Technologie energetyczne nowej generacji
1. Wymień typy rozwiązań konstrukcyjnych kotłów pyłowych; wymienić cechy charakterystyczne pyłowych kotłów przepływowych na parametry nadkrytyczne.
Podsumowanie zalety
· wysoka sprawność (47%) pozwala obniżyć zużycie paliwa od 6 do 10%
· konkurencyjne rozwiązanie dla nowszych elektrowni węglowych wzrost kosztów inwestycyjnych jest równoważony przez niższe koszty paliwa
· opłacalny sposób poprawy sprawności elektrowni tam gdzie zamawiający jest obeznany z obsługa kotłów przepływowych
· opłacalny sposób poprawy elastyczności pracy siłowni przez zastosowanie:
o warunków pracy z ciśnieniem poślizgowym, wysoka sprawność w warunkach niskich obciążeń (20%)
o niskie zużycie energii na potrzeby własne w czasie uruchomień kotła z powodu krótkiego czasu szybkiego rozruchu (3-5% na minutę)
o sprawność kotłów nadkrytycznych przy obciążeniu 50% mocy nominalnej wynosi co najmniej 95% sprawności w warunkach znamionowych
o kocioł przepływowy jest w naturalny sposób bardziej elastyczny niż kocioł walczakowy
2. Wymienić sposoby współspalania biomasy z węglem w energetyce węglowej; opisać jeden ze sposobów
Sposoby współspalania biomasy
· bezpośrednie współspalanie
o wspólna instalacja zasilanie i wspólny palnik zasilany węglem wymieszanym z biomasą. Najprostsze i najtańsze rozwiązanie. Ryzyko związane z zaburzeniem procesu spalanie w kotle
o oddzielne nitki zasilanie węgla i biomasy ale wspólny palnik; Problemem jest zapewnienie kontrolowanej i równomiernej pracy palników dla różnych obciążeń kotła
o Oddzielne nitki zasilania i oddzielne palniki dla węgla i biomasy; takie rozwiązanie wymaga kosztów zapewnienia stabilna pracę kotła
· pośrednie współspalania
· równoległe współspalanie
Zastosowanie współspalania pozwala uzyskać nastepujące cele:
· użytkować biomase z wysoką sprawnością cieplną, dlatego współspalanie może prowadzić do ogólnych oszczędności paliwa w porównaniu za spalaniem osobno węgla lub biomasy
· produkować energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii
· wspierać rozwój producentów i rynku biopaliw
· obniżać emisję CO2 ze spalanie paliw kopalnych
· obniżać emisję NOx i pierwiastków śladowych
· obnizać składowanie odpadów na wysypiskach
· zwiększać elastyczność procesową
· zwiększać możliwości wykorzystania lokalnych źródeł energii
Porównanie własności węgla i biopaliw stałych
· własności biopaliw różnią się od węgla i pokazują większą zmienność klas
· wysoka zawartość wilgoci i chloru, niska wartość opałowa i gęstość energetyczna
· Własności wpływają na dobór składu mieszaniny biomasy i węgla oraz sprawność systemu współspalania
· wyższa alkaiczność popiołu z biomasy (tlenków sodu, potasu i wapnia)
· dla roślin trawiastych i słony skład popiołu jest funkcją czasu zbiorów i warunków pogodowych
· obniżenie temperatury topliwości popiołu węgli, większe zagrożenie żużolowaniem, popieleniem, korozją i aglomeracją
· niska jakość odpadu w postaci popiołu, a w szczególności na jego komercyjna użyteczność
Bezpośrednie współspalanie zmieszaniem węgla i biomasy na składowisku
· skuteczny proces przy udziale biomasy <5% wag
· problemy podczas mielenia
· cząstki od 25 do 50 mm mogą powodować zatykaniem i blokady silosów, bunkrów i układu dozującego
· zaleta są najniższe koszty w porównaniu do inyych metod współspalanie
Bezpośrednie współspanie z oddzielnym podawaniem biomasy i węgla charakteryzuje się:
· oddzielne przygotowanie biomasy; uniezależnia to system od ograniczeń wydajności instalacji młynowej
· biomasa może być wprowadzona do paleniska przez a) palniki wirowe lub b) może być wdmuchiwana do paleniska w przypadku paleniska tangencjonalnego
· umożliwia współspalanie z większym udziałem biomasy w mieszaninie
· w systemie jest lepsza kontrola i nadzór nad rozpływami biomasy do paleniska
· rozmiar cząstek drewna <6mm a cząstek słomy <50mm
· umożliwia dotrzymanie wydajności kotła
· pozwala na bieżące pomiary ilości biomasy i bieżące rozliczenie finansowe
· wymaga zainstalowania młyna bijakowego (nakłady energetyczne na przemiał mieszczą sie w zakresie wartości od 70 do 100 kWh/t)
Pośrednie współspalanie
· polega na zgazowaniu biomasy w oddzielnej instalacji gazogeneratora i następnie spaleniu produktów zgazowania w palenisku kotła lub turbinie gazowej
· W procesie zgazowania tworzy się niewielka ilość smoły oraz gaz niskokaloryczny od 4MJ/m3
· Droga technika, najbardziej elastyczna paliwowo(węgiel, olej, gaz naturalny) oraz system produkowania energi cieplnej i elektrycznej
· wg firmy Foster Wheeler budowa instalacji jest opłacalna dla mocy cieplnej >40MWt
· Podstawową zaletą jest rozdzileenie strumieni popiołów z węgla i biomasy
· Technologia pozwala na duży udział (30%) współspalanej biomasy. Zaletą jest możliwość wykorzystania jej w redukcji NOx za pomocą metody reburningu (obniżenia emisji NOx do 45%)
Równoległe współspalanie
· Stosowane są rozdzielone instalacje spalania biomasy i węgla. Otrzymana w kotle na biomasę para lub spaliny kierowane sa do głównego kotła weglowego lub na wspólną turbinę parową
· Zaleta: użytkowanie trudnych paliw z wyskoką zawartością związków alkaicznych i chloru oraz rozdzileenie strumieni popiołów pochodzących z biomasy i węgla
· Spalanie paliwa uzupełniającego nie zaburza zasadniczo procesu spalania węgla
Techniczne przeszkody
Środki zaradcze
Konstrukcja kotła:
Zwiększenie się objętości spalin i zawartości wilgoci, ograniczenie wydajności wentylatorów spalin
Wzrost ilości spalin jest do pokonania jeśli niewielka ilość (5-10%) biomasy jest współspalana
Zachowanie sie kotła i palników:
· stopione metale jak cynk i glin mogą zbierać sie na reszcie (jeśli jest użytkowane drewno rozbiórkowe)
· z powodu stref z niedomiarem utleniacza korozja chlorowa wysokotemperaturowa
· z powodu gorących aglomeracja złoża fluidalnego
· zwiększenie ryzyka żużlowania, popielenia na ścianach kotła
· zwiększone ryzyko erozji
· Specjalne ochronne pokrycia materiałowe
· Dodanie większej ilości punktów zasilania
· zmiana charakteru cyrkulacji i zwiększenia centralnej szybkości
· zastosowanie zdmuchiwaczy popiołu
· Dopasowanie wymagań remontowych
Korozja wysokotemperaturowa wywołana obecnością chloru na powierzchni rur:
· Powierzchnie wymiany ciepła zwiększona kondensacja, korozja chlorowa i osadzanie
· Z powodu niższej temperatury obniżenie produkcji pary przegrzanej
· Specjalne pokrycie ochronne
· Stosowanie odpornych stali wysokostopowych
· Zdmuchiwacze popiołu
wyżasz
3. Wymień typy kotłów fluidalnych; wymienić zalety i ich wady
· Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną (CFB)
Zalety:
- niska emisja NOx i SO2
- elastyczność w doborze paliwa
- możliwość spalania słabszych paliw
- prosty system podawania paliwa
- dobre dopalenie paliwa
- dobra utylizacja sorbentu
· Kotły z binarną warstwą fluidalną MSBF
Zalety
- pozwala rozszerzyć skład frakcyjny paliwa do średnicy ziaren węgla dochodzącej do 60 mm
- Warstwa kulek stabilizuje proces spalania, rozdrabnia duże ziarna węgla oraz zwiększa czas pobytu drobnych ziaren sorbentu w komorze paleniskowej
- niska emisja NOx, NO2, SO2, CO
- nie wymagają wstępnego rozdrabniania paliwa
· Kotły z wewnętrzną cyrkulacyjną warstwą fluidalną ICFB
- wyrównana temp w złożu
- możliwość kontrolowania temp złoża
- niska emisja zanieczyszczeń, z powodu zastosowania w złożu krzemionki jest wymagana niewielka ilość kamienia wapiennego Ca/S=2
- nie posiada pęczka rurowego zanurzonego w złożu
- nie wymaga doda...
hermiasta