M že zvyšovaní obsahu CO2 v ovzduší zm nit životní podmínky na Zemi?
Pokro ilé technologie spalování tuhých paliv Možnosti zvyšování ú innosti parních kotl 1
Vliv ú innosti uhelného bloku na produkci CO2
Ú innost bloku uhelné parní elektrárny
dnešní standard kde je ho hk hp hm hg htr hvs
ú innost reálného tepelného ob hu ú innost kotle ú innost parovod mechanická ú innost turbíny ú innost generátoru ú innost transformace respektování vlastní spot eby
3
4
Ú innost kotle
Velikost ztrát závisí :
je dána p ti ztrátami :
ztrátou fyzickým teplem spalin (komínovou), ztrátou ho lavinou v TZ ztrátou ho lavinou ve spalinách ztrátou fyzickým teplem TZ ztrátou sdílením tepla do okolí
na konstruk ním ešení spalovacího za ízení na konstruk ním ešení kotle
na velikosti koncových výh evných ploch
5
oh íváku vody (EKO) oh íváku vzduchu (OVZ)
na podmínkách p estupu tepla
na vlastnostech uhlí – obsahu vody a popela
6
1
BAT = Nejlepší dostupné techniky
Srovnání kvality HU
Referen ní dokument o nejlepších dostupných technikách pro velká spalovací za ízení (BREF) z kv tna 2005 uvedeny
p íklady aplikací dosažený efekt ekonomická náro nost zavedení doporu ené úrovn ú inností a emisí, které se k aplikaci BAT vztahují
7
8
Jaké jsou nov navržené emisní limity dle BAT?
BAT = Nejlepší dostupné techniky revize dokumentu zahájena v r. 2011 1. – 9. 6.2015 – V Seville záv re né jednání ?2016? - ukon ení revize a vydání záv r
P edpoklad schválení „Záv r o BAT Velká spalovací za ízení“ nejd íve v 6/2016 BAT – AEL (Emission level associated with BAT) závazné od 6/2020
V tšinou jsou p ísn jší než IED (Industrial Emissions Directive) V tšinou jsou p ísn jší než R legislativa V tšinou je nastaveno více látek než dle R legislativy Jednorázové m ení m že být nastaveno s vyšší etností nebo jako kontinuální (zvlášt u látek s vlivem na zdraví a životní prost edí nap . t žké kovy, skleníkové plyny) Pokud v sou asnosti p edpoklad, že posuzované za ízení nebude pravd podobn plnit emisní limity lze ešit pomocí OP
9
10
Ú innost technologií na bázi využití uhlí
Vývojové trendy, nové systémy
11
12
2
Zp soby zlepšení ú innosti elektráren
Klasické parní elektrárny Pro zvyšování ú innosti se u tradi ní osv d ené technologie parního ob hu používají všechna karnotiza ní opat ení: intenzifikace parametr
admisních - zvyšování tlaku a teploty emisních - snižování protitlaku
opakované regenera
p eh ívání páry ní oh ev napájecí vody
13
Vývoj ú innosti n meckých elektráren
14
Parametry admisní páry Standard
- starší podkritické i nadkritické bloky s pr m rnou istou ú inností v Evrop netto=0.35. Stávající špi ka „Generace 600“ s tlakem kolem 30MPa, dvojnásobným mezip eh átím a teplotami ostré páry i p eh átých par až do hodnot t sn nad 600°C. V závislosti na ostatních parametrech se istá ú innost pochopiteln m ní, ale dosaženy byly hodnoty až netto=0.50 - pro zemní plyn a 0.47 pro uhlí. (Mezní parametry této generace jsou patrn 33MPa/610°C) Aktuální vývoj „Generace 700“ (AD700 Project – 1998 2013) s tlakem do 35-37.5 MPa, maximálními teplotami páry 700-720°C a istou ú inností až netto=0.54. Výhled sm ovaný na období po roce 2020 „Generace 800“ s maximální teplotou páry v oblasti 800°C a istou ú inností vyšší než netto=0.55. 15
Nejlepší sv tové reference
16
Nejlepší evropská reference
práškové kotle
Nordjyllandsvaerket blok 3
17
18
3
Vývojový trend v oblasti práškových kotl
Nejnov jší realizace na HU BoA 2&3 Neurath do provozu palivo istý výkon istá ú innost
19
Nejlepší sv tové reference
2013 HU 2x1050 MW > 43 %
kotel v žový, pr to ný parní výkon 800 kg/s tepelný výkon 2392 MW spot eba uhlí 820 t/h ostrá pára 272 bar/600°C p ih átá pára 55 bar/605°C hmotnost 51500 t
Nejlepší sv tová reference
fluidní kotle
Lagisza, 460 MWe
21
Vývojové trendy fluidních kotl
zaujímá 70% objemu klasického ešení
pro výkony až 500 MWe
22
Vývojové trendy fluidních kotl
vývoj kompaktního fluidního kotle (Lurgi)
20
vývoj kompaktního fluidního kotle (Lurgi)
23
24
4
Materiály pro superkritické parametry páry
Vývojové trendy fluidních kotl
Ocel P91 (17 119)
vývoj kompaktního fluidního kotle (Foster Wheeler)
dnes standardní konstruk ní materiál p ipouští parametry páry 27 MPa, 580/600 °C. feriticko martenzitická ocel na bázi 0,1C 9Cr 1Mo V Nb N,
Základní vlastnosti oceli P91 lze shrnout následovn :
vysoká žárupevnost a plasticita p i creepu zvýšená korozní odolnost v prost edí vodíku, vodní páry a zplodin ho ení vysoká tepelná vodivost nízká teplotní roztažnost dobré technologické vlastnosti v . sva itelnosti nízká cena
25
Materiály pro superkritické parametry páry
26
Nové materiály pro vysoké parametry páry
Dalšího zvýšení žárupevnosti bylo dosaženo p idáním W:
legovaním Co, který brání zachování delta-feritu v mikrostruktu e
japonské materiály ozna ované jako NF616 evropským ekvivalentem je E911
NF12 (~12%Cr, ~2.5%W a ~2.5%Co) pro parametry 30 MPa, 625/640°C.
vývoj superslitin na bázi niklu, které by umožnily docílit podstatn vyšších parametr páry (720 °C a více než 30 MPa). 27
28
Použití materiál dle komponent
Složení materiál na bázi Ni
29
30
5
Tlouš ka st ny sb rné komory p eh íváku
Použití materiál dle komponent
31
32
Vliv parametr páry a materiál na tlouš ku st ny a pr m r potrubí ostré páry
33
Využití odpadního tepla spalin
Systém uplatn ní odpadního tepla spalin v NTO
Cílem je dochladit spaliny pod teplotní úrove , s níž b žn opoušt jí kotel, tedy ádov pod 150°C. S tím jsou spojeny dva zásadní problémy :
34
teplota v dochlazovacím vým níku klesá pod úrove teploty rosného bodu spalin p i volb vysoké teploty napájecí vody nelze již odpadní teplo spalin v rámci klasické koncepce kotle uplatnit
Nabízí se tyto možnosti
uplatn ní tepla z dochlazení spalin v rámci nízkotlakého regenera ního oh evu napájecí vody (NTO) uplatn ní tepla z dochlazení spalin v rámci vysokotlakého regenera ního oh evu napájecí vody (VTO) 35
36
6
Uplatn ní odpadního tepla spalin v NTO a VTO
Systém LUBECO
Systém LUBECO
37
38
Vým ník spaliny / voda z PFA
Zjišt né aplikace Systém uplatn ní tepla z dochlazení spalin v NTO s použitím vým ník PFA byl aplikován na následujících zdrojích spalujících hn dé uhlí:
Schwarze Pumpe, 2 x 816 MWel, Lippendorf, 2 x 933 MWel, Neurath, 2 x 640 MWel.
Systém LUBECO byl použit na hn douhelné elektrárn Niederaussem o výkonu 1000 MWel
39
Posouzení potenciálního zvýšení ú innosti ob hu využitím odpadního tepla spalin v NT regeneraci
40
Q-t diagram pro p evod odpadního tepla spalin do 1. a 2. NTO, výkon 35 MW
Posouzení bylo provedeno porovnáním n kolika variant:
aplikace tohoto systému neovlivní ú innost kotle, u všech porovnávaných variant bude uvažován kotel s koncovou teplotou spalin 170°C, tedy s ú inností 91,24 % výkon dochlazovacího vým níku s U vlásenkami z PFA bude navržen pro výkon
35 MW – dochlazení spalin ze 170°C na 125°C 50 MW – dochlazení spalin ze 170°C na 105°C
teplo bude p evád no do NT regenerace prost ednictvím vno eného vodního okruhu, okruh bude p ipojen paraleln vždy p es dva NTO :
p es 1.a 2. NTO – oh ev turbinového kondenzátu z 37°C na 104 °C p es 2.a 3. NTO – oh ev turbinového kondenzátu z 81°C na 129 °C 41
42
7
Zm na ú innosti ob hu a velikosti výh evných ploch
Využití odpadního tepla spalin do VTO - návrh
43
Q-t diagram pro p evod odpadního tepla spalin do VTO, výkon 35 MW
44
Zm na ú innosti ob hu a velikosti výh evných ploch
45
46
8
