Publikacje

1. Artykuł Zakładu Badawczo Doświadczalnego Gospodarki Komunalnej Katowice
C.O.W. 05.2005r.

"Problem sprawności kotłów eksploatowanych w okresie letnim"

Wiele przedsiębiorstw ciepłowniczych w kraju ma w okresie letnim problemy ze sprawnością kotłów, eksploatowanych przy bardzo niskiej wydajności w stosunku do nominalnej. Szczególnie dotyczy to przedsiębiorstw, gdzie zapotrzebowanie na ciepło wynikające z konieczności zapewnienia dostawy ciepłej wody użytkowej jest tak niskie, że wynosi zaledwie kilkanaście procent nominalnej wydajności najmniejszej jednostki kotłowej w przedsiębiorstwie ciepłowniczym.

W takiej sytuacji znalazł się Zakład Energetyki Cieplnej w Zninie, który oprócz dwóch kotłów typu WR-10 miał kocioł fluidalny WF6.02. Ponieważ kocioł ten oprócz problemów technicznych, osiąga minimum eksploatacyjne na poziomie 50 + 60% mocy znamionowej, więc nie mógł być eksploatowany w okresie letnim, kiedy zapotrzebowanie na ciepło do celów c.w.u. wynosi zaledwie 0,6 +- 1,2 MW. W tej sytuacji Zarząd przedwiębiorstwa podjął decyzję o modernizacji tego kotła na kocioł z paleniskiem warstwowym, stawiając równocześnie wysokie wymagania w zakresie sprawności.

Cel modernizacji

Celem modernizacji oprócz zmiany rodzaju paleniska, było zapewnienie przez firmę modernizującą, mocy cieplnej osiąganej przez kocioł od 0,8 do 6,0 MW z możliwością przeciążenia do 7,0 MW. Kocioł miał uzyskać sprawność cieplną brutto 85% dla mocy 6,0 MW i 80% dla mocy 0,8 MW (tj. ok. 13% wydajności nominalnej).

Tego niezwykle trudnego przedsięwzięcia, z uwagi na wiele ograniczeń natury technicznej oraz wysokiej sprawności natury technicznej oraz wysokiej sprawności przy tak niskiej wydajności, podjęła firma ENERGO-EKO s.c. Zakład Modernizacji Kotłów i Instalacji Ochrony Środowiska z Poznania, znana firmom specjalistycznym.

Natomiast niewiele przedsiębiorstw ciepłowniczych wie, iż firma ta od ok. 20 lat zajmuje się modernizacjami kotłów węglowych i ma bardzo interesujące rozwiązania, będąc jednocześnie producentem wielu nowoczesnych urządzeń, m.in. do spalania węgla, produkowanych na podstawie własnych technologii.

Zakres modernizacji

Aby zrealizować bardzo rygorystyczne cele, nie spotykane w dotychczasowej technice kotłowej, należało wykonać szereg przedsięwzięć:

- opracowano dokumentację projektową, obejmującą wszystkie zmiany łącznie z uzgodnieniem z UDT oraz uzyskaniem pozwolenia na budowę,

- zdemontowano ok. 50t zbędnych urządzeń pomocniczych, jak: podajniki, instalację rozpolania, odprowadzania i schładzania materiału złoża, dozowania akceptora siarki i materiału obojętnego itp.,

- wykonano zmiany konstrukcyjne części ciśnieniowej,

- zdemontowano odpylacz w górnej części kotła,

- dokonano montażu zmienionych dolnych części tylnego i przedniego ekranu,

- zamontowano dodatkowy podgrzewacz wody, z regulacją przepływu i kanałem obejściowym spalin.

W celu optymalnej regulacji procesu spalania zastosowano ruszt typu RŁm-7-W, o łącznej powierzchni 8m2, z ośmioma strefami wyposażonymi w kanały szczelinowe, równomiernego wydatku i przystosowane do bardzo niskich obciążeń.

Na efektywność pracy kotła przy tak niskich obciążeniach, ma zespół do optymalizacji ciśnienia, ilości i temperatury powietrza pierwotnego, wyposażony m.in. w klapy o charakterystyce stałoprocentowej oraz wielostopniową instalację powietrza wtórnego, pracującą przy bardzo niskich obciążeniach w okresie letnim.

W artykule przedstawiłem wyniki badań energetycznych tego kotła pracującego w Zakładzie Energetyki Cieplnej Sp. z o.o. w Zninie. Stanowi zatem udokumentowany przyczynek do popularyzacji rozwiązań technicznych, przynoszących znaczne efekty ekonomiczne w eksploatacji kotłów, przy bardzo niskiej wydajności.

Ocena pracy kotła na podstawie pomiarów

Wykres charakterystyki energetycznej kotła po modernizacji przedstawiłem na rys. 2, a wykres zawartości NOx w spalinach na rys. 3. Średnie wartości stężenia dwutlenku siarki SO2 i tlenków azotu, jako NO, za badanym kotłem dla poszczególnych obciążeń mieszczą się w granicach wymagań określonych w Rozporządzeniu ministra ochrony środowiska z 20.12.2005r. (Dz. U. nr 260 poz. 2181 z 29.12.2005r.).

Zawartość SO2 w spalinach praktycznie nie zależy od obsługi kotła, a jedynie od zawartości siarki w spalanym paliwie. Natomiast zawartość NOx w spalinach zależy w dużej mierze od właściwej regulacji procesu spalania w kotle. Polega to na odpowiednim dozowaniu ilości powietrza podmuchowego w poszczególnych strefach oraz stosowanie wtórnego powietrza (w zasadzie tylko dla obciążenia wysokiego, chociaż po modernizacji również dla obciążenia średniego). Odpowiednią ilość powietrza podmuchowego należy dostosować do ilości spalanego paliwa. Właściwa regulacja wymienionych czynników w trakcie pomiarów przyczyniła się do utrzymania zawartości gazowych substancji szkodliwych w dopuszczalnych granicach określonych w Rozporządzeniu [2].

Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów bilansowych kotła WR-6MAYF6.02 po modernizacji, można sformułować następujące wnioski:

- kocioł po wykonanej modernizacji uzyskał zakładaną wydajność 6 MW przy znacznie wyższej sprawności od zakładanej o ponad 6% dla obciążenia wysokiego i średniego, natomiast dla obciążenia niskiego przekroczono sprawność w stosunku do oczekiwanej o 1,39%,

- znacznie wzrosła dynamika kotła, co można było zaobserwować w trakcie badań szybszą reakcję na zmiany obciążenia,

- zmniejszenie ilości spalanego węgla po wykonanej modernizacji przyczyni się również do ograniczenia emisji substancji szkodliwych ze zmodernizowanego kotła,

- przedstawione wyniki badań bilansowych kotła WR-6M/WF6.02 (nr 3), stanowią udokumentowaną podstawę potwierdzającą słuszność decyzji o zakresie modernizacji, a uzyskane efekty zarówno ekonomiczne, jak i ekologiczne mogą stanowić przykład dla innych przedsiębiorstw ciepłowniczych, mających podobne problemy z eksploatacją kotłów w okresie letnim.

Rys. 2. Wykres charakterystyki energetycznej kotła typu WR-6M/WF6.02 (nr 3) Znin:
Rys. 3. Wykres zawartości tlenków LITERATURA [1] Praca

 

2. Krajowa Konferencja Energetyczna Poznań - Kiekrz 10.1995r.
Ekologiczne i Ekonomiczne Wytwarzanie Energii

Artykuł pt: "Modernizacja kotłów przemysłowych