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

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

Paliwa z odpadów - właściwości

Najlepsze dostępne technologie i wymagania środowiskowe w odniesieniu do procesów termicznych. Adam Grochowalski Politechnika Krakowska

Uwarunkowania dla wykorzystania paliw z odpadów w energetyce i ciepłownictwie

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

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

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Współspalanie odpadów komunalnych i osadów ściekowych w elektrociepłowniach - czy jest taka możliwość? Dr inż. Ryszard WASIELEWSKI

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

Paliwa alternatywne jako odnawialne źródła energii w formie zmagazynowanej. Prezentacja na podstawie istniejącej implementacji

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

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

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

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

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

Inwestor: Miasto Białystok

Wybrane aspekty odzysku energii z odpadów. Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Paliwa z odpadów możliwości i uwarunkowania wdrożenia systemu w Polsce

Paliwo alternatywne na bazie sortowanych odpadów komunalnych dla przemysłu cementowego

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

PEC S.A. w Wałbrzychu

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

Dlaczego spalarnie odpadów komunalnych są optymalnym sposobem utylizacji odpadów komunalnych

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

WSTĘPNE BADANIA NAD MOŻLIWOŚCIĄ WYKORZYSTANIA PRZEPRACOWANYCH OLEJÓW JAKO KOMPONENTÓW DO PRODUKCJI PALIWA. 1. Wstęp

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

PALIWA ALTERNATYWNE W CEMENTOWNI NOWINY

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

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

Modernizacja kotłów rusztowych spalających paliwa stałe

Biomasa i wykorzystanie odpadów do celów energetycznych - klimatycznie neutralne źródła

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

Prezentacja Instalacji Termicznej Utylizacji Sitkówce k/kielc.

20 lat co-processingupaliw alternatywnych w cementowniach w Polsce

Lista badań prowadzonych w ramach zakresu elastycznego nr AB 550

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

DECYZJA Nr PZ 43.3/2015

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

ENERGIA Z ODPADO W NOWE MOZ LIWOS CI DLA SAMORZA DO W. ROZWIA ZANIA I TECHNOLOGIE. Aleksander Sobolewski Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

Fundacja Naukowo Techniczna Gdańsk. Dr inż. Bogdan Sedler Mgr Henryk Herbut

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

Biomasa alternatywą dla węgla kamiennego

Osady ściekowe w technologii produkcji klinkieru portlandzkiego na przykładzie projektu mgr inż. Małgorzata Dudkiewicz, dr inż.

Niska emisja SPOTKANIE INFORMACYJNE GMINA RABA WYŻNA

Paleniska rusztowe w aspekcie norm emisji zanieczyszczeń.

Co można nazwać paliwem alternatywnym?

Bezpieczeństwo ekologiczne współspalania odpadów w piecach cementowych. Dyrektor ds. Produkcji Paweł Zajd

Kontrolowane spalanie odpadów komunalnych

1. W źródłach ciepła:

Odpowiedzi na pytania

Doświadczenie PGE GiEK S.A. Elektrociepłownia Kielce ze spalania biomasy w kotle OS-20

BADANIA NAD MOŻLIWOŚCIAMI ENERGETYCZNEGO WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH W PROCESACH WSPÓŁSPALANIA W KOTŁACH ENERGETYCZNYCH

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


LABORATORIUM ENERGETYCZNE

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

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

Odpowiedzi na niektóre pytania zadane podczas posiedzenia Komisji Gospodarki Komunalnej i Ochrony Środowiska Budowa ZTPOK dla BTOM

Scenariusz zajęć dla uczniów gimnazjum

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

Wyzwania strategiczne ciepłownictwa w świetle Dyrektywy MCP

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

Usuwanie rtęci z gazów spalinowych z procesów spalania węgla. Piotr Burmistrz, Krzysztof Kogut

Zagadnienia bezpieczeństwa współspalania paliw alternatywnych w cementowniach

Quo vadis energetyko? Europejska i wiatowa droga ku efektywno POWER RING 2009 Czysta Energia Europy Warszawa 9 grudnia 2009 r Waste to energy

Odzyskaj energię z odpadów! Waloryzacja termiczna odpadów: Najczystszy z procesów spalania POLEKO, Poznań. dr Ryszard Strzelecki, ESWET

Wdrażanie norm jakości pelletów i brykietów

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Współczesne technologie gospodarki odpadami komunalnymi w aspekcie odzysku energii

Termiczne przekształcanie odpadów płyt drewnopochodnych, wymogi i technologie

Krzysztof GŁÓD 1, Ryszard WASIELEWSKI 2

POTENCJAŁ WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH NA CELE ENERGETYCZNE W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA CIEPŁA Z WYKORZYSTANIEM ODPADÓW KOMUNALNYCH I PALIW ALTERNATYWNYCH - PRZYKŁADY TECHNOLOGII ORAZ WDROŻEŃ INSTALACJI

NISKA EMISJA. -uwarunkowania techniczne, technologiczne i społeczne- rozwiązania problemu w realiach Polski

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

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

Scenariusz zajęć dla uczniów gimnazjum

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 883

gospodarka odpadami Anna Król Politechnika Opolska

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

Konferencja Paliwa Alternatywne

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

Scenariusz zajęć dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych I. Temat: Śmieci - problem czy korzyści?

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

Niniejsza oferta zostaje złożona przez: l.p. Nazwa(y) Wykonawcy(ów) Adres(y) Wykonawcy(ów)

PODSTAWOWE UWARUNKOWANIA PROCESU WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW W PIECACH CEMENTOWYCH

Kontrola procesu spalania

Wymogi emisyjne. KSC S.A. Zakopane

Aspekty techniczno-ekonomiczne budowy nowej kotłowni w Cukrowni Krasnystaw

Efekt ekologiczny modernizacji

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

Efekt ekologiczny modernizacji

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

WNIOSEK O WYDANIE POZWOLENIA NA WPROWADZANIE GAZÓW LUB PYŁÓW DO POWIETRZA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

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

Transkrypt:

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

Podstawowe informacje dotyczące testu przemysłowego Cel badań: ocena wpływu procesu współspalania odpadów z węglem na pracę i parametry eksploatacyjne kotła WR-25, a także określenie możliwości spełnienia przez instalację energetyczną wymagań legislacyjnych dotyczących ochrony środowiska. Charakter badań: dwie serie porównawczych pomiarów energetyczno-emisyjnych: spalania bazowego węgla kamiennego, spalania mieszanki węgla z 10% udziałem paliwa alternatywnego. Zakres pomiarów: wszystkie oznaczenia emisyjne dla współspalania odpadów, a także weryfikacja warunków procesowych wymaganych dla termicznego przekształcania odpadów.

Opis instalacji badawczej Kocioł WR-25 Kocioł WR-25, o wydajności nominalnej 23,26 MW t jest kotłem wodno-rurowym wysokotemperaturowym z rusztem ruchomym, sztucznym ciągiem (2 wentylatory spalin) i nadmuchem (2 wentylatory podmuchu). Komora spalania posiada wymiary poziome: 5,30 m x 3,90 m. Paliwo bazowe: miał węgla kamiennego o wartości opałowej 22-24 MJ/kg. Uboczne produkty spalania: żużel i popiół lotny. Instalacja oczyszczania spalin Kocioł WR-25 wyposażony jest w dwustopniowy system odpylania spalin, który składa się z dwóch połączonych szeregowo odpylaczy cyklonowych. Pierwszy stopień stanowi 28 multicyklonów przelotowych o średnicy 250 mm, a drugi - bateria odpylaczy cyklonowych. Popiół lotny jest wprowadzany do odżużlaczy kotłowych i razem z żużlem wyprowadzany na składowisko żużla. Spaliny odprowadzane są do atmosfery murowanym emitorem o wysokości 120 m i średnicy wylotowej 5,2 m.

Charakterystyka spalanych materiałów Wygląd paliwa alternatywnego oraz mieszanki węgla kamiennego z 10% udziałem paliwa alternatywnego Paliwo alternatywne wytworzono w instalacji produkcyjnej MAKPOL Recykling Sp. z o. o. z Lublińca. Materiał dostarczono w postaci sypkiej, rozdrobnionej do granulacji poniżej 40 mm. Stanowił on mieszankę frakcji tworzyw sztucznych, gumy, tkanin, papieru i tektury oraz drewna pochodzących z przetwórstwa odpadów samochodowych, a także mułu węglowego z niewielkim dodatkiem haloizytu

Analiza elementarna Analiza techn. Charakterystyka fizykochemiczna spalanych materiałów Oznaczenie Symb. Jedn. Węgiel kamienny Paliwo alternatywne Mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego Zaw. wilgoci całkowita W r t % 8,0 3,1 13,6* Zawartość popiołu A d % 21,5 24,4 22,0 Zaw. części lotnych V daf % 36,45 89,40 40,90 Węgiel C d % 67,50 56,5 68,80 Wodór H d % 4,10 7,15 4,31 Siarka całkowita S d t % 0,50 0,25 0,45 Azot N d % 1,20 0,78 1,28 Chlor Cl d % 0,20 0,86 0,39 Fluor F d % 0,02 0,08 0,01 Ciepło spalania Q a s kj/kg 26 754 29 216 28 406 Wartość opałowa Q r i kj/kg 23 861 27 357 23 797 Gęstość w st. roboczym (BD) r kg/m 3 877 186 812 Gęstość w st. suchym (BD) d kg/m 3 807 180 702 * Podczas dozowania mieszanki stosowano dowilżanie Podstawowe właściwości fizykochemiczne

Charakterystyka fizykochemiczna spalanych materiałów Oznaczenie Jednostka Zawartość metali ciężkich Węgiel kamienny Paliwo alternatywne Mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego Ołów, Pb d mg/kg s.m. 15,30 102,00 27,70 Kadm, Cd d mg/kg s.m. 0,166 2,180 <0,204 Miedź, Cu d mg/kg s.m. 29,4 2207,0 39,8 Chrom całkow., Cr d mg/kg s.m. 22,1 345,0 24,2 Nikiel, Ni d mg/kg s.m. 14,4 160,0 19,6 Rtęć, Hg d mg/kg s.m. 0,039 0,245 0,069 Wanad, V d mg/kg s.m. 47,4 23,0 37,1 Antymon, Sb d mg/kg s.m. 1,44 245,00 26,50 Kobalt, Co d mg/kg s.m. 7,5 95,3 15,3 Arsen, As d mg/kg s.m. 1,800 1,860 <0,714 Mangan, Mn d mg/kg s.m 188,0 443,0 195,0 Suma met. ciężkich mg/kg s.m. 327,54 3624,59 386,19 Paliwo alternatywne zawiera znacznie większe ilości metali ciężkich w stosunku do paliw kopalnych.

Charakterystyka fizykochemiczna spalanych materiałów Oznaczenie Jedn. Węgiel kamienny Paliwo alternatywne Mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego SiO 2 % 53,72 13,89 46,89 Al 2 O 3 % 23,22 97,81* 42,20 Fe 2 O 3 % 8,27 3,01 7,16 CaO % 3,41 4,49 3,95 MgO % 2,86 0,99 2,46 P 4 O 10 % 0,68 0,42 0,64 SO 3 % 2,55 0,72 1,76 Mn 3 O 4 % 0,13 0,29 0,14 TiO 2 % 0,88 1,40 1,11 BaO % 0,37 0,28 0,27 SrO % 0,13 0,02 0,12 Na 2 O % 1,29 3,32 2,47 K 2 O % 2,88 0,72 2,51 *Zawartość glinu w popiele (z obliczeń) 51,95% Skład chemiczny popiołu

Przygotowanie i dozowanie mieszanki paliwowej Mieszankę paliwową sporządzono na placu magazynowym przy wykorzystaniu ładowarki z odważonych porcji węgla kamiennego (45 Mg) i paliwa alternatywnego (5 Mg). Zarówno węgiel jak i mieszankę paliwową podano do zasobników przykotłowych poprzez istniejący układ nawęglania.

Rozkład temperatury spalin w komorze spalania Dodatkowe punkty pomiaru temperatury spalin w komorze spalania i rejestracja zmian temperatury

Temperatura spalin, oc Rozkład temperatury spalin w komorze spalania Rozkład średniej temperatury spalin w komorze spalania 950 930 910 890 870 850 830 810 790 770 750 węgiel 0 1 2 3 4 5 Wysokość nad rusztem, m mieszanka w+10% paliwo alternatywne Schemat usytuowania punktów pomiaru temperatury w komorze spalania kotła WR-25 Podczas współspalania mieszanki paliwowej z 10% udziałem paliwa alternatywnego średnia temperatura spalin we wszystkich punktach pomiarowych komory spalania uległa podwyższeniu.

Czas przebywania spalin w strefie powyżej 850 o C Parametr Jedn. Węgiel kamienny Mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego Prędkość spalin w palenisku m/s 2,08 1,92 Strumień spalin (w warunkach rzeczywistych) m 3 /h 154904 142953 Gęstość spalin kg/m 3 0,2949 0,2961 Wysokość strefy powyżej 850 o C m 2,35 2,5 Czas przebywania gazów spalinowych w strefie temperatury powyżej 850 C sek. 1,13 1,3 Warunek legislacyjny dla Termicznego Przekształcania Odpadów (TPO) w badanym kotle WR-25 podczas testów nie został dotrzymany.

Przebieg procesu spalania Wygląd warstwy spalanego materiału w komorze spalania węgiel kamienny mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego

Wyniki bilansu energetycznego kotła Parametr Jedn. Węgiel kamienny Mieszanka węgla i 10% paliwa alternatywnego Przepływ wody przez kocioł Mg/h 318,98 324,35 Moc cieplna kotła MW 17,352 18,835 Średni strumień paliwa Mg/h 2,90 3,08 Strumień energii chemicznej paliwa MW 19,221 20,388 Strata wylotowa fizyczna spalin niespalonego CO w spalinach entalpii i zawartości części palnych w popiele lotnym i żużlu do otoczenia (promieniowania i konwekcji) MW % MW % MW % MW % 1,47 7,63 0,01 0,04 0,62 3,24 0,23 1,19 1,43 7,02 0,01 0,03 1,06 5,20 0,24 1,17 Sprawność energetyczna kotła (brutto) % 87,26 86,63 Podczas obydwu testów kocioł pracował z podobną wydajnością, przy tej samej grubości warstwy materiału podawanego na ruszt.

Badania ubocznych produktów spalania/współspalania Zawartość części palnych w ubocznych produktach spalania/współspalania węgla kamiennego i paliwa alternatywnego. Mieszanka węgla i 10% Węgiel kamienny Parametr paliwa alternatywnego żużel popiół lotny żużel popiół lotny Zawartość części palnych, 815 o C [%] 5,78 29,73 15,63 33,38 Dla współspalania odpadów nie określono legislacyjnego obowiązku dotrzymywania odpowiedniego poziomu dopalenia ubocznych produktów procesowych (na poziomie niższym niż 5% strat prażenia)

Badania ubocznych produktów spalania/współspalania Porównanie zawartości metali ciężkich w spalanych materiałach oraz w ubocznych produktach ich spalania Produkty uboczne spalania mieszanki paliwowej z 10% udziałem paliwa alternatywnego zawierają więcej metali ciężkich w stosunku do produktów ubocznych spalania węgla kamiennego.

Pomiary emisyjne Punkty poboru spalin do oznaczeń emisyjnych usytuowano na kolektorach spalin za wentylatorami

Wyniki badań emisyjnych Porównanie emisji zanieczyszczeń podczas spalania węgla kamiennego oraz mieszanki węgla kamiennego i 10%paliwa alternatywnego ze standardami emisyjnymi dla spalania węgla i współspalania odpadów Emisja zmierzona Emisja dopuszczalna Parametr Jednostka Spalanie węgla kam. Spalanie mieszanki w. k. i 10% p. a. Spalanie węgla kam. Współspalanie odpadów SO 2 mg/nm 3 u 953,4 920,9 1500 1386,5 NOx mg/nm 3 u 407,4 366,0 400 391,1 PYŁ mg/nm 3 u 141,6 243,8 400 47,2 CO mg/nm 3 u 39,0 40,1-41,6 HCl mg/nm 3 u 82,5 208,6-77,1 HF mg/nm 3 u 1,4 1,03-1,45 TOC mg/nm 3 u 9,3 1,9-9,7 Cd+Tl mg/nm 3 u 0,0005 0,0012-0,05 Hg mg/nm 3 u 0,00014 0,0008-0,05 Sb+As+Pb+Cr+Co +Cu+Mn+Ni+V mg/nm 3 u 0,236 0,504-0,5 PCDD/DF ng/nm 3 u 0,017 0,232-0,1 (stężenie substancji w spalinach w warunkach umownych, przeliczone na 6% zawartości tlenu w spalinach)

Wyniki badań emisyjnych

Podsumowanie Podczas podawania mieszanki węgla z paliwem alternatywnym do kotła oraz odbioru ubocznych produktów spalania nie stwierdzono żadnych utrudnień technologicznych. Kocioł pracował stabilnie, bez utrudnień, przy wykorzystaniu istniejących układów pomiarowych i regulacji. Wykonane badania przemysłowe wykazały, że możliwe jest spełnienie wymagań środowiskowych dla instalacji energetycznej w stosunku do bazowego paliwa (węgla kamiennego) pomimo zastąpienia jego części przez paliwo alternatywne wytwarzane przez firmę MAKPOL Recykling Sp. z o. o.. W obowiązującej sytuacji legislacyjnej, podejmując zamiar spalania/współspalania paliwa alternatywnego, należy jednak mieć pełną świadomość o tym, że jest to odpad i działalność w tym zakresie wymaga zachowania wszelkich związanych z tym obostrzeń formalno-prawnych i technologicznych. Biorąc pod uwagę aktualne wymagania legislacyjne dla procesu współspalania odpadów spalanie mieszanki węgla kamiennego z 10% udziałem paliwa alternatywnego w kotle WR-25 powoduje przekroczenia standardów emisyjnych w zakresie emisji: HCl, pyłu, metali ciężkich oraz dioksyn i furanów.

Podsumowanie Również czas przebywania spalin w obszarze powyżej 850 o C jest zbyt krótki (1,3 sek.) dla spełnienia wymagań określonych legislacyjnie dla termicznego przekształcania odpadów (2 sek.). Podsumowując, należy stwierdzić, że przemysłowe testy współspalania paliw alternatywnych z węglem w kotłach energetycznych są przedsięwzięciem celowym, w odniesieniu do potrzeb istniejącego w Polsce systemu gospodarki odpadami. W warunkach krajowych istnieje problem zagospodarowania strumienia 3-3,5 mln Mg odpadów palnych/rok, którego nie będą w stanie przyjąć powstające spalarnie odpadów komunalnych ani przemysł cementowy. Podjęcie współspalania węgla kamiennego z paliwem alternatywnym w kotle WR-25 wymaga podjęcia działań modernizacyjnych w zakresie konstrukcji komory spalania (np. zmiany w usytuowaniu wymienników ciepła) oraz w układzie oczyszczania spalin (np. doposażenie w bardziej efektywny system odpylania, a także usuwania metali ciężkich i dioksyn).

Dziękuję za uwagę