OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–

150 DLA RÓŻNYCH UDZIAŁÓW

ENERGETYCZNYCH BIOMASY W

PALIWIE

Ryszard GŁĄBIK

Ryszard GŁĄBIK

Kazimierz RZEPA

Kazimierz RZEPA

Zbigniew MODLIŃSKI

Zbigniew MODLIŃSKI

Władysław SIKORSKI

Władysław SIKORSKI

Agnieszka KOSIOREK–HERBUŚ

Agnieszka KOSIOREK–HERBUŚ

Henryk KARCZ

Henryk KARCZ

MIĘDZYNARODOWA

X KONFERENCJA KOTŁOWA ’2006

AKTUALNE PROBLEMY BUDOWY I EKSPLATACJI

KOTŁÓW

Szczyrk, Orle Gniazdo, 17 – 20 października

2006 r.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ZAWARTOŚĆ

ZAWARTOŚĆ

TEMATYCZNA

TEMATYCZNA

PREZENTACJI:

PREZENTACJI:



Wstęp

Wstęp



Opis obiektu

Opis obiektu



Opis kotła OP–150

Opis kotła OP–150



Modernizacja

Modernizacja



Model obliczeniowy

Model obliczeniowy



Wyniki obliczeń cieplnych

Wyniki obliczeń cieplnych

–

–

analiza pracy kotła

analiza pracy kotła



Podsumowanie

Podsumowanie

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE



Problem spalania i współspalania biopaliw

Problem spalania i współspalania biopaliw

w urządzeniach kotłowych:

w urządzeniach kotłowych:

1.

1.

Spalanie bezpośrednie pyłów i trocin drzewnych przez

Spalanie bezpośrednie pyłów i trocin drzewnych przez

mielenie biomasy w młynach bębnowych i pneumatyczne

mielenie biomasy w młynach bębnowych i pneumatyczne

wprowadzenie jej do komory paleniskowej kotła

wprowadzenie jej do komory paleniskowej kotła

2.

2.

Zgazowanie biomasy w reaktorze i wprowadzenie gazu

Zgazowanie biomasy w reaktorze i wprowadzenie gazu

pirolitycznego do kotła

pirolitycznego do kotła

3.

3.

Spalanie biomasy w przedpalenisku rusztowym lub

Spalanie biomasy w przedpalenisku rusztowym lub

fluidalnym i wprowadzenie gorących spalin do komory

fluidalnym i wprowadzenie gorących spalin do komory

paleniskowej kotła

paleniskowej kotła

4.

4.

Zabudowa przedpaleniska zestawionego z dwu

Zabudowa przedpaleniska zestawionego z dwu

urządzeń: pieca obrotowego i komory fluidalnej

urządzeń: pieca obrotowego i komory fluidalnej

oraz wprowadzenie gazów do komory

oraz wprowadzenie gazów do komory

paleniskowej kotła.

paleniskowej kotła.

WSTĘP

OPIS OBIEKTU



Kocioł i urządzenia pomocnicze

Kocioł i urządzenia pomocnicze

1. Dystrybucja paliwa

1. Dystrybucja paliwa

2. Dystrybucja

2. Dystrybucja

powietrza

powietrza

3. Odprowadzenie spalin

3. Odprowadzenie spalin

4.

4.

Odprowadzenie żużla i

Odprowadzenie żużla i

popiołu lotnego

popiołu lotnego

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

Kompleksowe badania współspalania biomasy w kotłach OP – 380, IX Konferencja

Kompleksowe badania współspalania biomasy w kotłach OP – 380, IX Konferencja

Kotłowa, Kasprzyk

Kotłowa, Kasprzyk

OPIS KOTŁA OP–150



Kocioł parowy opalany pyłem

Kocioł parowy opalany pyłem

węgla kamiennego z cyrkulacją

węgla kamiennego z cyrkulacją

naturalną

naturalną



Układ młynowo – palnikowy:

Układ młynowo – palnikowy:

młyn bębnowo – kulowy z

młyn bębnowo – kulowy z

separatorem pyłu, cyklonem i

separatorem pyłu, cyklonem i

zbiornikiem pyłu

zbiornikiem pyłu



Wprowadzenie pyłu do

Wprowadzenie pyłu do

palników eżektorowo

palników eżektorowo



Palenisko niskoemisyjne,

Palenisko niskoemisyjne,

tangencjalne z trzema rządami

tangencjalne z trzema rządami

palników w narożach

palników w narożach



Dysze OFA ponad górnym

Dysze OFA ponad górnym

piętrem palników

piętrem palników



Dysze sorbentu wapna

Dysze sorbentu wapna

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

OPIS KOTŁA OP–150



Przegrzewacze pary:

Przegrzewacze pary:

- Przegrzewacz pary I–ego stopnia

- Przegrzewacz pary I–ego stopnia

usytuowany bezpośrednio za

usytuowany bezpośrednio za

festonem

festonem

- Przegrzewacz sufitowy ponad

- Przegrzewacz sufitowy ponad

częścią konwekcyjną kotła

częścią konwekcyjną kotła

- Rury wieszakowe

- Rury wieszakowe

- Przegrzewacz pary II–ego stopnia

- Przegrzewacz pary II–ego stopnia

- Wtryskiwacz

- Wtryskiwacz

- Przegrzewacz pary III –ego stopnia

- Przegrzewacz pary III –ego stopnia



Podgrzewacz wody

Podgrzewacz wody

dwustopniowy stalowy

dwustopniowy stalowy



Podgrzewacz powietrza

Podgrzewacz powietrza

rurowy dwustopniowy

rurowy dwustopniowy

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

MODERNIZACJA

PROPOZYCJA UKŁADU: DOSTAW, MAGAZYNOWANIA, PRZYGOTOWANIA I

DOSTARCZANIA BIOMASY DO KOTŁA

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

MODERNIZACJA



Kocioł zasilany jest pyłem węgla kamiennego oraz
spalinami z przedpaleniska



Przedpalenisko zbudowane jest z dwu urządzeń

1.

Piec obrotowy zasilany zrębkami oraz gazem ziemnym
dla uzyskania odparowania wilgoci i odgazowania przy
współczynniku nadmiaru powietrza mniejszym od 0,4

2.

Komora fluidalna, w której zachodzi częściowe
spalanie części lotnych i koksu, przy całkowitym
nadmiarze powietrza 0,6

3.

Przewód łączący z króćcami powietrza gorącego
dopalającego 300

o

C

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

MODEL OBLICZENIOWY



Obliczenia wykonano dla przypadku współspalania

trzech paliw o określonym składzie elementarnym



Do pieca obrotowego wprowadza się:



Strumień gazu ziemnego oraz powietrze do spalania zza

podgrzewacza powietrza



Strumień biomasy i powietrza zza podgrzewacza powietrza

dla uzyskania nadmiaru powietrza około 0,4



Do komory fluidalnej wprowadza się:



Strumień gazu pirolitycznego o składzie CO, CO

2

, H

2

, N

2

i

H

2

O



Pozostałość koksowa



Powietrze fluidyzujące zza podgrzewacza powietrza I–ego

stopnia

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

MODEL OBLICZENIOWY



Parametry i wielkości termodynamiczne dla
przedpaleniska:



Moc całkowita mieszaniny do pieca obrotowego



Moc całkowita mieszaniny do instalacji



Moc całkowita mieszaniny po odgazowaniu i spaleniu



Temperatura adiabatyczna w piecu obrotowym



Temperatura adiabatyczna w komorze fluidalnej



Temperatura wylotowa z komory fluidalnej dla przypadku
zastosowania wewnątrz wykładziny karborundowej



Moc cieplna komory fluidalnej przy założeniu całkowitego
zgazowania przy nadmiarze podstechiometrycznym

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA PRACY KOTŁA OP –

150

• Analiza obliczeń cieplnych kotła opalanego pyłem
węglowym

Temperatur

a powietrza

zimnego

υ

air

[

o

C]

Temperatur

a wylotowa

spalin

υ

w

[

o

C]

Sprawność

kotła brutto

η

b

[%]

Ilość paliwa

B [kg/s]

Temperatur

a powietrza

za AH1

υ

air1

[

o

C]

Temperatur

a powietrza

gorącego

υ

airg

[

o

C]

20

135

91,31

3,19

136

262

40

143

90,94

3,18

145

266

Wpływ temperatury powietrza zimnego
Wydajność D

p

= 80 t/h temperatura wody zasilającej t

z

= 155

o

C

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA PRACY KOTŁA OP –

150

89

89,5

90

90,5

91

91,5

80

90

100

110

120

130

140

150

D

p

[t/h]

[%

]

0

1

2

3

4

5

6

7

B

[k

g

/s

]

Eta = f(Dp)
B = f(Dp)

η

η

Zależność sprawności kotła brutto (η) i strumienia paliwa (B) w
funkcji wydajności (D

p

), dla temperatury wody zasilającej t

z

=

155 i temperatury powietrza zimnego υ

air

= 20

o

C, kocioł opalany

pyłem węglowym.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA PRACY KOTŁA OP –

150

Zależność temperatury spalin wylotowych z kotła (υ

Zależność temperatury spalin wylotowych z kotła (υ

w

w

) i temperatury powietrza

) i temperatury powietrza

gorącego (υ

gorącego (υ

airg

airg

) w funkcji wydajności (D

) w funkcji wydajności (D

p

p

), dla temperatury wody zasilającej

), dla temperatury wody zasilającej

t

t

z

z

= 155 i temperatury powietrza zimnego υ

= 155 i temperatury powietrza zimnego υ

air

air

= 20

= 20

o

o

C, kocioł opalany pyłem węglowym.

C, kocioł opalany pyłem węglowym.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA PRACY KOTŁA OP –

150

Zależność sprawności kotła brutto (η) i strumienia paliwa (B) w funkcji wydajności (D

Zależność sprawności kotła brutto (η) i strumienia paliwa (B) w funkcji wydajności (D

p

p

),

),

dla temperatury wody zasilającej t

dla temperatury wody zasilającej t

z

z

= 170 i temperatury powietrza zimnego υ

= 170 i temperatury powietrza zimnego υ

air

air

= 20

= 20

o

o

C,

C,

kocioł opalany pyłem węglowym.

kocioł opalany pyłem węglowym.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA PRACY KOTŁA OP –

150

Zależność temperatury spalin wylotowych z kotła (υ

Zależność temperatury spalin wylotowych z kotła (υ

w

w

) i temperatury powietrza

) i temperatury powietrza

gorącego (υ

gorącego (υ

airg

airg

) w funkcji wydajności (D

) w funkcji wydajności (D

p

p

), dla temperatury wody zasilającej t

), dla temperatury wody zasilającej t

z

z

= 170

= 170

i temperatury powietrza zimnego υ

i temperatury powietrza zimnego υ

air

air

= 20

= 20

o

o

C, kocioł opalany pyłem węglowym.

C, kocioł opalany pyłem węglowym.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA



Konfiguracja 2

Konfiguracja 2

ECO1 –

ECO1 –

przedpalenisko – ECO2

przedpalenisko – ECO2

Temperatura

wody

zasilającej

t

z

[

o

C]

Temperatura

wylotowa

spalin

υ

w

[

o

C]

Sprawność

kotła brutto

η

b

[%]

Ilość wody

regulującej

temp. pary

D

w

[t/h]

Temperatura

wody

zasilającej

walczak

t

2

[

o

C]

155

184

88,5

15,3

289

170

187

88,4

14,4

290

Wpływ temperatury wody zasilającej
Wydajność D

p

= 150 t/h, temperatura powietrza zimnego υ

air

= 20

o

C,

strumień biomasy B

B

= 5 kg/s.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Wpływ temperatury wody zasilającej

Wydajność D

p

= 80 t/h, temperatura powietrza zimnego υ

air

= 20

o

C,

strumień biomasy B

B

= 5 kg/s.

Temperatura

wody

zasilającej

t

z

[

o

C]

Temperatura

wylotowa

spalin

υ

w

[

o

C]

Sprawność

kotła brutto

η

b

[%]

Ilość wody

regulującej

temp. pary

D

w

[t/h]

Temperatura

wody

zasilającej

walczak

t

2

[

o

C]

155

146

90,2

2,7

290

170

150

89,9

2,2

290

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

Konfiguracja 2

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Wpływ temperatury zimnego powietrza

Wpływ temperatury zimnego powietrza

W

W

ydajnoś

ydajnoś

ć

ć

D

D

p

p

= 150 t/h

= 150 t/h

,

,

temperatur

temperatur

a

a

wody zasilającej t

wody zasilającej t

z

z

= 170

= 170

o

o

C

C

, strumień biomasy B

, strumień biomasy B

B

B

= 5

= 5

kg/s

kg/s

Temperatur

a powietrza

zimnego

υ

air

[

o

C]

Temperatur

a wylotowa

spalin

υ

w

[

o

C]

Sprawność

kotła

brutto

η

b

[%]

Ilość

wody

regulują

cej

temp.

pary

D

w

[t/h]

Temperatur

a wody

zasilającej

walczak

t

2

[

o

C]

Temperatur

a powietrza

gorącego

υ

airg

[

o

C]

20

192

81,1

15,1

289

 

349

 

40

195

88,0

14,2

290

 

350

 

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

Konfiguracja 2

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Wpływ temperatury powietrza zimnego

Wpływ temperatury powietrza zimnego

W

W

ydajnoś

ydajnoś

ć

ć

D

D

p

p

= 80 t/h

= 80 t/h

,

,

temperatur

temperatur

a

a

wody zasilającej t

wody zasilającej t

z

z

= 170

= 170

o

o

C

C

strumień biomasy B

strumień biomasy B

B

B

= 5 kg/s

= 5 kg/s

.

.

Temperatur

a powietrza

zimnego

υ

air

[

o

C]

Temperatur

a wylotowa

spalin

υ

w

[

o

C]

Sprawność

kotła brutto

η

b

[%]

Ilość wody

regulującej

temp. pary

D

w

[t/h]

Temperatur

a wody

zasilającej

walczak

t

2

[

o

C]

Temperatur

a powietrza

gorącego

υ

airg

[

o

C]

20

154

89,8

2,6

290

315

40

159

89,6

2,1

290

317

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

Konfiguracja 2

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność ilości wtrysku (D

Zależność ilości wtrysku (D

w

w

) od strumienia biomasy (B

) od strumienia biomasy (B

B

B

) oraz wpływ strumienia biomasy (B

) oraz wpływ strumienia biomasy (B

B

B

) na

) na

sprawność kotła (η), dla stałej wydajności kotła D

sprawność kotła (η), dla stałej wydajności kotła D

p

p

= 120 t/h, kocioł opalany pyłem węglowym i

= 120 t/h, kocioł opalany pyłem węglowym i

biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność temperatury za pierwszym stopniem podgrzewacza powietrza (t

Zależność temperatury za pierwszym stopniem podgrzewacza powietrza (t

air1

air1

), temperatury powietrza gorącego (t

), temperatury powietrza gorącego (t

airg

airg

), temperatury

), temperatury

spalin wylotowych z kotła (t

spalin wylotowych z kotła (t

w

w

) i temperatury wody zasilającej walczak (t

) i temperatury wody zasilającej walczak (t

2

2

) od strumienia biomasy (B

) od strumienia biomasy (B

B

B

), dla stałej wydajności kotła D

), dla stałej wydajności kotła D

p

p

= 120 t/h, kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

= 120 t/h, kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność ilości paliwa (B) w funkcji wydajności kotła (D

Zależność ilości paliwa (B) w funkcji wydajności kotła (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia

), dla stałej wartości strumienia

biomasy (B

biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje

w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność mocy użytecznej (Q

Zależność mocy użytecznej (Q

u

u

) kotła od jego wydajności (D

) kotła od jego wydajności (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem

węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2.

węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność sprawności kotła (η) i ilości wtrysku (D

Zależność sprawności kotła (η) i ilości wtrysku (D

w

w

) od wydajności kotła (D

) od wydajności kotła (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia

), dla stałej wartości strumienia

biomasy (B

biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, konfiguracja 2

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, konfiguracja 2

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

BADANIE WPŁYWU WŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA NA PRACĘ

KOTŁA

Zależność temperatury za pierwszym stopniem podgrzewacza powietrza (t

Zależność temperatury za pierwszym stopniem podgrzewacza powietrza (t

air1

air1

), temperatury

), temperatury

powietrza gorącego (t

powietrza gorącego (t

airg

airg

) i temperatury spalin wylotowych z kotła (t

) i temperatury spalin wylotowych z kotła (t

w

w

) od wydajności kotła (D

) od wydajności kotła (D

p

p

),

),

dla stałej wartości strumienia biomasy (B

dla stałej wartości strumienia biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

= 5 kg/s), kocioł opalany pyłem węglowym i biomasą, przedpalenisko pracuje w konfiguracji 2 (ECO1– przedpalenisko – ECO2).

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA EKSPLOATACYJNA DLA TRZECH

KONFIGURACJI PRZYŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA

Wpływ konfiguracji na temperaturę powietrza gorącego (υ

Wpływ konfiguracji na temperaturę powietrza gorącego (υ

airg

airg

) w funkcji obciążenia kotła (D

) w funkcji obciążenia kotła (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

B

B

= 5 kg/s),

= 5 kg/s),

konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA EKSPLOATACYJNA DLA TRZECH

KONFIGURACJI PRZYŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA

Wpływ konfiguracji na strumień wtrysku (D

Wpływ konfiguracji na strumień wtrysku (D

w

w

) w funkcji wydajności kotła (D

) w funkcji wydajności kotła (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

), dla stałej wartości strumienia biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), konfiguracja

= 5 kg/s), konfiguracja

1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA EKSPLOATACYJNA DLA TRZECH

KONFIGURACJI PRZYŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA

Sprawność brutto kotła (η

Sprawność brutto kotła (η

b

b

) w funkcji wydajność (D

) w funkcji wydajność (D

w

w

) w zależności od konfiguracji, dla stałej wartości strumienia biomasy (B

) w zależności od konfiguracji, dla stałej wartości strumienia biomasy (B

B

B

=

=

5 kg/s), konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 –

5 kg/s), konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2, konfiguracja 3 –

ECO1– ECO2– przedpalenisko.

ECO1– ECO2– przedpalenisko.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

ANALIZA EKSPLOATACYJNA DLA TRZECH

KONFIGURACJI PRZYŁĄCZENIA

PRZEDPALENISKA

Wpływ konfiguracji na temperaturę spalin wylotowych (υ

Wpływ konfiguracji na temperaturę spalin wylotowych (υ

w

w

) w funkcji obciążenia kotła (D

) w funkcji obciążenia kotła (D

p

p

), dla stałej wartości strumienia

), dla stałej wartości strumienia

biomasy (B

biomasy (B

B

B

= 5 kg/s), konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2,

= 5 kg/s), konfiguracja 1 – przedpalenisko – ECO1 – ECO1, konfiguracja 2 – ECO1– przedpalenisko – ECO2,

konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

konfiguracja 3 – ECO1– ECO2– przedpalenisko.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

1.

1.

Obliczenia cieplne kotła przeprowadzono dla

Obliczenia cieplne kotła przeprowadzono dla

dwóch przypadków:

dwóch przypadków:



kocioł opalany jest pyłem węgla kamiennego a

kocioł opalany jest pyłem węgla kamiennego a

obliczenia wykonano dla wydajności kotła (Dp)

obliczenia wykonano dla wydajności kotła (Dp)

od 80 do 150 t/h pary, temperatury powietrza

od 80 do 150 t/h pary, temperatury powietrza

zimnego (υair) 20 i 40 oC oraz temperatury

zimnego (υair) 20 i 40 oC oraz temperatury

wody zasilającej (tz) 155 i 170 oC

wody zasilającej (tz) 155 i 170 oC



kocioł opalany jest pyłem węgla kamiennego

kocioł opalany jest pyłem węgla kamiennego

oraz zasilany spalinami z przedpaleniska przy

oraz zasilany spalinami z przedpaleniska przy

różnej mocy całkowitej mieszaniny do pieca

różnej mocy całkowitej mieszaniny do pieca

obrotowego, przy założeniu, że w przedpalenisku

obrotowego, przy założeniu, że w przedpalenisku

następuje całkowite odgazowanie oraz spalanie

następuje całkowite odgazowanie oraz spalanie

przy współczynniku nadmiaru powietrza λPO +

przy współczynniku nadmiaru powietrza λPO +

λKF = 0.6

λKF = 0.6

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

2. Powietrze do zgazowania biomasy i spalania

2. Powietrze do zgazowania biomasy i spalania

gazu w piecu obrotowym pobierane jest zza

gazu w piecu obrotowym pobierane jest zza

drugiego stopnia podgrzewacza powietrza AH2

drugiego stopnia podgrzewacza powietrza AH2

a proces prowadzi się przy λPO = 0.4. Do

a proces prowadzi się przy λPO = 0.4. Do

komory fluidalnej strumień powietrza pobierany

komory fluidalnej strumień powietrza pobierany

jest zza podgrzewacza powietrza pierwszego

jest zza podgrzewacza powietrza pierwszego

stopnia AH1 przy wartości współczynnika

stopnia AH1 przy wartości współczynnika

nadmiaru powietrza λKF = 0.2. Strumień

nadmiaru powietrza λKF = 0.2. Strumień

powietrza uzupełniającego do komory

powietrza uzupełniającego do komory

paleniskowej kotła doprowadza się zza drugiego

paleniskowej kotła doprowadza się zza drugiego

stopnia podgrzewacza powietrza AH2.

stopnia podgrzewacza powietrza AH2.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

3.

3.

Spalanie w komorze paleniskowej kotła

Spalanie w komorze paleniskowej kotła

prowadzi się przy współczynniku nadmiaru

prowadzi się przy współczynniku nadmiaru

powietrza λKP = 1.15 odniesionym do

powietrza λKP = 1.15 odniesionym do

węgla. Dla tych warunków obliczono: moc

węgla. Dla tych warunków obliczono: moc

komory

fluidalnej,

temperaturę

komory

fluidalnej,

temperaturę

adiabatyczną w komorze fluidalnej oraz

adiabatyczną w komorze fluidalnej oraz

temperaturę wylotową z komory fluidalnej a

temperaturę wylotową z komory fluidalnej a

także temperaturę wody na wypływie z

także temperaturę wody na wypływie z

komory fluidalnej jako podgrzewacza wody.

komory fluidalnej jako podgrzewacza wody.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

4.

4.

Ze względu na możliwość podłączenia

Ze względu na możliwość podłączenia

komory fluidalnej jako podgrzewacza wody

komory fluidalnej jako podgrzewacza wody

w trzech wariantach przeprowadzono

w trzech wariantach przeprowadzono

obliczenia

cieplne

kotła

z

obliczenia

cieplne

kotła

z

przedpaleniskiem odpowiednio dla trzech

przedpaleniskiem odpowiednio dla trzech

konfiguracji:

konfiguracji:



przedpalenisko – ECO1 – ECO2 (konfiguracja 1),

przedpalenisko – ECO1 – ECO2 (konfiguracja 1),



ECO1 – przedpalenisko – ECO2 (konfiguracja 2),

ECO1 – przedpalenisko – ECO2 (konfiguracja 2),



ECO1 – ECO2 – przedpalenisko (konfiguracja 3)

ECO1 – ECO2 – przedpalenisko (konfiguracja 3)

doprowadzenia wody zasilającej do kotła.

doprowadzenia wody zasilającej do kotła.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

W obliczeniach wykazano wpływ konfiguracji

W obliczeniach wykazano wpływ konfiguracji

na

temperaturę

powietrza

gorącego,

na

temperaturę

powietrza

gorącego,

strumień wtrysku, sprawność kotła brutto

strumień wtrysku, sprawność kotła brutto

oraz temperaturę spalin wylotowych z kotła

oraz temperaturę spalin wylotowych z kotła

w funkcji wydajności kotła.

w funkcji wydajności kotła.

Ze

względów

konstrukcyjnych

i

Ze

względów

konstrukcyjnych

i

eksploatacyjnych autorzy przychylają się do

eksploatacyjnych autorzy przychylają się do

wyboru podłączenia przedpaleniska jako

wyboru podłączenia przedpaleniska jako

jednego ze stopni podgrzewacza wody

jednego ze stopni podgrzewacza wody

według

konfiguracji

2

ECO1

–

według

konfiguracji

2

ECO1

–

przedpalenisko – ECO2.

przedpalenisko – ECO2.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI

5.

5.

W

obliczeniach

uwzględnia

się

miejsce

W

obliczeniach

uwzględnia

się

miejsce

wprowadzenia

strumienia

spalin

z

wprowadzenia

strumienia

spalin

z

przedpaleniska do komory paleniskowej kotła.

przedpaleniska do komory paleniskowej kotła.

W tej propozycji jest to lewa pionowa ściana

W tej propozycji jest to lewa pionowa ściana

leja żużlowego. W obliczeniach uwzględnione

leja żużlowego. W obliczeniach uwzględnione

jest

obciążenie

cieplne

dołu

komory

jest

obciążenie

cieplne

dołu

komory

paleniskowej oraz wpływ zmiany strumienia

paleniskowej oraz wpływ zmiany strumienia

spalanej biomasy na temperaturę adiabatyczną

spalanej biomasy na temperaturę adiabatyczną

w komorze, obciążenie jednostki powierzchni

w komorze, obciążenie jednostki powierzchni

ścian parownika, moc cieplną parownika oraz

ścian parownika, moc cieplną parownika oraz

zmianę mocy cieplnych komory paleniskowej i

zmianę mocy cieplnych komory paleniskowej i

powierzchni konwekcyjnych kotła łącznie z

powierzchni konwekcyjnych kotła łącznie z

podgrzewaczem powietrza oraz dystrybucją

podgrzewaczem powietrza oraz dystrybucją

powietrza gorącego.

powietrza gorącego.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE

WNIOSKI



W obliczeniach przyjęto moc palnika

W obliczeniach przyjęto moc palnika

gazowego na poziomie 3,5 MW przy

gazowego na poziomie 3,5 MW przy

założeniu, że proces zgazowania w piecu

założeniu, że proces zgazowania w piecu

obrotowym

prowadzony

jest

przy

obrotowym

prowadzony

jest

przy

nadmiarze powietrza λPO = 0.4 oraz

nadmiarze powietrza λPO = 0.4 oraz

stopień odgazowania biomasy uzależniono

stopień odgazowania biomasy uzależniono

od temperatury zależnością funkcyjną.

od temperatury zależnością funkcyjną.

OBLICZENIA CIEPLNE KOTŁA OP–150 DLA RÓŻNYCH

UDZIAŁÓW ENERGETYCZNYCH BIOMASY W PALIWIE