Kierunki rozwoju

techniki kotłowej

Dr inż. Ryszard Głąbik, Zakład Kotłów i Turbin

Wrocław, dnia 20. listopada 2007r.

Zakres prezentacji

• Pojęcia, określenia, definicje
• Klasyfikacja kotłów, kryteria klasyfikacji
• Współspalanie w kotłach różnych typów
• Przegląd konstrukcji
• Współczesna budowa bloków
• Prognoza rozwoju techniki kotłowej
• Podsumowanie

Pojęcia, określenia, definicje

• Kocioł parowy, elektrownia cieplna
• Konwencjonalna konwersja energii
• Obiegi siłowni parowej (CHP, IGCC)
• Spalanie i współspalanie
• Korozja wysokotemperaturowa i

szlakowanie

• Zgazowanie
• Emisje

Klasyfikacja kotłów, kryteria
klasyfikacji

• klasyfikacja kotłów wg kryterium

technologia spalania

- rusztowe,
- pyłowe,
- fluidalne,
- paleniska specjalne – cyklonowe

Klasyfikacja kotłów, kryteria
klasyfikacji

• klasyfikacja kotłów wg kryterium
obszar parametrów czynnika

roboczego

- podkrytyczne,
- nadkrytyczne,

• klasyfikacja kotłów wg kryterium
konstrukcja części ciśnieniowej

Rozwój współczesnej techniki
kotłowej

Rozwój współczesnej techniki i technologii
kotłów zmierza w kierunku:

• Podwyższenia sprawności kotła
• Podwyższenia sprawności bloku
• Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń (CO

2

)

• Wykorzystanie alternatywnych źródeł

energii

• Opracowanie nowych niekonwencjonalnych

technologii niskoemisyjnych

Kotły rusztowe

Na obecnym poziomie są opracowane konstrukcje

rusztów mechanicznych ze względu na następujące

kryteria:

• Wilgotność węgla
• Zawartość części mineralnych
• Spiekalność węgla
• Zawartość części lotnych
Kotły rusztowe, zarówno wodne jak i parowe wykonuje

się obecnie w wersji:

• szczelne rury parownika
• stopniowanie powietrza
• wielostrefowy podmuch pod ruszt (nawet 7 stref)
• podgrzewacz powietrza zewnętrzny lub też w III ciągu

Ruszty kotłowe

Kocioł rusztowy WR-25

Parametry kotła WR-25

Typ kotła: z przepływem

wymuszonym

Rodzaj paleniska: Rusztowe
Max. wydajność: 32 MW
Temperatura wody wlot/wylot:

70/150°C

Ciśnienie wody wlot/wylot:

2,15/1,9 Mpa

Sprawność kotła: 82%
Rodzaj paliwa: Węgiel kamienny
Wartość opałowa paliwa: 20

MJ/kg

Ruszt łuskowy

Kotły pyłowe

Kierunki rozwoju:

•

Zastosowanie techniki niskoemisyjnej spalania

•

Poprawa przemiału dla osiągnięcia niskiego

niedopału w odpadach paleniskowych

•

Wzrost wydajności kotłów odpowiednio do mocy

bloku

•

Przejście w obszar parametrów nadkrytycznych

pary świeżej i międzystopniowej

•

Opracowanie nowej konstrukcji i zastosowanie

spiralnych rur parownika wewnątrz ryflowanych

•

Opracowanie składu nowych stali stopowych

stosowanych w technice kotłowej

Parametry czynnika roboczego w
obszarze nadkrytycznym

s, kJ/kg K

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

i

,

k

J/

k

g

o

x = 1

Parametry pary

świeżej:

t=580 – 620 °C
p=25-35 MPa
Parametry pary na

wlocie do skraplacza:

x=0,92
p= 2,1kPa

2 lub 3 stopnie

przegrzewu

międzystopniowego

Kocioł pyłowy OP-650b oraz BP-
1150

Kotły fluidalne

Główne kierunki modernizacji kotłów:

• Wyeliminowanie cyklonów zewnętrznych
• Wyeliminowanie z komory paleniskowej

przegrzewaczy pary

• Przejście w obszar parametrów

nadkrytycznych

• Wzrost wydajności kotła
• Zastosowanie cyrkulacji wewnętrznej, a dzięki

temu możliwość zastosowania Intrexów

Prezentacja sylwetek kotłów
fluidalnych

Kocioł cyklonowy – OCG 64

Współspalanie - biomasa -
własności

Współspalanie - biomasa -
własności

Idea współspalania

Zgazowywacz atmosferyczny z
fluidalnym złożem cyrkulacyjnym

Refused Derived Fuel - wysoko kaloryczne frakcje odpadów wysortowane
z opadów przemysłowych bądź miejskich

Pątnów II – informacje ogólne

Blok 464 MW w Elektrowni Pątnów
będzie pierwszą jednostką prądotwórczą
na parametry nadkrytyczne w krajowym
systemie elektroenergetycznym.
Charakteryzuje się wysoką sprawnością
energetyczną: 44,0 % brutto i 41,0 %
netto.Moc znamionowa bloku na
zaciskach generatora przy średnio
rocznej temperaturze wody chłodzącej
16ºC: 470,2 MW.Moc bloku netto na
szynach 400 kV przy temperaturze
wody chłodzącej 16ºC: 446 MW

Dyspozycyjność bloku w cyklu rocznym,uwzględniając remonty bieżące: 94%,
w cyklu 6-letnim z uwzględnieniem remontów kapitalnych: 91,2%.

Roczny czas wykorzystania mocy zainstalowanej: 6800 h
Roczna produkcja energii elektrycznej: 3180 GWh

BB 1345 – budowa kotła

Typ kotła: przepływowy
Rodzaj paleniska: tangencjalne
Max. wydajność: 374 kg/s
Temperatura pary świeżej wylot:

544°C

Ciśnienie pary świeżej wylot: 26,6

Mpa

Temperatura pary wtórnej

wlot/wylot: 308/566°C

Temperatura wody zasilającej:

273°C

Sprawność kotła: 90,3%
Rodzaj paliwa: Węgiel brunatny
Wartość opałowa paliwa: 8,6 MJ/kg

Elektrownia Łagisza

Parametry kotła

Ciągły maksymalny przepływ pary 359.8

kg/s

Ciągły minimalny przepływ pary 143.9 kg/s
Ciśnienie pary wysokoprężnej na dolocie do

turbiny 27.50 MPa

Temperatura pary wysokoprężnej na dolocie

do turbiny 560 °C

Natężenie przepływu pary wtórnej 306.9

kg/s

Ciśnienie pary wtórnej 5.46 MPa
Temperatura pary wtórnej 314.3 °C
Temperatura pary wtórnie przegrzanej na

dolocie do części SP turbiny 580 °C

Temperatura wody zasilającej 289.7 °C

Elektrownia Łagisza

Analiza

J.M

W węglu

W mułach

węglowych

(max. 30 %

udziału)

Wartość

opałowa

MJ/k

g

18-23

7-17

Zawilgocenie

%

6-23

27-4

Zaw. popiołu

%

10-25

28-65

Zawatość

siarki

%

0.6-1.4

0.6-1.6

CFB BOILER

2x274 MWth, 112 kg/s, 135 bar, 538 °C

EC Chorzów Elcho Sp. zo.o., Chorzów, Poland

Fluidalny kocioł na parametry
nadkrytyczne - Łagisza

INTREX-

ściany

Palenisko

Podgrzewacz
wody

Ściany
Ciągu
konwekcyjnego

Rury wieszakowe

SH III

Separatory

SH II

Opromieniowany

SH IV

INTREX

Stacja obejściowa WP

DO TURBINY

Pompa wody zasilającej

Strop

Do rozprężacza

Separator
para/woda

SH I

Podgrzewacz WP

Podgrzewacz WP

Ze zbiornika wody zasilającej

Z TURBINY

RH I

RH II

INTREX

DO TURBINY

Współczesna budowa bloków –
Elektrownia Lippendorf

Współczesna budowa bloków –
Elektrownia Lippendorf

Prognoza rozwoju techniki
kotłowej

Technologia OxyFuel: spalanie w czystym tlenie, recyrkulacja spalin, podwyższenie
stężenia CO

2

, eliminacja pary wodnej ze spalin przez kondensację, wykroplenie

CO

2

, w procesie sprężania

Prognoza rozwoju techniki
kotłowej

Technologia CHP (skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej)

Prognoza rozwoju techniki
kotłowej

Technologia IGCC

(technologia bloku
gazowo-parowego
ze zintegrowanym
zgazowaniem paliwa)

Podsumowanie

Rozwój techniki kotłowej zmierza do:
• podwyższenia parametrów pary
• wzrostu mocy bloku

• ograniczenie emisji NO

x,

SO

2

• wychwytywanie CO

2

ze spalin

• wykorzystanie odpadów, śmieci jako

paliwa dla kotła

• wprowadzenie technologii

zgazowania paliw

Podsumowanie

Kierunki rozwoju techniki kotłowej

Dziękuję za uwagę