umożliwia utrzymanie (podwyższenie) wydajności kotła, •
ułatwia monitorowanie ilości podanej biomasy do kotła (oddzielny palnik) •
– łatwiejsze rozliczanie ilości spalonej biomasy,
stabilizuje spalanie i obniża minimum techniczne kotła oraz emisję NO
• x.
Kotły fluidalne, zwłaszcza przy oddzielnym doprowadzeniu biomasy, są mniej wrażliwe na jej jakość i dopuszczają większy jej udział. Zdolność do wykorzysty-wania różnych paliw w instalacjach ze złożem fluidalnym to rzecz powszechnie znana, jednak zmiany stosowanego paliwa czy też jego proporcji w istniejących, eksploatowanych instalacjach każdorazowo powinny być konsultowane i anali-zowane przez dostawców danej technologii w celu ustalenia parametrów pracy czy dobrania składu złoża do planowanych zmian paliwa. Dodatkowym powodem niedotrzymania wydajności kotła przy współspalaniu biomasy w kotłach energe-tycznych może się okazać ograniczona wydajność zainstalowanych wentylatorów spalin, dobieranych dla mniejszych ilości spalin z węgla [8].
Innym rozwiązaniem [7] dotyczącym współspalania może być dobudowanie do kotła przedpaleniska lub wstępnego zgazowywacza o wydajności cieplnej za-pewniającej zakładany udział biomasy w produkcji energii elektrycznej. Jak do-tąd, tańszym rozwiązaniem jest zastosowanie przedpaleniska. Rozwiązanie takie wprowadzono w kotle OP-140 w EC Elbląg. Składa się on z komory spalania wy-murowanej wewnątrz cegłą ogniotrwałą i z zewnątrz opancerzonej. W komorze znajduje się ruszt schodkowy napędzany hydraulicznie oraz ruszt dopalający. Pali-wo doprowadzane jest na ruszt przez lej zsypowy, a popiół i żużel są odprowadza-ne poprzez leje do odżużlacza z zamknięciem wodnym. Spaliny z przedpaleniska schłodzone do temperatury ok. 850°C dzięki odpowiedniemu nadmiarowi powie-trza do spalania, kierowane są do dolnej części leja komory paleniskowej. Ciepło ze spalin z przedpaleniska przekazywane jest do obiegu parowo-wodnego kotła pyłowego.
kotły rusztowe
Kotły rusztowe eksploatowane są głównie w małych obiektach, o mocach cieplnych nie przekraczających zwykle 50 MWt. W dużych elektrowniach, czy elek-trociepłowniach kotły te spełniają zazwyczaj rolę szczytowych źródeł ciepła [6].
Najbardziej rozpowszechnione w kotłach starego typu były paleniska z tem płaskim, przy spalaniu paliw o dużej wilgotności stosuje się paleniska z rusz-tami pochyłymi lub schodkowymi, palenisko z rusztem taśmowym jest najbardziej rozpowszechnionym paleniskiem w kotłach przemysłowych [9]. Wzdłuż rusztu można wyróżnić następujące strefy: nagrzewania i suszenia, odgazowania, zgazo-wania i dopalania. W przypadku spalania paliw wilgotnych (biomasa) jest wskaza-ne zabudowanie sklepienia nad przednią częścią rusztu w celu przyspieszenia su-szenia paliwa, a przy spalaniu paliw o malej zawartości części lotnych, sklepienie powinno znajdować się nad końcową częścią rusztu.
146 WSPÓŁSPALANIE BIOMASY
Do zalet kotłów z paleniskiem rusztowym należy zaliczyć [10]: prostą budowę,
•
szeroki zakres obciążeń, •
łatwość eksploatacji (rozruch i odstawienie) oraz •
prosty system sterowania. •
Do zasadniczych wad eksploatacyjnych palenisk rusztowych należą: niższa sprawność energetyczna,
•
spiekanie się paliw na ruszcie, czego efektem są straty powstałe wskutek •
niecałkowitego spalania oraz
spalanie węgli o dużym rozdrobnieniu, co powodować może ubijanie się •
paliwa na ruszcie, a w konsekwencji utrudnienia w przepływie powietrza przez warstwę i przesyp drobnych frakcji przez ruszt do odżużlacza. Tradycyjne kotły rusztowe charakteryzują się zwykle bardzo słabo rozbudowa-nym węzłem oczyszczania spalin – posiadają najczęściej jedynie proste urządzenia do odpylania, cyklony, rzadziej elektrofiltry, przez co ich zastosowanie do współ-spalania odpadów może być ograniczone ze względu na wymagania emisyjne. Spełnienie obowiązujących wymagań, dotyczących zarówno standardów emisyj-nych jak i procesowych, w przypadku kotłów rusztowych bez uprzedniej moder-nizacji instalacji oczyszczania spalin i rekonstrukcji ciągu spalin może być bardzo trudne. Dokonując wstępnej analizy zastosowania kotłów rusztowych jako poten-cjalnych współspalarni odpadów, w sposób szczególny należy sprawdzić także wymagania dotyczące jakości żużla i popiołów paleniskowych, gdyż zagrożenie przekroczenia przez nie 3% zawartości całkowitego węgla organicznego lub 5% straty prażenia jest dość duże [11, 12].
Typowe kotły rusztowe do spalania węgla z rusztem taśmowym pozwala-ją współspalać kilkanaście procent drewna [13] i słomy [11] (rys. 1.) z węglem bez znacznego pogorszenia parametrów pracy kotła i istotnego zwiększenia emisji CO.
147 KOTŁY RUSZTOWE
Nowoczesne konstrukcje kotłów rusztowych umożliwiają specjalistyczne spa-lanie zarówno biomasy, jak i różnego rodzaju odpadów. Są to urządzenia charak-teryzujące się zwartą konstrukcją i znaczną niezawodnością, jednak relatywnie niewielką elastycznością pracy, zwłaszcza w zakresie zmiany parametrów paliwa. Wykorzystywane są przede wszystkim przez ciepłownie i elektrociepłownie komu-nalne i przemysłowe. Konstrukcja współczesnych rusztów umożliwia efektywne spa-lanie paliw niskogatunkowych. W chwili obecnej w Polsce funkcjonuje około 250 elektrociepłowni komunalnych i przemysłowych. Część tych jednostek, w których pracują kotły rusztowe została już przystosowana do współspalania paliw innych (głównie biomasy) niż konwencjonalne, dla których zostały zaprojektowane [10].
Badania energetyczno-emisyjne kotła OSR-32 w EC Andropol [10] wykonane przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla przed przystąpieniem do moderniza-cji i po jej wykonaniu wykazały znaczną poprawę wartości wskaźników charak-terystycznych pracy kotła. Dla prawidłowego spalania paliwa duże znaczenie ma równomierność granulacji paliwa, a w przypadku współspalania równomierne wy-mieszanie paliw. Homogenizacja dwóch rodzajów paliwa: węgla z biomasą czy też z paliwem alternatywnym jest trudna. Mieszanie paliw na placu, czy też na przesy-pach taśmociągów nie zawsze spełnia swoją rolę. Podczas zasypywania zasobnika przykotłowego mieszanką, następuje wtórne rozsegregowywanie się paliw, co po-woduje okresowe podawanie na ruszt mieszaniny o innych proporcjach w stosun-ku do pierwotnie założonych. Wpływ na niewłaściwe proporcje mieszanki na rusz-cie ma także okresowe odrywanie się lżejszych frakcji mieszanki (np. biomasy) do leja utworzonego w zasobniku podczas poboru paliwa do spalania. Spalanie nie-równomiernie wymieszanego paliwa prowadzi do miejscowego przepalania się warstwy na ruszcie. W konsekwencji, w miejscach przepaleń powietrze napotyka-jąc na mniejszy opór, ucieka do komory paleniskowej, nie dopalanapotyka-jąc paliwa na po-zostałej części rusztu. Podział bunkra z zastosowaniem podajników regulowanych przez falowniki pozwala na mieszanie paliw w ostatniej fazie podawania do kotła (bez negatywnych objawów opisanych powyżej) w dowolnej proporcji. Zastoso-wanie takiego układu ułatwia ustawianie odpowiedniej proporcji udziału biomasy w zależności od jakości spalanych w danym momencie paliw. Ułatwia to również rozruch oraz odstawienie kotła zasilanego samym węglem, a także, w przypadku spalania odpadów, pozwala spełnić warunek zatrzymania podawania odpadów do spalania w momencie przebywania gazów spalinowych w strefie temperatu-ry powyżej 850ºC w czasie krótszym niż 2 s. Podawanie paliwa do paleniska za pośrednictwem zbiornika buforowego oraz podajników rewersyjnych umożliwia dodatkowe wymieszanie paliw oraz podanie na ruszt paliwa o równomiernej gra-nulacji i optymalnej gęstości nasypowej [10].
148 WSPÓŁSPALANIE BIOMASY