Współspalanie biomasy w ENERGA Elektrownie Ostrołęka SA Kielce, marzec 2011 Jerzy Watrakiewicz
ELEKTROCIEPŁOWNIA A W eksploatacji od 1956 roku Źródło ciepła o charakterze przemysłowo-komunalnym, główny dostawca ciepła dla odbiorców z terenu miasta Ostrołęki Układ technologiczny kolektorowoblokowy Moc cieplna maksymalna 443WMt Moc elektryczna osiągalna 75MWe 2
ELEKTROCIEPŁOWNIA A Układ technologiczny: 3 pyłowe kotły węglowe OP-100; 1 pyłowy kocioł węglowy OPP-230; 1 fluidalny kocioł biomasowy OKF-40; 2 turbiny przeciwprężno-upustowe; 1 turbina kondensacyjno-upustowa; 1 turbina ciepłownicza zespół wymienników ciepłowniczych; zespół stacji redukcyjnoschładzających; urządzenia pomocnicze. 3
ELEKTROWNIA B W eksploatacji od 1972 roku Jedyna elektrownia systemowa w północnowschodnim rejonie Polski Moc elektryczna osiągalna 647MWe Od 2007 MIOS Trzy bloki energetyczne, w skład których wchodzą: kocioł OP-650 turbina 13-K-200 Generator TWW-200-2 4
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny Ograniczone możliwości wykorzystania dużej ilości kory drzewnej powstającej przy produkcji w zakładach celulozowo-papierniczych doprowadziły nadmiernego jej zgromadzenia i problemów ze składowaniem. W 1995 roku Zespół Elektrowni Ostrołęka oraz zakłady celulozowo-papiernicze (Intercell) podjęły więc działania mające na celu utylizację nagromadzonej kory i zużycie bieżącego wypadu z produkcji. Wykorzystanie odpadowej kory jako paliwa było przedmiotem studium możliwości energetycznego zastosowania biopaliwa w Elektrociepłowni Ostrołęka A w powiązaniu z eksploatowanymi kotłami parowymi. O atrakcyjności kory, jako biopaliwa, zdecydowały także jej własności: bardzo niska zawartość siarki (poniżej 0,1 %), niska zawartość popiołu (poniżej 2% w stanie roboczym). Analiza dostępnych technologii spalania odpadów pochodzenia biologicznego w małych kotłach energetycznych objęła m.in. możliwość zastosowania komory spalania ze złożem fluidalnym. Spalanie w warstwie fluidalnej umożliwia stosowanie paliw o niskiej wartości energetycznej a jednocześnie o dużej wilgotności i wysokiej zawartości części lotnych - do takich paliw zalicza się kora. Palenisko fluidalne cechuje poza tym wysoka sprawność procesu spalania, duża dyspozycyjność, szeroki zakres obciążeń i co również bardzo istotne - niski poziom emisji NOx. Zdecydowano się na technologię spalania fluidalnego w złożu z warstwą pęcherzykową (BFB) - gdzie mieszanina jest poddana fluidyzacji przez część powietrza doprowadzonego do spalania, kierowanego do dolnej strefy złoża, podczas gdy pozostała część powietrza do spalania doprowadzona jest jako powietrze wtórne nad złożem. Kocioł OP-100: opalany węglem kamiennym z trzech rzędów narożnych palników pyłowych. Kocioł OKF-40: palenisko ze złożem fluidalnym pęcherzykowym zakres przeprowadzonych prac: budowa układów transportowania i podawania biopaliwa oraz piasku; likwidacja dolnej części komory spalania wraz z układem palników pyłowych i młynów węglowych, zabudowa dna dyszowego wraz z układami powietrza pierwotnego i wtórnego oraz układem spalin recyrkulacyjnych; remont części wodnoparowej kotła z usunięciem jednego elementu przegrzewacza; montaż systemu palnika rozruchowego oraz chłodzonego wodą układu przenośników ślimakowych do usuwania popiołu; 5
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny 1 5 4 12 2 3 7 11 8 9 10 6 do składowiska popiołu i żużla 1. Kocioł Nr 4 7. Wentylator powietrza pierwotnego transport biomasy 2. Stacja załadowcza biomasy 8. Wentylator podmuchu transport piasku 3. Punkt zasypowy piasku 9. Wentylator spalin regulacyjnych powietrze pierwotne 4. Zasobnik przykotłowy biomasy 10. Wentylator wyciągowy spalin powietrze wtóne 5. Zasobnik przykotłowy piasku 11. Wygarniacz odpadów paleniskowych gazy spalinowe 6. Dno dyszowe komory spalania 12. Elektrofiltr odpady paleniskowe parametry techniczne miara OP-100 OKF-40 wydajność t/h 100 43 ciśnienie MPa 4 4 temp. pary C 450 450 temp. wody zasilającej C 147 147 moc cieplna obliczeniowa MJ/s 76,5 37 sprawność termiczna % 75-78 80-85 zużycie paliwa t/h 6,05 21,85 ilość usuwanego popiołu t/h 1,2-1,5 0,05-0,1 6
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny rok zużycie kory [t] / [GJ] zużycie zrębki [t] / [GJ] czas pracy [h] 90 000 1997 - / 123 577 7000 - / - 1150 80 000 6000 701998 000 - / 263 991 - / - 2622 5000 601999 000 - / 262 621 - / - 2833 50 000 4000 2000 74 022 / 403 372 - / - 3534 40 000 302001 000 63 209 / 343 194 2000 - / - 3210 20 000 1000 2002 41 462 / 244 289 1 466 / 17 658 2131 10 000 0 2003 0 54 008 / 277 614 35 581 / 418 850 5733 2004 45 203 / 264 793 34 204 / 379 945 5338 2005 37 379 / 212 598 60 233 / 483 521 5889 2006 29 985 / 187 846 55 189 / 499 410 5227 2007 27 206 / 176 406 68 772 / 677 391 6191 2008 6 011 / 38 224 78 064 / 721 648 5935 zużycie kory [t] zużycie zrębki [t] 3000 czas pracy [h] 2009 - / - 87 502 / 773 526 5904 2010 - / - 74 170 / 653 080 4915 7
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny 300 000,00 rok Produkcja en. el. odnawialnej [MWh] Produkcja en. el. ogółem [MWh] Udział [%] 2005 57 852 241 853 23,9 250 000,00 2006 45 786 188 384 24,3 2007 52 230 195 825 26,7 200 000,00 2008 45 923 199 923 22,9 2009 60 026 255 185 23,5 2010 28 096 213 606 13,2 150 000,00 100 90 80 70 60 50 40 en. el. odnawialna [MWh] en. el. całkowita [MWh] udział [%] 100 000,00 50 000,00 23,92 24,31 26,67 22,97 23,52 30 20 13,15 10 0,00 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0 8
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny Problemy eksploatacyjne: aglomeracja złoża pękanie, odrywanie się płyt obmurza komory złoża osady na rurach powierzchni ogrzewalnych zanieczyszczone, niewłaściwe paliwo zużywanie się wstęgi ślimaka podajnika (pierwszy + drugi) szybka erozja WPP trudne do usunięcia narosty w kanałach hydroodpopielania 9
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny Dno Złoże dyszowe w czasie po rozruchu usunięciu złoża 10
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Pierwsze próby współspalania biomasy w kotłach OP-650 przeprowadzono z 5% jej udziałem wagowym w paliwie, wykorzystując biomasę pochodzenia leśnego w postaci brykietów i trocin. W czasie kolejnych zwiększono udział wagowy biomasy w paliwie do 10%. Kontynuowano próby, współspalając biomasę z węglem pochodzącym od różnych dostawców. Ogółem, w trakcie prowadzonych testów, od czerwca do grudnia 2005r współspalono 2 456t trocin i 818t brykietów. 11
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Mieszanie paliw 12
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Pozytywne wyniki prób skłoniły do podjęcia kolejnych działań: Opracowanie koncepcji techniczno-ekonomicznej a następnie projektu budowlanego do pozwolenia na budowę Instalacji Współspalania biomasy z węglem energetycznym w Elektrowni Ostrołęka B (Energoprojekt Gliwice - umowa z dnia 2 sierpnia 2005 roku); Uchwała Zarządu ZEO SA w sprawie zwiększenia udziału biomasy w bilansie paliw Zespołu Elektrowni Ostrołęka SA z dnia 21 października 2005 roku. W ramach projektu będą realizowane następujące przedsięwzięcia podprojekty: Budowa Instalacji Współspalania biomasy z węglem energetycznym wraz z infrastrukturą w elektrowni Ostrołęka B Budowa placu składowego biomasy wraz z infrastrukturą w sąsiedztwie Elektrociepłowni Ostrołęka A. Uchwała Rady Nadzorczej ZEO SA wyrażająca pozytywna opinię w sprawie nabycia składników aktywów trwałych o wartości przekraczającej równowartość 50 000 EURO z dnia 5 listopada 2005 roku; Uchwała NWZ Spółki pod firmą Zespół Elektrowni Ostrołęka SA z dnia 2 stycznia 2006 roku; Audyt wstępny ICHPW i przeprowadzenie niezbędnych badań współspalania na potrzeby certyfikacji instalacji do wytwarzania zielonej energii w Elektrowni Ostrołęka B; Wybór wykonawców i rozpoczęcie w lipcu 2007r. budowy Instalacji Współspalania, którą zakończono w przeciągu 7-miu miesięcy; Złożenie wniosku do URE o rozszerzenie koncesji na produkcję energii zielonej w Elektrowni Ostrołęka B. Uzyskanie decyzji URE z dnia 6 września 2006 roku, na okres do 31 października 2008 roku; Zatwierdzenie projektu Instalacji Współspalania biomasy z węglem energetycznym w Elektrowni Ostrołęka B przez NFOŚiGW do dofinansowania. (14.06.2007 r); 13
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Szczegóły Instalacji Współspalania: budynek magazynu składowego biomasy o pojemności 7 800 m 3 (tygodniowy zapas biopaliwa) z następującymi urządzeniami technologicznymi: - suwnice pomostowo chwytakowe; - przenośniki zgrzebłowe i taśmowy; - separator zanieczyszczeń magnetycznych budynek mieszania biomasy z węglem z kruszarką dla form sprasowanych próbobiornie węgla i biomasy; wagi taśmowe węgla i biomasy; instalacje elektryczne, automatyki, instalacje przeciwpożarowe, kanalizacji deszczowej oraz system komputerowy sterowania instalacją współspalania z możliwością rozbudowy sterowania istniejących urządzeń nawęglania. 14
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Szczegóły Instalacji Współspalania: Przenośniki zgrzebłowe ZG-1 lub ZG-2 zasypane biomasą przez suwnice pomostowo chwytakowe Przenośnik taśmowy T-19 z separatorem magnetycznym i wagą Kruszarka Zsuwnia Z-25, gdzie następuje mieszanie biomasy i węgla podawanego przenośnikiem T-12 Alternatywnie łączenie węgla i biomasy za zsuwnią Z-27 15
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym rok Węgiel [t] biomasa leśna [t] biomasa agro [t] udział wagowy biomasy [%] energia ogółem [MWh] energia zielona [MWh] 2005 984 944 818+2 456* - 0,3 2 392 107 b.d. 2006 1 213 301 876+9007* 265 0,8 2 980 397 10 862 2007 1 168 796 26 334+58 542* 2889 6,5 2 941 710 107 368 2008 1 333 854 43 011+29 222* 25 151 6,8 3 147 438 134 806 2009 1 109 611 56 818+299* 83 145 11,2 2 765 611 204 077 2010 1 184 174 57 319** 102 254 11,9 2 927 537 241 587 suma 284 702 213 704 698 700 *formy sprasowane + trociny **tylko formy sprasowane 16
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym 50 3500000 3000000 2500000 50 45 40 35 1400000 1200000 1000000 45 40 35 2000000 30 25 800000 30 25 1500000 20 600000 20 1000000 500000 0 15 10 7,38 8,25 3,65 4,28 5 0,36 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 400000 200000 0 11,2 11,9 6,5 6,8 2007 2008 2009 2010 15 10 5 0 energia ogółem [MWh] energia zielona [MWh] biomasa [t] węgiel [t] udział udział biomasy % Udział energii zielonej w produkcji El. B Udział wagowy biomasy w paliwie 17
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym 160000 140000 Rodzaje spalanej biomasy 120000 100000 80000 2889 25151 83145 102254 60000 40000 58542 29222 299 20000 0 2456 818 2005 265 9007 876 2006 26334 43011 56818 2007 2008 2009 57319 2010 biomasa agro [t] trociny [t] formy sprasowane poch. Leśnego [t] 18
2005 - Elektrownia B współspalanie biomasy w układzie młynowym Problemy związane ze współspalaniem biomasy w dużych kotłach energetycznych: pogorszenie przemiału w młynach węglowych (wzrost części palnych w popiele i żużlu), zwiększony pobór mocy przez młyny, szybsze zużywanie się elementów mielących - skrócony okres międzyremontowy, pogorszona dynamika kotła, zwiększone zapotrzebowanie kotła na powietrze, większa objętość spalin (problemy w przypadku braku rezerw WS WP), groźba korozji powierzchni ogrzewalnych kotłów z powodu zawartości chlorków w biomasie agro (słoma), wzrost zagrożenia pożarowego i wybuchowego zwiększone nakłady na prewencję, zwiększona skłonność kotła do szlakowania, tworzenia osadów. 19
1997 - Elektrociepłownia A przebudowa kotła OP-100 na fluidalny Paliwo w drodze na zasobniki 20
2011 - Elektrownia B pozamłynowa instalacja podawania biomasy Pozamłynowa instalacja podawania biomasy: Decyzja inwestycyjna 6.11.2009r. Zakończenie przetargu na wykonawcę 18.03.2010r. Podpisanie kontraktu z realizatorem inwestycji 09.09.2010r. (konsorcjum w składzie: MOSTOSTAL WARSZAWA Spółka Akcyjna, INSTYTUT ENERGETYKI Jednostka Badawczo-Rozwojowa, REMAK S.A., przy współpracy Biura Projektowo-Konsultingowego Energetyki ERPRO Sp. z o.o.) Termin wykonania robót zgodnie z Harmonogramem ramowym: o rozpoczęcie robót na obiekcie styczeń 2011 o pierwsze podanie biomasy na kocioł czerwiec 2011 o zakończenie robót na obiekcie wraz z ruchem próbnym lipiec 2011 o uzyskanie pozwolenia na użytkowanie i przekazanie do eksploatacji sierpień 2011 o odbiór końcowy listopad 2011 Zakres kontraktu: o Opracowanie koncepcji układu technologicznego. o Projekt instalacji w zakresie od rozładunku biomasy do palnika włącznie (projekt budowlany, projekt podstawowy, projekty wykonawcze we wszystkich branżach, dok. powykonawcza). o Analiza komory paleniskowej w zakresie spalanej biomasy i węgla - aplikacja Fluent o Dobór palników biomasowych oraz projekt zabudowy palników na kotle (projekty wykonawcze wraz z uzgodnieniem UDT, dok. powykonawcza) o Dostawy we wszystkich branżach. o Projekt Organizacji Robót, plan BIOZ, harmonogramy prac demontażowo-montażowych. o Demontaż i montaż we wszystkich branżach. o Prowadzenie biura budowy, gospodarka magazynowa, nadzory montażowe, koordynacja dostaw. o Nadzór projektowy, szkolenie personelu Zamawiającego, koordynacja. o Wykonanie rozruchu instalacji, optymalizacji, ruchu próbnego, o Udział w odbiorach: etapów prac, przekazania instalacji do eksploatacji i pomiarach gwarancyjnych (odbiór końcowy). 21
2011 - Elektrownia B pozamłynowa instalacja współspalania biomasy Widok ogólny linii rozładunku i magazynowania biomasy Instalacja ma zapewnić możliwość ciągłego podawania do kotłów K-1, K-2, K-3 pyłu biomasowego w łącznej ilości 60t/h. Przewidywane paliwo to pelety i brykiety z trocin, słomy, łuski słonecznika, łuski zbożowej w łącznej rocznej ilości 400 tys. t. Elementy składowe pozamłynowej instalacji podawania biomasy: 1.Budynek przyjęcia i rozładunku biomasy 2.Kanał przenośników 3.Zbiorniki magazynowe biomasy wraz z urządzeniami transportu pionowego i poziomego 4.Budynek wago-przenośników i próbopobieraków 5.Budynek młynowni 6.Budynek zespołu dozująco-wysyłkowego biomasy 7.Blok palników pyłowych 22
2011 - Elektrownia B pozamłynowa instalacja współspalania biomasy Stanowisko rozładunku Budynek młynowni Rozładunek do dwóch koszy zasypowych wyposażonych w przenośniki wygarniające o wydajności 110 t/h. Na każdej z linii transportu kruszarka brykietów. Przenośniki o wydajności 110 t/h, umożliwiają podanie biomasy bezpośrednio do wago przenośników z ominięciem silosów biomasy lub do przenośników kubełkowych transportujących biomasę do silosów: 2 przenośniki kubełkowe o wydajności 110 t/h każdy, podają biomasę na 2 przenośniki zasypowe do dwóch zbiorników magazynowych o pojemności 2200 m 3 każdy. Biomasa wybierana z silosów za pośrednictwem obrotowych wybieraków ślimakowych, i kierowana na znajdują się pod silosami przenośniki transportujące biomasę do wago przenośników. W budynku wago-przenośników znajdują się 2 linie w skład których wchodzą: wago przenośniki taśmowe, separatory magnetyczne, próbobiernie, przenośniki kubełkowe. W budynku młynowni zainstalowane będą: Dwa zbiorniki o pojemności 150m 3 każdy Pył ze zbiorników wygarniany będzie urządzeniami ślimakowymi na dwa przenośniki zgrzebłowe zasilające młyny. Urządzenia transportowe do młynów Młyny młotkowe 23
2011 - Elektrownia B pozamłynowa instalacja współspalania biomasy 24
2011 - Elektrownia B pozamłynowa instalacja współspalania biomasy Prace na placu budowy ruszyły zgodnie z harmonogramem 25
Dziękuję za uwagę Podziękowania za udostępnione materiały dla: Jana Jerzego Sulbińskiego Stanisława Siedleckiego 26