Urządzenia technologiczne kotłowni

Rozmieszczenie urządzeń w kotłowni przedstawiono w części rysunkowej niniejszego opracowania.

12.3.1. Kotły

Zastosowano kotły wodne, wysokoparametrowe na biomasę o następujących parametrach:

- Moc nominalna (dla paliwa o wilgotności 45%) 1000 kW oraz 3 000 kW - Sprawność 85%±1%

- Temperatura maksymalna 150ºC - Ciśnienie maksymalne 0,8MPa

Charakterystyka energetyczna projektowanego kotła:

- sprawność minimalna 85%±1%

- paliwo zrębki o wilgotności do 45%, wymiary przeciętnie 150x80x30mm; maksymalnie 500x100x30mm Kotły muszą spełniać standardy emisji określone w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2014r w sprawie standardów emisyjnych z instalacji tj.:

- emisja SO2 400 mg/mu³ - emisja NOx 400 mg/mu³ - emisja pyłu 100 mg/mu³

Kotły na biomasę wraz z wentylatorami podmuchowymi, wygarniaczami popiołu, instalacją oczyszczania i odprowadzania spalin, podajnikami paliwa przy kotle umieszczono w hali kotłów. W budynku przy kotłowni zostanie zlokalizowany skład paliwa. Zaprojektowano w nim urządzenia rozdrabniające i podające biomasę – wygarniacze hydrauliczne (ruchoma podłoga). W części paleniskowej kocioł posiada ogniotrwałe obmurze i sklepienie umożliwiające spalanie drewna o wilgotności do 50%. W dolnej części paleniska zamontowany jest specjalnej konstrukcji ruszt ruchomy napędzany hydraulicznie z żeliwnymi rusztowinami. Ruszt kotła składa się z:

- nieruchomej konstrukcji nośnej zamocowanej do podstawy,

- ruchomej ramy stalowej opartej na wałach łożyskowanych zamocowanych do podstawy kotła, - żeliwnych rusztowin z dużą zawartością chromu,

- napędu: siłownik hydrauliczny.

Podczas pracy co drugi rząd rusztowin wykonuje ruch posuwisto-zwrotny powodujący przesuwanie się paliwa wzdłuż rusztu i przemieszczanie popiołu do gardzieli zsypowej na końcu rusztu. Ruchoma rama rusztu napędzana jest poprzez stalowe ramię, siłownikiem dwustronnego działania. Siłownik zasilany jest ze stacji hydraulicznej rusztu. W przedniej ścianie komory paleniskowej znajduje się otwór do wprowadzania paliwa.

Na ścianach bocznych zlokalizowane są dysze podmuchowe powietrza wtórnego. Palenisko kotła wyposażono w drzwiczki umożliwiające rewizję i czyszczenie oraz w króćce pomiarowe podciśnienia i czujnika temperatury paleniska. Kocioł wyposażony jest w drzwi paleniskowe i wyczystkowe. Drzwi kotła narażone na oddziaływanie wysokich temperatur zabezpieczone są materiałami żaroodpornymi.

Kocioł od zewnątrz posiada izolację cieplną z wełny mineralnej oraz obudowę z blachy stalowej. Wymiennik kotła posiada konstrukcję stalową. Wymiennik trzy-ciągowy będzie wykonany w kształcie pionowego walczaka z zamontowanymi płomieniówkami (dla kotła 1MW oraz 3MW). Dostęp do czyszczenia części wymiennikowej kotła po stronie spalin umożliwiają drzwi wyczystkowe.

Część ciśnieniową kotła wyposażono w następujące króćce:

- przyłączeniowe instalacji wodnej, - zaworów bezpieczeństwa, - termostatów i presostatów, - spustowe,

- sondy poziomu wody, - pomiarowe.

Wymiennik zaizolowano od zewnątrz wełną termoodporną zabezpieczoną płaszczem z blachy stalowej.

Przestrzeń wodną zabezpieczono przed wzrostem ciśnienia zaworami bezpieczeństwa.

Wymienniki kotłów 1MW oraz 3MW – pionowe, posadowione obok paleniska.

12.3.2. Układ przygotowania i podawania paliwa

Dowożona środkami transportu biomasa będzie składowana na sąsiadującym z pomieszczeniem kotłów, placu składowym i okresowo przewożona do wiaty i dalej ładowana na zamontowane wygarniacze hydrauliczne („ruchomą podłogę”). Żerdzie wygarniacza, wykonując ruch posuwisto-zwrotny, przemieszczą paliwo na rozdrabniacz i dalej na przenośniki łańcuchowe typu redler. Następnie tymi przenośnikami biomasa zostanie przetransportowana do kotłów. Zintegrowany z kotłem układ bezpośredniego podawania paliwa do kotła składający się z klapy odcinającej (zasuwa nożowa), zasobnika stalowego i popychacza hydraulicznego dostarczy cyklicznie rozdrobnione drewno do paleniska. Klapa odcinająca i popychacz pracują przemiennie i są napędzane hydraulicznie, co pozwala na szczelne odizolowanie komory paleniskowej kotła od otoczenia, zabezpieczając przed zaburzeniami podciśnienia oraz cofaniem się płomienia i dymu do układu paliwowego.

Dodatkowym zabezpieczeniem jest układ ppoż.- samoczynnego gaszenia.

Przewidywane zużycie paliwa (zrębek o wilgotności 45%) wynosi ok. 430kg/h przy pracy kotła z mocą nominalną 1000kW.

Przewidywane zużycie paliwa (zrębek o wilgotności 45%) wynosi ok. 1292kg/h przy pracy kotła z mocą nominalną 3000kW.

12.3.3. Doprowadzenie powietrza do procesu spalania

Powietrze pierwotne i wtórne zostanie doprowadzone do paleniska kotła przy użyciu wentylatorów zamontowanych przy kotle. Regulacja ilości powietrza w poszczególne strefy jest sterowana przepustnicami z napędem elektrycznym w funkcji obciążenia kotła i zawartości tlenu w spalinach. Powietrze wtórne doprowadzane jest dyszami do górnej części komory spalania. Regulacja ilości powietrza wtórnego realizowana jest poprzez wysterowanie wentylatora oraz przepustnicy z napędem elektrycznym.

Ilość powietrza do spalania dla dwóch kotłów wynosi ok. 18 133 Nm³/h (przy pracy kotłów z mocą nominalną).

Minimalna temperatura powietrza podmuchowego 8°C.

12.3.4. Układ usuwania i oczyszczania spalin

Spaliny powstałe w kotłach są oczyszczane w wysokosprawnych odpylaczach multicyklonowych. Wyciąg spalin realizowany jest przez promieniowy wentylator wyciągowy wyposażony w sprzęgło odrzutnik ciepła, wibroizolatory przy podstawie oraz kompensatory tkaninowe na króćcach. Regulacja wydajności i sterowanie podciśnieniem odbywa się za pomocą przetwornicy częstotliwości. Spaliny z kotłów kierowane są na wspólny ekonomizer kondensacyjny i dalej do zewnętrznego komina stalowego o średnicy wewnętrznej Dw=1100mm, średnicy zewnętrznej Dz=1300mm i wysokości 30m.

Ekonomizer kondensacyjny przeznaczony jest do odzysku ciepła zawartego w spalinach wylotowych z kotłów oraz do maksymalnego oczyszczenia gazów spalinowych, w tym usuwania popiołu lotnego i innych twardych cząsteczek, wydzielanych podczas spalania paliwa. Szacuje się, że zainstalowany w kotłowni kondensacyjny ekonomizer dodatkowo odzyska ok.20% ciepła i maksymalnie wykorzysta ciepło otrzymane z biomasy.

12.3.5. Układ odpopielania

Pod posadzką wzdłuż kotłów zostanie zamontowany wygarniacz redlerowy odprowadzający popiół z kotłów i pył z multicyklonów do podłączonego na zewnątrz kotłowni pojemnika. Przewidywana ilość popiołu – 400kg/dobę (przy pracy kotłów z mocą nominalną). Popiół gromadzony będzie w szczelnie zamykanym pojemniku w pobliżu kotłowni. Popiół powstały po spaleniu biomasy nie jest odpadem niebezpiecznym i może być wykorzystywany gospodarczo – jako nawóz pod uprawy rolne.

12.3.6. Układ automatyki, sterowania i regulacji

Sterowanie pracą kotłów i urządzeń podających paliwo realizowane jest poprzez układ automatyki - dostarczany razem z kotłami z szafy zasilającej wyposażonej w regulator mikroprocesorowy. Regulator umożliwia zasilanie i sterowanie pracą:

- wentylatorów podmuchowych powietrza wtórnego oraz przepustnic regulacyjnych, - wentylatorów spalin,

- stacji hydraulicznych popychaczy i klap, - stacji hydraulicznych rusztów,

- wygarniaczy popiołu z kotła, - wygarniaczy pyłu z multicyklonów, - pomp kotłowych,

- zaworów trójdrogowych,

- wygarniaczy paliwa z magazynu – stacji hydraulicznych, - podajników paliwa zasilającego.

Ponadto na kotłach zamontowanych będzie szereg czujników i urządzeń pomiarowych: fotokomórki poziomu paliwa, czujniki temperatury wody, czujnik temperatury paleniska, czujnik temperatury spalin, sonda pomiaru tlenu w spalinach, czujnik podciśnienia, sonda poziomu wody, termostat bezpieczeństwa, manometr, termometr, presostat braku wody w instalacji ppoż. W układzie podawania paliwa będą zainstalowane elektroniczne czujniki poziomu (fotokomórki na podczerwień) i wyłączniki krańcowe, które sterują pracą układu.

Układ automatyki i zasilania kotła umożliwia:

- pomiar i regulację temperatury wody w kotle, - regulację ilości wprowadzanego paliwa do kotła, - pomiar i regulację podciśnienia w kotle,

- pomiar zawartości tlenu w spalinach i regulację podmuchu, - pomiar temperatury spalin,

- zabezpieczenie przed zbyt wysoką temperaturą w kotle mogącą spowodować zniszczenie obmurza i rusztu, - zabezpieczenie przed automatycznym wprowadzaniem paliwa do wygaszonego kotła,

- zabezpieczenie napędów poszczególnych urządzeń przed przekroczeniem dopuszczalnego obciążenia, - zabezpieczenie central hydraulicznych przed nadmiernym wzrostem ciśnienia lub temperatury oleju.

Kocioł posiada zabezpieczenia przed:

- przekroczeniem dopuszczalnego ciśnienia (zawory bezpieczeństwa po=16bar), - przegrzaniem – termostat bezpośredniego działania,

- pracą kotła przy braku wody – sonda poziomu wody,

- cofaniem się płomienia do transportera paliwa – układ p.poż samoczynnego gaszenia.

Instalacja zasilająca i sterownicza wraz z podłączeniem przewodów w rozdzielnic i do urządzeń powinna być wykonana przez wykwalifikowanych pracowników zgodnie z DTR.

Całością procesu sterują regulatory wyposażone w dotykowy panel obsługowy z wyświetlaczem parametrów.

Na wyświetlaczu pojawiają się również komunikaty dotyczące miejsc powstania stanów awaryjnych.

12.3.7. Instalacja odprowadzania spalin

Wylot spalin z instalacji kondensacji spalin wynosi Ø1100 mm (średnica wewnętrzna). Spaliny z kotła odprowadzane będą czopuchem komina izolowanego dwuściennego o średnicy wewnętrznej Dw1100mm, średnicy zewnętrznej Dz1300mm i wysokości 30 m. W czopuchu zamontować króćce do pomiarów emisji zgodnie z PN-Z-04030-7:1994.

Kondensat z komina odprowadzić należy przewodem PE D=1/2” do zbiornika polietylenowego lub z PCV pod kominem i okresowo opróżniać i neutralizować.

12.3.8. Wentylacja hali kotłów

W celu dostarczenia wymaganej do spalania ilości powietrza projektuje się cztery czerpnie 1000x1000mm o łącznej powierzchni 4,0m². Czerpnie ścienne powinny być zabezpieczone od zewnątrz siatką. Od strony kotłowni zamontować dodatkowo przepustnice wielopłaszczyznowe z ograniczeniem zamknięcia do 80% (bez możliwości całkowitego zamknięcia dopływu powietrza).

Do wywiewu powietrza z hali kotłów projektuje się trzy wywietrzaki dachowe cylindryczne A400 o średnicy Ø 400 na podstawie dachowej.

12.3.9. Uzdatnianie wody kotłowej

Jakość wody ma wpływ na trwałość kotłów, przewodów oraz należącej do nich armatury. Uzdatniane wody zapobiega korozji w przewodach oraz powstawaniu kamienia kotłowego. Zaprojektowano stację uzdatniania wody w skład której wchodzą następujące urządzenia:

A) Filtr oczyszczania wstępnego płukany strumieniem wstecznym o progu filtracji 90 mikronów i wydajności maksymalnej 6m³/h,

B) Filtr jonowymienny działający automatycznie w układzie duplex maksymalnym natężeniu przepływu 6 m³/h C) Odgazowywacz próżniowy o wydajności maksymalnej 6m³/h,

D) Komplet dozujący do korekcji siarczynowej wody odgazowanej,

E) Zbiornik wody uzupełniającej (ZZ) o pojemności min. 11,2 m³ wyposażony w wodowskaz i sondę poziomu wody.

Woda uzupełniająca po zmiękczeniu, zawierająca rozpuszczony tlen jest wstępnie ogrzewana do temperatury 70-75°C a następnie kierowana jest zaworem kontrolowanym czujnikami poziomu do górnej części zbiornika odgazowywacza. Zbiornik odgazowywacza wypełniony jest pierścieniami Raschiga w celu maksymalnego rozproszenia wody. Próżnia w odgazowywaczu utrzymywana jest przez pompy próżniowe z pierścieniem wodnym. Próżnia w granicach 0,7-0,9 bar odpowiada temperaturze wrzenia (odgazowania) 55-80°C. Kiedy woda w odgazowywaczu zaczyna wrzeć rozpuszczony w wodzie tlen zostaje uwolniony. Woda odgazowana dzielona jest na dwa strumienie, z których jeden kierowany jest do powrotu z sieci ciepłowniczej a drugi krąży w obiegu cyrkulacyjnym odgazowywacza. Poziom wody w odgazowywaczu utrzymywany jest czujnikami poziomu. Czujniki poziomu zabezpieczają także przed przepełnieniem zbiornika oraz przed suchobiegiem pompy cyrkulacyjnej. Zawór wylotowy wody odgazowanej sterowany jest od ciśnienia wody w sieci ciepłowniczej.

Zaprojektowano odgazowywacz próżniowy wody uzupełniającej o parametrach:

- wydajność maksymalna - 6 m³/h, - stopień odgazowania wody - 96-98%, - temperatura pracy - 50-75°C,

- podciśnienie w kolumnie - 0,7-0,9 bar, - średnica odgazowywacza - 508 mm.

Zestaw dozujący przewidziany jest do korekcji siarczynowej wody odgazowanej w celu redukcji tlenu resztkowego i zabezpieczenia wody przed wtórnym natlenieniem. Jako ciecz robocza będzie stosowany 5%

roztwór siarczanu sodowego. Sterowanie wydajnością pompy dozującej zrealizowane będzie sygnałem prądowym proporcjonalnie do przepływu wody rejestrowanego przez przepływomierz. Przewidziano trzy zestawy dozujące: dwa dla wody kotłowej i jeden dla wody sieciowej.

Zestaw dozujący składa się z następujących elementów:

- pompa dozująca o wydajności ok.1,8dm³/h i przeciwciśnieniu 6,8 bar,

- polietylenowy zbiornik 60dm3 z mieszadłem ręcznym, czujnikiem poziomu cieczy, zaworem ssawnym, filtrem, zaworem dozującym 1/2” oraz kompletem wężyków (ssawny, dozujący).

12.3.10. Instalacja sprężonego powietrza

Dla układu zdmuchiwaczy sadzy zaprojektowano sprężarkę śrubową o wydajności min. 0,5m³/min i ciśnieniu roboczym min. 7bar.

Rurociągi sprężonego powietrza wykonać z rur stalowych ocynkowanych, gwintowanych łączonych za pomocą łączników gwintowanych. Przewody w odcinkach poziomych prowadzić ze spadkiem 1,5-2% do zbiornika sprężonego powietrza.

12.4. Materiały

Rurociągi – rury stalowe przewodowe łączonych przez spawanie. Stal R65 niskowęglowa. Przy zmianach kierunku ułożenia rurociągów stosować łuki gładkie o promieniu R=3D, natomiast tam, gdzie miejsce na to nie pozwala łuki gładki R=1,5D. Zwężki wykonać jako obciskane wg KER-80/2.16.

Kanały spalinowe wykonać z blachy stalowej gr. 5 mm,

Armatura - w kotłowni projektuje się armaturę kołnierzową stalową na ciśnienie 1,6 MPa przy temperaturze 130°C.Dopuszcza się stosowanie armatury dowolnych wytwórców pod warunkiem dotrzymania wymaganych

12.5. Zabezpieczenie antykorozyjne