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