Wpływ paliw oraz strategie łagodzenia skutków podczas procesów spalania biomasy w energetycznych kotłach pyłowych Bełchatów 7.10.011 Brian Higgins, Nandakumar Srinivasan, Jitendra Shah, Tommy Chen, Robert Dorner, Edward Pozzobon i Marek Gajko
Modernizacje biomasowe Czynniki decydujące o konwersji Polityczne redukcja CO Ekonomiczne zielone certyfikaty Ustawodawcze - wymóg emisji NOx poniżej 00 mg/nm 3 Rodzaj biomasy - pochodzenie: drewno biomasa pochodzenia rolniczego (agro) Rodzaj biomasy - forma: mokra różne rodzaje surowej biomasy (zaw. wilgoci powyżej 1%) sucha pelety, brykiety,.. (zaw. wilgoci poniżej 1%) Confidential and Proprietary Information
Biomasa a węgiel Confidential and Proprietary Information 3
Szlakowanie, zanieczyszczenia i korozja w kotłach Confidential and Proprietary Information 4
Rozwiązanie wieloetapowe Etap pierwszy: Ocena Badania Etap drugi: Eksploatacja Mieszanie paliw Optymalizacja procesu spalania Etap trzeci: Rozwiązania chemiczne Dodatki do paliw - łagodzenie skutków Confidential and Proprietary Information 5
Zakres oceny Analiza mineralogiczna Wykresy fazowe Współzależności i wskaźniki Stosunek zasad do kwasów Analiza popiołu Temperatura mięknięcia Mieszanki paliw biomasowych Sonda do pomiaru osadów w komorze spalania Prędkość powstawania osadów Analiza chemiczna osadów Confidential and Proprietary Information 6
Analiza mineralogiczna Układy fazowe dwu- i trójskładnikowe Confidential and Proprietary Information 7
Analiza mineralogiczna Wykresy fazowe i inne Wiele innych układów fazowych Oprogramowanie do przewidywania temperatury topnienia Confidential and Proprietary Information 8
Współzależności Udział podstawowy (b%): b% = Fe O 3 Fe O 3 + CaO + MgO + Na O + K O + CaO + MgO + Na O + K O + SiO + Al O 3 + TiO Stosunek zasad do kwasów +P (Rb/a + P): Rb / a( + P) = Fe O 3 + CaO + MgO + NaO + K SiO + Al O + TiO 3 O + P O 5 Wskaźnik żużlowania 4 DT + HT F S = 5 Wskaźnik lepkości żużla S R = SiO SiO + Fe O + CaO + MgO 3 100 Confidential and Proprietary Information 9
Analiza popiołu Spopielanie Spalanie paliwa, w celu uzyskania popiołu (niska temp.) Temperatury poszczególnych faz DT = temp. odkształcenia ST = temp. mięknięcia HT = temp. hemisferyczna FT = temp. płynięcia Inne opcje Inne metody Analiza termograwimetryczna (TGA) Metoda fluorescencji rentgenowskiej (XRF) Dyfraktometria rentgenowska (XRD) Elektronowy mikroskop skaningowy (SEM) Confidential and Proprietary Information 10
Analiza popiołu Confidential and Proprietary Information 11
Interakcje popiołu Mieszanie paliw Niezaplanowane spalanie wszystkiego, co jest w posiadaniu Celowe - wybór paliw kompatybilnych z: węglem drewnem innymi paliwami pochodzenia rolniczego Confidential and Proprietary Information 1
Pomiary osadów w komorze paleniskowejprzy użyciu sondy pomiarowej Prędkość przyrostu osadów Uzyskanie osadów do analizy Zdjęcia Skład chemiczny Kupon korozyjny Nie rozpatrywane w tej prezentacji Confidential and Proprietary Information 13
Przykłady osadów z pomiarów sondą Confidential and Proprietary Information 14
Pelety z otrębów zbożowych współspalane z węglem RBU 4700 g/m h Confidential and Proprietary Information 15
Wynik zastosowania badanych dodatków (~0% popiołu) Drewno ST = 1161 C Pięć dodatków daje wzrost 150 C Trzy dodatki przekroczyły temp. 1380 C Słonecznik ST > 1380 C (nie badany) Słoma ST = 1079 C Sześć dodatków daje wzrost temp. 50 do 300 C Otręby zbożowe ST = 99 C Trzy dodatki skutkowały wzrostem 400 C Confidential and Proprietary Information 16
Podsumowanie Projekt przejścia na biomasę: Problemy eksploatacyjne związane szczególnie z biomasą typu agro Ocena możliwości rozwiązań: Analiza mineralogiczna Wyznaczenie wskaźników: skłonności do szlakowania i tworzenia zanieczyszczeń Wyznaczenie temperatur topnienia popiołu Badania osadów przy pomocy sondy wewnątrz komory paleniskowej Confidential and Proprietary Information 17
Podsumowanie Związanie cząstek lotnych ze związków alkalicznych w trakcie parowania utrzymanie związków alkalicznych w fazie stałej ograniczenie zanieczyszczenia ciągu konwekcyjnego Reakcje ze związkami o niższych temperaturach i tworzenie związków o wyższej temperaturze zmniejszenie ilości związków o niskiej temp. eutektyki redukcja związków szlakujących w części opromieniowanej Zmiana struktury żużla stworzenie kruchszych osadów, które można łatwo usunąć poprzez zdmuchiwanie Confidential and Proprietary Information 18
Podsumowanie Strategia minimalizowania skutków: Odpowiednia technologia spalania Mieszanie paliw Zmiana struktury chemicznej popiołu (dodatki) Confidential and Proprietary Information 19
PYTANIA? Confidential and Proprietary Information 0