Aspekty techniczno-ekonomiczne budowy nowej kotłowni w Cukrowni Krasnystaw

Wytwarzanie pary dla potrzeb technologii wytwarzania cukru oraz produkcji energii elektrycznej realizowane było w oparciu o trzy jednostki kotłowe opalane olejem opałowym wybudowane w latach siedemdziesiątych. Znaczna różnica kosztów zakupu GJ w oleju opałowym i węglu, a także stan techniczny kotłów wymagających systematycznych nakładów na remonty skłonił Inwestora do podjęcia decyzji o budowie nowego źródła wytwarzania pary w oparciu o węgiel jako paliwo. Ze względu na: ograniczenie czasowe w realizacji inwestycji wynikające z cyklu kampanii cukrowniczej, konieczność posiadania rezerwy w mocach wytwórczych pary technologicznej. Inwestor zdecydował o budowie nowego źródła w nowej lokalizacji. Powyższe okazało się decyzją trafną i optymalną ze względu na: koszty inwestycji, pewność zasilenia obiektu w parę technologiczną, proces realizacji inwestycji.

Zakres realizowanej inwestycji Budowa placu węglowego wraz z urządzeniami rozładowczymi węgla z wagonów kolejowych. Budynek kotłowni. Galeria nawęglania z zasobnikami węgla. Dwie jednostki kotłowe o wydajności 50 t/h pary każda budowane przez wykonawcę w systemie pod klucz: - projekt, - kocioł właściwy, - układ odpylania i odżużlania kotła, - układ pełnej automatyki i pomiarów, - instalacje elektryczne i technologiczne związane z kotłem, - rozruch technologiczny kotła. Zabudowa dwóch kotłów ciepłowniczych. Układ odżużlania zewnętrznego. Dwa emitory stalowe.

Organizacja Budowy. Rolę generalnego wykonawcy i koordynatora budowy pełniły służby inwestycyjne Cukrowni Krasnystaw przy wsparciu Krajowej Spółki Cukrowej. Realizacja budowy dwóch kotłów parowych OR-50-N w systemie pod klucz Energoserwis SA Lublin we współpracy z podwykonawcami: - BTK Tarnowskie Góry projekt kotła, - Microtech Wrocław projekt, dostawa i realizacja automatyki oraz instalacji elektrycznych związanych z kotłem, - Ekomega Łódź projekt i realizacja układu odpylania kotła, - Renopiec Stalowa Wola izolacja termiczna i roboty budowlane związane z kotłem, - Instal Lublin zabudowa dwóch kotłów wodnych, - Energotechnika Energorozruch Gliwice rozruch technologiczny, Energotechnika-Energoprojekt Knurów projekt budynku kotłowni, obiektów i instalacji pomocniczych, Budmat Zamość roboty budowlane, Mostostal Stalowa Wola montaż budynku kotłowni, WAGMAG Wałbrzych - montaż nawęglania zewnętrznego.

Węzłowe terminy realizacji inwestycji I kw. 2007 decyzja o budowie nowego źródła, 06.06.2007 rozstrzygnięcie konkursu ofert na dostawę kotłów i podpisanie umowy, 20.09.2007 uzyskanie pozwolenia na budowę, 02.11.2007 rozpoczęcie robót ziemnych i fundamentowych, 01.03.2008 montaż konstrukcji wsporczej kotłów i równolegle budynku kotłowni, 01.04.2008 rozpoczęcie montażu dwóch kotłów OR-50N, 20.07.2008 próby wodne kotłów, 10.09.2008 zakończenie montażu kotłów i pozostałych układów technologicznych, 10.09.2008 rozpoczęcie rozruchu obiektu, 28.09.2008 zakończenie rozruchu i przekazanie kotłów do ruchu próbnego i regulacyjnego, 31.10.2008 przekazanie obiektu do eksploatacji.

02.11.2007 Rozpoczęcie robót ziemnych i fundamentowych

01.03.2008 Montaż konstrukcji wsporczej kotłów i równolegle budynku kotłowni

01.04.2008 Rozpoczęcie montażu dwóch kotłów OR-50N

10.09.2008 Zakończenie montażu kotłów i pozostałych układów technologicznych

31.10.2008 Przekazanie obiektu do eksploatacji

Kryteria doboru parametrów pracy kotłów. Sumaryczna wydajność kotłów parowych i parametry pary wynikają z bieżącego i planowanego zapotrzebowania dla procesów technologicznych produkcji cukru i energii elektrycznej. Ilość i wydajność jednostek kotłowych musi zapewnić: - elastyczność pracy źródła, - pracę jednostek kotłowych w optymalnym zakresie sprawności, - pewność zasilania, - niezbędna rezerwę. Konstrukcja kotła winna zapewniać płaską charakterystykę sprawnościową w szerokim zakresie wydajności kotła. Dla Cukrowni Krasnystaw Inwestor Krajowa Spółka Cukrowa zamówił dwie jednostki kotłowe o następujących parametrach: - wydajność nominalna pary 50 Mg/h - wydajność minimalna pary 20 Mg/h - ciśnienie pary na wylocie z kotła 4 MPa - temperatura pary na wylocie z kotła - nom 450 C - max 450 C - min 435 C

Kryteria doboru parametrów pracy kotłów Sprawność obliczeniowa przy wydajności 50 Mg/h 86% Maksymalna ilość zanieczyszczeń w warunkach umownych, przy zawartości 6% tlenu w gazach wylotowych: - tlenków azotu (NOx) 400 mg/m3 - emisji pyłów 100 mg/m3 - tlenków węgla (CO) 250 mg/m3 - dwutlenek siarki (SO2) 1300 mg/m3 Przy spalanym paliwie o następujących parametrach: - rodzaj paliwa - węgiel kamienny - asortyment - MIIA - typ węgla - 32.1 - wartość opałowa - 23,0 Mg/kg - zawartość popiołu - < 15,0% - zawartość wilgoci - < 10,0% - zawartości siarki - 0,6% - min temp. mięknięcia popiołu - > 1050 0C - zawartość podziarna (0 1,0 mm) - < 30,0% - zawartość części lotnych - > 1050 C Wymagania dla wody zasilającej, kotłowej i pary technologicznej zgodnie z normą dla kotłów parowych.

Kocioł OR-50N wraz z urządzeniami pomocniczymi dla Cukrowni Krasnystaw Energoserwis SA Lublin we współpracy z projektantem BTK Tarnowskie Góry zabudował kocioł OR-50N w oparciu o najnowsze rozwiązania projektowe BTK zapewniające pracę kotłów ze sprawnością 88 90%. Dla kotłów rusztowych opalanych węglem są to sprawności na najlepszym poziomie światowym. Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50N dla Cukrowni Krasnystaw: - część ciśnieniowa kotła, - posadowienie walczaka, - parowe zdmuchiwacze popiołu, - gazowe zdmuchiwacze popiołu, - układ podgrzewu powietrza pierwotnego, - doprowadzenie paliwa za pomocą wózka rewersyjnego, - strefowy rozdział powietrza pierwotnego, - ciągły pomiar CO w spalinach w systemie regulacji powietrza wtórnego i pierwotnego. Układ oczyszczania spalin w oparciu o pulsacyjny filtr workowy z kanałami obejściowymi z zabudowanymi multicyklonami wg projektu i dostawy Ekomega Łódź. System automatyki i pomiarów projekt, dostawa, montaż i rozruch firmy Microtech Wrocław.

Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50N dla Cukrowni Krasnystaw - część ciśnieniowa kotła

Ekologia w pracy źródeł wytwarzania Emisja NO x 400 mg/m 3 docelowo 200 mg/m 3? Emisja SO 2 w najbliższym czasie zaostrzenie normy do 800 mg/m 3. Limity emisji CO 2 i koniecznosc zakupu zwiekszonych emisji na rynku. Nasza oferta Ad 1. Nasze konstrukcje kotlowe dotrzymuja normy emisji NO x. Ad 2. Budowa instalacji odsiarczania w oparciu o CaCO 3 ze sprawnoscia 70 80 %. Ad 3. - kotly o sprawnosci wytwarzania ~ 90 %, - podniesienie parametrów pary (T,P) co powoduje zwiekszenie sprawnosci wytwarzania energii elektrycznej, - modernizacja ukladów hydraulicznych i parowych powodujaca zmniejszenie potrzeb wlasnych energii elektrycznej, - wspólspalanie biomasy w kotlach rusztowych (sloma, zrebki), - kotly pylowe na biomase w postaci pylu energetycznego, - rusztowe kotly biomasowe.

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe Wyniki pomiarów energetycznych kotłów OR-50N Zakladane Uzyskane w pomiarach K-1 K-2 Wydajnosc pary 50 t/h 53,79 50,62 Cisnienie wylotowe pary z kotla 4,0 MPa 3,57 3,60 Temperatura pary na wylocie z kotla 450 0 C 426 427 Temperatura spalin wylotowych < 170 0 C 152,5 152 O 2 6,0 % 6,2 5,6 Sprawnosc obliczeniowa =86 % 86,88 89,96 Wartosc opalowa wegla 23,0 MJ/kg 23,14 23,31 UWAGA: - parametry pary za kotłem wynikały z potrzeb procesu technologicznego produkcji cukru, - znacząco niższa sprawność K-1 wynikła ze spalania podczas pomiarów węgla o parametrach powodujących powstanie na ruszcie spieków i w efekcie dużo części palnych w żużlu.

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe Wyniki pomiarów energetycznych kotłów OR-50N Zakladane Uzyskane w pomiarach K-1 K-2 Wartosc opalowa wegla 23,0 MJ/kg 23,14 23,31 Zawartosc popiolu w weglu < 15 % 21,28 18,05 Zawartosc wilgoci w weglu < 10 % 7,20 9,20 Zawartosc siarki w weglu =0,6 % 0,60 0,69 Tlenki azotu ( NOx) < 400 mg/m 3 276 298,3 Pyl w spalinach < 100 mg/m 3 82,4 87,7 Tlenki wegla (CO) < 250 mg/m 3 77,33 11,33 Tlenki siarki (SO 2) =1300 mg/m 3 1171 1184

Przykładowe przebiegi parametrów kotła

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe Produkcja ciepła (w parze) w okresie kampanii cukrowniczej 529638 MJ. Uzyskanie oszczędności wynikające z różnicy kosztów zakupu oleju opałowego i węgla w okresie kampanii cukrowniczej 12261 tys. złotych. Rzeczywisty całkowity koszt budowy obiektu mln. złotych. Uzyskana stopa zwrotu inwestycji 4,84.

Wnioski Po zakończeniu pierwszej kampanii cukrowniczej uzyskane efekty ekonomiczne w całej rozciągłości potwierdziły trafność decyzji o budowie nowego źródła produkcji pary w oparciu o węgiel kamienny. Zabudowane jednostki kotłowe dotrzymały z zapasem zakładane efekty sprawnościowe i emisyjne. Podjęcie decyzji o budowie z niezbędnym wyprzedzeniem czasowym pozwoliło na: - dobre przygotowanie procesu inwestycyjnego, - skrócenie czasu realizacji obiektu, - efektywne wykorzystanie środków inwestycyjnych.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ