Uwarunkowania techniczne spalania biomasy w kotłach energetycznych Wojciech Nowak Marta Wesołowska
Biomasa zwykle jest taka ale czasami wygląda tak.
Wartość opałowa [MJ/kg] KORA PCW PLASTIK (RÓŻNE, MIESZANINA) PLASTIK (CZYSTY, WYSEGREGOWANY) POLIOLEFINY (PE, PP, PS, etc.) 35 30 KOKS NAFTOWY 25 20 15 10 5 PDF (komunalny) +PLASTIK (mix) RDF MSW PDF (komunalny) +PLASTIK +DREWNO PDF (komunalny) +PAPIER +DREWNO PELETY ODPADOWE OSB PDF SKLEJKA KOMUNALNY DREWNO ODPADOWE SZLAMY WŁÓKNISTE BIOMASA DRZEWNA PDF PRZEMYSŁOWY Ranking paliw WĘGIEL KAMIENNY WĘGIEL BRUNATNY TORF
Energetyczne wykorzystanie biomasy T. Golec. Instytut Energetyki, 2012
Współspalanie biomasy z węglem w istniejących kotłach jest najbardziej konkurencyjnym ekonomicznie źródłem energii odnawialnej Dodatek ok. 10% nie powoduje istotnych zmian w procesie spalania paliwa podstawowego Mieszanka powinna być jednorodna Mieszanka powinna posiadać odpowiednią wartość opałową oraz winna być jakościowo stabilna Mniejsze emisje zanieczyszczeń powietrza Mniejsze zużycie węgla 15
KOGENERACJA Z BIOMASY STAN TECHNIKI Source: Cogeneration and On-site Power Production July 2003, Jeremy Hugues
Współspalanie Wyzwania i Problemy: Różnorodność własności fizyko-chemicznych paliwa trudności w utrzymaniu stabilnej pracy kotła Aglomeracja & Defluidizacja (zwykle w kotłach fluidalnych) Osady sadza, smoła, etc. Korozja wysokotemeraturowa Fluktuacje w składzie stabilność zasilania Stratyfikacja procesu spalania (gęstość, wymiar i kształt ziaren, zawartość części lotnych, etc.) Niepożądane produkty spalania w spalinach i popiołach (CO, NO x, SO x, PM, koksik, DXN, alkalia, -CN, metale śladowe) Gospodarka popiołem & zagospodarowanie na cele gospodarcze Wymiana ciepła, sprawność, parametry kotła
Współspalanie, czy nie Wyzwania i Problemy: Współspalanie biomasy z węglem, czy kotły spalające 100% biomasy możliwości samozapłonu na hałdach i wybuchy pyły drzewnego w trakcie mielenia i transportu do kotła problemy w młynach kulowych (spadek wydajności, osadzanie pyłu na powierzchniach), wynikające z dużej wilgotności biomasy bezpieczeństwo podawania (pożary w zbiornikach, na taśmociągach) w blokach opalanych 100% biomasy (np. pożar 26 lutego 2012 w elektrowni Tilbury GB w zbiorniku wypełnionym 60 tonami peletów drzewnych, pomimo zastosowanych systemów pianowych) konieczność zabudowy zabezpieczeń przeciwpożarowych (stosowane zabezpieczenia dla pyłu węglowego są niewystarczające) wprowadzenie nowych procedur ratowniczych i ewakuacyjnych
HHV wet, LHV wet [kj/kg] 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 LHV wet Combustion limit HHV 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Moisture content [-] Alkalia, gęstość, struktura i właściwości popiołu
Skład biomasy i jego fluktuacje Okresowa zmiana parametrów paliwa (skład chem., wartość opałowa) Fluktuacja stężenia tlenu w palenisku Efekt: emisja toksycznych produktów ubocznych Spalanie biomasy: O.K. Słoma? Emisja CO i innych niespalonych związków węgla: najniższa dla stężenia tlenu w spalinach 6-10% Niskie stężenie tlenu wzrost emisji: warunki redukcyjne (emisja CO, PAH, DXN) Wysokie stężenie O 2 (>10%): zimne spalanie (wzrost emisji) Niska emisja: odpowiednie stężenie tlenu, dobre wymieszanie paliwa i utleniacza, domieszki innych paliw, wysoka temperatura spalania, ujednorodnienie składu i własności biomasy
test 3 test 2 test 1 test 4 test 5 test 6 test 7 test 8 test 3 test 2 test 1 test 4 test 5 test 6 test 7 test 8 Moisture [%] [kj/kg] LHV i HHV paliwa 30000 28000 26000 24000 Zawartość wilgoci 22000 20000 20 var moisture air-dry moisture 18000 16000 HHV LHV, air-dry LHV, as-received 15 10 5 0
Instytut Energetyki, 2011 Węzeł rozładunku i magazynowania biomasy Parametr Jedn. Wartość Uwagi Wydajność instalacji Mg/rok 200 000 Średnie zapotrzebowanie tygodniowe na biomasę Mg/tydz. 4 480 Dla średniej wydajności kotła na poziomie 70 % WMT kotłów Czas pracy instalacji rozładunkowej dni/h 6/12 pon. - sob. na dwóch zmianach Dostawa dzienna biomasy Mg/dzień 747 Uwzględnia zapas na niedzielę Ilość samochodów szt./dzień max. 40 Ilość stanowisk rozładowczych szt. 2 Zapas magazynowy biomasy dni 2,0 Objętość czynna magazynów biomasy m 3 2 560 Transport samochodami o ładowności 24 t, z uwzględnieniem odnowienia zapasów magazynowych Rozładunek min. dwóch samochodów na godzinę Zapas na 2 dni pracy instalacji przy średnim zapotrzebowaniu na biomasę Dla średniej gęstości usypowej biomasy 0,5 Mg/m 3
Zapotrzebowanie na biomasę oraz produkcja OZE dla wybranych udziałów energetycznych biomasy dla kotła BB-1150 Udział cieplny biomasy Czas pracy Średnie obciążenie Energia chemiczna w biomasie Wartość opałowa biomasy Ilość biomasy Ilość biomasy OZE % % GJ/h MJ/kg Mg/h Mg/rok TWh 25,0% 7 500 90% 798 15,00 53 399 153 0,62 30,0% 7 500 90% 958 15,00 64 478 983 0,75 35,0% 7 500 90% 1 118 15,00 75 558 814 0,87 40,0% 7 500 90% 1 277 15,00 85 638 644 1,00
Wariant 500 000 t/rocznie Parametr Jedn. Wartość Uwagi Wydajność instalacji Mg/rok 500 000 Max. wydajność godzinowa instalacji Mg/h 71 Dla 100 % WMT kotła Średnie zapotrzebowanie tygodniowe na biomasę Mg/tydz. 10 735 Dla średniej wydajności kotła na poziomie 90 % WMT kotłów Ilość młynów biomasy szt. 7 Średnia wydajność młyna 15 t/h Czas pracy instalacji rozładunkowej dni/h 6/12 pon. - sob. na dwóch zmianach Dostawa dzienna biomasy Mg/dzień 1 789 Po uwzględnieniu zapasu na niedzielę Ilość samochodów szt./dzień max. 90 Ilość stanowisk rozładowczych szt. 3 Transport samochodami o ładowności 24 t, z uwzględnieniem odnowienia zapasów magazynowych Rozładunek min. trzech samochodów na godzinę Zapas magazynowy biomasy dni 2,0 Objętość czynna magazynów biomasy m3 6 134 Dla średniej gęstości usypowej biomasy 0,5 Mg/m3
Lej zasypowy stanowiska rozładowczego Wiata stanowiska rozładowczego PGE Elektrownia Dolna Odra System zraszania mgłą wodną f-my DUSTEX
Wstępne rozdrabnianie biomasy Rozdrabniacz typu RE-TH firmy RUDNICK & ENNERS Wymiar biomasy dostarczanej do młyna nie powinien być większy niż 20 50 mm Rozdrabniacz typu TXM firmy FRASSONS
Boiler efficiency [%] 92 91 Sprawność kotła w zależności od zawartości wilgoci w paliwie 90 89 88 87 86 85 4 6 8 10 12 14 16 18 Total moisture [%]
Gęstość nasypowa [kg/m 3 ] 700 600 500 400 300 200 100 0 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Węgiel Węgiel Pestki Węgiel Wytłoki Węgiel Zrębki Węgiel Pelety Wilgoć przemijająca, % 13,958 12,099 39,392 15,216 79,982 6,143 5,092 3,055 0,000 Stan analityczny Wilgoć higroskopijna, 2,748 1,87 11,973 2,315 10,684 1,836 14,801 4,004 10,95 % Popiół, % 26,083 23,693 1,477 27,318 1,378 24,439 2,076 30,238 3,38 Części lotne, % 24,124 25,235 69,741 25,095 69,875 27,11 62,858 27,489 67,521 FC, % 47,045 49,202 16,809 45,272 18,064 46,615 20,264 38,269 18,148 Stan roboczy Wilgoć całkowita, % 16,32 13,74 46,65 17,18 82,12 7,867 19,14 6,936 10,95 Popiół, % 22,44 20,83 0,895 23,16 0,276 22,94 1,97 29,31 3,38 Części lotne, % 20,76 22,18 42,27 21,28 13,99 25,44 59,66 26,65 67,52 FC, % 40,48 43,25 10,19 38,38 3,616 43,75 19,23 37,1 18,15 Stan suchy Popiół, % 26,82 24,14 1,678 27,97 1,542 24,9 2,437 31,5 3,796 Części lotne, % 24,81 25,72 79,23 25,69 78,23 27,62 73,78 28,64 75,82 FC, % 48,37 50,14 19,09 46,34 20,22 47,49 23,78 39,87 20,38
Zawartość w stanie suchym, % Popiół denny Popiół lotny Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Al 17,018 17,157 14,415 14,948 15,321 17,951 11,692 19,296 18,786 20,395 Si 27,112 25,633 21,06 27,329 24,597 24,462 18,574 30,09 30,111 32,006 Ca 14,731 16,272 21,196 14,529 18,023 13,858 17,051 20,544 19,609 18,458 Mg 2,145 1,851 1,847 2,391 2,266 2,096 0,933 1,146 1,385 1,121 Fe 4,462 3,927 4,321 4,71 5,095 5,954 5,061 8,782 9,539 9,227 Ti 1,028 0,936 0,924 0,947 0,834 0,862 0,944 1,545 1,42 1,677 Na 1,305 1,129 0,796 1,206 0,958 2,136 0,52 0,69 0,837 0,696 K 2,435 2,504 1,726 2,449 2,176 2,126 2,171 3,129 3,215 3,655 P 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Cl 0,056 0,01 0,032 0,064 0,01 0,01 0,094 0,086 0,185 0,112 S 7,038 7,149 9,357 5,805 6,953 5,557 6,989 7,18 5,505 5,214 Cr 0,028 0,34 0,03 0,039 0,034 0,001 0,001 0,001 0,001 0,05 Mn 0,061 0,47 0,072 0,072 0,09 0,051 0,035 0,067 0,087 0,137 Ni 0,021 0,001 0,001 0,001 0,001 0,005 0,022 0,001 0,039 0,047 Pb 0,014 0,013 0,014 0,016 0,012 0,016 0,016 0,032 0,027 0,026 As 0,001 0,003 0,013 0,004 0,005 0,007 0,006 0,007 0,013 0,013 Cu 0,001 0,001 0,018 0,016 0,014 0,029 0,023 0,037 0,03 0,039 Zn 0,027 0,022 0,027 0,029 0,029 0,024 0,023 0,37 0,056 0,053 Rb 0,018 0,019 0,015 0,019 0,017 0,018 0,021 0,028 0,03 0,027 Sr 0,08 0,077 0,092 0,076 0,095 0,116 0,115 0,207 0,197 0,227 Zr 0,027 0,021 0,029 0,025 0,029 0,083 0,034 0,066 0,056 0,077 Nb 0,003 0,001 0,001 0,001 0,003 0,003 0,003 0,004 0,001 0,006 Ba 0,127 0,124 0,14 0,12 0,133 0,209 0,188 0,306 0,354 0,321
Korozja powierzchni Powodowana głównie przez kwasy w spalinach Szybkość zależna od składu biomasy (głównie zawartości HCl i chlorowców) Intensywność zależna od warunków spalania: mało tlenu i chlor w ilości ponad 0.1% zmiana tlenków metali w chlorki (niższa T topn i T wrzenia ; ich reakcja z parą wodną daje tlenki metali i HCl (korozja) Więcej chloru w paliwie: wyższa korozja powierzchni w warunkach redukcyjnych. Pomijalna dla zawartości chloru w paliwie <0.1% Wyższa temperatura na wylocie z CFB wyższe ryzyko kondensacji KCl i korozji powierzchni Przeciwdziałanie unikać biomasy z dużą zawartością Cl, dobre mieszanie w komorze i mniejsze T na wylocie z cyklonu prawidłowy dobór, utrzymanie właściwego stosunku O 2 /CO w pobliżu ścian optymalizacja systemu zdmuchiwania
Zależność względnej szybkości korozji od zawartości chloru Cl, % 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Szybkość 100 150 210 310 430 590 korozji Zawartość chloru w paliwach (%, stan suchy) Drewno 0.08-0.13 Odpady komunalne 0.05-0.25 Kora 0.02-0.4 RDF 0.3-0.8 Słoma 0.1-1.5 Opakowania 1-4 Gaz z wysypisk śmieci 0.005 Opony 0.05-0.07 Tekstylia 0.25 ASD (Shredder) 0.5-2 Gazety 0.11 Części komputerów 0.1-0.5 Osady ściekowe 0.03-1 Plastiki 3.5 PVC 50 Odpady medyczne 1-4 Nielsen H.P et al.. Progress in Energy and Combustion Science, 26, 2000
OBSZARY KOTŁA ZAGROŻONE KOROZJĄ I SZLAKOWANIEM Szlakowanie: MCl, M 2 SO 4, ZnO, PbO Korozja: MCl Szlakowanie: MCl, M 2 SO 4, PbO/PbSO 4, ZnO/ZnSO 4, Al Korozja: MCl, Al Szlakowanie: MCl, PbO/PbSO 4, ZnO/ZnSO 4, CaO, CaSO 4 Korozja: MCl, Al Szlakowanie i korozja: MCl, PbCl 2, ZnCl 2, CaCl 2 gdzie: M = (Na, K) Źródło: Zabetta E.C., Barisic V., Moulton B.: Foster Wheeler references and tools for biomass- and waste-fired CFBs, 33rd Int. Tech. Conf. on Coal Utilization & Fuel Systems;Clearwater, Florida, USA 2008
PRAWDOPODOBIEŃSTWO STWARZANIA PRZEZ NIEKTÓRE GATUNKI BIOMASY PROBLEMÓW EKSPLOATACYJNYCH Źródło: Jantti T., Sarkki J., Lampenius H.: The utilization of CFB technology for large-scale biomass firing power plants, 11 th Conf. on Boiler Technology 2010, Zesz. naukowe Politechniki Śląskiej.
WYNIKI ANALIZ PRZYKŁADOWEJ SŁOMY TRUDNEJ
WYNIKI ANALIZ PRZYKŁADOWEJ SŁOMY BĘDĄCEJ WARTOŚCIOWYM PALIWEM
Względna szybkość korozji [-] Pelet ze słonecznika Pelet ze słonecznika + zrębka leśna, 50/50 Zrębka leśna Muł węglowy Agromasa: susz owocowy 2,0 stal: P91; czas ekspozycji: 12h; wydajność kotła: 100% 1,5 1,0 0,5 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5
Osadzanie materiału Kondensacja związków z fazy gazowej (głównie KCl) i osadzanie się ultradrobnych ziaren na powierzchni Osadzanie kolejnych warstw na ziarnach ultradrobnych Efekt: trudno usuwalny nalot powodujący wzrost temperatury ścianki rury Dużo alkaliów w biomasie większe problemy: więcej substancji przechodzi z popiołu do fazy gazowej; w momencie schłodzenia spalin następuje kondensacja ultradrobin Przeciwdziałanie: wprowadzanie dodatków do biomasy oczyszczanie powierzchni zmiana składu chemicznego biomasy i warstwy zmiana kształtu powierzchni ogrzewalnych i charakteru przepływu (minimalizacja czasu kontaktu i wielkości strefy
Im więcej podajemy wilgotnej biomasy wiele problemów Struktura depozytu dobrze poznana alkalia i inne Tutaj twarde i gęste osady problemy eksploatacyjne
R s Skłonność do żużlowania Rs (slagging index) Fe 2 O 3 CaO MgO SiO Al O 2 Na2O TiO S d zawartość siarki w masie suchej węgla c m stosunek zasadowych do kwasowych tlenków w popiele K Rs <0.6 paliwo słabo żużlujące Rs=0.6-2 średnio żużlujące Rs=2-2.6 o dużej skłonności do żużlowania Rs > 2.6 paliwo bardzo silnie żużlujące 2 Pojedyńcze składniki mogą mieć wysoką temperaturę topliwości ale powstała eutektyka topi się przy znacznie niższej T i łatwo tworzy warstwę inicjującą żużlowanie np. FeS = 1195 o C, FeO 1377 o C, a eutektyka 940 o C eutektyka CaSO 4 -CaS topi się w T=850 o C Na 2 S 2 O 7 398 o C K 2 S 2 O 7-404 o C Na 3 K 3 Fe 2 (SO 4 ) 6 552 o C Na 2 SO 4 -NaCl 625 o C Na 2 S-FeS 640 o C 3 2 2 O S d c m S d
Skłonność paliwa do tworzenia się zanieczyszczeń powierzchni ogrzewalnych Fouling Index F u R s Na O K S O 2 2 c ( O m Na2O K d 2 ) Fu 0.6 paliwo bez skłonności do zanieczyszczeń 0.6<Fu 40 duża skłonność do zanieczyszczeń Fu>40 bardzo duża skłonność do tworzenia i spiekania się zanieczyszczeń Istotne zwiększenie skłonności do żużlowania w miarę wzrostu K 2 O w popiele
SKUTKI SPALANIA SŁOMY NA LABORATORYJNYM STANOWISKU Z CWF
Cząstki stałe PM 2.5 (< 2.5 m) Pochodzą z: sadzy, PAH, niespalonego węgla, niespalonych ziaren biomasy Udział ich może wynosić od 1 do ponad 90% w zależności od technologii spalania PM 2.5 pochodzą również z popiołu (KCl, K 2 SO 4, CaO, Al 2 O 3, SiO 2 oraz są wynikiem kondensacji np. Cl i metali ciężkich zawartych w biomasie co prowadzi do dodatkowej emisji metali ciężkich, HCl, PCDD/F
Emisja pierwiastków śladowych z różnych kotłów (35-600MW th ) PC, węgiel PC, kora CFB, kora h odpyl 0,956-0,995 0,987-0,995 0,995-0,998 Hg, g/mj 0,12 0,11 0,03 As, g/mj 2-39 1-2,3 0,1-1,6 Cd, g/mj 0,5-1,8 0,002-0,13 0,1-0,4 Co, g/mj 1-22 0,3-1,2 0,3-4 Cr, g/mj 8-230 3-79 0,7-1,3 Mn, g/mj 2-230 10-26 0,6-6 Mo, g/mj 1-41 1-11 1,5-2,3 Ni, g/mj 15-170 30-54 9-13 Pb, g/mj 20-120 3-4 1-11 Zn, g/mj 20-220 6-12 1-11 Koncentracje pierwiastków śladowych w paliwach (mg/kg suchego paliwa) Węgiel Odpady komun. RDF Drewno Osady Ściek. Hg 0,02-3 <15 1-10 0,01-0,2 0,5-10 As 0,5-10 0,5-500 3% 0,2 0,1-100 Cd 0,05-10 <100 1-10 - 1-10 Co 0,5-20 <20-0,1 5 Cr 0,5-60 <1500 50-250 1 100 Cu 5-60 <2500 <1000 0,5-3 200-700 Mn 5-300 <1000 250 10-1000 200 Ni 0,5-100 <5000 10-100 0,5 50 Pb 1-300 <2500 100-500 1-20 100-300 Sr 0,2-3 <10 3-6 0,2 - Zn 1-1000 2% 300-800 5-150 1000
Zagospodarowanie popiołów Szczegółowe ustalenie własności popiołów: niemożliwe Konieczne każdorazowe ich sprawdzanie przed konkretnym zastosowaniem Zmiana składu i właściwości popiołu przy współspalaniu paliw i zgazowaniu biomasy (wysoka zawartość rozpuszczalnych w wodzie związków alkaicznych). Zasadowość popiołów umożliwia uzyskanie efektu podobnego do wapniowania gleby
WYBUCHOWOŚĆ BIOMASY PGE Elektrownia Turów Sierpień 2012 WYPADEK W ELEKTROWNI PGE DOLNA ODRA 24.01.2010 R.
1 ROZWIĄZANIA TECHNICZNE W KOTŁACH CFB MINIMALIZUJĄCE PROBLEMY ZWIĄZANE ZE SPALANIEM BIOMASY Igelsta, Szwecja 240 MW t 73 MW e Foster Wheeler 2 3 4 5 6 1 ruszt stopniowany (schodkowy), 2 przegrzewacz Intrex, 3 empty pass, 4 konserwatywna prędkość przepływu, 5 wymienne powierzchnie ogrzewalne, 6 całkowicie chowane zdmuchiwacze popiołu
1. Kluczowe pytanie ile biomasy można współspalać, aby zapewnić bezpieczeństwo technologiczne: stosunek biomasa / węgiel, stosunek biomasy agro do pozostałej. 2. Kluczowe pytanie jakie są bezpieczne poziomy najistotniejszych parametrów biomasy: zawartość pierwiastków alkalicznych Na+K w popiele, zawartość chloru w stanie roboczym. Odpowiedź można znaleźć wykonując badania spalania biomasy w skali laboratoryjnej lub pilotowej. 37
Elektrownia Połaniec / GDF Suez Energia Wyznaczenie optymalnego składu mieszanki paliwowej na podstawie dostarczonych paliw. Budowa zielonego bloku w Elektrowni Połaniec Fuel type Wood pellets Agro-biomass A pellets Agro-biomass B pellets Sodium (Na) mg/kg, dry 10 31 54 Potassium (K) mg/kg, dry 540 10000 11400 Calcium (Ca) mg/kg, dry 710 3400 1300 Magnesium (Mg) mg/kg, dry 170 1800 3000 Aluminum (Al) mg/kg, dry 38 60 100 Iron (Fe) mg/kg, dry 11 87 230 Silicon (Si) mg/kg, dry 64 180 3400 Phosphorous (P) mg/kg, dry 160 530 8100 Titanium (Ti) mg/kg, dry 3 250 49 Sulfur (S) mg/kg, dry 90 1600 1900 Cupper (Cu) mg/kg, dry 1 11 9 Manganese (Mn) mg/kg, dry 84 <10 100 Zink (Zn) mg/kg, dry 11 12 73 Chromium (Cr) mg/kg, dry <0.5 1 1 Nickel (Ni) mg/kg, dry <0.5 <0.5 <0.5 Badania procesów aglomeracji WF z użyciem sprzętu mikroskopowego / CFB 100 / XRF 38
Mondi Packaging Paper Świecie S.A./ Polish Energy Partners Zbadanie procesów erozji oraz innych niekorzystnych procesów mających wpływ na dyspozycyjność kotła. Erozja Korozja Narastanie osadów na powierzchniach ogrzewalnych 39
Metodyka badań - Świecie 90 udział, % masowy 80 70 60 50 40 30 20 10 Min Max Skład rzeczywisty 0 SiO2 Fe2O3 Al2O3 Mn3O4 TiO2 CaO MgO SO3 P2O5 Na2O K2O Analizy chemiczne materiału WF, popiołów Zimne modele do badań erozji CFD 40
Fortum Power and Heat Polska / Foster Wheeler Energia Polska Zbadanie możliwości współspalania biomasy typu agro w ilości większej niż projektowa dla kotła CFB 120 MWe - CHP Nastawnia stanowiska CFB 100. 41
Wysokość komory paleniskowej, m BOT Elektrownia Turów (obecnie PGE GiEK S.A. Oddział Elektrownia Turów). Analiza wpływu współspalania biomasy na stan techniczny kotłów z CWF. Biomasa do 10% (jako energia wprowadzona do kotła). Zawartość Cl poniżej 0,1% mas. w suchej mieszance paliwowej. Zawartość alkalii (Na+K) do 4,5 % masy popiołu. W grudniu 2010 r. wykonano ocenę procesu współspalania, wykazano, że istnieje możliwość zwiększenia ilości biomasy do 15% energetycznie. Zabudowa instalacji do współspalania biomasy na bloki 1-4. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 7% biomasy pomiar 10% biomasy pomiar 15% biomasy pomiar 0 750 800 850 900 950 Temperatura, o C 42
Współspalanie biomasy w PGE GiEK O. El. Turów Cechy charakterystyczne: wydajność maksymalna 80 Mg/h (180 000 Mg/a), dyspozycyjność instalacji 97 % bezstopniowa regulacja ilości dozowanej biomasy. 43
Problemy eksploatacyjne Dzięki starannemu doborowi biomasy, powierzchnie ogrzewalne są czyste, po 1,5 roku współspalania 9% biomasy. Pojawiające się okresowo aglomeraty Pylenie (zagrożenie wybuchem, żywotność filtrów sprężarkowni, BHP) Blokowanie podajników 44
Kocioł CFB, biomasowy, PAK Konin Parametry: 154MWth, 215t/h, 540C 97bar Paliwo Udział masowy biomasa leśna 80% zrębki wierzby energ. < 20% łuski palmy oleistej < 20% trawa miskantus < 10% brykiet słomy < 5% pestki wiśni < 5% wytłoki rzepakowe < 3% Materiał Foster Wheeler Polska, 2012 45
Doświadczenia ze spalania biomasy Znaczna zmienność Jakości Paliwa; odpowiedni system monitorowania i zarządzania Jakością Paliwa jest kluczowy dla utrzymania poprawnego procesu Wyzwania odnośnie paliw muszą być rozpoznane już podczas wstępnej fazy projektowania (charakterystyka paliw & koncepcja kotła) KAŻDE PALIWO MOŻE BYĆ TRUDNE I WYMAGAJĄCE JEŻELI NIE DOBRANO ODPOWIEDNIEJ KONCEPCJI TECHNOLOGICZNEJ 46
System monitorowania korozji Projekt Strategiczny NCBiR Zad. 2. 47
WNIOSKI Technologia fluidalnego spalania paliw ma zastosowanie do wykorzystania paliw trudnych, w szczególności biomasy Zastosowanie biomasy jako paliwa powinno zostać przewidziane na etapie założeń projektowych kotła Nowoczesne rozwiązania technologiczne kotłów pozwalają na zminimalizowanie problemów eksploatacyjnych W celu uniknięcia problemów eksploatacyjnych, niezbędny jest staranny dobór i monitorowanie paliwa, przede wszystkim pod kątem kluczowych parametrów zawartości chloru i alkalii (Na+K) W każdego typu instalacji związanej z przeładunkiem, podawaniem biomasy szczególną uwagą należy objąć problemy pylenia i wybuchowości.