POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A.

Prezentacja na temat: "POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A."— Zapis prezentacji:

1 POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A.
Doświadczenia praktyczne ze współspalania biomasy z węglem w energetyce systemowej na przykładzie PKE S.A. 9 maja 2006 Tychy Janusz Tchórz

2 POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A.
powstał 24 maja 2000r. a działalność gospodarczą rozpoczął z dniem 1 stycznia Jest firmą powstałą z siedmiu elektrowni z południa Polski (Jaworzno III, Łaziska, Łagisza, Siersza, Halemba, Blachownia i EC Katowice). W styczniu 2002r. do Południowego Koncernu Energetycznego został przyłączony ZEC Bielsko Biała. Łączna zainstalowana moc elektryczna wynosi 4953 MWe a moc cieplna osiągalna 2400 MWt, w 2002 roku udział w rynku energii elektrycznej sprzedanej przekracza 14%, a moc zainstalowana to około 15,7% mocy polskiego systemu energetycznego. Wszystkie elektrownie Koncernu pracują w oparciu o węgiel kamienny (roczne zużycie to około 10 do 11 mln ton). Zasadniczym powodem oddolnej fuzji elektrowni była potrzeba obniżania kosztów wytwarzania energii elektrycznej, zwiększenie zdolności konkurencyjnej, zdolności inwestycyjnej, w tym kredytowej.

3 W skład PKE S.A. weszły następujące elektrownie i elektrociepłownie:
El.Jaworzno III, El.Łaziska, El.Siersza, El.Łagisza, ECKatowice, El.Halemba, El.Blachownia, ZEC Bielsko Biała El. Łagisza Elektrociepłownia Katowice El. Łaziska Elektrownia Jaworzno III El. Siersza El. Halemba Moc elektr. zainstal – 1535 MWe Moc cieplna – 372 MWt Moc elektr. zainstal – 840 MWe Moc cieplna – 425 MWt Moc elektr. zainstal – 136 MWe Moc cieplna – 447 MWt Moc elektr. zainstal – 1155 MWe Moc cieplna – 196 MWt Moc elektr. zainstal – 135 MWe Moc cieplna – 692 MWt Moc elektr. zainstal – 165 MWe Moc cieplna – 174 MWt Moc elektr. zainstal – 786 MWe Moc cieplna – 37 MWt Moc elektr. zainstal 200 MWe Moc cieplna – 58 MWt El. Blachownia ZEC Bielsko Biała

4 Południowy Koncern Energetyczny S.A.
PKE posiada duży potencjał techniczny umożliwiający produkcję energii odnawialnej po konkurencyjnych na tym rynku cenach w postaci bloków energetycznych z kotłami fluidalnymi Przystosowanie kotłów fluidalnych do współspalania biomasy (do 10% udziału energii chemicznej doprowadzonej do kotła) z węglem ogranicza się głównie do dobudowania linii przygotowania i podawania paliwa do kotła i nie wymaga tak wysokich nakładów inwestycyjnych, jak budowa nowych kotłów na biomasę czy też innych źródeł energii odnawialnej Najważniejszym problemem jest: pozyskanie odpowiedniej ilości biomasy po uzasadnionych ekonomicznie cenach loco elektrownia logistyka dostaw magazynowanie uregulowania prawne

5 Idea współspalania biomasy z paliwem podstawowym w istniejących kotłach fluidalnych
STRUMIEŃ ENERGII W PALIWIE PODSTAWOWYM 90% energii doprowadzonej STRUMIEŃ ENERGII ODNAWIALNEJ Udział biomasy 10% energii doprowadzonej Energia chemiczna doprowadzona do kotła

6

7 Przykładowe objętości różnych rodzajów paliw w formie zmielonego ziarna.

8 Założenia: Zrębki - Qri = 10GJ/t dla pozyskiwanych zrębków drzewnych, wierzba - założono plon 20t/ha, Qri = 15GJ/t Słoma- Qri = 15GJ/t, średni plon 5t/ha, założono że energetycznie wykorzystuje się 25% całkowitej produkcji słomy Brykiet- Qri = 17GJ/t

9

10

11

12 Przeprowadzone próby współspalania zrębki drzewnej w EC Katowice
W Elektrociepłowni Katowice przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym (miał i muł węglowy) zrębek drzewnych. Kocioł: Typ – CFB kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 352MWt, 483tpary/h Temperatura pary wylotowej 540oC Ciśnienie pary wylotowej ,8MPa Sprawność 91%

13 Elektrociepłownia Katowice
Zrębki drzewne pozyskane z drzew iglastych i liściastych o granulacji < 120mm (suma wymiarów długość+szerokość+wysokość) Wartość opałowa kJ/kg Wilgoć całkowita 40 – 65% Popiół roboczy średnio 0,37%

14 Elektrociepłownia Katowice
Przygotowanie mieszanki biomasy i miału węglowego Wydzielenie taśmociągu na który podawana była biomasa Podawanie biomasy na warstwę miału znajdującego się na taśmociągu Mieszanie i ujednorodnienie paliwa na kolejnych przesypach - dawało to stosunkowo dobre ujednorodnienie mieszanki kierowanej do zasobnika Transport mieszanki układem podajników węgla poprzez kruszarkę do kotła Następny►

15

16 Elektrociepłownia Katowice – wybrane wnioski
Podanie mieszaniny biomasy z węglem ciągami nawęglania, przez kruszarkę do zasobnika odbyło się bez problemów Mieszanina trafiająca do zasobnika była jednorodna Spalanie odbywało się stabilnie Mierzone i rejestrowane przez system pomiarowy EC Katowice poziomy emisji pyłu jak również gazowych składników spalin tj. SO2, NOx i CO w trakcie przeprowadzania prób nie odbiegały od wartości uzyskiwanych podczas normalnej eksploatacji kotła (spalanie mułu i miału węglowego) Na podstawie prowadzonych pomiarów własności fizykochemicznych popiołów dennego i lotnego nie stwierdzono różnic w stosunku do popiołów powstających podczas normalnej eksploatacji kotła Podczas pracy z udziałem biomasy 10% (energetycznie) w zasobniku tworzą się nawisy, przedmuchy i zaniki w podawaniu paliwa do kotła Próby ze spalaniem mieszanki biomasy z węglem zostały zakończone przy energetycznym udziale biomasy wynoszącym 5,13% całkowitej energii chemicznej paliwa przy stabilnym procesie podawania do kotła i spalania – dla takiego udziału biomasy w paliwie praca układów odbywała się bez zastrzeżeń

17 Przeprowadzone próby współspalania zrębki drzewnej w Elektrowni Siersza
W Elektrowni Siersza przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym zrębek drzewnych. Kocioł: Typ – OFz-425 kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 336MWt, 425tpary/h Temperatura pary wylotowej 560oC Ciśnienie pary wylotowej ,1MPa Sprawność 91%

18 Elektrownia Siersza Przygotowanie i podawanie biomasy
Zrębki drzewne pozyskane z drzew iglastych i liściastych o granulacji < 120mm (suma wymiarów długość+szerokość+wysokość) Wartość opałowa kJ/kg Wilgoć całkowita 50 – 60% Popiół roboczy średnio 0,7% Przygotowanie i podawanie biomasy Przystosowanie „rezerwowej” ładowarki do ładowanie biomasy Załadunek zrębek na warstwę miału węglowego znajdującą się na taśmociągu Transport miału i zrębek jednym taśmociągiem do zasobnika przykotłowego – mieszanie, ujednorodnienie materiału na przesypach

19 Elektrownia Siersza

20 Elektrownia Siersza – wybrane wnioski
Podczas przeprowadzonych prób nie stwierdzono żadnych negatywnych zjawisk wpływających na ewentualne pogorszenie parametrów uzyskiwanych przez kocioł Podczas przeglądu kotła po wykonanych próbach nie zauważono negatywnych skutków, zarówno jeśli chodzi o czystość powierzchni ogrzewalnych jak również stan podajników węgla W kotle OFz-425 można spalać do 10% biomasy, warunkiem aby taki udział uzyskać jest budowa osobnej linii podawania biomasy Nie można podawać samych zrębek do zasobnika przykotłowego ze względu na możliwość zawieszania się w zasobniku jak również występujące przedmuchy z układu podajników węgla

21 Przeprowadzone próby współspalania mączki mięsno kostnej w Elektrowni Jaworzno III/II
W Elektrowni Jaworzno III/II przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym maczki kostno zwierzęcej Kocioł: Typ – CFB kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 180MWt, 260tpary/h Temperatura pary wylotowej 540oC Ciśnienie pary wylotowej ,7MPa Sprawność 91%

22 Elektrownia Jaworzno III/II
Podstawowym celem próby było znalezienie sposobu zagospodarowywania mączki mięsno-kostnej w aspekcie ochrony zdrowia ludzi, zwierząt i środowiska, a także pozyskanie alternatywnego źródła paliwa odnawialnego. Podstawowe parametry mączki kostno zwierzęcej Wodór [%] 4 ÷ 5 Siarka [%] 0,4 ÷ 0,6 Popiół [%] 25 ÷ 30 Wilgotność całkowita[%] 1,2 ÷ 2,5 Wartość opałowa [MJ/kg] 17,5 ÷ 20 Chlor [%] 0,5 ÷ 0,7 Fluor [%] 0,010 ÷ ,015 Potas [%] 0,20 ÷ 0,30 Sód [%] 1,50 ÷ 1,80 Fosfor [%] 8,00 ÷ 9,00

23 Elektrownia Jaworzno III/II
Dla celu przeprowadzenia prób została wykonana instalacja pilotowa do rozładunku, tymczasowego magazynowania i podawania mączki do kotła. Instalacja podawania Rozładunek mączki

24 Elektrownia Jaworzno III/II – instalacja rozładunku
Powrót Następny►

25 Elektrownia Jaworzno III/II – instalacja podawania
Powrót Następny►

26 Elektrownia Jaworzno III/II – wybrane wnioski
Z energetycznego punktu widzenia mączka mięsno-kostna jest bardzo atrakcyjnym paliwem alternatywnym i może być współspalana z węglem w kotłach fluidalnych. Wyniki analiz chemicznych popiołów lotnego i dennego nie różnią się przy porównaniu ich dla samego węgla i przy współspalaniu mączki. Wyniki pomiarów stężenia emisji pyłowej i gazowej również nie wykazują istotnych różnic pomiędzy spalaniem samego węgla i współspalaniem mączki mięsno-kostnej. * – CO został wyłączony z regulacji zawartych w rozporządzeniu, podana wielkość 310 jest wartością gwarantowaną przez dostawcę kotła CFB OF-260

27 Elektrownia Jaworzno III/II – wybrane wnioski
Duża zawartość tłuszczu w mączce mięsno-kostnej powoduje trudności transportem pneumatycznym. Z uwagi na ostre wymogi sanitarno-weterynaryjne proces transportu mączki musi być tak zorganizowany aby ograniczyć do minimum kontakt z pracownikami. Z uwagi na intensywny nieprzyjemny zapach zbiornik magazynowy i instalacja transportowa muszą zapewnić odpowiednią szczelność.

28 Wykorzystanie możliwości kotłów fluidalnych
Przeprowadzone próby dowodzą, że w przypadku kotłów fluidalnych dla współspalania biomasy w ilości 5 do 7% wartości energetycznej całkowitego strumienia paliwa nie są konieczne zmiany konstrukcyjne w istniejących obiektach. Wykorzystanie istniejącego potencjału kotłów fluidalnych w PKE S.A. może zapewnić około 60 MWe mocy zainstalowanej ze źródeł odnawialnych przy konkurencyjnym poziomie nakładów inwestycyjnych w stosunku do innych nowych źródeł OZE. Barierą może okazać się jednak pozyskanie wymaganej ilości biomasy z rynku.

29

30 Elektrownia Jaworzno III
Zostały przeprowadzone próby współspalania biomasy na kotle nr 2: ścier drzewny drobna zrębka drzewna. Opracowano koncepcję budowy instalacji podawania biomasy do kotłów bloków 200 MW Zlecono na podstawie opracowanej koncepcji i wykonanych pomiarów wykonanie dokumentację uwierzytelniającej Planowane złożenie wniosków o rozszerzenie koncesji po wykonaniu III próby współspalania biomasy w postaci brykietów – I kwartał 2006 Planowane rozpoczęcie produkcji energii z OŹE na instalacji uproszczonej IV kwartał 2006

31 EC Katowice Zostały przeprowadzone próby współspalania biomasy (zrębka drzewna) na kotle fluidalnym. Planowane jest przeprowadzenie prób ze spalaniem brykietu drzewnego. W trakcie przygotowywania jest dokumentacja uwierzytelniająca. Opracowywana jest koncepcja układu technologicznego magazynowania i podawania biomasy. Zakładana produkcja energii ok. 40GWh OZE przy udziale współspalanej biomasy ok. 5% Planowane złożenie wniosku o rozszerzenie koncesji – I kwartał 2006r Rozpoczęcie produkcji energii z OŹE – IV kwartał 2006r

32 ZEC Bielsko Biała – EC2 Zostały przeprowadzone wstępne próby współspalania biomasy (śruta rzepakowa) na kotle fluidalnym. Dostosowywany jest układ nawrotu popiołu z elektrofiltra w celu umożliwienia rozładunku magazynowania i pneumatycznego podawania śruty rzepakowej do kotła. Szacowana wydajność układu ok. 4t/h ok. 12 – 15% udziału masowego paliwa. W grudniu zostaną wykonane próby i pomiary kotła podczas współspalania śruty rzepakowej. Planowane jest przeprowadzenie prób współspalania zrębek i brykietów w II kwartale 2006 Zlecono wykonanie dokumentacji uwierzytelniającej (śruta rzepakowa) Planowane złożenie wniosku o rozszerzenie koncesji – III kwartał 2006r Rozpoczęcie produkcji energii z OŹE – IV kwartał 2006r

33 Elektrownia Łaziska Uzyskano koncesję na produkcję energii z OŹE drogą współspalania na blokach nr 225MW– luty 2005r Na podstawie opracowanego programu funkcjonalno użytkowego instalacji podawania biomasy do kotłów bloków 225MW - została podjęta decyzja o etapowaniu budowy instalacji podawania biomasy. I etap – budowa uproszczonej instalacji podawania biomasy - zakłada się możliwość produkcji energii z OZE na poziomie ok. 50GWh/r Trwają prace związane z wykonaniem projektu budowlanego i uzyskaniem pozwolenia na budowę dla docelowej instalacji podawania biomasy Po uruchomieniu uproszczonej instalacji podawania biomasy planowane jest wykonanie pomiarów kotłów bloków 125MW przy współspalaniu, przygotowanie dokumentacji uwierzytelniającej i złożenie wniosku o rozszerzenie koncesji na I kwartał 2006. Produkcja energii z OŹE w Elektrowni Łaziska rozpoczęła się

34 Elektrownia Siersza Dostosowano istniejące urządzenia instalacji nawęglania tak aby umożliwić podawanie biomasy i spełnić wymagania URE odnośnie rozliczeń produkcji energii z OŹE na blokach 1 i 2 Uzyskano koncesję na produkcję energii z OŹE drogą współspalania na kotłach nr 1 i 2 – grudzień 2004r Wybrano dostawcę docelowej instalacji podawania biomasy dla kotłów 1 i 2, planowane przekazanie do eksploatacji w VII 2006 Produkcja energii z OŹE na instalacji tymczasowej za okres I – XI 2005 wyniosła ok. 48GWh, spalono 52,5tys. ton biomasy W listopadzie została podjęta decyzja o rozpoczęciu działań w celu wdrożenia współspalania biomasy na bl przeprowadzono wstępne próby współspalania Planowane jest wykonanie pomiarów kotłów 3-6 przy współspalaniu biomasy, przygotowanie dokumentacji uwierzytelniającej i złożenie wniosku o rozszerzenie koncesji na I kwartał 2006.

35 Możliwości wykorzystania istniejących kotłów pyłowych do produkcji energii odnawialnej
W kotłach pyłowych współspalanie biomasy może być realizowane m.in.poprzez: Przygotowanie mieszaniny biomasy z węglem i podanie jej do kotła – próby zostały przeprowadzone na blokach 225MW w Elektrowni Łaziska i Jaworzno III spalanie biomasy w przedpalenisku (rusztowym, fluidalnym) zgazowanie biomasy w zgazowywaczu i spalanie uzyskiwanych gazów w istniejącym kotle spalanie biomasy na ruszcie dobudowanym w kotle pyłowym Każda z tych metod przed rozpoczęciem inwestycji wymaga wykonania indywidualnej analizy techniczno-ekonomicznej.

36 Obowiązujące regulacje prawne
Polska Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 – Prawo energetyczne (Ustawa z dnia 20 stycznia 2005 o zmianie ustawy - Prawo Energetyczne oraz ustawy – Prawo ochrony środowiska) Rozporządzenie MGiP z dnia 9 grudnia 2004 w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii regulują całokształt spraw związanych z wytwarzaniem i obowiązkiem zakupu energii wytwarzanych w odnawialnych źródłach energii Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 w sprawie standardów emisyjnych – określa m.in.. standardy emisyjne dla współspalania biomasy oraz odpadów z paliwem podstawowym Ustawa z dnia 24 stycznia 2004 o podatku akcyzowym oraz ustawa z dnia 29 sierpnia 1997 Ordynacja Podatkowa- całokształt spraw związanych ze zwolnieniami energii elektrycznej wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii z akcyzy Unia Europejska Dyrektywa Parlamentu i Rady Europy z dnia nr 2001/77/EC w sprawie promocji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na wewnętrznym rynku energii

37 Obowiązujące regulacje prawne
Rozporządzenie MGiP z dnia 9 grudnia 2004 w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii Biomasa- stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji Mączka mięsno-kostna jest biomasą Ścier drzewny jest biomasą

38 Obowiązujące regulacje prawne
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 w sprawie standardów emisyjnych Paliwem jest również biomasa rozumiana jako produkty składające się w całości lub w części z substancji pochodzących z rolnictwa lub leśnictwa używane w celu odzyskania zawartej w nich energii oraz następujące odpady: Roślinne z rolnictwa i leśnictwa Roślinne z przemysłu spożywczego, jeżeli odzyskuje się wytwarzaną energie cieplną Włókniste, roślinne z procesu produkcji pierwotnej masy celulozowej i z procesu produkcji papieru z masy, jeżeli odpady te są spalane w miejscu produkcji, a wytwarzana energia cieplna jest odzyskiwana Korek Drewno, z wyjątkiem drewna zanieczyszczonego impregnatami i powłokami ochronnymi, które mogą zawierać związki chlorowcopochodne lub metale ciężkie, oraz drewna pochodzącego z odpadów budowlanych lub z rozbiórki

39 Produkcja energii z OŹE
Na podstawie przedstawionej do URE dokumentacji uwierzytelniającej uzyskano w PKE S.A. rozszerzenie koncesji na produkcję energii „zielonej” w: Elektrowni Siersza - na blokach nr 1 i 2 metodą współspalania biomasy roślinnej z paliwami podstawowym w sumie MWe = 24 MWe Elektrowni Łaziska metodą współspalania biomasy roślinnej z paliwami podstawowymi: = 32 MWe Elektrowni Jaworzno III/II metodą współspalania mączki mięsno-kostnej z paliwami podstawowymi 7+7 = 14 MWe

40 Produkcja energii z OŹE
PKE S.A. obecnie produkuje zieloną energię z biomasy pochodzenia roślinnego w Elektrowni Siersza i Elektrowni Łaziska oraz z biomasy pochodzenia zwierzęcego w Elektrowni Jaworzno III/II. W tych zakładach na razie pracują instalacje wykonane metodą niskonakładową posiadające szereg ograniczeń technologicznych.

41 Uprawy energetyczne PKE podjął pracę badawczo rozwojową w celu wytypowania roślin energetycznych których uprawa byłaby możliwa na terenach biologicznie zdegradowanych np. na zrekultywowanych składowiskach odpadów energetycznych. Wstępnie zakłada się sprawdzenie możliwości uprawy następujących roślin: -         wierzba salix sp, -         miscanthus, -         ślazowiec pensylwański, -         róża bezkolcowa W wyniku pracy badawczej oczekuje się wyboru optymalnej rośliny jak również opracowania technologii jej uprawy w trudnych warunkach. Umożliwi to pozyskanie dodatkowego areału do wykorzystania na uprawy energetyczne.

42

43 Podsumowanie PKE S.A. jest przygotowane pod względem technicznym do wytwarzania energii odnawialnej poprzez współspalanie biomasy z paliwami podstawowymi. Wykonane próby a później uzyskane doświadczenia eksploatacyjne potwierdziły, że produkowana w ten sposób energia z OŹE jest wytwarzana z zachowaniem ostrych wymagań dotyczących emisji substancji szkodliwych do atmosfery, spełnia także wymagania ustawy o odpadach. Jest to konkurencyjny ekonomicznie sposób produkcji energii odnawialnej. Może on być w Polsce jedną z głównych dróg osiągnięcia celu indykatywnego 7,5% udziału energii z OŹE w roku 2010.

44 Dziękuję ...i zapraszam do współpracy.