Energetické využití a technologie spalování uhelného multiprachu v soustavách CZT a průmyslových energetikách
21.4.2015
2
SÍDLA SPOLEČNOSTÍ
3
SCHÉMA KOTELNY NA UHELNÝ PRACH sklad paliva a dávkování
čištění spalin parní kotel
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Přísun paliva Skladování paliva Dávkování paliva Spalovací vzduch - ventilátor Spalovací vzduch - měření Spalovací vzduch - regulace Zapalovací palivo
4
KOTELNA NA UHELNÝ PRACH (HLAVNÍ KOMPONENTY)
Parní kotel a ekonomizér Protitlaké parní turbíny s řízeným odběrem tepla – soubor generátorů
5
KOTELNA NA UHELNÝ PRACH (HLAVNÍ KOMPONENTY)
Chemická úpravna vody a napájecí nádrž s odplynovačem
Kotelna s parní turbínou
6
ZPŮSOB SKLADOVÁNÍ PALIVA A DÁVKOVÁNÍ
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
20. 21. 22.
Turniketový podavač/uzávěr Dávkovací zásobník Dávkování/podávání
Zásobník Autocisterna Kompresor Stacionární chladič vzduchu Plnící potrubí Přípojka interního plynu Šoupátko Filtry Pojišťovací ochrana proti přetlaku Pojišťovací ochrana proti podtlaku Hlásič signalizace Teplotní čidlo Měření hladiny Hlídání hladiny Elektrostatické uzemnění Provzdušňování Soustava magnetických ventilů s odvzdušněním Měřící zařízení plynu Zásobování interním plynem
7
VENKOVNÍ ZAŘÍZENÍ
silo na hnědouhelný prach
silo s popelem odlučování prachu/filtr
8
PARAMETRY PALIVA – UHELNÝ PRACH (MULTIPRACH) • Velikost zrna do 0,3 mm, zčásti větší zrnitost
• Vlhkost cca 10 – 11 % • Vysoký podíl prachových složek, cca 46 % (nižší podíl je možný)
• Vysoká reakce (dobré spalování) – nízký bod vzplanutí – 450 °C • Ve fluidním stavu vysoce tekutý
• Obsah popela 4 – 7 % • Explozivní tlak maximálně 9 bar
9
PRINCIP FUNGOVÁNÍ DÁVKOVACÍHO SYSTÉMU tok paliva
doplňování odvod vzduchu paliva
dopravní vzduch fluidizační vzduch
dávkovací kotouč míchačka
PRINCIP FUNGOVÁNÍ DÁVKOVACÍHO SYSTÉMU
10
•
Palivo se fluidizuje
•
Dávkovací kotouč je pokrytý uhelným prachem
•
Všechny vyvrtané otvory jsou naplněny prachem
•
Dávkovací kotouč se otáčí
•
Dopravní vzduch vyfoukává prach z vývrtů a vhání palivo do dopravního potrubí paliva
•
Počet otáček určuje výkon podávaní paliva
•
Prázdné vývrty se opět plní prachem až do dalšího vyfouknutí
•
Dávkovací systém funguje zcela nepřetržitě Patent: Carbotechnik Energiesysteme GmbH
11
TECHNICKÉ PROVEDENÍ DÁVKOVACÍHO SYSTÉMU
dávkovací kotouč
dávkovací kotouč
míchačka
fluidní vzduch prostupuje fluidním ložem
fluidní lože
USPOŘÁDÁNÍ A FUNKCE HOŘÁKU UHELNÉHO PRACHU
12
Princip hořáku • •
Impulzní hořák – v hořákové komoře silně turbulentní proudění vzduchu Dochází k recirkulaci cca 50 % vzduchu
Výsledek • • • •
Velmi vysoké rychlosti proudění až do 120 m/s Recirkulované proudy zajišťují vysoký stupeň promíchání Výborné spalovací a reakční vlastnosti = dokonalé spalování Vysoká stabilita plamene 3
Horký plyn
4
Studený vzduch
2 2
Vodící lopatky
3 Zpětné proudění 4 Vrstva studeného vzduchu 5 Spalovací vzduch + recirkulace spalin 6 Kopí hořáku
5
6
USPOŘÁDÁNÍ A FUNKCE HOŘÁKU UHELNÉHO PRACHU
13
Výhody tohoto hořáku oproti konkurenci • • •
Lze dosáhnout vysokého tepelného výkonu v malých prostorách topeniště To umožňuje použít tento hořák v žárotrubných kotlích s plamencem Žárotrubné kotle nabízejí oproti jinak používaným vodotrubným kotlům výraznou úsporu nákladů
3
Horký plyn
4
Studený vzduch
2 2
Vodící lopatky
3 Zpětné proudění 4 Vrstva studeného vzduchu 5 Spalovací vzduch + recirkulace spalin
5
6
6 Kopí hořáku
PRINCIP FUNGOVÁNÍ HOŘÁKU UHELNÉHO PRACHU
14
• •
Podstechiometrické spalování v hořáku Nadstechiometrické spalování v plamenci pomocí sekundárního vzduchu
voda + pára
horký plyn Druhotný vzduch
voda
15
HOŘÁK
zapalovací hořák primární přívod vzduchu
přívod paliva
16
HOŘÁK UHELNÉHO PRACHU V AKCI Tvar plamene až do 120 m/s
Tvar plamene 30 – 40 m/s
ŽÁROTRUBNÝ PLAMENCOVÝ KOTEL NA UHELNÝ PRACH
17
Rozsah výkonu až do 30 t/h, 26 bar pojistného tlaku Sytá pára Přehřátá pára do 380°C Horká voda spalovací hořák s muflí
komora
obratová komora chlazená vodou
prostor pro vodu dvířka
1. tah kouřovodu 2. tah kouřovodu
přední obratová komora
spaliny
• • • •
18
ČIŠTĚNÍ A ČETNOST REVIZÍ Speciální čistící systémy • •
Umožňují dopravu vznikajícího popela k filtru (není potřebné žádné další odvádění popela) Udržují kotel provozuschopný a čistý
Revize • •
Realizují se revize v intervalu 6 a 12 měsíců 1 – 2x ročně probíhá údržba zařízení a opravy
To trvá vždy cca 5 – 7 dní.
Funkce
19
ČIŠTĚNÍ SPALIN • •
Cyklónové odlučovače Rukávcový filtr s tlakovzdušnou regenerací
20
ČIŠTĚNÍ SPALIN, REDUKCE SO2
20
Zařízení na čištění spalin
Funkce
21
EMISNÍ LIMITY • • •
300
Splňuje budoucí emisní limity Bezpečnostní standardy obdobné jako u ZP Tepelná účinnost 92 %
150 120 80
30
34
50 34
30
22
MOŽNOSTI POUŽITÍ • Nasazení jako základní zdroj s využitím minimálně 5000 hodin v roce • Rozsah výkonů 5-20 MWt • Parametry páry do 2,6 MPa a 380°C • Dlouhodobá garance ceny paliva • Výsledná cena tepla tvoří 70% ceny pouze zemního plynu • Vhodné pro soustavy CZT a průmyslové podniky s celoročním odběrem tepla a el. energie
23
ENERGETICKÝ KONTRAKT MODEL BUILD-OWN-OPERATE • Pronájem prostor na umístění technologie • Smlouva na dodávku tepla/elektřiny na minimálně deset let s garancí vývoje ceny Výhody: • Investiční riziko na straně dodavatele • Garance trvale nízké ceny tepla • Variabilita smluvně poskytovaných služeb bez zásahu do stávajícího majetkových a smluvních vztahů odběratele
24
CENA TEPLA Počet provozních hodin
5000
8000
5000
8000
5000
8000
Výkon kotle [tp/h]
15
15
20
20
28
28
Výroba páry [MWh]
48 899
78 238 24
65 198
104 317
89 647
143 436
Roční náklady[mil. €]
€ 1,694 € 2,305 € 2,092
€ 2,907
€ 2,812
€ 3,932
Cena tepla [€/GJ]
€ 9,62
€ 7,74
€ 8,71
€ 7,62
€ 8,18
€ 8,91
25
REFERENCE SPOLENČNOSTI GETEC
26
ZAŘÍZENÍ PRO KOMBINOVANOU VÝROBU TEPLA A ELEKTŘINY (KOGENERAČNÍ JEDNOTKA) – ZÁSOBOVÁNÍ PÁROU A ELEKTŘINOU MAN Norimberk • • • • •
Kombinovaná výroba páry a elektřiny Tepelný výkon 47 MW z toho hnědouhelný prach/multiprach 22 MW Tlak páry 20 bar/0,5 bar Elektrický výkon 2,1 MW Paliva: - hnědouhelný prach/multiprach - topný olej - zemní plyn
27
ZÁSOBOVÁNÍ PAPÍRNY PAROU A ELEKTŘINOU Papírna Hainsberg, Freital • • • •
Výroba páry a elektřiny prostřednictvím KVET Palivo – hnědouhelný prach/multiprach/topný olej Redundantní zdroj Celkový tepelný výkon 25,5 MW - 13,2 MW z prachu/ multiprachu - 12,3 MW z topného oleje - 1 MW v parní turbíně
• •
Tlak páry 22 bar/4,5 bar - horká pára Koncept kotle: - žárotrubný kotel – multiprach - žárotrubný kotel – redundantní zdroj a „špičkový“ kotel - topný olej
28
PÁRA A ELEKTŘINA PRO VÝROBU BIO – OLEJE II. Závod na výrobu bio – oleje v Magdeburgu • •
• • • •
Výroba páry a elektřiny KVET Palivo – hnědouhelný prach/multiprach Tepelný výkon 20 MW Množství páry 27 t/h Elektrický výkon 270 kW Tlak páry 21 bar/13,5 bar – nasycená pára
29
ZÁSOBOVÁNÍ PAPÍRNY PAROU A ELEKTŘINOU Papírna Julius Schulte, Trebsen • • •
•
Výroba páry a elektřiny prostřednictvím KVET Palivový mix – hnědouhelný prach/multiprach/zemní plyn Celkový tepelný výkon 50 MW - z toho 20 MW hnědouhelného prachu/multiprachu + KVET (parní turbínou) - 30 MW zařízením v základním režimu se špičkovým zatížením - 11 MW z turbogenerátoru a 2 parních turbín Tlak páry 22 bar/7,5 bar - horká pára
30
LIKVIDACE SPALIN/“PROBLEMATICKÝCH PLYNŮ“ SPALOVÁNÍM Chemický průmysl v Hessensk + Sasku - Anhaltsku • •
• •
•
Teplárny – výroba páry a elektřiny Palivový mix – hnědouhelný prach, topný olej, rajský plyn KVET Celkový tepelný výkon 40 MW - 20 MW z hnědouhelného prachu/multiprachu - 20 MW ze zemního plynu, topného oleje Tlak páry 22,5 /8,5/4 bar – nasycená pára
31
KONTAKT
KOMTERM, a.s., Bělehradská 15, 140 00 Praha 4 Tel.: +420 234 133 111, www.komterm.eu
