Wytarzaie eergii ze źródeł odawialych w procesie spalaia mieszaego paliwa wtórego zawierającego biomasę Autor: Rafał Szymaowicz - ENERGOPOMIAR Sp. z o.o., Zakład Techiki Cieplej ( Eergetyka r 5/2011) W Polsce wytwarzaie eergii elektryczej z odawialych źródeł eergii (OZE) wykorzystujących biomasę polega w większości przypadków a prowadzeiu procesu wspólego spalaia z paliwami kowecjoalymi. W takich przypadkach przepisy regulacyje związae z produkcją i rozliczaiem eergii pochodzącej z zasobów odawialych akładają a przedsiębiorstwa obowiązek dostosowaia istalacji do wymagań kotrolo-pomiarowych poprzez zabudowę owych elemetów istalacji podawaia paliw oraz urządzeń pomiarowych lub ich moderizację. Istieje jedak rozwiązaie, które w przypadku większości obiektów umożliwia produkcję zieloej eergii zgodie z wymagaiami prawymi i ie wymaga motażu specjalych urządzeń techologiczych oraz pomiarowych. Rozwiązaiem tym jest zastosowaie tak zwaego mieszaego paliwa wtórego. Rys. 1. Przykładowe mieszae paliwa wtóre a) mieszae paliwo wtóre węgiel kamiey z łuską słoeczikową b) mieszae paliwo wtóre węgiel bruaty z brykietami drzewymi Czym jest mieszae paliwo wtóre? Defiicja mieszaego paliwa wtórego została zamieszczoa w Rozporządzeie Miistra Gospodarki z dia 14 sierpia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskaia i przedstawieia do umorzeia świadectw pochodzeia, uiszczeia opłaty zastępczej oraz zakupu eergii elektryczej i ciepła wytworzoych w odawialych źródłach eergii oraz obowiązku potwierdzaia daych dotyczących ilości eergii elektryczej wytworzoej w odawialym źródle eergii (z późiejszymi zmiaami) [1].
Mieszae paliwo wtóre jest iczym iym jak mieszaką biomasy lub biogazu oraz iych paliw, jedak zgodie z defiicją musi być oo przygotowae poza jedostką wytwórczą zużywającą to paliwo. Przykładowe mieszae paliwa wtóre przedstawioo a rysuku 1. Wytycze dotyczące rozliczeń wyikające z obowiązującego prawa Aalizując poszczególe pozycje Rozporządzeia [1], dotyczące bilasowaia produkcji eergii z zasobów odawialych, w przypadku procesu spalaia mieszaego paliwa wtórego decydujący wpływ a przebieg obliczeń mają poiżej omówioe zapisy. W 6 ust. 1 jest mowa o tym, że w jedostce wytwórczej, w której spalae są biomasa wspólie z iymi paliwami, do eergii wytwarzaej w odawialych źródłach zalicza się cześć eergii elektryczej lub ciepła odpowiadającą udziałowi eergii chemiczej biomasy w eergii chemiczej paliwa zużywaego do wytwarzaia eergii, obliczaą a podstawie rzeczywistych wartości opałowych tych paliw. W 7 ust. 4 zajduje się iformacja, że w przypadku stosowaia mieszaego paliwa wtórego ależy wykoywać pomiary masy tego paliwa dostarczoego do procesu spalaia w daej jedostce wytwórczej oraz ozaczyć ciepło spalaia i wykoać obliczeia wartości opałowej tego paliwa oraz próbek paliw wchodzących w skład mieszaego paliwa wtórego. Odośie do opomiarowaia wyjściowych strumiei eergii jest tylko iformacja dotycząca produkcji eergii elektryczej, która w przypadku obiektu wykorzystującego biomasę, powia być mierzoa a zaciskach geeratorów zajdujących się w graicach jedostki wytwórczej. Nie ma atomiast iformacji dotyczącej lokalizacji przyrządów pomiarowych produkcji ciepła, stąd w praktyce stosowaa jest metoda dotychczas stosowaa, to zaczy bilas eergetyczy i/lub układy pomiarowe produkcji ciepła. Niezwykle istote zapisy, mające wpływ a sposób prowadzeia pomiarów i obliczeń widieją w 10. Ogólie rzecz ujmując, arzucają oe koieczość prowadzeia rejestracji daych oraz wyików pomiarów i obliczeń, aby możliwe było sporządzeie wydruków raportów za każdy dzień. Powyższe zapisy w praktyce elimiują możliwość obliczaia zużycia paliw metodami bilasowymi a przykład w okresach miesięczych. Poadto, zaczący wpływ a sposób bilasowaia produkcji eergii odawialej w przypadku spalaia mieszaego paliwa wtórego ma obowiązek, który wszedł w życie z diem 1 styczia 2008 r. dotyczący eergetyczego wykorzystaia biomasy pochodzącej z odpadów i pozostałości z produkcji rolej, biomasy z upraw eergetyczych, biomasy pochodzącej z odpadów i pozostałości przemysłu przetwarzającego produkty role oraz ziare zbóż iespełiających wymagań jakościowych dla zbóż w zakupie iterwecyjym i ziare zbóż, które ie podlegają zakupowi iterwecyjemu. Ilość biomasy pochodzeia iego iż zasoby drzewe spalaej w jedostkach produkujących eergię odawialą w procesie wspólego spalaia biomasy oraz paliw kowecjoalych wyosi 40% w roku 2011 i systematyczie się zwiększa z roku a rok, aż do osiągięcia poziomu 100% w roku 2014. Należy podkreślić, że wartości te dotyczą udziału masowego, a ie eergetyczego jak w przypadku obowiązku uzyskaia i przedstawieia do
umorzeia świadectw pochodzeia albo uiszczeia opłaty zastępczej. Eergia wytworzoa w odawialych źródłach eergii zaliczaa będzie tylko w przypadku, gdy łączy udział wagowy biomasy, o której mowa powyżej, będzie rówy lub większy od wymagaego w okresie sprawozdawczym. W praktyce ozacza to koieczość przygotowaia odpowiedich procedur postępowaia oraz uzupełieia procedury rozliczeń o metodykę bilasowaia z podziałem a dwie grupy, a miaowicie: biomasę pochodzącą z produkcji leśej oraz przemysłu przetwarzającego jej produkty w skrócie określoą jako drzewa (biomasa ależąca do tzw. grupy I), biomasę pochodzącą z upraw eergetyczych lub odpadów i pozostałości z produkcji rolej oraz przemysłu przetwarzającego jej produkty oraz ziare zbóż iespełiających wymagań jakościowych dla zbóż w zakupie iterwecyjym i ziare zbóż, które ie podlegają zakupowi iterwecyjemu, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, z wyłączeiem odpadów i pozostałości z produkcji leśej oraz przemysłu przetwarzającego jej produkty zwaej biomasą poza drzewą (biomasa ależąca do tzw. grupy II). Należy podkreślić, iż z obowiązku uzyskaia odpowiediego udziału biomasy poza drzewej zwolioe są jedyie jedostki wytwórcze wykorzystujące wyłączie paliwa odawiale o mocy elektryczej iższej iż 20 MW, dzięki czemu proces dozowaia paliw i rozliczaia produkcji eergii odawialej w takich przypadkach jest zdecydowaie prostszy. Propozycja metodyki prowadzeia rozliczeń W układzie z zastosowaiem mieszaego paliwa wtórego wielkości poszczególych strumiei bilasowych wchodzących i wychodzących z układów bilasowych wyzaczae są a podstawie metod obliczeiowych oraz pomiarów zużycia eergii chemiczej spalaych paliw dostarczaych do procesu spalaia, poprzez pomiar parametrów spalaej mieszaiy paliw oraz pomiar masy każdego paliwa i wyzaczeie wartości opałowej w staie roboczym u dostawcy, jak rówież pomiarów produkcji eergii elektryczej brutto i ciepła. Dodatkowo wykoywae mogą być ie pomiary ilościowo-jakościowe, takie jak a przykład pomiary w momecie przyjęcia dostawy a plac węglowy, jedak ie są oe wymagae obowiązującymi przepisami. Zaprezetowaa poiżej metodyka prowadzeia rozliczeń oparta jest a klasyfikacji biomasy zamieszczoej w Rozporządzeiu [1], zgodie z zapisami, które wprowadzae są do kocesji a wytwarzaie eergii elektryczej oraz kocesji a wytwarzaie ciepła. Pomiary wykoywae przez dostawcę paliwa Mieszae paliwo wtóre będące mieszaią węgla i biomasy jest dostarczae a tere przedsiębiorstwa eergetyczego trasportem kolejowym. Obowiązek związay z wykazaiem i dokumetowaiem w sposób klarowy wymagaego udziału biomasy poza drzewej wymusza koieczość rozgraiczaia poszczególych rodzajów biomasy. Dlatego każda partia paliwa może zawierać tylko jede dokładie sprecyzoway rodzaj biomasy.
Zgodie z obowiązującymi przepisami dostawca musi dokoać pomiaru masy poszczególy paliw wchodzących w skład mieszaego paliwa wtórego oraz wyzaczyć ich wartość opalowa a podstawie poboru próbek. Do wyzaczeia masy poszczególych paliw powiy zostać użyte wagi p. taśmociągowe lub samochodowe spełiającej wymagaia przepisów o miarach [2], atomiast wartości opałowe powiy być określae w oparciu u akredytowae procedury badawcze. Poadto zalecae jest rówież załączaie do dostaw specjalie opracowaej Karty paliwa, zawierającej szczegółowe iformacje o dostarczaym paliwie. Na podstawie wyików pomiarów moża wyliczyć eergię chemiczą biomasy wchodzącej w skład daej partii mieszaego paliwa wtórego (Q B(MPW)i ), która jest obliczaa jako iloczy ilości biomasy zużytej do przygotowaia partii mieszaego paliwa wtórego i jej wartości opałowej wyzaczoej w staie roboczym. Obliczeia prowadzoe są osobo dla każdego rodzaju biomasy, według wzoru: Q B(MPW)i M W (1) B(MPW)i B(MPW)i Q B(MPW)i eergia chemicza biomasy zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ M B(MPW)i masa biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg W B(MPW)i wartość opałowa biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ/Mg ideks i rodzaj biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego W aalogiczy sposób wyzaczaa jest eergia chemicza węgla zawartego w mieszaym paliwie wtórym: Q W(MPW )i M W (2) W(MPW)i W(MPW )i Q W(MPW)i eergia chemicza węgla zawartego w daej partii mieszaego paliwa wtórym, GJ M W(MPW)i masa węgla zużytego do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg W W(MPW)i wartość opałowa węgla zużytego do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ/Mg Poszczególe partie paliwa są dostarczae a tere przedsiębiorstwa eergetyczego i astępie podawae bezpośredio do kotłów bądź rozładowywae a placu składowym. Niezwykle istote dla wiarygodego sposobu rozliczeń jest to, aby poszczególe partie mieszaych paliw wtórych były składowae oddzielie (rys. 2 poz. 1, 2). Takie rozwiązaie wymaga większych akładów orgaizacyjych związaych z gospodarką paliwa i ograicza możliwości produkcyje do spalaia zaledwie kilku rodzajów paliw wtórych, jedak jest oo iezbęde z uwagi a koieczość zastosowaia wiarygodej i przejrzystej metodyki wyzaczaia zużycia biomasy poza drzewej w celu spełieia obowiązku wyikającego z 4 ust. 2 Rozporządzeia [1]. Zalecae jest rówież zbadaie właściwości chemiczych mieszaiy dostarczoej do przedsiębiorstwa eergetyczego w celu kotroli dostawcy.
Rys. 2. Propoowae rozmieszczeie paliw przy zastosowaiu mieszaych paliw wtórych 1 plac składowy mieszaego paliwa wtórego zawierającego biomasę grupy I 2 plac składowy mieszaego paliwa wtórego zawierającego biomasę grupy II plac składowy węgla 4 przykładowa lokalizacja zabudowy wagi oraz urządzeia do poboru próbek paliwa w zużyciu 2 1 4 Pomiary wykoywae przez użytkowika istalacji Użytkowik istalacji jest zobligoway do wykoywaia pomiaru zużycia mieszaego paliwa wtórego, które może być podawae z pomiięciem etapu składowaia prosto z rozładuku dostaw bądź z placu składowego a przykład za pomocą wagi taśmowej (rys. 2 poz. 4). Niezbęde jest rówież pobieraie próbek w pobliżu miejsca pomiaru masy w celu wyzaczeia średiodobowej wartości opałowej paliwa. W przypadku wymieioych pomiarów rówież iezwykle istota jest idetyfikacja paliw podawaych do kotłów. Eergia chemicza daego rodzaju biomasy (Q ) wchodzącej w skład mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej obliczaa jest jako iloczy eergii chemiczej mieszaego paliwa wtórego podawaego do kotłów oraz udziału eergii chemiczej biomasy w całkowitej eergii chemiczej przygotowaego mieszaego paliwa wtórego, według wzoru: Q Q U (M W ) U () MPWi MPWi MPWi
Q eergia chemicza biomasy zawartej w mieszaym paliwie wtórym spaloym w jedostce wytwórczej w ciągu doby, GJ Q MPWi eergia chemicza mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, Mg U udział eergii chemiczej biomasy w spaloym mieszaym paliwie wtórym, GJ/Mg M MPWi masa mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej, Mg W MPWi wartość opałowa mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej, GJ/Mg orąc pod uwagę wartości obliczae a podstawie pomiarów wykoywaych przez dostawcę udział eergii chemiczej biomasy zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego jest obliczay a podstawie wzoru: U Q Q B(MPW)i B(MPW)i + Q W(MPW)i U udział eergii chemiczej biomasy w daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ/Mg Q B(MPW)i eergia chemicza biomasy zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ Q W(MPW)i eergia chemicza węgla zawartego w daej partii mieszaego paliwa wtórego, GJ Poieważ w czasie, gdy mieszae paliwo wtóre ie jest podawae może być spalay sam węgiel, eergia chemicza węgla wprowadzaego do jedostki wytwórczej (Q W ) jest obliczaa jako iloczy masy węgla i jego wartości opałowej w staie roboczym: QW MW W (5) W Q W eergia chemicza węgla spaloego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, GJ M W masa węgla spaloego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, Mg W W dobowa wartość opałowa węgla spaloego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, GJ/Mg Pomiar masy węgla spaloego w jedostce wytwórczej (M W ) odbywa się za pomocą tej samej wagi, która używaa jest do pomiaru mieszaego paliwa wtórego (rys. 2 poz. 4). Podobie sytuacja wygląda w przypadku urządzeia do poboru próbek paliwa w zużyciu. W przypadku stosowaia oleju opałowego iezbęde jest rówie wyzaczeie jego zużytej eergii chemiczej (Q O ), która określaa jest jako iloczy masy oleju opałowego i jego wartości opałowej w staie roboczym: QO MO W (6) O Q O eergia chemicza oleju opałowego spaloego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, GJ M O masa oleju opałowego spalaego w jedostce wytwórczej w ciągu doby, Mg W O dobowa wartość opałowa oleju opałowego w ciągu doby, GJ/Mg Po stroie strumiei wyjściowych, podobie jak w przypadku wszystkich układów wykorzystujących biomasę, mierzoe są produkcja eergii elektryczej brutto (E) oraz produkcja ciepła (E (C) ). (4)
Zgodie z 6 ust. 1 Rozporządzeia [1], w jedostce wytwórczej, w której jest spalaa biomasa wspólie z iymi paliwami (w tym także dotyczy to mieszaego paliwa wtórego), do eergii wytwarzaej w odawialych źródłach eergii zalicza się część eergii elektryczej i/lub ciepła odpowiadającą udziałowi eergii chemiczej biomasy w eergii chemiczej paliwa zużywaego do wytwarzaia eergii, obliczaej a podstawie rzeczywistych wartości opałowych tych paliw według wzoru: E OZE M 1 i W M + W m 1 1 i j E OZE ilość eergii elektryczej lub ciepła wytworzoych w odawialych źródłach eergii, MWh lub GJ E ilość eergii elektryczej lub ciepła wytworzoych w jedostce wytwórczej, w której jest spalaa biomasa lub biogaz wspólie z iymi paliwami, MWh lub GJ M masa biomasy lub biogazu spaloego w jedostce wytwórczej, Mg M Ki masa paliwa iego iż biomasa lub biogaz spaloego w jedostce wytwórczej, Mg W wartość opałowa biomasy lub biogazu spaloego w jedostce wytwórczej, MJ/Mg W Ki wartość opałowa paliwa iego iż biomasa lub biogaz spaloego w jedostce wytwórczej, MJ/Mg liczba rodzajów biomasy lub biogazu spaloych w jedostce wytwórczej m liczba rodzajów paliw iych iż biomasa lub biogaz, spaloych w jedostce wytwórczej W przypadku jedostki wytwórczej wykorzystującej mieszae paliwo wtóre do eergii wytworzoej z zasobów odawialych zalicza się część eergii powstałej ze wspólego spalaia tego paliwa z paliwami kowecjoalymi, w związku czym wzór (7) przyjmuje postać: 1 M W 1Q k i MPWi U i EOZE E m 1 1 + + i M + Q i MPWi U MW WW MO WO W MKjW 1 1 Kj i j E OZE produkcja eergii elektryczej ze źródeł odawialych, MWh E TGi produkcja eergii elektryczej brutto z turbozespołów TGi, MWh Q MPWi eergia chemicza mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej, Mg U udział eergii chemiczej biomasy w mieszaym paliwie wtórym, GJ/Mg M W masa spalaego węgla (bez biomasy), Mg M O masa spalaego oleju opałowego, Mg W W wartość opałowa spalaego węgla (bez biomasy), GJ/Mg W O wartość opałowa spalaego oleju opałowego, Mg M Kj W Kj E E TGi (7) (8)
E Aalogiczy wzór stosoway będzie w przypadku produkcji ciepła: M W 1 1Q i MPWi U i ( C)OZE E m (C) E (C) 1 M Q i MPWi U MW WW MO WO W + MKjW + + Kj 1 1 i j E (C)OZE produkcja ciepła ze źródeł odawialych, GJ E (C) produkcja ciepła w jedostce wytwórczej, GJ (9) Poieważ dostarczoe partie mieszaych paliw wtórych zawierających róże rodzaje biomasy po rozładuku a placu węglowym ie są mieszae ze sobą oraz są oddzielie podawae do kotła, możliwe jest określeie spełieia obowiązku spalaia określoego udziału masowego biomasy Grupy II w stosuku do całkowitej ilości spalaej biomasy, według wzoru: 1 M 100 i MPWi(II) UBmi(II) U BmII (10) 1M U + 1M U i MPWi(I) Bmi(I) i MPWi(II) Bmi(II) Poieważ masa daego rodzaju biomasy spaloego w jedostce wytwórczej staowi iloczy masy zużytego mieszaego paliwa wtórego zawierającego biomasę oraz udziału masowego biomasy w im zawartej, zgodie ze wzorem: M MMPWi UBmi (11) to wzór (10) przyjmuje postać: 1 M 100 i (I) U BmII (12) 1M + 1M i (I) i B(II) U ΣBmII udział masowy biomasy Grupy II w stosuku do całkowitej ilości biomasy zawartej w mieszaych paliwa wtórych spaloych w okresie rozliczeiowym, % M MPWi(I) masa daego rodzaju mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej zawierającego biomasę Grupy I, Mg M MPWi(II) masa daego rodzaju mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej zawierającego biomasę Grupy II, Mg U Bmi(I) udział masowy biomasy Grupy I zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg/Mg U Bmi(II) udział masowy biomasy Grupy II zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg/Mg M (I) masa daego rodzaju biomasy Grupy I zwartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej zawierającego biomasę Grupy I, Mg M (II) masa daego rodzaju biomasy Grupy II zwartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego spaloego w jedostce wytwórczej zawierającego biomasę Grupy II, Mg Udział masowy biomasy w partii spalaego paliwa wtórego (U Bm(I), U Bm(II) ) staowi stosuek masy biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego do masy wszystkich paliw (biomasy i węgla) zużytych do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego i obliczay jest według wzoru:
M 100 B(MPW )i U Bmi (1) M + M B(MPW )i W (MPW )i U Bmi udział masowy biomasy zawartej w daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg/Mg M B(MPW)i masa biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg M W(MPW)i masa węgla zużytego do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego, Mg i rodzaj biomasy zużytej do przygotowaia daej partii mieszaego paliwa wtórego Raportowaie i dokumetowaie produkcji eergii odawialej Wyiki pomiarów i obliczeń wprowadzae są do specjalie przygotowaych raportów, które zostały opracowae przez ENERGOPOMIAR Sp. z o.o., aalogiczych do załączików do Wiosku o wydaie Świadectw Pochodzeia zamieszoych a stroie Urzędu Regulacji Eergetyki. Z uwagi a zaczie bardziej złożoy sposób prowadzeia obliczeń w stosuku do klasyczego współspalaia biomasy, liczba raportów jest ieco większa i wyosi 9. Powyższe wyika z faktu, iż zaprezetowaa metodyka prowadzeia rozliczeń umożliwia wiarygode wyzaczeie produkcji eergii ze źródeł odawialych oraz możliwie jak ajbardziej rzetele udokumetowaie wymagaego poziomu zużycia biomasy pochodzącej z zasobów poza drzewych. Próby eksploatacyje Przeprowadzoe pomiary wykazały, że spalaie mieszai paliwowych zawierających węgiel i biomasę w postaci tak zwaego mieszaego paliwa wtórego jest zaczie bardziej korzyste dla istalacji dozowaia paliw, kotłów oraz urządzeń pomociczych. Uzyskaie pozytywych wyików pomiarów było możliwe dzięki dokłademu wymieszaiu paliw, dzięki czemu poziom homogeizacji mieszaek jest zdecydowaie wyższy od paliwa podawaego w klasyczy sposób, a więc biomasy podawaej a układ przeośików węgla. Poiżej zaprezetowao wybrae wyiki pomiarów przeprowadzoych a kotle pyłowym. Pomiary przeprowadzoo w trzech seriach: pierwszej obejmującej pomiary bazowe przy spalaiu wyłączeie węgla kamieego, drugiej pomiary przy spalaiu węgla i biomasy podawaej poprzez istalację do współspalaia (a układ przeośików taśmowych węgla), trzeciej pomiary przy spalaiu mieszaego paliwa wtórego. Podczas prób spalao pelety z łuski słoeczikowej, których udział masowy w stosuku do węgla podczas drugiej i trzeciej serii wyosił około 8%. Aalizując wyiki aaliz chemiczych (tab. 1) w paliwach zawierających biomasę widać iewielki wpływ łuski słoeczikowej, która cechowała się ieco iższą wartością opałową (16,7 MJ/kg) od węgla, iezaczie iższą zawartością wilgoci (10,%) oraz iewielką zawartością popiołu (,2%) i siarki (0,15%). Średie wyiki aaliz ie obrazują w pełi
wszystkich iformacji o paliwach pobraych z podajików tuż przed młyami. Ważymi elemetami przeważającymi a korzyść mieszaego paliwa wtórego w stosuku do mieszaiy podawaej w sposób tradycyjy były zaczie miejsze wahaia parametrów cieplych kotła, co wpłyęło pozytywie a wyiki prób. Rodzaj paliwa Właściwości fizykochemicze spalaych paliw Parametry chemicze paliwa Wymiar Węgiel kamiey Węgiel z łuską słoeczikową (~8%) Mieszae paliwo wtóre z łuską słoeczikową (~8%) Wartość opałowa kj/kg 2 718 2 176 2 09 Wilgoć % 11,8 11,7 11,7 Popiół % 1,9 1,0 12,8 Zawartość C % 61,1 60,0 59,6 Zawartość H %,76,87,89 Zawartość N % 1,45 1,40 1,9 Zawartość S % 0,5 0,50 0,49 Zawartość Cl % 0,8 0,6 0, Charakterystyka topliwości popiołu Temperatura spiekaia t s o C 865 860 855 Temperatura miękięcia t A o C 1160 1140 1140 Temperatura topieia t B o C 1250 1245 125 Temperatura spiekaia t C o C 100 1290 1280 Tabela 1 Podczas prób ajwyższą sprawość uzyskao podczas pomiarów bazowych (rys. ), iezaczie iższą (o 0,2 puktu procetowego) odotowao podczas prób spalaia mieszaego paliwa wtórego, a ajiższą (0,8 puktu procetowego) podczas podawaia biomasy przez istalację przezaczoą do tego celu. Niewielki spadek sprawości związay był główie ze wzrostem straty iecałkowitego spalaia reprezetowaej między iymi poziomem części palych w odpadach paleiskowych. Powyższe spowodowae było okresowo występującymi wahaiami parametrów wywołaymi zmiaą parametrów paliwa dostarczaego do kotła z wykorzystaiem istalacji do podawaia biomasy. Wahaia te jedak ie zagrażały bezpieczeństwu pracy kotła. Parametry pary wylotowej podczas wszystkich pomiarów utrzymywały się a poziomie zamioowym, atomiast strumień wody do regulatorów wtryskowych utrzymywał się a poziomie zapewiającym regulacyjość w tym zakresie. Parametry pary uzyskiwae podczas pomiarów bazowych a drodze przepływu przez poszczególe stopie przegrzewacza (rys. 4) były zbliżoe do uzyskiwaych podczas pomiarów bazowych.
Rys.. Sprawość kotła przy spalaiu mieszaego paliwa wtórego η (N)B sprawość kotła brutto I (N)G strata wylotowa I (N)CO strata iezupełego spalaia I (N)SF strata iecałkowitego spalaia (w odpadach paleiskowych) I (N)RC strata promieiowaie i przewodzeie ciepła *) biomasa podawaa a węgiel 100 99 I (N)RC 98 I (N)SF 97 Sprawość brutto kotła [%] 96 95 94 9 92 91 90 89 88 87 I (N)G + I (N)CO η (N)B Spalae paliwo: Węgiel kamiey Mieszae paliwo wtóre Mieszaia węgla i biomasy*) 86 24 28 2 6 40 44 48 52 56 60 64 68 wydajość kotła [kg/s] Parametry pracy zespołów młyowych w czasie spalaia mieszaego paliwa wtórego i mieszaki powstałej wskutek podaia biomasy a układ przeośików węgla były zbliżoe do siebie, atomiast ieco odbiegały od parametrów uzyskaych podczas pomiarów bazowych, co jest typowym zjawiskiem przy podawaiu biomasy przez młyy węglowe. Pył wytwarzay z mieszaiy węgla i biomasy zarówo podczas spalaia mieszaego paliwa wtórego jak i podawaia biomasy metodą tradycyją charakteryzował się grubszą graulacją. Pozostałości R90 różiły się stosukowo iezaczie (średio o około 2 puktów procetowych), atomiast pozostałości R200 były dwukrotie wyższe od pozostałości uzyskaych przy spalaiu samego węgla. W pyłach węglowych wytwarzaych z mieszaiy pojawiły się iewielkie ilości frakcji grubych, awet powyżej 0,5 mm. Miejszą jedorodość
graulacji pyłu podczas drugiej i trzeciej serii pomiarów obrazowały wyraźie iższe liczby polidyspersji (1, 1,4) iż podczas pomiarów bazowych (1,6 1,7). Temperatury mieszaiy pyłopowietrzej za młyami utrzymywae były a poziomie zapewiającym wysuszeie pyłu do poziomu zaczie poiżej zawartości wilgoci hygroskopijej w paliwie. Nie zaobserwowao rówież admierego ich wzrostu. Rys. 4. Temperatura pary a drodze przepływu przez poszczególe stopie przegrzewacza podczas spalaia mieszaego paliwa wtórego W awiasach podao wartości uzyskae podczas spalaia samego węgla przepływ spali 299 o C (299 o C) 00 o C (01 o C) 0,6 t/h (4,4 t/h) podgrzewacz wody (ECO) 400 o C (401 o C) 91 o C (90 o C) przegrzewacz pary świeżej I o 544 o C (541 o C) 578 o C (57 o C) 0,1 t/h (0,1 t/h) przegrzewacz pary wtórej I o 1,8 t/h (1,5 t/h),9 t/h (2,4 t/h) 679 o C (681 o C) 722 o C (692 o C) przegrzewacz pary świeżej III o 691 o C (694 o C) 828 o C (784 o C) przegrzewacz pary wtórej II o 7 o C (71 o C) 802 o C (758 o C) przegrzewacz pary świeżej II o,6 t/h (4,6 t/h)
Podczas mieleia mieszaiy węgla i biomasy podczas drugiej i trzeciej serii pomiarów młyy pracowały z wyższymi wydajościami (średio o około %), przy czym ze względu a iższy ciężar asypowy mieszaiy różica strumiei objętościowych mieloego paliwa była ieco większa. Stosowae wetylacje były wyższe (średio o około 4%), proporcjoalie do wydajości. Mieleie mieszaiy pociągało za sobą ieco większe zużycie eergii elektryczej przez siliki młyów (średio o około 2%) oraz wyraźie większe zużycie eergii przez siliki wetylatorów młyowych (średio o około 7%). Należy podkreślić, że istalacja młyowa była w staie przygotować wymagaą ilość pyłu węglowego. Jedak podaie biomasy o iższych parametrach (p. troci) oraz większej ilości (p. w udziale masowym w stosuku do węgla rówym 15%) spowodowałoby zwiększeie ilości mieloego paliwa oraz w jeszcze większym stopiu jego objętości, co z kolei spowodowałoby zwiększeie wypełieia młyów, a co za tym idzie zmiejszeie dyamiki pracy zespołów młyowych. Poziom emisji zaieczyszczeń spali (tab. 2) podczas wszystkich pomiarów był zbliżoy do siebie. Podawaie biomasy będącej składikiem zarówo mieszaego paliwa wtórego jak i mieszaiy przygotowaej przez istalację podawaia paliw umożliwiało dotrzymaie wszystkich stadardów emisyjych dotyczących badaego kotła. Tabela 2 Zaieczyszczeia spali emitowaych z kotła podczas prób spalaia paliw Rodzaj paliwa Wymiar Wartości zmierzoe Stężeie NO x mg/m Stężeie pyłu mg/m Stężeie SO 2 mg/m Stężeie CO mg/m Stadardy emisyje Stężeie NO x mg/m Stężeie pyłu mg/m Stężeie SO 2 mg/m Stężeie CO mg/m Węgiel kamiey Węgiel z łuską słoeczikową (~8%) Mieszae paliwo wtóre z łuską słoeczikową (~8%) 480 522 502 54 49 517 9 40 9 42 6 40 111 119 1157 1254 1099 1128 26 2 40 52 28 5 600 589 590 100 100 100 1500 1461 146 - - -
Podsumowaie Polskie prawo dopuszcza stosowaie tak zwaego mieszaego paliwa wtórego. W związku z powyższym spełieie wymagań opisaych w Rozporządzeiu [1] przez produceta eergii jak rówież dostawcę paliwa powio umożliwiać uzyskaia kocesji a w kolejym etapie zieloych certyfikatów. Z przeprowadzoej aalizy potecjalych dostawców zaobserwowao duże zaiteresowaie dostawami tego paliwa. Większość dostawców jest przygotowaa do produkcji takiego paliwa, poieważ dostarcza rówież biomasę oraz posiada urządzeia pomiarowe spełiające wymagaia przepisów o miarach. Poadto część dostawców paliw korzysta z usług akredytowaych jedostek badawczych w zakresie poboru i przygotowaia próbek laboratoryjych do badań właściwości chemiczych. Zapropoowaa w iiejszym artykule metodyka rozliczeń wymaga wprowadzeia pewych procedur orgaizacyjych a tereie przedsiębiorstwa eergetyczego; jest oa iezbędą w związku z obowiązkiem spalaia odpowiediego udziału biomasy poza drzewej, co powio być w wiarygody sposób udokumetowae. Podstawową zaletą stosowaia mieszaego paliwa wtórego jest możliwość uikięcia wydatków a budowę istalacji do podawaia biomasy. Pomiary wykoae przez ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. wykazały, że stosowaie mieszaego paliwa wtórego w stosuku do tradycyjego mieszaia biomasy a przeośikach taśmowych wpływa korzystie a stabilość procesu techologiczego. Jedak problemów dotyczących podawaia biomasy przez młyy węglowe ie da się w te sposób rozwiązać. LITERATURA [1] Rozporządzeie Miistra Gospodarki z dia 14 sierpia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskaia i przedstawieia do umorzeia świadectw pochodzeia, uiszczeia opłaty zastępczej oraz zakupu eergii elektryczej i ciepła wytworzoych w odawialych źródłach eergii oraz obowiązku potwierdzaia daych dotyczących ilości eergii elektryczej wytworzoej w odawialym źródle eergii z późiejszymi zmiaami (Dz.U. Nr 156, poz. 969, z 2008 r., Dz.U. Nr 4, poz. 182, z 2010 r.) [2] Ustawa z dia 11 maja 2001 r. Prawo o miarach. (Dz.U. Nr 6, poz. 66, z 2001 r. z późiejszymi zmiaami). [] Sprawozdaia z pomiarów przy wspólym spalaiu węgla i biomasy opracowaia Zakładów Pomiarowo-Badawczych Eergetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. [4] Dokumetacje Uwierzyteliające istalacji do produkcji eergii ze źródeł odawialych opracowaia Zakładów Pomiarowo-Badawczych Eergetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.