KOTŁY PRZYJAZNE DLA ŚRODOWISKA. NAJWIĘKSZY KOCIOŁ W ROZWIĄZANIU KLASYCZNYM. NOWA TECHNIKA W KOTLE TYPU COMPACT

(1)

J a n KRZTOŃ, Witold BORECKI AHLSTROM -FAK OP LTD., Sosnowiec

KOTŁY PRZYJAZNE DLA ŚRODOWISKA.

NAJWIĘKSZY KOCIOŁ W ROZWIĄZANIU KLASYCZNYM.

NOWA TECHNIKA W KOTLE TYPU COMPACT

S tr e sz c z e n ie . R eferat w pierwszej części prezentuje najw iększy ko

cioł w klasycznym rozw iązaniu cyrkułacyjnego paleniska fluidalnego d la El. Turów. Przedstaw iono u zasadn ien ie zastosowanej techniki, bu dowę kotła i podstawowe dane techniczne. W drugiej części przedsta

wiono koncepcję i realizację w pierw szych kotłach cyrkulacyjnego pale

n isk a fluidalnego ty p u Compact. Prezentow ane są wyniki pomiarów na pierwszej jednostce oraz dane techniczne k ilk u następnych. W konklu

zji przedstaw iono wizję s ta n u w sztuce kotłowej n a najbliższą przy

szłość.

EN VIRONM ENT FR IEND LY BO ILERS.

TH E BIG G EST BO ILER OF A CLASSICAL D ESIG N . TH E NEW TECHNIQUE IN COMPACT TYPE BOILER

Sum m ary. The first p a rt of a rep o rt describes th e biggest circulating fluidised bed boiler th a t will be m ade for Turow Power Station. The su b stan tiatio n of used technique is shown as well as its construction an d some m ain technical data. In th e second p a rt of th e report the conception and realization of th e CFB technology in first boiler u n its of a Com pact type. Some m easu rem en t d a ta on th e first u n it and technical d a ta fo some next u n its are shown. At th e end of th e report some conclusions about fu tu re technology are draw n.

Ü B E R DIE K ESSEL, DIE FR EU N D LIC H E EIG ENSCH AFTEN FÜR UM W ELT HABEN. DER GRÖßTE K ESSE L IN M USTERGÜLTIGER A U SFÜ R U N G . N E U E TECHNIK - COMPACT TYP

Z u sa m m en fa ssu n g . D er B ericht in e rs te r Teil stellt den größten Kessel m it m u sterg ültiger A usfürung der W irbelschichtfeuerung vor.

E r ist für K raftw erk Turow vorgesehen. Es is t Bew eisfürung der an gew endete Technik, K esselbau u n d grundgelegende technische D aten

(2)

vorgestellt. Zweite Teil fasst E n tw u rt u n d V erw irklichung Wir

belschichtfeuerung m it U m laufbett C om pact - Typ in e rsten Kesselein- he ite n um . Die T estergebnisse vom e rste n Kessel u nd technische Daten zu r n ächsten E inheiten sind auch vorgestellt. In Schlußfolgerung es ist nächstfolgende Zukunftsbild zu der K esselkunst dargestellt.

1. WPROWADZENIE

Głównym celem polityki elektroenergetycznej w k raju je s t zapewnienie ciągłego i bezpiecznego zasilania „czystą” i konkurencyjną cenowo energią elektryczną i doprowadzenie do zaspokojenia obecnych i przyszłych potrzeb odbiorców. Podejmowane inwestycje powinny charakteryzow ać się najniższy

m i kosztam i, prowadzić do zaspokojenia przyszłego zapotrzebow ania n a ener

gię elektryczną, spełnić w ym agania ochrony środow iska przy uwzględnieniu uw arunkow ań technicznych.

W szystkie te w aru n k i spełniają oferty kotłów wg techniki CFB (Circulating Fluidized Bed) i Compact składane krajowym inw estorom przez AHLSTROM.

Poniżej przedstaw iono dwa przykłady stosow ania przez AHLSTROM nowej techniki sp alan ia węgla.

2. NAJWIĘKSZY KOCIOŁ Z PALENISKIEM FLUIDALNYM CFB W ROZWIĄZANIU KLASYCZNYM DLA EL. TURÓW

Dla El. Turów został zaoferowany kocioł z cyrkulacyjnym złożem fluidal

nym typu CFB o wydajności 670 t/h. K onstrukcja kotła je s t wynikiem wielo

letnich doświadczeń i prac firm y AHLSTROM n a d w drażaniem i rozwojem techniki sp alan ia węgla w paleniskach z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym (CFB). Do chwili obecnej w świecie je s t eksploatow anych lub znajduje się w budowie powyżej 120 kotłów typu CFB dostarczonych przez zakłady korpora

cji AHLSTROM.

Największy z dotąd eksploatowanych kotłów typu CFB został zbudowany w Nowej Szkocji (rys. 1) i charakteryzuje się p a ra m etram i podanym i w tablicy 1.

Kocioł eksploatow any je s t od r. 1993 i w yniki jego pracy są w pełni zadowa

lające.

Poniżej przedstaw iona je s t ogólna ch a ra k te ry sty k a kotła dla El. Turów, nato m iast sylw etkę kotła pokazano n a rys. 2.

2.1. P r z ew a g a k o tłó w CFB n a d k o tła m i p y ło w y m i

- Kotły CFB zostaną zbudowane w przestrzeni po zdem ontowaniu istnieją

cych kotłów pyłowych oraz z w ykorzystaniem istniejących fundamentów,

(3)

- spraw dzona technologia CFB usp raw n i pracę El. Turów i zapewni nieza

wodność eksploatacji,

— technologia CFB zredukuje obsługę i rem onty,

— czyste spalanie wg technologii CFB koresponduje z polskim i w ym aganiam i ochrony środowiska,

- przygotowanie paliw a je s t łatw iejsze i tań sze w technologii CFB i wymaga m inim alnej obsługi,

Rys. 1. Kocioł CFB w Nowej Szkocji, Kanada Fig. 1. CFB boiler Nova Scotia, Cañada

(4)

Tablica 1

E le k tr o w n ia N o w a S zk ocja, k o c io ł CFB 410 MWt P a r a i w o d a

Przepływ pary 146,5 kg/s

Ciśnienie pary 12,9 MPa

Tem peratura pary 540 °C

Tem peratura wody zasilającej 240 °C

Wydajność cieplna 410 MWt

P a liw o

Zawartość siarki 5,01 %

Zawartość wilgoci 4,23 %

Zawartość popiołu 20,14 %

E m isja

S 0² 413 mg/MJ

NO* 172 mg/MJ

H arm on ogram re a liz a c ji

Uprawomocnienie kontraktu październik 1989 r.

Rozpoczęcie montażu luty 1991 r.

Przekazanie do eksploatacji październik 1993 r.

- CFB m a znacznie w iększą elastyczność n a właściwości paliw a i nie powo

duje szlakowania,

- złoże cyrkulacyjne i niskie te m p e ra tu ry pozwalaj ą n a doskonałe wypalenie i użytkow anie paliw odpadowych,

- CFB osiąga bardzo niską emisję S 0 2 bez potrzeby zastosowania skruberów, - n isk a em isja NOx właściwa dla cyrkulacyjnego procesu fluidyzacji, nie jest

w ym agana instalacja k atality czn a redukcji NOx,

- n iska te m p e ra tu ra sp alan ia oznacza niski stru m ień ciepła przejmowanego przez powierzchnie ogrzewalne komory paleniskowej, co chroni ściany m em branow e przed przegrzaniem ,

- odbudowa mocy elektrow ni przez zastosow anie kotłów CFB je s t ekonomi

cznie uzasadniona,

- kotły Pyropower CFB posiadają wysoką dyspozycyjność.

2.2. S p a la n ie i p r z e p ły w sp a lin

Kocioł system u Pyroflow składa się z następujących głównych zespołów (rys. 1):

- kom ora paleniskow a, - gorący cyklon, - syfon,

- ciąg konwekcyjny.

(5)

W kom orze paleniskowej m ate ria ł złoża z zaw artością węgla ulega fluidyzacji z udziałem pow ietrza pierwotnego n a całej wysokości kom ory paleniskowej.

Ciepło pochodzące od sp alania węgla przejm ow ane je s t przez ekrany komory paleniskow ej, w ykonane w postaci ścian m em branow ych, ściany grodziowe

Rys. 2. Sylwetka kotła CFB 670 t/h dla Turowa Fig. 2. CFB boiler 670 t steam/h for Turów

(6)

parow nika i powierzchnie opromieniowane przegrzew acza. Spaliny zawiera

jące cząsteczki stałe opuszczają komorę paleniskow ą oknem w jej górnej części i w prow adzane są do gorącego cyklona. Cyklon oddziela cząsteczki stałe od spalin i zaw raca je łącznie z niespalonym i cząsteczkam i węgla, poprzez syfon, do komory paleniskowej, gdzie m ieszane są z dopływającym węglem. Długi czas przebyw ania tych cząstek w tem p e ra tu rz e sp alania i ich ciągła recyrku

lacja zapew nia uzyskanie wysokiej spraw ności sp alania w szerokim zakresie własności paliw a oraz stw arza idealne w aru n ki w ym ieszania drobnych czą

stek kam ien ia wapiennego z paliwem dla uzysk ania wysokiego współczynnika zw iązania S 0 2 w popiele.

Reakcje chemiczne w zakresie absorpcji S 0 2 przebiegają ja k niżej:

ciepło

C aC 0 3 => CaO + C 0 2 CaO + 1 /2 0 2 + S 0 2 => C a S 0 4

K am ień w apienny je s t stale podaw any z paliwem . Reakcja w iązania S02 w ym aga niewielkiej nadwyżki kam ienia wapiennego. Wielkość tej nadwyżki zależy od ilości siark i w paliwie, te m p e ra tu ry złoża fluidalnego oraz od fizycz

nej i chemicznej ch araktery sty k i kam ien ia wapiennego. Najkorzystniejszą te m p e ra tu rą dla tych reakcji je s t 830 - 890°C.

Dolna sekcja komory paleniskowej zaw iera chłodzony wodą rozdzielacz pow ietrza i system odprow adzania m ate ria łu złoża.

Do kom ory paleniskowej dostarczane je s t powietrze pierw otne i wtórne.

Pow ietrze pierw otne je s t podaw ane z dolnej skrzyni do ru sz tu fluidyzacyjnego i zapew nia inicjowanie fluidyzacji. Pow ietrze w tórne zapew nia uzyskanie wysokiej spraw ności sp alan ia i ogranicza w ytw arzanie NOx w procesie spala

n ia paliw a.

Spaliny z zaw artością resztek m ałych cząstek opuszczają cyklon i przepły

w ają przez konwekcyjny ciąg kotła, w którym zabudowane są powierzchnie ogrzewalne przegrzew aczy pary pierwotnej i w tórnej, podgrzewacza wody i podgrzewacza pow ietrza. Dalej kierow ane są k an ałam i do filtra workowego, gdzie oddzielane są z nich części stałe. Oczyszczone spaliny odprowadzane są w entylatorem wyciągowym do kom ina.

2.3. O b ieg w o d y i p ary

Woda zasilająca doprow adzana je s t do podgrzewacza wody, gdzie przejmuje ciepło od spalin w przepływie przeciwprądowym, a n astępnie kierow ana jest do w alczaka. Z w alczaka woda przepływ a ru ra m i opadowymi do dolnych kom ór parow nika. S tąd m ieszanka parow o-w odna przepływa ru ram i wzno

szącymi, tworzącymi ściany m em branow e kom ory paleniskowej, do górnych

(7)

k om ór zbiorczych i dalej do w alczaka, gdzie n astęp u je odseparow anie wody od p ary . Kocioł posiada n a tu ra ln y obieg wody w parow niku.

P a r a nasycona z w alczaka k ierow ana je s t do ścian rurowych, tworzących e k ra n y ciągu konwekcyjnego i dalej do kom ory wlotowej przegrzew acza pary.

Przegrzew acz w ykonany je s t jako wielostopniowy ze schładzaniem pary po

m iędzy stopniam i. Z kom ory wylotowej p a ra p rzeg rzan a kierow ana je s t do tu rb in y .

Przegrzewacz pary wtórnej wykonany jest w postaci pęczków konwekcyjnych.

2.4. D a n e te c h n ic z n e k o tła

W ydajność kotła 670 t/h

C iśnienie p ary świeżej 131,7 b ar

T e m p era tu ra p ary świeżej 540 °C

Ilość pary wtórnej 578 t/h

C iśnienie p ary w tórnej 24,5 b ar

T e m p era tu ra p a ry w tórnej 540 °C

Paliw o podstawowe polski węgiel b ru n atn y

W artość opałowa 10500 kJ/kg

Zaw artość popiołu 22,5 %

Zaw artość wilgoci 44 %

G ranulacja węgla 0 - 2 5 mm

Paliw o rozpałkowe m azu t

Em isje

N O x 150 g/GJ

s o 2

140 g/GJ

CO 135 g/GJ

Pył 50 mg/mjj

2.5. D o d a tk o w e in fo rm a cje

Przew iduje się, że 80% dostaw k o tła pochodzić będzie od krajow ych dostaw ców .

Dem ontaż stary ch kotłów i m ontaż nowych przeprow adzone zostaną przez krajow e firm y montażowe.

Kocioł dostarczony zostanie wg przepisów i z odbiorem polskiego U rzędu Dozoru Technicznego.

D o ś w ia d c z e n ie firm y A h lstro m g w a r a n tu je s p e łn ie n ie w sz y stk ic h w y m a g a ń K lien ta o k r e ślo n y c h d la o d b u d o w y m o cy w E lek tro w n i T u ró w , z a p e w n i w y s o k ą d y sp o z y c y jn o ść o raz o s ią g n ię c ie z a ło żo n y ch p a r a m e tr ó w te c h n ic z n y c h i e k o n o m ic z n y c h .

(8)

3. NOWA TECHNIKA W KOTLE TYPU COMPACT

Kocioł Pyroflow Com pact je s t m odyfikacją dobrze znanego rozwiązania AHLSTROM PYROFLOW wytwornic p ary z cyrkulacyjnym złożem fluidal

nym ty p u CFB, k tóry zapew nia określone korzyści projektowe i sprawia, że kocioł zajm uje m niejszą przestrzeń.

Pierw szy kocioł z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym (CFB) był wprowadzo

ny w późnych lata ch siedem dziesiątych. T a technologia została rozwinięta dla spalan ia nisko jakościowych paliw, które nie mogły być spalane w ogóle lub bez podtrzym ującego paliw a w istniejących technologiach konwencjonalnych.

3.1. P y r o flo w C om pact

W kotle Pyroflow Compact tradycyjny cyklon je s t zastąpiony przez nowy rodzaj odśrodkowego se p ara to ra (rys. 3). Z am iast norm alnej konfiguracji cyklona, ten sep arato r składa się z płaskich ścian, które pozwalają n a użycie norm alnego m em branowego panela,chłodzonego wodą, wykonanego na auto

m atycznej m aszynie do spaw ania. To powoduje, że kw adratow a kom ora sepa

racyjna m a liczne podobieństwa do tradycyjnego cyklona. Ta kom ora jest wyposażona w zawirowywacz i posiada zbiorczy lej u dołu, który zbiera cząstki i zaw raca do dolnej części komory paleniskowej. Ściany sep arato ra mogą być włączone w system n a tu ra ln e j cyrkulacji ja k w ścianach komory palenisko

wej. W rezultacie, kw adratow y se p ara to r może być połączony ze ścianami kom ory paleniskowej bez kom pensatorów . K ształt sep arato ra cząstek i możli

wość zlokalizowania go bezpośrednio w komorze spraw ia, że uzyskuje się znaczne oszczędności w przestrzeni potrzebnej do zabudowy kotła. Ze względu n a dużą ilość cząstek przepływ ającą przez sep arato r, w dalszymi ciągu konie

czne je s t pokrycie ścian chłodzonych wodą, cienką w arstw ą obmurówki dla ochrony przed erozją. To pozwala n a odzyskanie części ciepła, nie utrudnia rozruchu i nie obniża szybkości chłodzenia. Całkowity ciężar je s t znacznie zredukowany. Połączenia kom pensatorow e między kom orą paleniskową a separatorem stają się niepotrzebne. S tra ta prom ieniow ania sep arato ra jest znacznie zredukow ana.

Niektórzy mogą powiedzieć, że to wszystko może być osiągnięte przez wykonanie okrągłego cyklona chłodzonego wodą. To je s t praw da, ale należy uwzględnić koszty produkcji i m ontażu. P łaskie ściany są prostsze do wykona

n ia i zainstalow ania. Ogólna kompozycja kotła staje się prostsza i zwarta (Compact). Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne są niższe.

3.2. R e a liz a c ja p ro g ra m u k o m ercy jn eg o

N a przełomie roku 1990 A hlstrom opracował ofertę n a wybudowanie małe

go obiektu energetycznego dla Kom panii Ciepłowniczej dla ogrzewania m iasta

(9)

K uhm o we wschodniej części C entralnej F inlandii. W ydajność tej ciepłowni w ynosi 5 MWe/18 MWt, a paliw em była biom asa. J e d n ą z w ersji oferowanych przez A hlstrom a było rozw iązanie bazujące n a CFB z zastosowaniem pozio

mego cyklona. Po pom yślnych testa ch spalan ia, przy zastosow aniu koncepcji Pyroflow Compact z zabudowanym kw adratow ym cyklonem, to rozwiązanie zostało zaoferowane użytkownikowi.

K o n tra k t n a dostaw ę kotła został podpisany n a wiosnę 1991 r. i obejmował d o staw ę tej nowej jednostki. K uhm on Lapo Oy je s t pierwszym użytkownikiem

Rys. 3. Przepływ spalin w kotle Compact Fig. 3. Flow of combustion gases of Compact boiler

(10)

system u CFB drugiej generacji. Obiekt został skom pletow any i oddany do ruchu, a przekazanie użytkownikowi zostało dokonane w końcu 1992 r.

3.3. R e z u lta ty e k sp lo a ta c y jn e k o tła w K uhm o

U ruchom ienie kotła z nowym kw adratow ym cyklonem przebiegło pomyśl

nie. Je d en z głównych problemów — spraw ność separacji został rozwiązany.

Sprawność separacji była porów nyw alna z w ynikam i uzyskanym i w kotle z cyklonem cylindrycznym. W ykonany był obszerny program pomiarowy jako część program u badawczego. Poziomy em isji były nadzwyczaj niskie. Spraw

ność spalan ia leżała w granicach 99,8 do 100%. Dyspozycyjność obiektu pod

czas pierwszego m iesiąca była powyżej 90%. Pom iary wykazały, że obiekt dobrze spełnił w ym agania gw arancyjne, a w yniki ruchowe były prawidłowe w całym zakresie obciążeń. Tablica 2 prezentuje rez u lta ty ruchowe zebrane podczas testów n a początku 1994 r.

Tablica 2 W yniki p o m ia r ó w k o tła COMPACT EC K uhm o

mg/MJ

NOx 56

N20 3

CO 26

S 02 5

Węglowodory ⁰

Cząstki stale 7

Gwarantowana Rzeczywista

Sprawność kotła (%) 87,5 89,2

Przepływ pary (kg/s) 6,3 6,3

Tem peratura pary (°C) 490 490

NOx (mg/MJ) 150 56

Cząstki stałe (mg/MJ) ^{6 6} 7

Obciążenie

51% 80% 97%

Tem peratura pary (°C) 480 480 480

Tem peratura złoża (°C) 855 862 864

Tem peratura na wlocie do cyklona (°C) 834 880 864

Różnica ciśnień w złożu (mbar) 42 45 45

Zawartość 02 w spalinach (%) 2,75 2,51 3,01

(11)

Podczas ru ch u kotłow nia produkow ała ok. 80 - 90% potrzebnego ciepła n a ogrzew anie m iasta Kuhmo oraz trzecią część poprzedniego zużycia energii elektrycznej. O biekt był opalany podstawowo odpadam i drew na, takim i ja k pył drzew ny i kora z pobliskiego ta rta k u . Dodatkowe paliwo, zawierające zrębki drew niane, było również dostępne n a lokalnym obszarze.

Szczegółowy program b ad ań i testów został rozpoczęty n a początku 1994 roku celem w sparcia program u b ad ań w dużej skali kotłów Pyroflow C om pact dla jedn o stek kotłowych większych wielkości.

D rugi k o n tra k t n a jednostkę o mocy 97 MWt Pyroflow Compact został z a w a rty w m arcu dla elektrociepłowni przem ysłowej w Kokkola w Finlandii.

Szybki rozwój wielkości kotłów tego ty p u pow inien pozwolić n a zaprojekto

w an ie jednostki 150 MWe jako system Pyroflow Compact, co zaplanowano na 1994 r.

Rozszerzony program będzie się koncentrow ał n a konstrukcji pozwalającej n a rozw iązanie w szystkich problemów procesu technologicznego, które jeszcze n ie zostały rozw iązane, np. kontrola i regulacja te m p e ra tu ry spalania. N a tu ra ln ie program testow y w Kuhmo u łatw ia dalszy rozwój konstrukcji separato

r a cząstek w oparciu o przeprow adzone b adania. Największym jed n a k wyzwa

n iem będzie zastosow anie tej koncepcji w konstrukcji dużych kotłów. Rozpo

częto prace projektowe m ające n a celu rozwój tej technologii dla dużych jed n o ste k kotłowych.

3.4. K ocioł d la E le k tr o c ie p ło w n i K ok k o la i d a lsz e je d n o s tk i

IVO In tern atio n al OY w m arcu 1993 r. złożyło zamówienie n a dostawę jed n o stk i 97 MWt Pyroflow Compact. Je d n o stk a będzie ok. 5 razy w iększa od k o tła dla Kuhmo i będzie spalać to rf jako podstawowe paliwo. P a ra świeża o ciśnieniu 60 b a r i tem p e ra tu rz e 510°C będzie produkow ana dla potrzeb cie

płownictwa. Kocioł dla elektrociepłowni przemysłowej we wschodniej części m ia s ta Kokkola w F inlandii został uruchom iony w g rudniu 1994 r.

Przeprow adzona następ n ie akcja ofertowa d ała w ynik w postaci 3 k o n tra któw w następnych 15 m iesiącach. Podstawowe dane techniczne podane są w skrócie w tablicach 3 — 6.

Wielkość i ilość proponowanych kotłów będzie rozw ijała się stopniowo, zgodnie ze zdobywanym zaufaniem i pełnym zrozum ieniem w szystkich zalet i możliwości nowej oferty projektowej. Będą proponowane jednostki do 300 MWt, a w perspektyw ie kotły aż do wielkości 500 - 600 MWe. W zrost jed n o stek typu Com pact przebiega dwa razy szybciej w porów naniu ze wzro

ste m oryginalnych kotłów Pyroflow. Liczne p aten ty , zastosowane w technolo

gii Compact, zastrzeżone są w ponad 20 krajach.

Kolejną nowością w pracach inżynierskich je s t Compact H eat Exchanger (CHEX) - w ym iennik ciepła, usytuow any n a nawrocie cząstek zawracanych

(12)

Rys. 4. Kocioł Compact 180 t/h w EC Kokkola Fig. 4. CFB boiler 180 t steam/h Kokkola

(13)

z s e p a ra to ra Compact. To je s t kom plem entarny w ynalazek do Compact, który s ta je się oczywistym i n a tu ra ln y m elem entem k o tła po alternatyw nych roz

w iązan iach problemów naw rotu cząstek stałych. K anał naw rotny wzdłuż bo

k u k o tła stw arza odpowiednią p rzestrzeń w optym alnym środowisku. Wy

m ie n n ik CHEX je s t w ym iennikiem ze stałym złożem fluidalnym , który pracu

je z bardzo m ałą prędkością fluidyzacji.

T ab lica 3 E le k tr o c ie p ło w n ia 4,8 MWe (12,9 MWt) d la K uhm o, F in la n d ia

ELEKTROCIEPŁOWNIA KUHMO, FINLANDIA

Moc elektryczna max 4,8 MWe

Moc cieplna max 12,9 MWt

AHLSTROM PYROFLOW COMPACT CFB-BOILER Dane projektowe

Wydajność cieplna 18 MW,

Ciśnienie pary 81 bar

Tem peratura pary 490°C

PALIWA TORF ODPADY DREWNA

S iarka % 0 , 2 0

Popiół % 5,6 2

Wilgoć % 55 55

Wartość opałowa MJ/kg 7,7 7,3

GWARANTOWANE EMISJE

NOx mg/MJ 150

Pyl mg/MJ 6 6

HARMONOGRAM WDROŻENIA

K ontrakt maj 1991 r.

Początek montażu maj 1992 r.

Uruchomienie grudzień 1992 r.

Dodatkowymi korzyściam i z zastosow ania w ym iennika CHEX są:

- popraw a elastyczności w zakresie rozm ieszczenia powierzchni ogrzewal

nych,

- w ym iennik ze złożem fluidalnym je s t 5 razy bardziej efektywny niż wy

m iennik w k an ale spalin,

— w ym iennik stanow i elem ent um ożliw iający regulację tem p e ra tu ry w ko

m orze paleniskowej dla optym alizacji emisji,

— w ym iennik może być w ykorzystany dla regulacji te m p e ra tu ry pary świeżej i wtórnie przegrzanej,

(14)

T ablica 4 E le k tr o c ie p ło w n ia 35 MWe (65 MWt) d la K ok kola, F in la n d ia

ELEKTROCIEPŁOWNIA KOKKOLA, FINLANDIA

Moc elektryczna max 35 MWe

Moc cieplna max 65 MWt

Wydajność cieplna 97 MWt

Przepływ pary 50 kg/s

PALIWA TORF WĘGIEL

Siarka % ^{0 , 1} 0,73

Popiół % 3,9 12,3

Wilgoć % 50 9,0

Wartość opałowa MJ/kg 8 , 8 25,7

GWARANTOWANE EMISJE TORF WĘGIEL

NOx mg/MJ 140 140

SOx mg/MJ 140 140

Kontrakt marzec 1993 r.

Początek montażu październik 1993 r.

Uruchomienie listopad 1994 r.

- w ym iennik stanow i obiecujące rozw iązanie do opanow ania problemów ko

rozji wysokotem peraturow ej, k tó ra uszkadza wężownice w kanałach spalin przy sp alaniu paliw z zaw artością chlorków. O statnie stopnie przegrze- grzewaczy p ary świeżej/wtórnej mogą być rozw iązane jako powierzchnie w ym iennika CHEX w środowisku wolnym od chlorków, podczas gdy spaliny z chlorkami przepływają w sekcjach w strefie niskich tem peratur metalu.

W ym iennik został wynaleziony i przebadany w Laboratorium w K arhula w 1992 r. Liczne detale i rozw iązania funkcjonalne były weryfikowane i opty

m alizowane. W ym iennik został zastosow any przy modernizacji kotła opalane

go węglem. E ksploatacja potw ierdziła oczekiwania wynikające z testów labo

ratoryjnych.

(15)

T ab lica 5 E le k tr o c ie p ło w n ia 4,3 MWe (11,4 MWt) d la L om m a, S zw ecja

ELEKTROCIEPŁOWNIA LOMMA, SZWECJA

Moc elektryczna max 4,3 MWe

Moc cieplna max 11,4 MWt

Wydajność cieplna 16,2 MWt

PALIWA ODPADY PAPIERU ODPADY DREWNA

S iarka % ^{0 , 2} 0

Popiół % 1 0 2

Wilgoć % 1 0 30

W artość opałowa MJ/kg 19 1 2 , 6

GWARANTOWANE EMISJE ODPADY PAPIERU ODPADY DREWNA

NOx mg/MJ 50 80

SO2 mg/MJ 50 50

CO mg/MJ 90 90

N2O mg/MJ 35

K ontrakt czerwiec 1994 r.

Początek montażu listopad 1994 r.

Uruchomienie luty 1996 r.

5. PODSUMOWANIE

A hlstrom opracował dru g ą generację kotłów CFB, Pyroflow Compact, w któ rych stosowane są kw adratow e „cyklony” jako separatory cząstek. Zaleta

m i kotłów drugiej generacji w sto su n ku do konwencjonalnych kotłów CFB są:

— prostsza, lżejsza i w ym agająca mniejszej przestrzeni do zabudowy kon

strukcja,

- mniejszy czas rozruchu, spowodowany zredukow aniem m as w system ie kotłowym (tradycyjny cyklon),

- eliminacja połączeń kom pesacyjnych pom iędzy kom orą paleniskow ą i se

p aratorem cząstek stałych,

— zredukow anie n ap raw obm urow ania.

(16)

Tablica G E le k tr o c ie p ło w n ia 33 MWe (60 MWt) d la ROYANIENI, F in la n d ia

ELEKTROCIEPŁOWNIA ROYANIENI, FINLANDIA

Moc elektryczna max 33 MWe

Moc cieplna max 60 MWt

Wydajność cieplna 95,8 MWt

Przepływ pary 38 kg/s

PALIWA FREZOWANY

TORF

DARNINA

TORFU WĘGIEL

Siarka % 0,3 0,3 0,9

Azot % ² ^{2 , 0} ^{2 , 0}

Popiół % ^{1 0} 7,0 13,0

Wilgoć % 53 40,0 1 0 , 0

Wartość opałowa MJ/kg ^{2 0 , 8} ^{2 0 , 8} 28,3

GWARANTOWANE EMISJE

NOx mg/MJ ^{1 0 0} ^{1 0 0} ^{1 0 0}

SOx mg/MJ 266 250 750

Dawka dolomitu mg/MJ 140 140 140

Cząstki (suche) mg/mn 50 50 50

CO mg/MJ ^{1 0 0} ^{1 0 0}

Kontrakt styczeń 1994 r.

Początek montażu sierpień 1994 r.

Uruchomienie listopad 1995 r.

Pierw sza jed n ostk a o p arta n a tej technologii w Kuhmo w Finlandii jest w ruchu od początku 1993 r. D ruga jed n o stk a (97 MWt) została uruchom iona w listopadzie 1994 r. Prowadzone prace rozwojowe z nową konstrukcją stw arza

ją podstaw ę do szybkiego zwiększenia skali jednostek.

N o w a g e n e r a cja k o tłó w ty p u P y r o flo w C om pact, w yk orzystu jąca w y n ik i p rz e p r o w a d z o n y c h b a d a ń i z d o b y te ju ż d o św ia d c z e n ie , stw a

rza sz a n s e d la n a sz y c h K lien tó w d la b u d o w y n o w y c h i w y m ia n y sta

ry ch k o tłó w z g w a r a n c ją s p e łn ie n ia w s z y s tk ic h w ym agań te c h n ic z  n y c h , ś r o d o w isk o w y c h i e k o n o m ic z n y c h .

(17)

6. KONKLUZJA PODSTAWOWA DLA KOTŁÓW JUTRA

N a s z a w izja sta n u w sz tu c e k o tło w e j n a n a jb liż sz ą p r z y szło ść d e fi

n ity w n ie leży w k o tła c h z c y r k u la cy jn y m zło ż e n i flu id a ln y m . K otły te z a p e w n ia ją n is k ą e m isję i d u ż ą e la s ty c z n o ś ć p rzy u ż y tk o w a n iu ró ż

n y c h p a liw . D la z m n ie jsz e n ia k o s z tó w in w e s ty c y jn y c h i e k sp lo a ta c y j

n y c h k o tły b ę d ą w y p o sa ż o n e w s e p a r a to r y C om p act i w y m ien n ik i c ie p ła CHEX.

LITERATURA

[1] Tim o K auranen - Compact Design - Second G eneration A hlstrom Boi

lers Power System presen ted a t th e Boiler Days V arkaus Finland Ju n e 11-12,1992.

[2] Timo Hyppanen - Pyroflow Com pact a Second G eneration CFB Boiler presented a t Pow er-G en Europe ’93 P aris, France. May 25-27, 1993.

[3] Timo K auranen - Pyroflow Com pact U pdate presen ted a t th e Ahlstrom Technical Sem inar Cologne, G erm any M ay 16, 1994.

Recenzent: Prof. dr hab. inż. Ludwik CWYNAR W płynęło do Redakcji: 12. 02. 1995 r.

A b str a c t

T he first p art of a rep o rt describes th e biggest circulating fluidized bed boiler th a t will be m ade for Turow Pow er Station. The sub stan tiatio n of used techniq ue is shown as well as its construction and some m ain technical data.

T he second p a rt of a rep o rt discussed th e background, configuration and com m ercialisation plans of th e PYROFLOW COMPACT a second generation circulatin g fluidised bed boiler by Ahlstrom .

T he m atu rin g technology and acceptance of th e CFB Technology by boiler custom ers were presented.

T he development of th e new concept w as te ste d in A hlstrom Pyropowers K arh u la, Finland, R esearch C enter to d eterm ine th e separation perform ance a n d th e emision characteristics.

T he Pyroflow Com pact concept was described em phasizing th e square s e p a ra to rs m ade w ith w a te r cooled wall.

(18)

The first commercial u n it for a Kuhmo d istrict h eatin g purposes capacity 5 MWe/18 MWt tu rn ed over a t the end of 1992. Enclosed tables give the operating resu lts of th e m easurem ents te sts a t th e Kuhmo unit.

Realization of th e commercial plans for th e n ext u n its was presented and th e technical d atas was given in th e enclosed tables.

Sum m ary, th e pap er presen ts th e vision of th e s ta te of the a rt boiler - the u ltim a te boiler of tomorrow.