Redukcja tlenków azotu metodą SNCR ze spalin małych i średnich kotłów energetycznych wstępne doświadczenia realizacyjne Autorzy: Uczelniane Centrum Badawcze Energetyki i Ochrony Środowiska Ecoenergia Sp. z o.o. 10.12.2013
Plan prezentacji: 1.Prezentacja firmy Ecoenergia doświadczenie firmy w redukcji NOx 2.Technologia SNCR i jej zastosowanie 3.Podstawy podjęcia tematyki badań redukcji NOx 4.Projekt Badanie i wdrożenie technologii niekatalitycznej redukcji tlenków azotu (SNCR) w kotłach energetycznych o mocy do 300 MW 5.Zastosowanie technologii SNCR w kotłach energetycznych 6.Badanie efektywności wykorzystania technologii SNCR
Plan prezentacji: 1.Prezentacja firmy Ecoenergia doświadczenie firmy w redukcji NOx 2.Technologia SNCR i jej zastosowanie 3.Podstawy podjęcia tematyki badań redukcji NOx 4.Projekt Badanie i wdrożenie technologii niekatalitycznej redukcji tlenków azotu (SNCR) w kotłach energetycznych o mocy do 300 MW 5.Zastosowanie technologii SNCR w kotłach energetycznych 6.Badanie efektywności wykorzystania technologii SNCR
1. Prezentacja firmy Ecoenergia Firma inżynierska wykonująca od 1991 r. usługi dla przemysłu energetycznego. Dwa biura: Warszawa Katowice Zatrudnienie: 20 osób Ostatnie realizacje: 1. Instalacja współspalania biomasy w kotle OKPG 60 ZE Elsen w Częstochowie - pod klucz (docelowo konwersja kotła na biomasowy) 2. Instalacja współspalania biomasy w kotłach OP-230 nr. K5 i K6 - pod klucz (35% udział masowy biomasy) 3. Modernizacja instalacji oleju rozpałkowego w kotle fluidalnym OF-100 w PGE EC Zgierz Analizy prawno - ekonomiczne: 1. Modernizacja Zakładów Energetycznych Soda Polska Ciech i dostosowanie do nowych standardów produkcji ciepła
1. Prezentacja firmy Ecoenergia doświadczenie firmy w redukcji NOx Pierwsze wdrożenia redukcja NOx metodą pierwotną Dwa patenty palników:
2. Technologia SNCR i jej zastosowanie SNCR - Selective non-catalytic reduction 1100 o C Reagent Nośnik 900 o C Kierunek przepływu spalin Trudności: 1. Wtrysk reagenta w okno temperaturowe: 900 o C 1100 o C uniknięcie wykonywania odgięć w ekranach kotła 2. Odpowiednie stężenie i ilość reagenta 3. Gospodarka powietrzem w komorze
3. Podstawy podjęcia tematyki redukcji NOx Wykonane testy zastosowania technologii SNCR na kotłach OP-650 (2 szt.). Współpraca z zagranicznym dostawcą technologii. Powody podjęcia własnych badań: 1. Energetyka mała i średnia: niskie koszty aplikacyjne 2. Prawne ograniczenia emisji: 35 45% kosztów instalacji technologii SCR Dyrektywą 2010/75/UE (IED), Dyrektywa 2008/50/WE (CAFE), Regionalne Programy Operacyjne Niskiej Emisji
4. Projekt W 2013 r. Ecoenergia wraz z CBEiOŚ uzyskała dofinansowanie w ramach konkursu 1.3.1 z NCBiR na projekt badawczy tytuł: Badanie i wdrożenie technologii niekatalitycznej redukcji tlenków azotu (SNCR) w kotłach energetycznych o mocy do 300 MW Realizacja Projektu wrzesień 2013 czerwiec 2015 Projekt składa się z 4 obszarów (w Projekcie - 7 Zadań): 1. Badania numeryczne i projekt dysz ( lanc). 2. Projekt i wykonanie stanowiska badawczego (stacjonarnego i mobilnego). 3. Modelowanie numeryczne wybranych kotów (OP-140; WR-25). 4. Badania w warunkach przemysłowych.
Standardy emisji NOx dla węgla brunatnego/kamiennego[mg/m3] instalacje istniejące Standard emisji tlenków azotu 700 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Moc cieplna MW Rozporządzenie 2005 w. kamienny IED Rozporządzenie 2005 w. brunatny
Powiązane z BAT poziomy emisji NO X, NH 3 i CO do atmosfery ze spalania węgla kamiennego i brunatnego Nominalna moc cieplna instalacji spalania (MWth) BAT-AEL dla NOX (średnia roczna - mg/nm 3 ) Nowe instalacje Istniejące instalacje BAT-AEL dla NOX (średnia dobowa - mg/nm 3 ) Nowe instalacje Istniejące instalacje BAT-AEL dla CO (średnia roczna - mg/nm 3 ) BAT-AEL dla NH 3 (1) (średnia roczna - mg/nm 3 ) Częstotliwość monitorowania <100 100 200 100 270 ND 10 100 < 5 100-300 100 150 100 180 ND 10 100 < 5 > 300 FBC (w. kamienny i brunatny) i PC dla węgla brunatnego 50 150 50 180 140 220 12 80 <1 3.5 Ciągły pomiar > 300 PC w. kamienny 65 100 65 180 80 125 80 220 1 55 <1 3.5 ( 1) Emisje amoniaku są związane z wykorzystywaniem SCR i SNCR.
Dyrektywa IED a kotły rusztowe Wszystkie Z kotłami rusztowymi Procentowy udział Liczba zakładów 444 217 49% Liczba kotłów 1915 874* 46% w tym kotłów działających (nie odstawionych) Moc cieplna kotłów GW (wsad w paliwie) 1763 806 46% 131 14,9 11,4% Wsad w paliwie PJ 2 055 82 4,0% *w tym kotłów o mocy powyżej 15 MW działających po roku 2016 ok. 240
Obiekt rozważań Kocioł WR 25 Wartość opałowa węgla kamiennego Temperatura spalin na wylocie z komory paleniskowej [ºC] Obciążenie 100 % Obciążenie 60 % 19 MJ/kg 895 770 21 MJ/kg 897 769 24 MJ/kg 900 769 Strefa wtrysku reagenta
Źródło emisji Data pomiaru Spalane paliwo mg/nm 3 spaliny suche 6% tlenu w gazach odlotowych SO 2 NO x Pył CO 605 269 262 74 WR-25 Nr 1 05.03.2008 05.02.2009 26.02.2010 węgiel kamien ny 708 633 252 362 142 122 17 0 09.04.2010 704 153 78 1 WR-25 17.12.2008 węgiel 806 364 254 46 Nr 3 19.02.2009 kamien 788 357 158 116 03.03.2010 ny 550 375 89 0 WR-8 30.06.2008 węgiel 532 272 10 38 19.12.2008 kamien 742 304 36 211 05.03.2009 ny 524 239 42 40 25.06.2009 810 350 15 43 02.03.2010 577 318 66 11 24.05.2010 598 200 75 344
Obiekt rozważań Kocioł OP 140
Badania modelowe w celu określenia pożądanych parametrów dysz rozpylających Celem zadania jest określenie poszukiwanych parametrów pracy dysz wtryskowych takich jak średnia średnica kropel reagenta, ich prędkość początkowa oraz kąt rozpylania, które dla danej geometrii kotła (odległości ścian komory paleniskowej) dadzą możliwie pełne pokrycie powierzchni przekroju komory paleniskowej
Projekt typoszeregu dysz i lanc wtryskowych dla systemu SNCR Przeprowadzony zostanie proces projektowy typoszeregu dysz posiadających cechy określone w zadaniu pierwszym. Modelowanie VOF, DPM Przykładowe modele fragmentów lancy Lanca produkcji Ecoenergii
Projekt i wykonanie stanowiska badawczego do badania dysz wtryskowych zespołu przygotowania rozpylanej cieczy m.in. pompa wysokociśnieniowa, instalacja sprężonego powietrza, zbiornik cieczy rozpylanej; głowicy umożliwiającej wymienne montowanie badanych dysz; aparatury pomiarowej m.in. ciśnieniomierze, przepływomierze, termometry.
Badania stanowiskowe opracowanych dla metody SNCR dysz/lanc wtryskowych Badania laboratoryjne wyznaczenie wydajności dyszy oraz ich charakterystyk przepływowych określenie zasięgów strug; określenie kątów określenie wielkości kropel Pomiar rozkładu frakcyjnego kropel strumienia
Modelowanie numeryczne kotłów energetycznych OP-140 i WR- 25 pod kątem ograniczania emisji NOx metodą SNCR pożądanego sposobu rozmieszczenia dysz wtryskowych w kotle; spodziewanej redukcji emisji NOx po zastosowaniu badanego systemu SNCR; zużycia reagenta, unosu reagenta. 144 kg roztworu/h 48 kg roztworu/h
Badanie efektywności ograniczania emisji NOx przy zastosowaniu opracowanego systemu SNCR w warunkach przemysłowych Próby będą prowadzone dla różnych obciążeń kotła. W czasie trwania prób działania systemu prowadzona będzie ciągła analiza składu spalin. Wynikiem przeprowadzonych badań na rzeczywistym kotle będzie m.in.: określenie optymalnej ilości reagenta, niezbędnej do obniżenia ilości NOx w spalinach określenie optymalnej ilości i poziomu zabudowy dysz wtryskowych w badanej komorze kotłowej opracowanie warunków technicznych zabudowy docelowej instalacji SNCR W celu wykonania prób zbudowane zostanie mobilny moduł zasilający zawierającego m.in. pompę wysokiego ciśnienia, zbiornik z reagentem, węże elastyczne, armaturę.
Dziękujemy za uwagę