Partner serwisu

Technologie spalania węgla

Kategoria: Energetyka w chemii

W kotłach energetycznych można
spalać paliwa stałe, ciekłe i gazowe. Dla Polski najważniejsze są paliwa stałe – węgiel kamienny, węgiel brunatny.

Kotły o parametrach nadkrytycznych
    W projektowaniu kotłów należy uwzględniać wymagania prawne w zakresie ograniczenia emisji szkodliwych spalin, odsiarczanie, ograniczanie emisji tlenków azotu i dwutlenku węgla. Współczesne rozwiązania kotłów energetycznych spalających węgiel odznaczają się wysoką wydajnością i sprawnością. Są one oparte na wykorzystaniu nadkrytycznych parametrów pary wodnej. Punkt krytyczny pary wodnej, czyli temperatura i ciśnienie, powyżej której woda nie istnieje w fazie ciekłej, lecz wyłącznie gazowej, ma współrzędne: Tkr = 647,3K, Pkr = 22.115 MPa. Te wartości pokazują, z jakimi trudnościami muszą się liczyć konstruktorzy i wykonawcy takich kotłów. Powyżej temperatury krytycznej para nie skrapla się. Przykładem kotła o parametrach nadkrytycznych, opalanego węglem brunatnym, jest blok o mocy 858 MW, który już pracuje (od września 2011) w Elektrowni Bełchatów z demonstracyjną instalacją wychwytywania i podziemnego składowania CO2. W próbnym rozruchu osiągnięto moc 871 MW wyższą od nominalnej. Instalacja CCS (Carbon Capture and Storage) ma wychwytywać 2,1 miliona ton CO2 rocznie i po skropleniu transportować go 15 km od Elektrowni Bełchatów w celu zatłaczania w wodonośnych warstwach solankowych. Zbiornik, na głębokości 1200 m, ma pomieścić 136 milionów ton CO2. 
    Blok w Bełchatowie jest zaopatrzony w kocioł BB2400. Kocioł ten ma optymalny układ powierzchni ogrzewalnych, gazoszczelne ściany komory paleniskowej, stopnie przegrzewaczy pary i komór wylotowych o dobrej trwałości.
    Pierwsze na świecie kotły parowe na parametry nadkrytyczne zaczęto budować w Stanach Zjednoczonych pod koniec lat 50. XX wieku. Przy wyższej sprawności posiadały one jednak również wyższą awaryjność, spowodowaną nieadekwatną jakością ówczesnych materiałów w stosunku do zwiększonych parametrów technologicznych. Zniechęceni ciągłymi problemami eksploatacyjnymi tych układów, przy jednoczesnym spadku cen gazu ziemnego względem węgla, energetycy amerykańscy wkrótce postawili na większe wykorzystanie tego nośnika w coraz powszechniej stosowanych blokach gazowo-parowych. Tymczasem w Europie i Azji, bardziej uzależnionych od węgla, trwał nieustanny rozwój nowej technologii, który doprowadził z czasem do jej zupełnej dominacji w energetyce. W latach 1995-2000 ponad 85%, czyli 20 000 MW nowych mocy w elektrowniach węglowych krajów OECD
zostało zainstalowanych w blokach z kotłami o parametrach nadkrytycznych. Najnowsze bloki parowe tego typu odznaczają się nie tylko wysoką sprawnością w granicach 44%, lecz także dyspozycyjnością około 90%.
    Koszt inwestycyjny kotłów o parametrach nadkrytycznych jest nieco wyższy niż kotłów o parametrach podkrytycznych, jednak oszczędności paliwa i względy ekologiczne z nawiązką kompensują tę stratę. Aktualnie na świecie pracuje kilkaset kotłów o parametrach nadkrytycznych. Ciśnienia pary tych jednostek przekroczyły 300 bar, natomiast temperatury osiągnęły poziom 615oC, co zapewniło około 44% sprawność bloków. W niedalekiej przyszłości przewiduje się podniesienie temperatury do wartości co najmniej 640oC, dzięki czemu sprawność bloku przekroczy imponujący poziom 50%. Należy zauważyć, że podnoszenie ciśnienia pary w tych kotłach nieznacznie poprawia sprawność, natomiast wskaźnik ten wyraźnie wzrasta w miarę podwyższania temperatury.
    Oczywiście wzrost sprawności kotła (i bloku) nie tylko zmniejsza ilość (a zatem i koszt) paliwa, lecz także przyczynia się do obniżenia emisji CO2, SO2, NOx i innych zanieczyszczeń.

ZAMKNIJ X
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ