Pobierz prezentację
1
Wydział Mechaniczno-Energetyczny
Dr inż. JANUSZ LICHOTA Stan wiedzy w zakresie suszenia węgla w elektrowniach
2
Spis treści Możliwości wykorzystania ciepła niskotemperaturowego
Niskotemperaturowe instalacje suszenia węgla - instalacja cieplna - sposób działania - wyniki testów - opłacalność ekonomiczna - instalacja cieplno-chemiczna Wysokotemperaturowe instalacje suszenia węgla WTA, DWT Podsumowanie
3
Wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego
Suszenie węgla Za instalacją odsiarczania spalin Przed LUVO Ciepło dla ciepłownictwa
4
Przykład 1 (Coal Creek Station)
5
WPŁYW WODY Z WĘGLA NA KOCIOŁ
Woda zawarta w węglu wywiera niekorzystny wpływ na sprawność kotła, moc bloku oraz strumień ciepła. Dla bloku o mocy 600 MW opalanego węglem brunatnym wilgoć węgla przyczynia się do (wg Sarunac’a) większego o 9% strumienia węgla, mniejszej o 20 MW mocy bloku, - większego o 20% strumienia spalin, - większych kosztów utrzymania ruchu. Czy ciepło o niskiej temperaturze może zostać użyte do zredukowania wilgoci w węglu?
6
WPŁYW WODY Z WĘGLA NA KOCIOŁ
Mniej pyłu do atmosfery Mniej popiołu na składowisko Mniejsza strata kominowa ciepła Mniej SO2 Mniej CO2 Mniej NOx Mniej Hg Mniej wilgoci =niższa temperatura gazów wylotowych =mniejszy strumień objętości =mniejsza prędkość gazu =mniejsza moc młynów =mniejsza moc wentylatorów =mniesza erozja kanałów Wysuszony węgiel Komin Skruber IOS Elektrofiltr Wzrost sprawności Więcej MW/tonę węgla Wzrost sprawności Mniej spalin Mniejsza prędkość Wzrost sprawności Mniej spalin Mniejsza prędkość Mniejsze odparowanie
7
instalacje do suszenia węgla
Niskotemperaturowe instalacje do suszenia węgla
8
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Od eksperymentu do instalacji przemysłowej Wstępne studia I koncepcja 1999 Testy suszenia w elektrowni 2000 Modelowanie Kotła Testy Laboratoryjne Spalanie W elektrowni (spalono t) 2001 Wybór typu suszarki fluidalnej Testy Laboratoryjne
9
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Od eksperymentu do instalacji przemysłowej 2002 Finansowanie z DOE Projekt suszarki fluidalnej 2003-4 Suszarka Pilotowa 2 t/h 2005-7 Prototypowa suszarka 112 t/h Zastosowanie komercyjne Koszt badań i wdrożenia 25 mln $
10
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Pilotowa instalacja uruchomiona w Coal Creek (Północna Dakota) 2 t/h, 2003 rok KOSZT : 460 k$ Wspierana przez DOE w ramach programu Clean Coal Power Initiative.
11
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Test: t węgla brunatnego Wyniki: Redukcja wilgoci o 6.1%, z 37.5% na 31% Wzrost sprawności kotła o 2.6% (?) Spadek strumienia węgla o 10.8% Spadek strumienia spalin o 4% Spadek strumienia węgla+lepszy przemiał= mniejsza moc młyna o 17% Mniejszy strumień spalin i powietrza= mniejsza moc wentylatorów o 3.8%
12
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Zasobnik Zasyp węgla Suchy węgiel Suchy węgiel
13
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Charakterystyka elektrowni Transport węgla Około 13 MJ/kg 408 t/h
14
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Instalacja prototypowa uruchomiona w Coal Creek (Północna Dakota) 112 t/h, rok Usuwa około ¼ wilgoci. Suszy węgiel brunatny z 38% do 29.5% Poprawia wartość opałową z 6200 do 7045 BTU/lb Zintegrowana z układami sterowania elektrownią. Suszarka? Wylot oparów do atmosfery
15
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Montaż suszarki
16
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Wibracyjny zsyp węgla
17
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Podajnik węgla do suszarki
18
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Złoże fluidalne suszarki
19
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Wilgoć za Suszarką 75 t/h
20
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Wartość opałowa węgla za suszarką 75 t/h
21
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Wpływ suszarki na pracę kotła 14 % strumienia węgla jest suszone
22
14 % strumienia węgla jest suszone
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy Redukcja mocy młyna 14 % strumienia węgla jest suszone
23
Spadek temperatury gazów wylotowych
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy Spadek temperatury gazów wylotowych
24
Wzrost sprawności kotła
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy Wzrost sprawności kotła
25
Spadek zużycia wody w chłodni
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy Spadek zużycia wody w chłodni
26
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Dane z testów suszarki Strumień węgla
27
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Dane z testów suszarki Moc młyna
28
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Dane z testów suszarki Emisja NOx
29
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Odparowana woda z suszarki jest wprowadzana do atmosfery
30
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne
Prototypowa suszarka o strumieniu 75 t/h węgla (porównaj z danymi z instalacji pilotowej) zredukowała wilgoć w węglu o % strumień węgla wprowadzanego do kotła o 2 % moc młyna o % sprawność kotła o ,27% jednostkowy strumień ciepła w kotle o (?) 0,34% -emisję NOx o (?) 8,5% emisję SOx o (?) 2 % strumień wody w chłodni kominowej o % Redukcja wilgoci o 12% w ciągu 18 minut
31
Jak działa suszarka ?
32
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
33
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplne – Great River Energy
34
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Dwustopniowy system suszenia Eksperymenty na bloku 546 MW (Coal Creek Station) Koszt całkowity : 25.6 mln $ (DOE 11 mln $) Wynik: osuszenie węgla z 38% na 29.5% poprawia sprawność kotła o 2.8%
35
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplne – Great River Energy
36
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – Great River Energy
Węgiel mokry Węgiel mokry Powietrze + para + drobny węgiel z kilku milimetrów Kształt kanałów dolotowych do suszarki Sugeruje, że węgiel jest popychany w prawo przez powietrze fluidyzujące Węgiel wysuszony Powietrze fluidyzujące Model 3D suszarki docelowej
37
Wymiennik ciepła woda/powietrze
z poprzecznie ułożonymi rurami ?
38
Grawitacyjny przesuw węgla
po wymienniku dennym ?
39
Opłacalność
40
rocznie INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplne – granica opłacalności Zysk ekonomiczny : 0.70 $/MWh (wg Smouse’a, National Energy Technology Laboratory) BOT, Elektrownia Bełchatów, 28-29 TWh rocznie energii elektrycznej = 28*1012 Wh = 28*106 MWh = * 0.70 = 19.6 mln $ = 58 mln zł rocznie
41
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacje cieplne – granica opłacalności
Koszty emisji : maleją proporcjonalnie do malejącego strumienia ciepła
42
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplne– granica opłacalności
43
Co robić z wysuszonym węglem
Co robić z wysuszonym węglem? Kocioł jest zaprojektowany na inne paliwo- na mokry węgiel. Można go wprowadzać do palników rozpałkowych zamiast oleju, które zmienią swoją funkcję i będą spalały węgiel cały czas. 10% wysuszonego węgla nie powinno zmienić w sposób istotny warunków spalania w kotle, dlatego warto zastosować podsuszanie np. o 10% a nie suszenie z 50% na 15%. Wykorzystanie ciepła odpadowego do podgrzewania wody zasilającej kocioł nie wydaje się zasadne, ponieważ będzie użytkowane tylko przez miesiące zimowe. A więc przez większość roku nie. Nie można też w sposób istotny zmienić warunków przed absorberem SO2 ponieważ temperatura spalin za kondesatorem spalin odbierającym z nich ciepło nie może spaść do temperatury kondensacji. To nie jest paradoks – kondensuje np. 10% spalin, reszta przyczynia się do ich odparowania. Z kolei ciepło spalin znajdujących się przed absorberem jest też potrzebne do przerzucenia go za absorber, aby chronić wewnętrzne okładziny w kotle przed wykraplaniem się kwasów.
44
Wysuszony węgiel można też sprzedawać właścicielom domów i spalać
W kotłach grzewczych. Inna metoda suszenia polega na wykorzystaniu podciśnienia, woda wówczas wrze przy niższym ciśnieniu. Węgiel jest materiałem porowatym. Problem polega na zapewnieniu ciągłości Przepływu węgla. Można go rozwiązać stosując duży zasobnik, do Którego jest transportowany wysuszony węgiel. Zasobnik jest połączony z Podajnikami węgla. Po wprowadzeniu węgla do zasobnika suszona jest Druga porcja w suszarce podciśnieniowej. Suszarka podciśnieniowa może Być omywana strumieniem gorących spalin. Podnosi to szybkość odparowania wody. Ciepła odpadowego nie da się wykorzystać do podgrzewania powietrza Wpływającego do LUVO, ponieważ jest ono brane znad kotła i ma latem 50 C. Zapewnia dodatkową wentylację. Jedynie przez 4 miesiące zimowe Można wykorzystać ciepło odpadowe.
45
Przykład 2 (Vattenfall)
46
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacja cieplna – suszarka fluidalna
47
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacja cieplna – suszarka fluidalna
Suszarka w koncepcji bloku tyou OxyFuel
48
instalacje do suszenia węgla
Wysokotemperaturowe instalacje do suszenia węgla
49
Przykład 3 (RWE)
50
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacja cieplna – suszarka fluidalna, WTA
51
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacja cieplna – suszarka fluidalna, WTA Proces WTA
52
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacja cieplna – suszarka fluidalna, WTA
53
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacja cieplna – suszarka fluidalna, WTA
54
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacja cieplna – schemat procesu, WTA
BoA-Braunkohlekraftwerk mit optimierter Anlagentechnik
55
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacja cieplna, WTA
Braunkohlekraftwerk Niederaussem
56
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Instalacja cieplna – schemat procesu, WTA
Neurath – para z upustów turbiny
57
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Proces WTA
Filtr oparów Zewnętrzne źródło pary
58
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA Proces WTA
Lokalizacja instalacji pilotowej RWE : Niederaussem
59
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Proces WTA
60
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Proces WTA
61
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Proces DDWT
62
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Proces DDWT
63
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Proces DDWT
64
Instalacje cieplno-chemiczne
65
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplno-chemiczne
66
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplno-chemiczne
67
INSTALACJE DO SUSZENIA WĘGLA
Instalacje cieplno-chemiczne
68
zastosowania ciepła niskotemperaturowego
Inne zastosowania ciepła niskotemperaturowego
69
PRZENIESIENIE CIEPŁA ZA IOS
70
PODGRZEWANIE POWIETRZA DO LUVO
71
CIEPŁO DLA CIEPŁOWNICTWA
72
PODSUMOWANIE
73
PODSUMOWANIE Znane technologie niskoteperaturowe
Sarunac, opłacalność 0.7 $ / MWh chemiczna wysokotemperaturowe DWT WTA
74
za uwagę i zainteresowanie
Dziękuję za uwagę i zainteresowanie
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.