I. Pobieranie próbek. Lp. Wykaz czynności Wielkość współczynnika

Dr Sebastian Werle, Prof. Ryszard K. Wilk Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Techniki Cieplnej

Prawne i techniczne aspekty wytwarzania energii odnawialnej z biomasy

Wymogi emisyjne. KSC S.A. Zakopane

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

Zużycie Biomasy w Energetyce. Stan obecny i perspektywy

Forum Biomasy i Paliw Alternatywnych

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

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

OFERTA POMIARY CZYNNIKÓW SZKODLIWYCH NA STANOWISKACH PRACY ANALIZA WÓD I ŚCIEKÓW

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

V Konferencja OCHRONA ŚRODOWISKA W ENERGETYCE lutego Jaworzno

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

Nowoczesne Układy Kogeneracyjne Finansowanie i realizacja inwestycji oraz dostępne technologie

Prowadzący: dr hab. inż. Agnieszka Gubernat (tel. (0 12) ;

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

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

Programy inwestycyjne pokonujące bariery dostosowawcze do wymogów IED. Katowice, 8 grudnia 2014 r.

- 5 - Załącznik nr 2. Miejsce/

OS-I DW Rzeszów, D E C Y Z J A

Transkrypt:

Problemy eksploatacyjne elektrofiltrów i instalacji odsiarczania spalin związane ze współspalaniem biomasy Autor: Tadeusz Fulczyk, Eugeniusz Głowacki - Energopomiar Sp. z o.o., Zakład Ochrony Środowiska ( Energetyka czerwiec 2010) Perspektywa wyczerpania się zasobów naturalnych o charakterze paliw kopanych (węgle, torf, ropa naftowa, gaz ziemny), jak również szkody powodowane w środowisku przez ich wykorzystywanie sprawiają, że poszukiwana jest alternatywa dla paliw kopanych odnawialne źródła energii (OZE). 23 stycznia 2008 roku powstał unijny projekt nowej ramowej dyrektywy dotyczącej promocji wykorzystania zasobów energii odnawialnej. Mówi ona między innymi o tym, że w Polsce do roku 2020 docelowa ilość energii pochodząca z tych zasobów musi wynieść 15 %. Jeżeli Polska nie wypełni zobowiązań, będzie musiała kupować zielone certyfikaty od krajów, które mają nadwyżki produkcji. Już w roku 2010 udział energii odnawialnej w całkowitej energii sprzedawanej odbiorcom końcowym ma wynieść co najmniej 7,5 %. Polska posiada duży potencjał do produkcji energii odnawialnej głównie z biomasy stałej i biogazu oraz wiatru. Współspalanie rozdrobnionej biomasy w mieszaninie z węglem może być efektywnie realizowane zarówno w kotłach małej mocy stosowanych w ogrzewnictwie indywidualnym jak i w kotłach rusztowych, pyłowych i fluidalnych w energetyce przemysłowej i zawodowej. Warunkiem jest zachowanie optymalnego udziału biomasy w mieszance paliwowej. Dyrektywa Komisji Europejskiej 96/61/WE w sprawie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń [1], zwana potocznie dyrektywą IPPC, jest jednym z najważniejszych aktów w dziedzinie ochrony środowiska. Z jej zapisu w artykule 16 ustęp 2 o procesie wymiany informacji wynikają dokumenty referencyjne, w tym na temat najlepszych dostępnych technik dla dużych obiektów energetycznego spalania [2]. Działania w celu uzyskiwania jak najniższych poziomów emisji zanieczyszczeń a szczególnie tlenków siarki, tlenków azotu oraz pyłu wynikają bezpośrednio z Prawa ochrony środowiska [3], Dyrektywy 2001/80/WE [4], Dyrektywy 2008/50/WE [5], obowiązujących standardów emisyjnych [6], przygotowywanych standardów emisyjnych [7], ratyfikacji zobowiązań międzynarodowych oraz handlu emisjami. W tabeli 1 zestawiono wartości emisji, jakie powinny spełniać obiekty energetycznego spalania o mocy powyżej 300 MW t przy spalaniu różnych paliw stałych [2]. W najbliższych latach należy liczyć się z tym, iż limity na emisje zanieczyszczeń do powietrza zostaną jeszcze bardziej zaostrzone, a ekolodzy rozważają możliwość rozszerzenia listy zanieczyszczeń. Poniżej porusza się niektóre zidentyfikowane skutki stosowania różnego rodzaju biomasy jako domieszek do spalanych paliw stałych oraz problemy zainstalowanych urządzeń ochrony środowiska (elektrofiltry, instalacje odsiarczania spalin).

Tabela 1 Poziomy stężeń zanieczyszczeń, jakie powinny spełniać duże obiekty energetycznego spalania o mocy powyżej 300 MW t przy spalaniu różnych paliw stałych [2] Spalane paliwo i brunatny Biomasa i torf Rodzaj emisji, technika spalania Poziomy emisji w mg/m USR 3 dla obiektów Poziomy emisji mg/m USR 3 dla obiektów nowych istniejących nowych istmiejących Emisja zapylenia 5 10 5 20 5 20 5 20 Emisja SO 2 20 150 100 200 (ze złożem fluidalnym) 20 150 100 200 (ze złożem fluidalnym) 50 150 50 200 (z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym) 50 200 Emisja NO x, spalanie pyłu węgla kamiennego Emisja NO x, spalanie pyłu węgla brunatnego Emisja NO x, spalanie w złożu fluidalnym węgla kamiennego i brunatnego 90 150 90 200 50 150 50 200 50 200 50 200 50 150 50 200 50 150 50 200 50 150 50 200 gdzie: mg/m USR 3 oznacza stężenie wyrażone w mg na m 3 w warunkach umownych spalin suchych w warunkach referencyjnego tlenu; index U T=273 K, p=101,3 kpa; indeks S zawartość pary wodnej nie większa niż 5 g/kg gazów odlotowych; indeks R przeliczone na wartość tlenu referencyjnego O 2 =6% Mokre instalacje odsiarczania spalin projektowano i budowano w okresie, kiedy nie było mowy o współspalaniu różnego rodzaju biomasy w paleniskach kotłów pyłowych. Każda instalacja odsiarczania spalin ma swoje granice technologiczne, których nie należy przekraczać, a absorber mokrej instalacji odsiarczania nie stanowi buforu, który w każdych warunkach eksploatacyjnych zdoła pochłonąć doprowadzane ładunki zanieczyszczeń. Na efekty pracy tak elektrofiltrów jak i instalacji odsiarczania spalin wpływa wiele parametrów fizykochemicznych stosowanych paliw. Skutek ich stosowania ujawnia się dopiero w fazie finalnej, którą stanowią poziomy emisji gazowej i pyłowej oraz produkty odsiarczania spalin (gips i ścieki).

Jakość spalanego paliwa i popiołów lotnych Jakość spalanego paliwa ma wpływ na uzyskiwane poziomy emisji oraz na jakość odpadów paleniskowych. Na rysunku 1 przedstawiono porównawczo maksymalne wartości wybranych parametrów fizykochemicznych różnych rodzajów biomasy oraz węgli kamiennych i brunatnych spalanych przez energetykę zawodową [10]. Rys. 1. Wyniki analiz fizykochemicznych różnych rodzajów biomasy i węgli spalanych w energetyce Rys. 1 wykres a 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Zawartość wilgoci całkowitej, % Rys. 2 wykres b Wartość opałowa, MJ/kg 25 Rys. 3 wykres c 80% 20 15 10 5 70% 60% 50% Brykiety 40% ze słomy jasnej 30% Rzodkiew 20% oleista 10% 0 Wartość opałowa, MJ/kg 0% Zawartość części lotnych, %

Rys.1 wykres d Rys. 1 wykres e 25% 1,8% 20% 15% 10% 5% 1,6% 1,4% 1,2% 1,0% 0,8% 0,6% 0,4% 0,2% 0% Zawartość popiołu, % 0,0% Zawartość pierwiastka S, % Rys. 1 wykres f Rys. 1 wykres g 0,020% 0,018% 0,016% 0,014% 0,012% 0,010% 0,008% 0,006% 0,004% 0,002% 0,000% Zawartość pierwiastka F, % 0,9% 0,8% 0,7% Brykiety ze 0,6% słomy jasnej Brykiety z płyt 0,5% wiórowych 0,4% 0,3% 0,2% 0,1% 0,0% Zawartość pierwiastka Cl, %

Wyniki analiz fizykochemicznych wykazały, że spalana biomasa charakteryzuje się zróżnicowanymi wartościami poszczególnych parametrów: wilgoć całkowita 2,0 78,0 %, wartość opałowa 8 000 17000 kj/kg, części lotne 9 76 %, popiół 1,0 13,0 %, siarka 0,02 0,6 %, fluor 0,001 0,004 %, chlor 0,01 0,9 %. Porównując zakresy zmian poszczególnych parametrów biomasy z analogicznymi parametrami węgli można zauważyć, że biomasa w stosunku do spalanych węgli charakteryzuje się: zdecydowanie wyższą zawartością wilgoci całkowitej, niższymi wartościami opałowymi, wyższymi zawartościami części lotnych, niższymi zawartościami popiołu, niższymi zawartościami siarki i fluoru, zmienną zawartością chloru. Współspalanie biomasy prowadzi również do zmiany składu chemicznego popiołu lotnego w stosunku do uzyskiwanego podczas spalania tylko węgla (tabela 2). Tabela 2 Wyniki analiz popiołu lotnego z węgla kamiennego i z biomasy Składnik Zakres zawartości składnika w % wag. w popiołach lotnych SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 P 2 O 5 TiO 2 Mn 3 O 4 Części palne z węgla kamiennego 45,5 57,0 3,6 5,0 14,1 34,0 1,7 6,3 0,8 3,4 1,2 3,8 0,5 1,8 0,2 4,10 0,5 1,2 0,8 1,3 0,0 0,2 0,1 5,0 z biomasy 0,9 42,2 0,2 0,9 0,2 2,4 4,5 32,8 2,3 15,5 8,2 39,5 0,0 1,7 1,0 11,8 3,3 37,6 0,0 0,1 0,0 0,8 2,0 11,0

Współspalanie biomasy prowadzi do podwyższenia zawartości alkalicznych związków w popiołach lotnych, w tym w szczególności związków wapnia, potasu, magnezu oraz związków fosforu, a niejednokrotnie do podwyższenia zawartości części palnych. Na podstawie zaprezentowanych wyników analiz paliw oraz popiołów lotnych nasuwa się uzasadniony wniosek, że dodając biomasę do spalanych węgli uzyskuje się paliwo o podwyższonej zawartości części lotnych oraz zmiennej zawartości chloru, a w efekcie spalania takiego paliwa popioły lotne o zmienionym składzie. W konsekwencji współspalanie biomasy może prowadzić do utrudnień eksploatacyjnych wyposażenia kotłowego i poza kotłowego, w tym elektrofiltrów i mokrych instalacji odsiarczania spalin. Zmieniony skład chemiczny popiołu lotnego otrzymany w efekcie współspalania biomasy może mieć wpływ na dotrzymywanie wymaganych parametrów jakościowych dla odbiorców popiołów, szczególnie biorąc pod uwagę zawartość części palnych, co ma istotne znaczenie na przykład w przypadku wykorzystywania popiołu jako dodatku w produkcji betonów (tabela 3). Wpływ współspalania biomasy na zawartość chlorowodoru w spalinach Badania wykazały, iż podczas spalania węgla kamiennego stężenia HCl w spalinach za kotłem osiągają wartości w zakresie 30 150 mg/m US 3, a podczas spalania węgli brunatnych około 20 mg/m US 3. Współspalanie biomasy (przy udziale 5 15 % energii doprowadzonego paliwa) może powodować stężenia HCl w spalinach przewyższające wartość 300 mg/m US 3, nieraz nawet 400 mg/m US 3. Współspalanie biomasy powoduje więc niekiedy nawet dwukrotne podwyższenie zawartości HCl w spalinach. W absorberach mokrych instalacji odsiarczania spalin poziom HCl w spalinach redukowany jest najczęściej do 5 10 mg/m US 3. Wysoka zawartość HCl w spalinach przy współspalaniu biomasy powoduje podwyższoną korozję układów spalin od ekranów kotła do wlotu do absorbera (szczególnie przy wskaźniku Cl/S w spalanym paliwie na poziomie powyżej 2,0). W przypadku obiektów wyposażonych w mokre instalacje odsiarczania spalin, w których następuje usuwanie HCl, uzyskuje się bardzo wysokie ilości rozpuszczalnej soli CaCl 2 w absorberze (na poziomie powyżej 40 g/l chlorków), co powoduje konieczność odprowadzania większej ilości ścieków. Duża zawartość HCl w spalinach może zmieniać wartości ph stosowanej zawiesiny, co w niektórych przypadkach powoduje obniżenie skuteczności odsiarczania spalin. Współspalanie biomasy o wysokiej zawartości chloru może być jedną z głównych przyczyn powodujących wytrącanie się osadów zawierających higroskopijny FeCl 2.

Parametry fizykochemiczne popiołów lotnych, jako dodatku do betonów wg wymagań normy [8] Tabela 3 Strata prażenia Zawartość chlorków Właściwości Bezwodnik kwasu siarkowego Wolny tlenek wapnia Popiół ze spalania samego węgla Popiół ze współspalania węgla z biomasą 1 5,0 % masy (kategoria A) od 2,0% do 7,0 % masy(kategoria B) od 4,0% do 9,0 % masy (kategoria C) 0,10 % mas. 3,0 % mas. 2,5 % masy, jeśli CaO wolne jest >1% konieczne jest badanie stałości objętości Reaktywny tlenek wapnia 10,0 % masy 2 Reaktywny dwutlenek krzemu Dwutlenek krzemu, tlenek glinu, tlenek żelaza Całkowita zawartość alkaliów w przeliczeniu na Na 2 O Tlenek magnezu Rozpuszczalny fosforan Miałkość Wskaźnik aktywności po 28 dniach po 90 dniach 40 % mas (kategoria N) 3 12 % mas. (kategoria S) 4 75 % 85 % Stałość objętości 10 mm 5 Gęstość objętościowa Początek czasu wiązania Wodożądność Promieniotwórczość naturalna -wskaźniki aktywności pierwiastków promieniotwórczych (K40, Ra226, Th228) 25 % masy Suma zawartości SiO 2, Al 2 O 3 i Fe 2 O 3 70 % masy 5,0 % mas. 4,0 % mas. 100 mg/kg Wartość deklarowana, wahanie ± 200 kg/m 3 od deklarowanej wartości < 2 x czas wiązania samego cementu 95 % wodożądności cementu (tylko dla popiołu kategorii S) f 2 f 1 1 (+20 %) 200(+20 %) Bq/kg Powoduje to w miejscach o niskich prędkościach przepływu spalin wzrost oporów, na przykład w odkraplaczu absorbera. Wiąże się to z koniecznością częstszego mycia odkraplacza, co powoduje wzrost zużycia mediów procesu (energii elektrycznej i wody). 1 Minimalna zawartość węgla w mieszance paliw musi wynosić 80 % masy, a maksymalna zawartość popiołu ze współspalanych materiałów nie może przekroczyć 10 %. Do współspalania dopuszczone są, następujące rodzaje materiałów: materiały roślinne (wióry drzewne, słoma, łupiny i inne włókna roślinne, drewno i biomasa z upraw, odpady zwierzęce, osady ze ścieków komunalnych, odpady papiernicze i makulatura, koks porafinacyjny, bezpopiołowe paliwa płynne i gazowe 2 Jeśli całkowita zawartość CaO w popiele jest niższa niż 10 % masy wymaganie dot. reaktywnego CaO jest uznane za 3 Nie powinna różnić się o więcej niż ± 10 % od wartości deklarowanej 4 Nie powinna różnić się o więcej niż ± 10 % od wartości deklarowanej 5 Jeżeli zawartość wolnego CaO nie przekracza 1,0 % masy wymaganie uważa się za

Wytrącanie osadów przy współspalaniu biomasy może prowadzić do problemów eksploatacyjnych układów pomiarowych AKPiA. Na rysunku 2 pokazano wytrącony osad na aparaturze pomiarowej po jej kilkudobowej eksploatacji w kanale spalin. Składnikami tego osadu jest mieszanina FeCl 2 2H 2 O i FeCl 2 4H 2 O. Rys. 2. Osad na aparaturze pomiarowej po kilkudniowej eksploatacji w kanale spalin Występowania podobnych utrudnień należy się spodziewać szczególnie w przypadkach, gdy stosunek Cl/S w spalanym paliwie wynosi powyżej 2,0. Podczas spalania tylko węgli kamiennych stosunek Cl/S wynosi dużo poniżej 2,0. Współspalanie biomasy podnosi tą wartość do przedziału 2,1 2,2. Wpływ współspalania biomasy na zapylenie spalin Zmiana składu fizykochemicznego popiołu lotnego powstałego w efekcie współspalania biomasy i węgla znacząco wpływa na pracę elektrofiltrów. Dotyczy to powstawania osadów na elementach kierowniczych, elektrodach ulotowych i zbiorczych urządzenia. W niektórych przypadkach zaobserwowano znaczący wpływ parametrów popiołu ze współspalania na pracę układów odpopielania prowadzące do zwarć popiołowych. Współspalanie biomasy wiąże się z koniecznością częstszego uruchamiania zdmuchiwaczy popiołu komór paleniskowych kotłów, często wpływa na zmianę reżimów pracy podgrzewaczy powietrza (oklejanie i zatykanie ostatnich pakietów poprzez związki wapnia i potasu). Współspalanie biomasy znacząco wpływa na charakter i strukturę ziarnową popiołu otrzymywanego w wyniku jej spalania. Podwyższona zawartość alkaliów w popiele lotnym ze współspalania zmienia jego rezystywność. W konsekwencji niejednokrotnie prowadzi to do

zwiększenia zapylenia spalin. Istotnym faktem jest również podwyższona zawartość części lotnych we współspalanej biomasie, które również pogarszają skuteczność odpylania elektrofiltru. Badania wykazały, że zjawisko to może powodować przekroczenie wartości stężenia zapylenia spalin na wlocie do instalacji odsiarczania spalin, a tym samym może powodować przekroczenia wymaganego prawem emitowanego zapylenia. Poniżej przedstawiono przykładowo dwie serie wyników pomiarów stężenia zapylenia spalin wykonane równocześnie na wlocie i wylocie IOS (pierwsza kolumna przy przekroczeniu standardów emisyjnych stężeń zapylenia, a druga kolumna przy ich dotrzymywaniu): 3 stężenia pyłu na wlocie do IOS, mg/m U 3 stężenia pyłu na wylocie z IOS, mg/m USR współspalanie biomasy 240 280 65 70 58 65 22 26 Przekroczenie dopuszczalnych przepisami stężeń zapylenia w spalinach prowadzi do: ograniczenia eksploatacji, problemów w układzie odwodnienia zawiesiny gipsowej, pogorszenia wymaganych parametrów jakościowych gipsu. W celu obniżenia stężenia pyłu w spalinach zalecana jest optymalizacja pracy elektrofiltrów (czas pracy strzepywaczy elektrod ulotowych i zbiorczych, nastawa parametrów prądowonapięciowych zespołów prostowniczych). W niektórych sytuacjach konieczna jest wymiana zespołów zasilających elektrofiltrów oraz regulatorów sterujących pracą zespołów. Analizując poziomy zapylenia spalin należy również brać pod uwagę zapisy w załączniku XIV Dyrektywy 2008/50/WE [5] podające krajowy cel redukcji narażenia, wartości docelowe i wartości dopuszczalne dla pyłu zawieszonego PM 2,5 (dla średnicy aerodynamicznej do 2,5 μm). Rys. 3. Wyniki analizy granulometrycznej popiołu lotnego. Próbka pobrana z kanału spalin na wlocie do IOS, przy współspalaniu biomasy z węglem kamiennym.

Na rysunku 3 przedstawiono przykładowe wyniki analizy granulometrycznej popiołów lotnych powstałych przy współspalaniu biomasy z węglem kamiennym w kotłach pyłowych. Wyniki analizy wykazują, że otrzymany popiół zawiera frakcję ziaren do 2,5 μm (około 30 %) oraz nieznaczną zawartość ziaren powyżej 40 μm. Świadczy to o tym, iż uziarnienia w niskich przedziałach, a więc stanowiące frakcje wdychane, są trudno odpylane w elektrofiltrach. Mierzone frakcje powyżej 40 μm niewątpliwie świadczą o niezupełnym spalaniu głównie biomasy. Potwierdzeniem tego zjawiska były pomiary stężeń gazowych w spalinach rejestrowano podwyższone zawartości CO w spalinach za kotłem, w zakresie 50 900 mg/m US 3. Pobrane w tym samym czasie próbki gipsu wykazały wysoką zawartość pierwiastka C. Bezpośrednią przyczyną wysokiej zawartości pierwiastka C w gipsie była wysoka zawartość pierwiastka C w popiele lotnym wprowadzanym do absorbera instalacji odsiarczania spalin. Wpływ współspalania biomasy na eksploatację absorbera Współspalanie biomasy powoduje obniżenie poziomu stężeń SO 2 oraz podwyższenie stężeń pyłu w spalinach na wlocie do instalacji odsiarczania spalin. Długotrwała eksploatacja absorbera, przy stosunku poziomu stężeń SO 2 na wlocie do IOS do poziomu stężeń zapylenia na wlocie do IOS wynoszącym poniżej 15:1, powoduje zwiększający się ciągle udział ładunku popiołu w stosunku do udziału zawiesiny gipsowej (mając na względzie recyrkulację przelewu z hydrocyklonów gipsu do absorbera). Powoduje to w samym absorberze zwiększenie w zawiesinie udziału fazy inertnej (pochodzącej od popiołu) z wartości od około 15 % obj. nawet do około 40 % obj. Równocześnie udział zawiesiny gipsowej zmniejsza się i w konsekwencji stanowi do 20 % obj. Zawiesina w absorberze (stanowiąca mieszaninę zawiesiny gipsowej i zawiesiny pochodzącej od popiołu) staje się coraz uboższa w udział zawiesiny gipsowej. Powoduje to: utrudnienia w węźle odwodnienia hydrocyklonów gipsu; problemy w utlenianiu mieszaniny zawiesiny absorbera, czego przyczyną może być przekraczana dopuszczalna zawartość siarczynów i wilgoci w gipsie [9]; nieosiąganie wymaganej zawartości CaSO4*2H 2 O w gipsie [9]; problemy w wykrystalizowaniu odpowiednich wielkości uziarnienia i kształtów kryształów gipsu; problemy z osiąganiem wymaganej zawartości wolnej wilgoci jak i wymaganego stopnia białości gipsu ; utrudnienia w oczyszczalni ścieków (głównie spowodowane zwiększoną zawartością zawiesiny oraz zawartością metali). Zachodzi wówczas konieczność: odprowadzania większej ilości ścieków do oczyszczalni, a tym samym nieprzereagowanego sorbentu z układu; odprowadzania odpływu z hydrocyklonu gipsu do zbiornika pośredniego, z którego po sedymentacji odprowadza się zgromadzony szlam popiołu lotnego.

Nieodprowadzanie ścieków (przy stosowaniu ciągłej recyrkulacji) może doprowadzić do zwiększonej emisji SO x, a to może limitować dalszą eksploatację IOS. Przy współspalaniu biomasy należałoby wyposażyć wszystkie IOS w ciągły pomiar stężenia pyłu spalin na wlocie do IOS, który wraz z istniejącym pomiarem SO 2 na wlocie dawałby sygnał, kiedy powyższych utrudnień należy się spodziewać. Podsumowanie Wykonane badania wykazują, iż współspalanie biomasy może prowadzić do przyspieszonej korozji szczególnie przy wskaźniku Cl/S w spalanym paliwie na poziomie powyżej 2,0. Optymalizacja układu odpylania przy znajomości poziomów zawartości Cl, K 2 O, Na 2 O i S w spalanych różnych mieszankach paliw z biomasą powinna wpłynąć na utrzymywanie niskich poziomów zapylenia, a w konsekwencji uniknąć przekroczeń wymaganych poziomów emisji zapylenia i problemów z utrzymywaniem wymaganych parametrów jakościowych gipsu. Wysokie poziomy stężenia pyłu w spalinach na wlocie do IOS mogą być przyczyną przekroczenia standardów emisyjnych i skutkować ograniczeniem produkcji. Badania dowodzą, iż przy eksploatacji IOS przy niskim stosunku poziomu stężeń SO 2 do stężeń zapylenia należy liczyć się z utrudnieniami technologicznymi w samym absorberze, co może doprowadzić do niedotrzymywania wymaganych parametrów jakościowych gipsu. W codziennej eksploatacji IOS przy współspalaniu biomasy należy zwiększyć częstotliwość wykonywanych analiz ziarnowych zawiesiny gipsowej dla oceny udziału ziaren drobnych i określenia ilości odprowadzanych ścieków z IOS. Przy spalaniu węgli jak i współspalaniu biomasy należy rozważyć wprowadzenie wskaźnika określającego stosunek stężenia SO 2 do stężenia zapylenia na wlocie do IOS. Uzyskane doświadczenia eksploatacjyjne IOS przy współspalaniu biomasy powinno się wykorzystywać przy realizacji przyszłych inwestycji. LITERATURA [1] Dyrektywa Komisji Europejskiej 96/61/WE z dnia 24 września 1996 r. w sprawie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń [2] Zintegrowane zapobieganie i kontrola zanieczyszczeń. Dokument referencyjny Komisji Europejskiej na temat najlepszych dostępnych technik dla dużych obiektów energetycznego spalania, czerwiec 2006 [3] Ustawa Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz.U. nr 62, poz. 627, z późniejszymi zmianami) [4] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/80/WE z dnia 23 października 2001 r. w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych źródeł spalania paliw [5] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystego powietrza dla Europy [6] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U. nr 260, poz. 2181) [7] Projekt Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 7 stycznia 2009 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji [8] PN-EN 450-1:2009. Popiół lotny do betonu [9] Kryteria jakości i metody analityczne gipsu IOS, kwiecień 2005. Europejskie Stowarzyszenie Przemysłu Gipsowego, B-1200 Bruksela, Gulledelle 98 box 7, Belgia [10] Wyniki prac badawczych Energopomiaru Sp. z o.o.