Współspalanie biomasy oraz redukcja NO x za pomocą systemu ROFA

Podobne dokumenty
Współspalanie biomasy (redukcja CO2) oraz redukcja NOx za pomocą spalania objętościowego

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

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

Dwie podstawowe konstrukcje kotłów z cyrkulującym złożem. Cyklony zewnętrzne Konstrukcja COMPACT

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Instalacje spalania pyłu u biomasowego w kotłach energetycznych średniej mocy, technologie Ecoenergii i doświadczenia eksploatacyjne.

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

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Kontrola procesu spalania

Współspalanie biomasy (biopaliw) oraz redukcja NO x za pomocą spalania objętościowego

Odpowiedzi na pytania

Stan zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

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

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

Nowoczesne Układy Kogeneracyjne Finansowanie i realizacja inwestycji oraz dostępne technologie

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

Modernizacja kotłów rusztowych spalających paliwa stałe

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

PL B1. Zakłady Budowy Urządzeń Spalających ZBUS COMBUSTION Sp. z o.o.,głowno,pl BUP 04/06

(Tekst mający znaczenie dla EOG) (2017/C 076/02) (1) (2) (3) (4) Miejscowe ogrzewacze pomieszczeń na paliwo stałe

SERDECZNIE WITAMY. Prelegent: mgr inż. Andrzej Zuber

Forum Biomasy i Paliw Alternatywnych

Green Program Połaniec Poland Ostrołęka,

ZBUS-TKW Combustion Sp. z o. o.

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (54)Kocioł z hybrydowym układem spalania i sposób spalania w kotle z hybrydowym układem spalania

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

1. W źródłach ciepła:

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

REC Waldemar Szulc. Rynek ciepła - wyzwania dla generacji. Wiceprezes Zarządu ds. Operacyjnych PGE GiEK S.A.

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

PEC S.A. w Wałbrzychu

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ELEKTROCIEPŁOWNIA KRAKÓW S.A. KONDYCJONOWANIE SPALIN W ELEKTROCIEPLOWNI KRAKÓW S.A.

Prezentacja ZE PAK SA

Redukcja tlenków azotu metodą SNCR ze spalin małych i średnich kotłów energetycznych wstępne doświadczenia realizacyjne

Zestawienie wzorów i wskaźników emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza.

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

Inwestycje w ochronę środowiska w TAURON Wytwarzanie. tauron.pl

ZAŁĄCZNIK. (1) Obiekty energetycznego spalania, które należy ująć w przejściowym planie krajowym

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

Biomasa jako źródło OZE w Polsce szanse i zagrożenia

Sprawozdanie z rewizji kotła KP-8/2,5

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.3-Nowoczesne instalacje kotłowe

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

Kotłownia wodna elektrociepłowni

PGE Zespół Elektrowni Dolna Odra Spółka Akcyjna

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

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

Nowa instalacja współspalania biomasy dla kotła OP-380 Nr 2 w Elektrociepłowni Kraków S.A., B-2 Tadeusz Kasprzyk,

Programy inwestycyjne pokonujące bariery dostosowawcze do wymogów IED. Katowice, 8 grudnia 2014 r.

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

PGE Zespół Elektrowni Dolna Odra S.A. tworzą trzy elektrownie:

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

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

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE GAZU W ELEKTROCIEPŁOWNI GORZÓW

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

PL B1. Południowy Koncern Energetyczny S.A., Katowice,PL

Urządzenia wytwórcze ( Podstawowe urządzenia bloku.

ELEKTROWNIA SKAWINA S.A.:

Zestawienie wzorów i wskaźników emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza Grudzień 2016

Kocioł na pelet ATMOS D31P 30 kw + palnik + podajnik 1,7m

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

OPIS POTRZEB I WYMAGAŃ ZAMAWIAJĄCEGO

Dostosowanie Elektrowni Skawina S.A. do produkcji energii odnawialnej z biomasy jako główny element opłacalności wytwarzania energii elektrycznej

Innowacyjny układ odzysku ciepła ze spalin dobry przykład

69 Forum. Energia Efekt Środowisko

Spalanie 100% biomasy - doświadczenia eksploatacyjne EC SATURN położonej na terenie Mondi Świecie S.A.

Paliwa alternatywne w polskiej energetyce doświadczenia technologiczne i szanse rozwojowe Projekt budowy bloku na paliwo alternatywne RDF

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

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

Ogólnopolski Szczyt Energetyczny OSE Gdańsk kwietnia 2018, Gdańsk

ATMOS D14P 14 kw + palnik + podajnik 1,5m - kocioł na pelet

Warunki realizacji zadania

1 Układ kondensacji spalin ( UKS )

Ismo Niittymäki Head of Global Sales Metso Power business line. Zgazowanie biomasy i odpadów Projekty: Lahti, Vaskiluoto


TECHNIKI ORAZ TECHNOLOGIE SPALANIA I WSPÓŁSPALANIA SŁOMY

Dlaczego spalarnie odpadów komunalnych są optymalnym sposobem utylizacji odpadów komunalnych

Viessmann. Efekt ekologiczny. Dom jednorodzinny Kosmonałty 3a Wołów. Janina Nowicka Kosmonałty 3a Wołów

PROJEKT INDYWIDUALNY MAGISTERSKI rok akad. 2018/2019. kierunek studiów energetyka

ZAGADNIENIA PROJEKTOWE PALNIKÓW PYŁOWYCH

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Odnawialne Źródła Energii w ogrzewnictwie. Konferencja SAPE

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

TERMOCHEMIA SPALANIA

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

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

Tadeusz Kasprzyk, Pełnomocnik Dyrektora Generalnego, Elektrociepłownia "KRAKÓW" S. A Kraków

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

Biomasa i wykorzystanie odpadów do celów energetycznych - klimatycznie neutralne źródła

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

Kluczowe problemy energetyki

RŚ.VI-7660/11-10/08 Rzeszów, D E C Y Z J A

OCHRONA POWIETRZA. Opracował: Damian Wolański

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

Transkrypt:

Współspalanie biomasy oraz redukcja NO x za pomocą systemu ROFA Autorzy: Brian Higgins, Li Yan, Hani Gadalla, John Meier, Tore Fareid, Guisu Liu, + Nalco Mobotec, USA, Mirosław Milewicz, Arkadiusz Repczyński, Zespół Elektrociepłowni Wrocławskich Kogeneracja Wrocław, Michael Ryding, prof. dr hab. Włodzimierz Błasiak, Nalco Mobotec Europe ( Czysta Energia nr 3/2010) W celu realizacji procesu współspalania dużych ilości biomasy z węglem zainstalowano na kotle RAFAKO OP-230 system spalania objętościowego Rotating Opposed Fired Air (ROFA). W systemie tym powietrze z dużą prędkością wdmuchiwane jest przez dysze wielootworowe, co powoduje silne turbulentne mieszanie gazów spalinowych i paliwa. Wysokociśnieniowy system spalania objętościowego ROFA zapewnia spalanie całkowite i zupełne oraz zwiększenie wykorzystania objętości komory spalania. Kocioł pyłowy typu OP-230 jest jednostką z palnikami narożnikowymi, spalającą polski węgiel kamienny o zawartości siarki ok. 0,6% i azotu związanego w paliwie około 1,1%. Przed zainstalowaniem ROFA w modernizowanym kotle funkcjonował już system dysz SOFA. Równolegle z instalacją systemu ROFA zamontowano nowe palniki niskoemisyjne (LNB Low NOx Burner) firmy RAFAKO, a konsorcjum firm: Remak-Rozruch (lider konsorcjum), Nalco Mobotec Europe oraz Remak, zainstalowało kompletny system transportu, magazynowania i dozowania biomasy, w ilości równoważnej 45% całkowitego zapotrzebowania paliwa (w przeliczeniu na ciepło). Redukcja emisji efekt współspalania biomasy Łączny efekt LNB, SOFA i ROFA daje emisję NO x poniżej 200 mg/nm 3, co stanowi redukcję o 43% w odniesieniu do instalacji LNB/SOFA (350 mg/nm 3 ) i o 63% w stosunku do stanu bazowego sprzed zastosowania LNB, czyli z samym systemem SOFA (540 mg/nm 3 ). Poprawa sprawności procesu spalania dzięki mieszaniu wprowadzonemu przez ROFA, pozwala na utrzymanie zawartości węgla w popiele lotnym (LOI) poniżej 5%, co jest wymagane dla nieprzerwanej sprzedaży popiołów. Jednocześnie emisja CO była utrzymywana poniżej 100 mg/nm 3. Współspalanie biomasy skutkuje redukcją aż 45% CO 2 pochodzącego ze spalania węgla. System ROFA pozwala na spalanie dużych ilości (od 30 % do 100%) biomasy bez zauważalnego wzrostu zawartości CO i LOI. Przy współspalaniu biomasy emisja NO x jest niższa. Analogicznie, ze względu na niższą zawartość siarki w biomasie, współspalanie skutkuje obniżeniem emisji SO 2 o 36% przy spalaniu 45% biomasy. Kocioł OP-230 pracuje w zakresie mocy od 25 MWe do 55 MWe. Jest on częścią bloku energetycznego BC-50 generującego ciepło i posiada turbinę przeciwprężno-upustową do celów ciepłowniczych (typu 13P55). Ponieważ blok ten został zaprojektowany do zasilania sieci ciepłowniczej, ciśnienie kondensatora turbiny jest dosyć wysokie (~ 80 kpa), a sama turbina nie jest zaprojektowana na osiąganie mocy 70 MWe, czego można by się spodziewać przy kotle OP-230. Kocioł ten może osiągać 55 MWe i dostarczać 179 MWt (wydajność maksymalna trwała) mocy cieplnej. Cel instalacji systemu ROFA Podstawowym celem zainstalowania systemu ROFA było umożliwienie współspalania węgla i biomasy przy dużym udziale biomasy. Aby osiągnąć ten cel, podstawowym kryterium projektowym było zwiększenie intensywności wymieszania spalin w górnej części komory paleniskowej w celu wypalenia CO i cząsteczek wpływających na LOI. Drugorzędnym kryterium projektowym było stopniowanie powietrza w dolnej części komory paleniskowej dla obniżenia emisji NO x. System ROFA zawiera wentylator ROFA zwiększający ciśnienie, kanał powietrza i dysze powietrzne. Powietrze do systemu ROFA jest pobierane z

wylotu podgrzewacza powietrza, ciśnienie jego jest zwiększane przez wentylator ROFA, po czym jest dostarczane do komory paleniskowej poprzez dysze ROFA. Typowe ciśnienie powietrza na dyszach wynosi 7 do 20 kpa, zależnie od stopnia wymaganej penetracji dla osiągnięcia stanu wymieszania, wyznaczonego podczas modelowania numerycznego. Rys. 1 Widok ogólny systemu transportu i magazynowania biomasy: (A) silos granulatu/pelet, (B) filtry cyklonowe, (C) silos pyłu. Biomasa ma wyższą zawartość części lotnych od węgla, co daje możliwość samozapłonu. Z tego powodu transport, magazynowanie i przetwarzanie biomasy muszą być realizowane w sposób bezpieczny. Dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności eksploatacyjnej instalacji, system transportu i składowania biomasy został zaprojektowany w taki sposób, aby uniknąć i wyeliminować możliwość zapłonu w obrębie systemów składowania, transportu i mielenia biomasy. System podawania biomasy składa się z sześciu głównych elementów, takich jak: linia transportu biomasy ze składowiska paliwa, silos magazynowy granulatu, młyny młotkowe, filtry cyklonowe do separacji pyłu, silos pyłu oraz system wdmuchiwania biomasy do kotła. System transportu i magazynowania biomasy opisany w artykule został zaprojektowany przez firmę WTS AB (Szwecja). Każdy element zaprojektowano w sposób zapewniający bezpieczeństwo i niezawodność, w oparciu o wieloletnie doświadczenie nabyte przez WTS AB dzięki poprzednim instalacjom spalania pyłu drzewnego. Proces przygotowania biomasy Biomasa jest dostarczana do zakładu w formie granulowanej (pelety), barkami i składowana na osobnym składowisku w pobliżu rzeki. Ze składowiska biomasę transportuje się do silosu granulatu o pojemności wystarczającej na osiem godzin pracy (rys. 1). Transport do silosu granulatu odbywa się poprzez zamknięty system transportowy wspomagany powietrzem. Z silosu granulatu biomasa jest podawana na młyny młotkowe. Duże dmuchawy przeciągają biomasę przez młyny młotkowe i podają bezpośrednio na filtry

cyklonowe. Ze względu na duży przepływ powietrza przez młyny młotkowe (wymagany do zasysania i transportu pyłu drzewnego podczas mielenia), mieszanina jest potencjalnie samopalna. Zainstalowano więc wyposażenie do wykrywania iskrzenia, gaszenia pożaru i separacji powietrza. Po zmieleniu biomasy na pył i oddzieleniu jej od powietrza transportowego, jest ona magazynowana w silosie pyłu o pojemności wystarczającej na jedną godzinę pracy. Bezpośrednio za silosem pyłu znajdują się cztery podajniki i cztery dmuchawy transportowe, które mierzą ilość i transportują pył do komory paleniskowej poprzez palniki biomasy (wdmuchiwanie realizowane jest przez jeden z trzech poziomów palników w każdym narożu). Modelowanie numeryczne Do modelowania numerycznego komory spalania firma Nalco Mobotec wykorzystuje pakiet FLUENT, znajdujący jednocześnie zastosowanie w przypadku analizy pól rozkładu gęstości, prędkości, temperatury i stężeń substancji chemicznych (włącznie z częściami lotnymi z paliw) w fazie gazowej oraz własności cząstek paliwa i ich spalania w obrębie komory paleniskowej w stanie ustalonym. Granica obliczeniowa komory paleniskowej dla modelu numerycznego dla przypadku bazowego ROFA i współspalania biomasy jest zdefiniowana jako mająca początek na palnikach i dyszach ROFA (warunki graniczne wlotowe), a koniec na płaszczyźnie pionowej za pierwszym stopniem przegrzewacza pary i podgrzewaczem w drugim ciągu (warunki graniczne wylotowe). Przestrzeń komory paleniskowej rozciąga się w drugą stronę do dolnego leja popiołowego. Przegrzewacze są zobrazowane w modelu przy użyciu faktycznej liczby pęczków rurowych i wymiarów dla uwzględnienia wymiany ciepła i rozwarstwienia przepływu. Geometria komory paleniskowej została przedstawiona za pomocą ok. 1400000 komórek numerycznych w nieuporządkowanej, hybrydowej (złożonej z sześcianów) siatce. Tak duża ilość komórek obliczeniowych jest wystarczająca do rozwiązania najbardziej istotnych właściwości trójwymiarowego procesu spalania. Dane wejściowe do modelowania numerycznego dla przypadku bazowego dla komory paleniskowej są wyszczególnione w tabeli 1. Modelowe składy węgla i biomasy wyszczególniono w tabeli 2. Obciążenie cieplne było obliczane z natężenia przepływu i wartości opałowej węgla. Całkowity strumień powietrza (TAF) oszacowano na podstawie podanego składu węgla i zmierzonego stężenia O 2. Tab. 1. Warunki pracy układu dla przypadku bazowego Sam węgiel Współspalanie Obciążenie cieplne [MWt] 179 179 Paliwo [% doprow. ciepło] 100% węgiel 55% węgiel + 45% biomasa Nadmiar powietrza [%] 20 20 Nadmiar O 2 [%] spaliny suche 3,6 3,6 Przepływ węgla [t/h] 23 13 Przepływ biomasy [t/h] 0 15 Całkowity strumień [t/h] powietrza 254 245 Tab. 2. Analiza paliwa Analiza techniczna Węgiel Biomasa Zawartość wilgoci [% ww.] st.r. 9,20 8,80 Popiół [% ww.] st.r. 9,05 2,40 [% ww.] st.r. 52,55 15,30 Części lotne [% ww.] st.r. 29,20 73,50 Ciepło spalania [kj/kg] st.r. 27.712 18.969 Analiza elementarna Węgiel [% ww.] st.r. 67,37 47,0 Wodór [% ww.] st.r. 4,37 5,0 Tlen [% ww.] st.r. 7,99 36,23 Azot [% ww.] st.r. 1,11 0,49 Siarka [% ww.] st.r. 0,60 0,08 st.r. skrót od stan roboczy

Wyniki modelowania numerycznego Modelowanie numeryczne wykorzystano do porównania pól rozkładu obliczonych zmiennych (tj. temperatury, O 2, CO, NO x i energii kinetycznej przepływu) dla przypadku bazowego z palnikami LNB, systemu ROFA na samym węglu i systemu ROFA na biomasie. Przypadek bazowy odnosi się do układu z palnikami niskoemisyjnymi LNB przy opalaniu kotła samym węglem. Rys. 2. Pola rozkładu stężenia tlenu dla: (po lewej) przypadek bazowy z palnikami LNB, (w środku) ROFA na samym węglu oraz (po prawej) ROFA z biomasą. Rozkład stężenia O 2 Rysunek 2 przedstawia rozkład stężenia O 2 dla trzech przypadków. Strefa ognia o niskim stężeniu O 2 jest widoczna w środku komory paleniskowej dla przypadku bazowego, a ten rejon o niskim stężeniu O 2 trwa w trakcie wędrówki spalin do górnej części komory paleniskowej. W strefie palników widoczny jest obszar o stosunkowo dużym stężeniu O 2, przylegający do ekranów wodnych, co pomaga wyeliminować możliwość zażużlania i korozji. Na środkowej części rysunku 2 dla przypadku z systemem ROFA na samym węglu, średnia zawartość O 2 w strefie palników jest niższa niż w przypadku bazowym. Strefę o niskiej zawartości O 2 (i będącej następstwem tego wysokiej zawartości CO) obserwuje się w górnej części komory paleniskowej. Dokładna regulacja systemu ROFA jest w stanie wyeliminować ten obszar. Na prawej części rysunku dla przypadku ROFA z biomasą, strefa o niskiej zawartości O 2 i wysokiej zawartości CO jest o wiele mniejsza. Rys. 3. Pola rozkładu stężenia NO x dla: przypadek bazowy z palnikami LNB (po lewej), ROFA na samym węglu (w środku) oraz ROFA z biomasą (po prawej).

Rozkład stężenia NO x Rysunek 3 przedstawia rozkład stężenia NO x dla trzech przypadków. Parametry kinetyczne NO x dla przypadku bazowego zostały dopasowane do raportowanego stężenia bazowego NO x w wysokości 540 mg/nm 3. Po ustaleniu parametrów linii bazowej już ich nie zmieniano do prognozowania NO x dla innych przypadków. W lewej części rysunku 3, NO x tworzą się głównie w strefie palników i górnej strefie komory paleniskowej, gdzie węgiel spala się przy nadmiarze O 2. Jak można zaobserwować (w środkowej części rysunku 3), dzięki stopniowaniu powietrza w strefie palników przez system ROFA stężenia NO x są obniżone. W atmosferze redukującej przeważającym mechanizmem obniżania zawartości NO x jest ten, w którym HCN jako dominujący związek azotu uwolniony z częściami lotnymi reaguje z NO x tworząc N 2. Współspalanie biomasy obniża stężenie NO x znacznie bardziej, co można zaobserwować w prawej części rysunku 3. Przewidywana redukcja zawartości NO x ma następujące przyczyny. Po pierwsze, zawartość azotu w biomasie jest więcej niż o połowę mniejsza od zawartości w węglu. Po drugie, w przypadku współspalania biomasy większość azotu związanego w paliwie jest uwalniana z częściami lotnymi jako NH 3, który w środowisku redukującym staje się czynnikiem obniżającym stężenie NO x. Wyniki pracy instalacji Zanim zainstalowano system palników niskoemisyjnych LNB, oryginalny system SOFA utrzymywał emisję NO x w wysokości 540 mg/nm 3. Kocioł posiada przyrząd (rutynowo kalibrowany na podstawie analizy próbek popiołu) do monitorowania wartości LOI w czasie rzeczywistym. Kocioł jest eksploatowany w sposób pozwalający na utrzymanie LOI poniżej 5% w celu umożliwienia właścicielowi sprzedaży popiołu zamiast jego składowania jako odpadu. System SOFA był prowadzony w swej historii przy 6% do 8% całkowitego strumienia powietrza. Jest to niewystarczające stopniowanie dla utworzenia podstechiometrycznej strefy palnikowej i stanowi prawdopodobną przyczynę wysokiej emisji NO x (540 mg/nm 3 ) przy stosowaniu systemu SOFA. Po zainstalowaniu palników niskoemisyjnych LNB emisja NO x spadła do wartości średniej ok. 350 mg/nm 3. Przed rozpoczęciem regulacji systemu ROFA emisja NO x wahała się od 250 do 450 mg/nm 3. Wartość LOI była średnio w okolicach 5%. System palników LNB pracuje poprzez sterowanie dystrybucją paliwa i powietrza w komorze spalania, tworząc centralną strefę środowiska redukującego celem obniżenia stężenia NO x. Obciążenie [MWe] Rys. 4. NO x i LOI dla samego systemu LNB oraz LNB/ROFA w funkcji obciążenia.

Praca z systemem ROFA na samym węglu Przy zainstalowanym systemie ROFA znaczna część całkowitego strumienia powietrza zostaje przekierowana ze strefy palników i wprowadzana za wlotami systemu SOFA. To powietrze wdmuchuje się z dużą prędkością przez dysze ROFA, co pobudza mieszanie paliwa z powietrzem w celu uzyskania zupełnego spalania (tj. niższej wartości LOI i CO). Rysunek 4 ukazuje poziomy NO x i LOI przy pracującym systemie ROFA (czerwone symbole) na tle danych przypadku bazowego (niebieskie symbole). Ponieważ te dane zostały uzyskane w trakcie procesu regulacji, dodano linie trendu w celu zobrazowania oczekiwanego stanu końcowego po dokonaniu dokładnej regulacji. Obniżenie emisji NO x przy pracy systemu ROFA jest oczywiste. NO x utrzymuje się poniżej 200 mg/nm 3 przez większą część zakresu obciążeń, a przy niskim obciążeniu osiąga 170 mg/nm 3. LOI jest nadal zmienne, ale średnio zachowuje wartość ok. 5%, podobnie jak w przypadku bazowym. Praca z systemem ROFA współspalanie biomasy Kocioł został zmodernizowany przez wprowadzenie ROFA, aby umożliwić współspalanie dużych ilości biomasy i węgla. Metoda współspalania biomasy polega na uruchomieniu i pracy kotła przy opalaniu węglem, a następnie wprowadzana jest biomasa w celu zwiększenia (i regulacji) obciążenia. Każdy z trzech młynów węglowych zapewnia (przy swym minimalnym obciążeniu) doprowadzenie energii cieplnej na poziomie ok. 64 MWth, co generuje 16 MWe. Minimalna ilość ciepła doprowadzanego przez podajniki biomasy wynosi 9 MWth, co generuje 3 MWe. Typowym trybem pracy będzie uruchomienie kotła przy pracy jednego młyna do osiągnięcia 16 MWe, a następnie rozpoczęcie podawania biomasy i osiągnięcie początkowo 19 MWe (15% ciepła doprowadzonego z biomasą). Później zwiększa się udział biomasy do obciążenia 29 MWe (45% ciepła doprowadzonego z biomasą). Od 29 MWe do pełnego obciążenia wzrasta jednocześnie ilość podawanego węgla i biomasy, a na stałym poziomie utrzymuje się stosunek ciepła doprowadzanego z węglem i biomasą. Dzięki współspalaniu biomasy w ilości pokrywającej 45% zapotrzebowania na ciepło dostarczone w paliwie (bez istotnego spadku obciążenia cieplnego spowodowanego stosowaniem biomasy) emisja gazów cieplarnianych obniża się o 45%. Biomasa NOx Badanie drewna Badanie słomy Badanie wierzby Biomasa LOI Badanie LOI drewna Badanie LOI słomy Badanie LOI wierzby Zakres stechiometryczny na palnikach (-) Rys. 5. NOx i LOI w funkcji BSR z badania różnych paliw z biomasy.

Firmy Nalco Mobotec i Kogeneracja SA zbadały kilka różnych paliw z biomasy. Alternatywnymi, branymi pod uwagę paliwami z biomasy były: pelety ze słomy, z drewna wierzby oraz z innego drewna. Rysunek 5 przedstawia wyniki badań współspalania biomasy z podaniem emisji NO x oraz LOI popiołu lotnego w funkcji nadmiaru powietrza palnika oraz BSR. Emisja NO x dla różnych paliw z biomasy jest zgodna z emisją ze współspalania oryginalnej biomasy (pelety z drewna), wykazując lekki spadek NO x w stosunku do spalania samego węgla. LOI jest mniej zgodne, wykazując większe wahania z uwagi na zmienną zawartość wilgoci w biomasie, wynikłą z warunków pogodowych. Z powodu zmniejszenia emisji NO x, oczekuje się, że niewielka zmiana liczby nadmiaru powietrza palnika mogłaby spowodować utrzymanie LOI poniżej 5%, zapewniając NO x w pobliżu lub poniżej 200 mg/nm 3. Wyniki pokazują, że instalacja biomasy firmy Nalco Mobotec w Kogeneracja SA posiada elastyczność w zakresie przygotowania i współspalania różnych paliw z biomasy. Firma Kogeneracja SA przystosowała blok nr 1 do współspalania biomasy w ilości pokrywającej do 45% ciepła doprowadzanego z paliwem. Po przystosowaniu bloku i uruchomieniu instalacji stwierdzono, że: system ROFA umożliwia efektywne spalanie przy współspalaniu z dużym udziałem biomasy (powyżej 30% aż do 100%), w tym biomasy pochodzenia rolniczego, system ROFA zapewnia duże obniżenie emisji NO x przy bardzo niskim LOI, zarówno w warunkach opalania kotła tylko węglem, jak i przy współspalaniu biomasy, system ROFA pozwala na pracę kotła pod pełnym obciążeniem przy współspalaniu z dużym udziałem procentowym biomasy bez obniżania parametrów produkcji i jakości pary, system ROFA zredukował emisję NO x od wartości bazowej 540 mg/nm 3 do poziomu granicznego 200 mg/nm 3, który zacznie obowiązywać od 2016 r. przy utrzymaniu LOI poniżej 5%, firma Nalco Mobotec zbadała różne rodzaje paliw z biomasy, w tym granulat drewna, słomy i wierzby. Poziom emisji NO x jest zgodny dla tych różnych paliw z biomasy. Przy ich spalaniu można utrzymać emisję NO x poniżej 200 mg/nm 3 przy zachowaniu akceptowalnych poziomów CO i LOI, aczkolwiek dla osiągnięcia dobrych wyników wymagane jest pewne wyregulowanie systemu ROFA dla znacznie różniących się paliw z biomasy. Śródtytuły od redakcji