Doświadczenie PGE GiEK S.A. Elektrociepłownia Kielce ze spalania biomasy w kotle OS-20 Forum Technologii w Energetyce Spalanie Biomasy BEŁCHATÓW 2016-10-20 1
Charakterystyka PGE GiEK S.A. Oddział Elektrociepłownia Kielce PGE GiEK S.A. Odział EC Kielce posiada w eksploatacji dwa bloki energetyczne - biomasowy blok kogeneracyjny z kotłem OS-20 i turbiną upustowo kondensacyjną o mocy 6,7 Mwe oraz węglowy blok kogeneracyjny z kotłem OR-50 i turbiną przeciwprężną o mocy 10,8 MWe. Odział ECK posiada również cztery kotły wodne WR-25 oraz jeden szczytowy kocioł WP-140 opalane węglem kamiennym. 2
Charakterystyka własnych źródeł ciepła Urządzenia wytwórcze ECK BLOKI ENERGETYCZNE / moc zainstalowana 17,55 MWe/ Jednostka Typ Producent, /rok wprowadzenia do eksploatacji/ Osiągalna moc elektryczna Osiągalna moc cieplna Blok energetyczny TG1 węglowy /2008/ kocioł parowy, rusztowy, turbina przeciwprężna, generator wymiennik ciepłowniczy OR-50 R10.8-5.3/0.04LSA 58 BMA11/4p0.12 RAFAKO/PETRO EKOL LEROY SOMER 10,8 MW e 30 MWt Blok energetyczny TG2 biomasowy /2014/ kocioł parowy, z rusztem schodkowym turbina upustowokondensacyjna generator wymiennik ciepłowniczy OS-20 SST-300 BGPP 182/4-A RAFAKO /2008/ SIEMENS /2014/ SIEMENS /2014/ 6,7 MW e 12,8 MW t Razem 17,5 MW e 42,8 MW t 3
Budowa kotła OS-20 W dniu 1 czerwca 2007 r. PGE Elektrociepłownia Kielce S.A. podpisała z konsorcjum firm: Fabryka Kotłów,,RAFAKO S.A. oraz ZRE KATOWICE S.A. kontrakt na budowę w systemie,,pod klucz bloku energetycznego o mocy 10,5 MWe pracującego w skojarzeniu z wykorzystaniem biomasy. 4
Budowa kotła OS-20 Kocioł z rusztem schodkowym opalany biomasą został zabudowany w miejsce zlikwidowanego kotła WR - 25 5
Budowa kotła OS-20 Montaż rusztu schodkowego 6
Budowa kotła OS-20 Instalacja podawania paliwa tzw. ruchoma podłoga 7
Budowa kotła OS-20 Instalacja rębaka o wydajności przygotowania zrębki 5 t/h 8
Charakterystyka bloku 9
Charakterystyka bloku Blok energetyczny charakteryzuje się wysoką sprawnością przemiany energii chemicznej paliwa w ciepło i energię elektryczną, przekraczającą 80%. Spełnia wszelkie kryteria wyznaczone przez Dyrektywę nr 2004/8/EC Unii Europejskiej dla kogeneracji wysokosprawnej. Proces technologiczny przebiega następująco: para przegrzana z kotła o parametrach 5,5 MPa/485 C trafia na turbinę kondensacyjną, która napędza generator 6kV/6,7 MWe. Upust ciepłowniczy turbiny pozwala na prowadzenie kogeneracji w układzie energia cieplna 13,2 MW i energia elektryczna w wysokości 3,7 Mwe. W okresie letnim blok energetyczny zasilany kotłem parowym opalanym biomasą w pełni pokrywa zapotrzebowanie mieszkańców Kielc na ciepłą wodę użytkową. 10
Wizualizacje podstawowych elementów rusztu schodkowego szwedzkiej firmy PETRO AB 11
System podawania paliwa 12
System napędu rusztu schodkowego 13
Zasada działania rusztu 14
Komora spalania 15
Doświadczenia ruchowe Wpływ jakości biomasy na jakość spalania. Rozdział mediów tj. powietrza pierwotnego, wtórnego, recyrkulacji spalin. Układy automatyki kotła. 16
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania 17
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania Charakterystyka paliwa: Rodzaj paliwa: biomasa (zrębki o granulacji 1 5cm) Wartość opałowa: 8,5 MJ/kg Zawartość wilgoci: 50 % Zawartość popiołu: 1,5 % Zakres własności paliwa: Wartość opałowa: 7,3 11,5 MJ/kg Zawartość popiołu: 0,5 3,0 % Zawartość wilgoci: 35 65 % Kocioł OS-20 jest przystosowany do spalania biomasy w postaci zrębków w szerokim zakresie zawartości wilgoci. Zawartość wilgoci nie stanowi problemów ruchowych ze względu na budowę komory paleniskowej jako przedpalenisko. Najistotniejszym problemem w zakresie jakości paliwa jest jego jednorodność oraz zawartość zanieczyszczeń, głównie zawierających związki krzemu. 18
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania Dostawy paliwa. Rozwiązanie załadunku dwóch rodzajów biomasy. 19
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania Ruszt podczas rewizji po spalaniu biomasy zanieczyszczonej 20
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania Struktura żużla po spaleniu biomasy zanieczyszczonej związkami kwarcu Zanieczyszczenia gardzieli wylotowej z komory spalania 21
Wpływ jakości biomasy na jakość spalania Uszkodzenia rusztowin spowodowane spalaniem niejednorodnej biomasy Zalepianie dysz powietrznych rusztowin 22
Kanał łączący komorę spalania z wymiennikiem ciepła Widok pierwszego ciągu kotła właściwego 23
Rozdział mediów tj. powietrza pierwotnego, wtórnego, recyrkulacji spalin 24
Rozdział mediów tj. powietrza pierwotnego, wtórnego, recyrkulacji spalin 25
Rozdział mediów tj. powietrza pierwotnego, wtórnego, recyrkulacji spalin Z powodu założeń, iż 2/3 powietrza pierwotnego trafiało do komory paleniskowej nastąpiła szybka degradacja elementów konstrukcyjnych rusztu. 26
Układy pomiarowe rozkładu temperatur rusztu W celu usunięcia problemu z uszkodzeniami termicznymi konstrukcji rusztu zastosowano system kontroli temperatury belek nośnych rusztu w każdej strefie 27
Układy pomiarowe rozkładu temperatur rusztu Operator bloku ma możliwość kontroli temperatury belek oraz jej regulacji poprzez sterowanie strumienia recyrkulacji spalin i powietrza pierwotnego pod ruszt 28
Układy automatyki kotła 29
Układ automatyki podawania paliwa UAR Systemu podawania paliwa z ruchomej podłogi do zasobnika przykotłowego oparty jest o współpracę pomiaru poziomu w zasobniku oraz cykli podawania paliwa do komory. 30
Układ automatyki podawania paliwa Właściwą pracę układu podawania paliwa na ruszt zapewnia zastosowanie źródła promieniowania jonizującego jako elementu pomiarowego objętości biomasy w pierwszej strefie rusztu. Pomiar ten współpracuje z układem puszerów który w sposób cykliczny uzupełnia poziom biomasy. 31
Układy automatyki wydajności kotła 32
Układy automatyki wydajności kotła Układ automatyki wydajności kotła oraz rozkładu strefy spalania na ruszcie został zaprojektowany jako tzw. zmienny współczynnik paliwo-powietrze. Umożliwia on regulację wydajności kotła w zakresie 10-26 t/h. Wartości nastawy współczynnika mieszczą się w granicach 0,7-1,5. 33
Układy automatyki wydajności kotła W przypadku spalania biomasy o zawartości wilgoci powyżej 60 % istnieje możliwość pracy UAR wydajności kotła ze współczynnikiem paliwo-powietrze poniżej 0,7 poprzez ustawienie indywidualnej nastawy dla każdej sekcji popychaczy rusztu 34
Dziękuję za uwagę 35