1.TURBINA

W turbinach odbywa się przemiana energii cieplnej zawartej w parze w energię mechaniczną. Podziału turbin dokonujemy ze względu na wiele czynników:

1) zasadę działania: akcyjne (akcyjne ze stopniowaniem ciśnienia oraz akcyjne ze stopniowaniem prędkości (stopnie Curtisa) i reakcyjne;

2) kierunek przepływu pary: osiowe i promieniowe;

3) stan czynnika termodynamicznego: na parę przegrzaną z ciśnieniem pod-i nadkrytycznym lub na parę nasyconą (stosowane w elektrowniach jądrowych);

4) liczbę: kadłubów (korpusów), wylotów pary i wałów,

5) specyfikę konstrukcji: komorowe, bębnowe lub ich kombinacje;

6) sposób realizacji obiegu cieplnego: kondensacyjne, przeciwprężne, upustowo-kondensacyjne, upustowo-przeciwprężne, kondensacyjno-ciepłownicze, upustowo-ciepłownicze; udział w pokrywaniu obciążeń dobowych w systemie elektroenergetycznym.

2.ODŻUŻLANIE

MEGATEM-EC Lublin jest pierwszą w Polsce prywatną elektrociepłownią. Została ona wybudowana w połowie ubiegłego wieku dla potrzeb Fabryki Samochodów Ciężarowych w Lublinie. Z upływem czasu elektrociepłownia była modernizowana i rozbudowywana by sprostać potrzebom macierzystej fabryki oraz sąsiednich zakładów przemysłowych. Stała się również drugim pod względem wielkości dostawcą ciepła dla miasta Lublin. Zmiany ustrojowe i ograniczenie działalności przemysłowej w dzielnicy spowodowały, że Elektrociepłownia już jako prywatne przedsiębiorstwo 95% swojej produkcji sprzedaje miastu oraz Lubelskim Zakładom Energetycznym "LUBZEL SA".

Elektrociepłownia jest nowoczesnym zakładem dysponującym 502 MW mocy zainstalowanej, w tym 481 MW do produkcji ciepła w postaci gorącej wody i pary technologicznej, oraz 21MW do produkcji energii elektrycznej. W ruchu ciągłym pracuje:

- 5 kotłów parowych(EKM-50) o mocy 40MW każdy

- 3 kotły wodne(2 x WP-70 i 1 x WP-120) o mocach odpowiednio 2 x 81MW i 140MW

- 2 turbogeneratory o mocy 10,5MW każdy

Produkcja ciepła odbywa się w układzie skojarzonym, co umożliwia jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej. Z Elektrociepłowni wyprowadzone są 4 magistrale elektrociepłownicze (o przekrojach 800mm; 500mm; 400mm), którymi przesyłane jest ciepło do dzielnic Lublina: Tatary, Bronowice, Felin, Śródmieście. Czechów, Kalinowszczyzna. W Elektrociepłowni zainstalowane są dwa turbogeneratory 6kV o łącznej mocy 21MW współpracujące z rozdzielnicą główną RG 6kV. Produkowana energia elektryczna pokrywa w całości potrzeby Megatem EC. Jej nadwyżka jest przesyłana liniami kablowymi 6kV do stacji transformatorowo-rozdzielczych 110/6kV E1-E2. Transformacja energii odbywa się za pomocą 4 transformatorów 110/6kV o mocy 16MVA każdy i sprzedawana jest do sieci Zakładu Energetycznego "LUBZEL SA" oraz do Towarzystwa Inwestycyjnego "Elektrownia Wschód" SA, które zasila zakłady produkcyjne znajdujące się na terenie Masy Upadłości Daewoo Motor Polska Sp z o.o.

Odżużlanie

Produkty niepalne pozostające po spaleniu paliwa stałego nazywane są ogólnie popiołem i występują w trzech postaciach: żużla, popiołu drobnego i popiołu lotnego. Żużel może występować w postaci drobnego pyłu lub wielkich spieczonych brył, zależnie od charakterystyki popiołu i procesu spalania. W kotłach z płynnym odprowadzaniem żużla, po zgranulowaniu wodą żużel przybiera najczęściej postać drobnego i ostrego żwiru. Popiół drobny unoszony jest ze strumieniem spalin i jest wytrącany w lejach ciągu konwekcyjnego, popiół lotny jest wytrącany w odpylaczach, lub unoszony ze spalinami do komina. Odpopielanie możemy prowadzić: mechanicznie, hydraulicznie, lub pneumatycznie. Wybór sposobu odpopielania zależy od właściwości fizycznych i chemicznych popiołu, odległości transportu, dalszego przeznaczenia popiołu itp. Dalszy transport popiołu może już być realizowany przy użyciu wagonów kolejowych, samochodów ciężarowych lub przenośników taśmowych.

Odżużlanie mechaniczne:

Do kotłów różnej wielkości, zwłaszcza rusztowych szeroko stosowane są wygarniacze łańcuchowe mokre z podłużnymi wannami. Wanna z wodą jest umieszczona pod kilkoma lejami kotła, a dla kotłów pyłowych - pod podłużnym wylotem leja żużlowego komory paleniskowej. Końcówki lejów są zanurzone w wodzie w celu odcięcia dopływu „fałszywego" powietrza do komory paleniskowej. Wanna jest zakończona pochylnią, co umożliwia odsączanie wody od żużla wygarniętego przez wygarniacz. Z wanny żużel najczęściej jest wygarniany do instalacji hydraulicznej, lub na przenośniki taśmowe, którymi jest transportowany dalej,

Kotły w Megatemie

EKM-50: - Jest to kocioł rusztowy, o ruszcie wędrownym. Każdy kocioł posiada dwa ruszty o szerokościach 3m każdy. Kocioł jest zasilany węglem o średnicy ok. 20mm. Wśród odpadów z tego kotła 80% stanowi żużel, a pozostałe 20% stanowią odpady pyłowe. Kocioł pod każdym z dwóch rusztów posiada trzy leje zsypowe. Pierwszy jest na węgiel, który przesypał się przez ruszt jeszcze przed zapaleniem. Jest on opróżniany dość rzadko, a węgiel z niego jest podawany znów do spalenia. Następny lej jest na popiół drobny, który już po zapaleniu przesypał się przez ruszt. Trzeci lej jest na żużel spalony, który spada na końcu rusztu. Żużel z tych dwóch lei spada do wanny z wodą, gdzie jest ostatecznie gaszony. Z wanny jest on wybierany specjalnym taśmociągiem w postaci wygarniaczy łańcuchowych idących po dnie. Następnie trafia on do kanału odżużlającego i niesiony przez strumień wody ostatecznie trafia do osadników żużla, skąd jest potem zabierany na składowisko, lub sprzedawany. Żużel z tego kotła jest w postaci „ostrych szyszek".

WP-70, WP120: Są to kotły pyłowe, o palenisku tangencjalnym. Kocioł jest zasilany pyłem węglowym przygotowywanym wcześniej w młynach. Wśród odpadów z tego kotła żużel stanowi 20%, a odpady pyłowe 80%. W dnie kotła znajdują się dwa leje zsypowe na żużel. Spada on do wanien z wodą, skąd jest wybierany wygarniaczem łańcuchowym i tym samym kanałem odżużlającym, co żużel z kotłów EKM trafia do osadników.

Osadniki - w postaci trzech basenów mokrych, skąd żużel jest wybierany przy pomocy suwnicy mostowej w celu odsączenia wody na składowisko obok osadników. W razie potrzeby wstępnie odsączony żużel jest transportowany na składowisko, lub sprzedawany.

Badanie żużla: W czasie laboratorium przeprowadziliśmy badanie żużla. Polegało ono na tym, że musieliśmy pobrać z wanny 12 próbek żużla w odstępach pięciominutowych. Badaliśmy żużel z kotła EKM-50/4, oddzielnie dla paleniska lewego i prawego. Następnie w celu uśrednienia próbek z pobranego żużla usypaliśmy dwie kupki. Przemieszaliśmy całą kupkę, następnie dzieląc na cztery mniejsze odrzuciliśmy dwie części. Resztę ponownie dokładnie wymieszaliśmy i podzieliliśmy na cztery części, odrzucając dwie. Czynność tę powtórzyliśmy jeszcze raz, jednak za trzecim razem dwie części, które pozostały zebraliśmy do pojemnika i oddaliśmy do analizy do laboratorium.

Wyniki analizy: Badania wykazały, procentową zawartość części palnych w żużlu, odpowiednio:

Strona lewa -29,11% Strona prawa -29,72%

Wnioski:

Badania wykazały dużą zawartość części palnych w żużlu. Cechą spalania całkowitego jest to, że całe paliwo ulega spaleniu i żadne części palne nie przedostają się do popiołu i żużla. Uzyskane wyniki sugerują, że proces spalania w badanym kotle nie jest optymalny. Powodem może być zbyt duża prędkość przesuwu rusztu lub zbyt mały dopływ powietrza. Sposób odżużlania w elektrociepłowni MEGATEM, to połączenie odżużlania mechanicznego i hydraulicznego. Żużel jest wybierany wygarniaczami łańcuchowymi, ale gaszony jest w wannie i transportowany jest strumieniem wody. Prowadzenie odżużlania w taki sposób jest kompromisem pomiędzy ilością zużywanej energii elektrycznej i wody. Jest to także sposób dość wygodny i w miarę niezawodny. Na laboratoriach dowiedzieliśmy się, że taka instalacja wymaga przeglądu i ewentualnego remontu raz w roku, poza tym pracuje właściwie bezobsługowo. Ważnym jest tylko, aby dbać o zaopatrzenie w wodę.

3.ANALIZA SPALIN

Przepisy związane z ochroną środowiska jak i technologie stosowane w kotłach rusztowych wymuszają stosowanie analizatorów spalin. Optymalne ustawienie kotła rusztowego polega na odpowiednim dobraniu mieszaniny powietrza i paliwa w procesie spalania, oraz prędkości przesuwania się rusztu. Tak ustawiony proces spalania staje wydajniejszy, co wiąże się bezpośrednio z dużą oszczędnością paliwa, lecz także w mniejszym stopniu uwalnianiem, Co2, CO, SO2, NO2 do atmosfery.

Podstawowymi gazami w spalinach są: tlen O2, tlenek węgla - CO, dwutlenek węgla – CO2, tlenek azotu NO, tlenki azotu - NOx, dwutlenek siarki NO2. Generalnie pomiar stężenia tlenu, tlenku węgla, temperatury spalin i otoczenia wystarcza do ustawienia kotła rusztowego. Tlenki azotu znajdujące się w spalinach są substancjami szkodliwymi dla zdrowia i należy je ograniczać do minimum. Zaś tlenek siarki świadczą o czystości używanego paliwa i jest w zasadzie niezależny od nastawy kotła rusztowego. Ilość spalin zależy od nadmiaru powietrza Lt. Masę spalin określa następujący wzór Ms=λLt+1 Znając skład masowy dla każdego paliwa można określić wartość stechiometryczną paliwa.

Dla węgla kamiennego: C+O₂ —♦ CO2

CO_2max=18,5-19,2% Dla węgla brunatnego

CO_2max=18-19,5% Dla olejów opałowych

CO_2max=15,6% Dla gazu:

CO_2max=12-13%

W wyniku spalania paliwa powstaje para wodna i dwutlenak węgla. Zawartość dwutlenku węgla można obliczyć ze wzoru:

CO_2max=21 C/(C+2,37(H-(O+S)/8)) [%]

C-zawartość masowa węgla w paliwie

CO2rzeczywisie= CO2max/λ λ- współczynnik nadmiaru powietrza

W wyniku spalania paliwa wartość opałowa Wu równa jest ciepłu spalin przy stałym ciśnieniu C_psp Wu=C_psp(1+Lt)(Tt-T₀)

Teoretyczna temperatura spalin wobec tego wynosi: T_F = Wu/(1+L_t)Cpsp+To

Współczynnik nadmiaru powietrza oblicza się z następującego wzoru: A=Lrz/Lr=N/Nt=N/(N-79/21O)

Jeżeli spalanie jest zupełne to w spalinach zostaje CO.

Reakcja wygląda następująco : 2C+O2------► 2CO

Tabela dopuszczalnej ilości suchych gazów odlotowych w warunkach normalnych przy zawartości tlenu 3 % w gazach odlotowych.

Tabela 1

Moc Dopuszczalna ilość m mg/m³ suchych gazów odlotowych w

cieplna warunkach normalnych przy zawartości tlenu 3 % w gazach

zrodła				odlotowych
[MWt]
	SO2	NO2	pył	CO	SO2	NO2	pył
<5	4375	450	50	150	850	450	50
5-10	4375	450	50	150	1700	450	50
>50	350	450	50	150	1700	450	50

2. Przyrządy pomiarowe-analizatory spalin (analizator chemiczny) Aparat Orsata jest przyrządem stosowanym w analizie spalin do oznaczania zawartości dwutlenku węgla CO2, tlenku węgla CO i tlenu O2 metodą selektywnej absorpcji. Składa się z biurety połączonej z naczyniem poziomowym, wypełnionych zwykle nasyconym roztworem chlorku sodu, oraz 3 płuczek zawierających roztwory odpowiednich absorbentów 50-procentowy roztwór wodorotlenku potasu KOH (pochłania CO2), zasadowy roztwór pirogalolu (pochłania O₂) oraz amoniakalny roztwór chlorku miedzi(ll) (pochłania CO). Próbkę gazu pobiera się do biurety, a następnie przez zmianę położenia naczynia poziomowego wprowadza się kolejno do płuczek; mierząc w biurecie pierwotną objętość mieszaniny gazowej i objętość po pochłonięciu danego składnika oznacza się zawartość poszczególnych składników. Zbudowany został przez francuskiego chemika Orsata.

1- biureta pomiarowa (miernica)

2- płuczek

3- butla manipulacyjna 4-filtr

Analiza składu chemicznego spalin
Badane
składniki
CO2
O2
CO

3.Wnioski

Z analizy spalin w kotle rusztowym wynika ,że na podstawie pomiarów sporządzonych w elektrociepłowni Megatem-Lublin nie są przekroczone żadne wartości produktów spalania. Wiadomo też że nadmiar powietrza określić można na podstawie analizy chemicznej spalin ,bądź odpowiednich wykresów sporządzonych dla danego paliwa. Analizator chemiczny potrafi określić udział poszczególnych składników w spalinach jak CO₂, CO ,O₂. Oprócz klasycznego analizatora chemicznego są inne jak np.: konduktometryczny CO₂ , CO ; magnetyczny i z sądami cyrkonowymi O₂; absorpcyjne CO₂, CO.

4.Uzdatnianie wody

Zajęcia z laboratorium Wytwarzania Energii Elektrycznej odbywały się w elektrociepłowni MEGATEM-EC Lublin, która jest pierwszą prywatną elektrociepłownią w Polsce. Została wybudowana w połowie ubiegłego wieku dla potrzeb Fabryki Samochodów Ciężarowych w Lublinie. Z upływem czasu była modernizowana i rozbudowywana by sprostać potrzebom macierzystej fabryki oraz sąsiednich zakładów przemysłowych. Stała się również drugim pod względem wielkości dostawcą ciepła dla miasta Lublina. Zmiany ustrojowe i ograniczenie działalności przemysłowej w dzielnicy spowodowały, że

Elektrociepłownia już jako prywatne przedsiębiorstwo 95% swojej produkcji sprzedaje miastu oraz Lubelskim Zakładom Energetycznym "LUBZEL SA".

1. Charakterystyka H₂O i jej ujęć

Elektrociepłownia Megatem jest zasilana w wodę surową z dwóch ujęć:

- ujęcie wody głębinowej w m. Turka, gdzie woda jest czysta biologicznie, ale jest woda Twardą.

- ujęcie wody rzecznej z Bystrzycy (rys. 1 i 2). zawiera ona dużo zanieczyszczeń organicznych, ma sporą zawiesinę i dużo chlorków, ale jest wodą miękką.

Ujęcie wody z Bystrzycy (jego charakterystyka):

Woda jest pobierana z dna rzeki, pierwszym elementem układu uzdatniania H;O jest filtr, a zaraz zanim pierwszy osadnik. Przy brzegu usytuowany jest drugi osadnik oraz dwa nowe filtry, które zostały zamontowane w zeszłym roku, aby poprawić jakość wody surowej dostarczanej do elektrociepłowni. Na odcinku od brzegu rzeki do przepompowni jest umieszczony kolejny osadnik . Koło budynku przepompowni umiejscowiony jest zbiornik wody o średnicy 4m i głębokości około 7m, przy którym znajduje się czwarty i osiami osadnik. Filtry zastosowane w układzie są czyszczone sprężonym powietrzem.

Z powyższego opisu wynika, ze woda dla potrzeb zakładu MUGATEM jest bardzo dobrze przygotowywana, dzięki filtrom oraz osadnikom H.O jest dobrze czyszczona z wszelkich zanieczyszczeń stałych (mul, śmieci, piasek oraz roślinności). Woda z ujęcia rzecznego zawiera dużo więcej soli niż z ujęcia głębinowego, powodem lego są zanieczyszczenia z łąk i pól uprawnych (nawozy i opryski), oraz sole (głównie w na przełomie zimy i wiosny) i zanieczyszczenia, które spływają z ulic.

Nie zależnie od źródła woda zawiera wiele zanieczyszczeń, należą do nich:

- sole wapnia - sodu - magnezu - żelaza

- koloidy (krzemionka, humus, tłuszcze, białka i węglowodany)

- gazy (tlen, azot, dwutlenek węgla)

- zawiesiny mechaniczne, organiczne i nieorganiczne

Zasilanie kotłów nie odpowiednią wodą powoduje tworzenie się kamienia kotłowego i mułu, korozji wewnętrznych kotła oraz zanieczyszczenie pary, co z kolei powoduje korozję i wydzielanie osadów na ściankach rurociągów i na łopatkach turbiny.

Budowane obecnie kotły o dużej wydajności i na wysokie parametry pary wiąże się z koniecznością starannego przygotowania wody zasilającej. W obiegu parowo-wodnym w elektrociepłowniach występują straty wody związane z:

- procesem odgazowywania - nieszczelnością turbin

- odmulaniem - odsalaniem - wszelkimi wyciekami

które wyrównuje się przez dodawanie wody dodatkowej (uzupełniającej), odpowiednio przygotowanej. Obieg wody w Elektrociepłowni wynosi około 50 ton/h. Woda zasilająca jest zwykle mieszaniną skroplin odpowiednio przygotowanej wody dodatkowej. Skropliny zawierają na ogół nieznaczne ilości zanieczyszczeń, o jakości wody zasilającej decyduje więc przede wszystkim udział wody dodatkowej i stopień jej zanieczyszczenia.

Charakterystyczną cechą wody jest jej twardość określająca ogólną zwartość rozpuszczonych w niej soli wapnia i magnezu. Twardość całkowita tw_c odnosi do łącznej zawartości wszelkich soli wapniowych i magnezowych. Ze względów praktycznych rozróżnia się twardość węglanową t\\\.. określoną zawartością węglanów i kwaśnych węglanów wapnia i magnezu: CaCO3, MgCO3, Ca(HCO3) i Mg(HCO3)2 oraz twardość nie węglanową którą powoduje obecność w wodzie chlorków, siarczanów, azotanów i krzemianów wapnia i magnezu: CaCl2, CaSO4, Ca(NO3)2, CaSiO3 oraz MgCl2 MgSO4, Mg(NO3)2 i MgSiO3. twardość całkowita jest sumą tych dwóch twardości.

tw_c = tww + twn

Miarą twardości wody jest liczba miligramorównoważników (miliwali, mval), odpowiedniej soli w jl litrze wody. Wody o twardości do 3.5 mval/l są uważane za miękkie i bardzo pożądane do celów przemysłowych.

Sole znajdujące się w wodzie i nadające jej twardości wytracają się w postaci kamienia na powierzchniach wewnętrznych układu wodno-parowego kotła, pogarszając tym samym warunki wymiany ciepła i powodując groźne miejscowe spiętrzenia temperatury. Szczególnie niebezpieczny, ze względu na małą przewodność cieplną jest kamień powstały z krzemionki wytrąconej z wody kotłowej. Przy wysokich ciśnieniach osad krzemionki jest przenoszony z parą do turbiny i wytrąca się na łopatkach.

Inne sole rozpuszczalne w wodzie nie wytrącają się lecz zwiększają jej gęstość co sprzyja porywaniu przez parę cząsteczek wody. Odparowanie wody powoduje zagęszczenie soli w niej zawartych, aby utrzymać stężenie soli na wymaganym poziomie należy stale odprowadzać część wody (odmulać kocioł).

Zawartość gazów, zwłaszcza O2 i CO2, powoduje korozję kotła. Powstawaniu korozji tlenowej zapobiega się przez staranne odtlenianie wody zasilającej; korozji wywołanej dwutlenkiem węgla zapobiega się przez usuwanie w procesie Korozję elektrochemiczną powodują w kotle roztwory o odczynie kwaśnym lub alkalicznym. O agresywności roztworu decyduje stężenie jonów wodorowych (wykładnik pH). W celu zabezpieczenia kotła przed korozja elektrochemiczną jest wymagana odpowiednia alkaliczność wody. Są dwie alkaliczności typu P i N.

2. Przebieg uzdatniania wody

Woda pobrana z dwóch ujęć. musi być zmagazynowana dla celów bezpieczeństwa (wielokrotność wody w kotłach potrzebnej na wypadek awarii). Zapasy wody surowej zmagazynowane są w trzech zbiornikach o łącznej objętości około 1000m\ Trzeba dodać, że z l,4-l,6m' wody surowej otrzymamy Im' wody uzdatnionej. Z tych zbiorników woda dodatkowa jest pompowana na akcelerator gdzie następuje dekarbonizacja mająca na celu zmniejszenie twardości węglanowej. Dekarbonizację stosuje się zwykle do wód o twardości większej niż 2 mval/l a więc takiej jaka jest na Lubelszczyźnie. Podczas tego procesu dodaje się do wody wodorotlenek wapnia Ca(OH)> który powoduje związanie CO: oraz zamianę kwaśnych węglanów na obojętne węglany wapnia i wodorotlenek magnezu. Wodorotlenek wapnia jest dawkowany w postaci mleka wapiennego o zawartości 2-5% roztworu CaO w wodzie. Mleczko wapienne uzyskuje się w stacji przygotowania mleka wapiennego. Wapno jest podawane mechanicznie z magazynu wapna na lasownik, skąd dwoma pompami wapnia na mieszalniki

Obliczenia:

1. Twardość og. = v*k*0,004*1000/a [mval/dm³], gdzie k=0,91; a=10; 50 lub 250ml.

(a) Tw. og. = 17*0,91*0,004*1000/10 = 6,188 [nwal/dm']; (b)Tw.og. = 50*0,91*0,004*1000/10 = 2,155 [trwal/dm¹];

4. Na obecność chlorkó, Metoda Mora: x = v*c*35453/100 [mg/dm¹]. gdzie c-=0,02mola.

(b) x = 4,5*0,02*35453/100 = 3 190,77 [mg/dnv]

Twardość wody, np. dla wody surowej (l0ml) badamy poprzez dodanie lml buforu, lcm chlorowodorku, lcm siarczku sodu i czerni eriochromowej jako wskaźnika.

Zasadowość typu P mierzymy dodając do wody z Virbosa po dekarbonizacji fenoloftaleinę (bezbarwną) w wyniku reakcji z wodą powstaje roztwór o barwie fioletowej, następnie miareczkujemy kwasem solnym HCL 0,1 normalnym do chwili aż otrzymamy odpowiednią barwę.

Następnie przechodzi się do analizy alkaliczność typu M, która polega na dodaniu do wody oranżu metylowego (dodajemy oranż do próbki po zbadaniu zasadowości typu P), a następnie miareczkujemy kwasem solnym HCL.0,1 normalnym, aż do zmiany barwy na kolor skórki cebuli.

Obie te alkaliczności przeprowadza się metodą miareczkowania. - chemiczne dodawanie małymi porcjami dokładnie odmierzonej objętości mianowanego roztworu odczynnika do roztworu substancji oznaczanej; miareczkowanie prowadzi się do osiągnięcia punktu równoważnikowego (do chwili, gdy cała ilość zawartej w próbce oznaczanej substancji przereaguje z odczynnikiem miareczkującym). Zwykle miareczkowanie prowadzi się aż do osiągnięcia punktu końcowego, który może nieznacznie różnić się od punktu równoważnikowego. Znając ilość zużytego do miareczkowania odczynnika możemy przeprowadzać obliczenia. Badanie na obecność chlorków zostało wykonane tylko dla H2O z Virbosa po dekarbonizacji, gdzie do lOOml naszej wody dodaliśmy 1mlchromianu potasu i miareczkowaliśmy AgNO3.

4. Wnioski Woda w elektrociepłowni MEGATEM-EC Lublin jest bardzo dobrze i staranie przygotowywana do celów technologicznych, i spełnia wszelkie normy jakości. A to zasługa osób pracującym w laboratorium i cały czas serwisowanego oraz modernizowanego układu oczyszczania.

5.ODSIARCZANIE

Przy spalaniu węgla kamiennego uwalniane są znaczne ilości SO-, Aby ograniczyć ilości emitowanych do atmosfery zanieczyszczeń stosuje się instalacje odsiarczające spaliny Opracowano wiele metod odsiarczania spalin Można je podzielić wg następujących kryteriów:

• wapniowe

• dwualkaiczne (magnezowe, sodowe, aluminiowe),

• inne (adsorpcyjne, amoniakalne, radiacyjne) Istnieje również inna klasyfikacja:

• metoda sucha • półsucha • półsucha

• metody proste odpadowe - dodawanie CaCO,, powstaje CaSO_i i CaSO. w miale węglowym.

• pół odpadowe - w wyniku np procesów absorpcji otrzymuje się produkt o użytecznych właściwościach

• bezodpadowe - prowadzą do otrzymywania czystego SO-,, siarki lub kwasu siarkowego

W Elektrociepłowni Megatem zastosowano półsuchą metodę odsiarczania spalin W metodzie tej do wytwarzania sorbentu wykorzystywane jest wapno Sorbentem jest mleczko wapienne które powstaje w wyniku wymieszania mączki wapiennej i wody Proces odsiarczania polega na rozpyleniu sorbentu w strumieniu spalin w specjalnym absorberze Mleczko wapienne zostaje rozpylone przez atomizer na drobiny rzędu 60 u.m dzięki czemu uzyskuje się powierzchnię ok 200m- z jednego litra mleczka wapiennego . Tak drobne rozpylenie sorbentu w gorących spalinach powoduje odparowanie wody i wytrącenie suchego produktu odsiarczania na dno absorbera, produktami odsiarczania metodą półsucha są siarczyny i siarczany wapnia oraz węglany i chlorki wapnia Reakcje zachodzą według równań:

Ca(OH)₂ =CaO + H₂O

CoO + SO₂ +CaSO-,

CaO + SO₁ +1 / 2O, = CaSO,

CaO + SO, =CaSO,

Do podstawowych zalet tej metody należy zaliczyć: -stosunkowo niskie koszty inwestycyjne, - niskie koszty eksploatacyjne, a mianowicie:

- brak oczyszczalni ścieków,

- nie musi być stosowane zabezpieczenie antykorozyjne kanałów spalania,

- niniejsze zużycie wody procesowej,

- mniejsze zużycie energii elektrycznej

Do podstawowych wad tej metody należy zaliczyć:

- niską przydatność produktów odsiarczania.

- duże trudności wynikające z potrzeby składowania dużych ilości produktów odpadowych,

- konieczność stosowania droższego i w większym nadmiarze sorbentu,

- niższe wykorzystanie sorbentu,

- niższa skuteczność odsiarczania spalin (80-85%).

Temperatura, w jakiej przebiega proces bardzo wyraźnie wpływa na skuteczność odsiarczania Gdy temperatura procesu jest bliższa temperaturze punktu rosy, wówczas skuteczność odsiarczania jest wyższa, ale równocześnie ze względu na obecność chlorków wapnia, rośnie prawdopodobieństwo trwałego zarastania worków filtracyjnych W praktyce eksploatacyjnej należy utrzymywać temperaturę procesu na poziomie o około I OT powyżej temperatury wodnego punktu rosy. Bardzo wyraźny wpływ na skuteczność odsiarczania spalin ma jakość rozpylania (drobnodyspersyjności) kropel mleczka wapiennego oraz na dyspozycyjność całej instalacji.

Ogólnie można stwierdzić, że technologia nadaje się do mniejszych jednostek energetycznych rzędu 50-130MW i to na krótszy czas żywotności urządzeń podstawowych. Należy mieć na uwadze wymagania, jakie będą obowiązywały po roku 2016 gdzie w stosunku do wszystkich jednostek o mocy większej od 50 MW będzie obowiązywać norma emisji S02 200 mg/m3 Za pomocą tej technologii osiągnięcie takiej wartości będzie niemożliwe.

6.Turbogenerator i układy elektryczne w elektrociepłowni

1. Wstęp generatory synchroniczne

Do przetwarzania energii mechanicznej na elektryczną stosuje się trójfazowe prą­dnice synchroniczne, przy czym prądnice z wirnikiem cylindrycznym (z tzw. uta­jonymi biegunami) nazywają się turbogeneratorami z uwagi na napęd turbinami parowymi, natomiast prądnice z jawnymi biegunami stosowane w elektrowniach wodnych - hydrogeneratorami. Turbogeneratory są budowane jako dwubiegunowe dla bardzo dużej mocy np. w elektrowniach jądrowych również jako czterobiegunowe. Wirniki turbogeneratorów są wykonywane w kształcie cylindra z odkuwki stalowej z wyfrezowanymi na obwodzie żłobkami, w których są ułożone cewki uzwojenia wzbudzenia. Uzwojenie wzbudzenia jest wykonane z miedzi miękkiej, ewentualnie z dodatkiem srebra, co zapobiega ich trwałym odkształceniom. Cewki są wykonane w postaci wiązki przewodów o przekroju prostokątnym, a w przypadku bezpośredniego chłodzenia stosuje się przewody profilowane. W celu niedopuszczenia do wypadnięcia cewek na skutek działania siły odśrodkowej, żłobki wirnika są zamknięte klinami z materiałów niemagnetycznych (aluminium, stal niemagnetyczna). Natomiast połączenia czołowe uzwojeń wirnika są zabezpieczone przed odkształceniem za pomocą kołpaków ze stali stopowej o dużej wytrzymałości mechanicznej. Między połączeniami czołowymi i kołpakiem znajduje się warstwa materiału izolacyjnego. Uzwojenie wzbudzenia jest zasilane prądem stałym z pierścieni ślizgowych osadzonych na pierścieniach izolacyjnych . Końce uzwojenia wirnika są prowadzone otworem osiowym w wale i są łączone promieniowymi gwintowanymi sworzniami z uzwojeniem i pierścieniami ślizgowymi. Średnica zewnętrzna wirnika jest ograniczona wartością naprężeń mechanicznych występujących przy dużych prędkościach obwodowych.. Stojan generatora składa się ze sprasowanych pakietów wykonanych z blachy prądnicowej, stanowiących tzw. żelazo czynne generatora i osłony zewnętrznej, spawanej z blachy stalowej. Żelazo czynne jest osadzone w kadłubie na klinach w sposób sztywny. W pakietach są uformowane żłobki na uzwojenia prądu przemiennego oraz kanały wentylacyjne. Uzwojenie stojana jest wykonywane jako prętowe, jednozwojowe, dwuwarstwowe, czyli w jednym żłobku mieszczą się po dwa pręty należące do różnych cewek. Początki i końce poszczególnych uzwojeń fazowych są wyprowadzone za pomocą przepustów na zewnątrz generatora. Początki uzwojeń łączy się przez przekładniki prądowe w jeden wspólny punkt gwiazdowy generatora.

2.Parametry charakteryzujące pracę generatorów synchronicznych

Do najważniejszych parametrów prądnicy synchronicznej należą: S - moc po­zorna, MV-A; U - napięcie stojana, kV; / - prąd stojana, kA; cos<p - współ­czynnik mocy; n - prędkość obrotowa, min-¹; (/„ - napięcie wzbudzenia, V; /„ - prąd wzbudzenia, A; rodzaj, temperatura i ciśnienie czynnika chłodzącego.

3.Parametry znamionowe turbogeneratora 4H5674 :

moc znamionowa S_n = 15 MVA

napięcie stojana U_s = 6,3 kV

prąd stojana I_s = 1380 A

współczynnik mocy cosϕ = 0,8

prędkość obrotowa n = 3000 obr / min

napięcie wzbudzenia U_w = 200 V

prąd wzbudzenia I_w = 100 A

chłodzenie powietrzne

4. Schemat zastępczy :

Schemat zastępczy oraz wykres wskazowy przedstawione są na rys.1 dołączonym do sprawozdania .

E_q – wewnętrzna siła elektromotoryczna generatora

X_q – reaktancja synchroniczna podłużna

X_s – reaktancja łącząca generator z systemem

Do wyznaczenia schematu zastępczego potrzebne są dwie charakterystyki:

Charakterystyka biegu jałowego U_wyj = f ( I_w ) wyznaczona doświadczalnie

rys.2 Charakterystyka zwarciowa I_wyj = f ( I_w ) wyznaczona doświadczalnie rys.3

Z powyższych charakterystyk odczytujemy napięcie biegu jałowego oraz prąd zwarcia dla parametrów znamionowych

Wyliczamy X_s oraz X_d dla tego generatora :X_s = 1,8 % , X_d^’ = 18,7 %

5. Parametry kontrolowane przez obsługę generatora:

1) parametry termiczne :

• temperatura oleju chłodzącego i smarującego łożyska ślizgowe

• temperatura Fe (żelaza )

• temperatura Cu (miedzi )

• temperatura wody w chłodnicy powietrza

• temperatura powietrza

2) parametry elektryczne :

• moc czynna

• moc bierna

• współczynnik mocy cosϕ

• częstotliwość

• prąd stojana

6. Wykres obciążeń granicznych generatora 4H5674 , rys. 4 Na wykresie mamy zaznaczony:

• obszar regulacji kąta mocy

• moc osiągalną turbiny APT 12

• moc osiągalną turbiny APT 12 bez stopnia kondensacyjnego

• granica max. prądu wzbudzenia (odcinek CN )

• ograniczenie mocy minimalnej turbiny która wynosi dla tej turbiny 1.5 MW , ograniczenie to wynika z możliwości rozbiegania się turbiny poniżej mocy minimalnej oraz z minimum technicznego kotła.

7. Synchronizacja generatora z siecią przeprowadzana w nastawni :

• rozpędzamy generator do prędkości bliskiej 3000 obr / min .

• prąd wzbudzenia ustawiamy regulatorem na .

• załączamy wzbudzenie , magnetyzm szczątkowy powoduje indukowanie małego napięcia

• operator obserwuje na wskaźniku różnicę częstotliwości pomiędzy siecią ,a generatorem i wysyła sygnał do obsługi turbiny aby

zwiększyć lub zmniejszyć obroty turbiny

- jeżeli zbliżone obroty zwiększamy wzbudzenie , ale generator jest jeszcze nie dołączony do sieci

• obserwujemy różnicę napięć , wyrównujemy wzbudzeniem napięcia generatora i systemu

• ustawiamy precyzyjnie turbinę zaworem pary

• synchronoskop obraca się powoli w prawo

• włączenie przy tym jak wskazówka przechodzi przez czerwone pole

w momencie zrównania napięć chwilowych

• dociążenie turbozespołu

7. Zabezpieczenia generatora :

Generator jest zabezpieczony nowoczesnym zabezpieczeniem mikroprocesorowym MUPASZ .

Zabezpieczenie generatora chroni generator przed zniszczeniem w przypadku zwarcia bądź przeciążenia , zmniejsza ono prąd wzbudzenia w następujących przypadkach :

• przekroczony max prąd wzbudzenia I_w

• przekroczony max prąd stojana I_s

• za duży kąt mocy δ

• za duża moc czynna P

• za duża moc bierna Q

Zabezpieczenie zwarciowe generatora przy ośmiokrotnym przekroczeniu prądu znamionowego działa w czasie 30 ms .

Zabezpieczenie przeciążeniowe generatora działa przy prądzie I = w ciągu 2s pod warunkiem jednak ,że napięcie jest wyższe od U = 0,82 U_n

7.NAWĘGLANIE

1.1.Schematy układów nawęglania.

Układ nawęglania elektrowni obejmuje zestaw urządzeń i instalacji pomocniczych służących do: odbioru węgla ze środków transportu zewnętrznego, mechanizacji składowisk węgla, wstępnego przygotowania węgla (sortowanie, kruszenie, mieszanie, uśrednianie) i transportu do zasobników przykotłowych. Najogólniej zestaw do nawęglania tworzą:

• bocznica lub port ( dla barek );

• urządzenia do rozładunku transportów węgla;

uzdatniania wody wolnego i związanego CO;.

• składy ( magazyny węgla );

• urządzenia transportowe i przeładunkowe na terenie elektrowni;

• zasobniki przykotłowe;

• urządzenia uzupełniające (wagi, kruszarki itp.)

1.2.Dostawa i rozładunek węgla.

Sposób dostawy węgla do elektrowni zależy od jej lokalizacji w stosunku do kopalni oraz od jakości paliwa i może się odbywać:

• transportami kolejowymi na własną bocznicę;

• drogą wodną – gdy elektrownia jest położona nad spławną rzeką lub kanałem;

• bezpośrednio – gdy elektrownia jest zlokalizowana w sąsiedztwie kopalni.

Ponadto do niewielkich elektrociepłowni komunalnych lub przemysłowych, położonych w obrębie miast, węgiel może być dowożony specjalnymi samochodami ciężarowymi.

Podstawowymi urządzeniami do rozładowywania zwykłych wagonów – węglarek są wyładowarki i wywrotnice wagonowe ( czołowe i boczne ). W małych elektrowniach wagony rozładowuje się za pomocą chwytaków suwnicy mostowej, której głównym zadaniem jest obsługa składu węgla i osadnika żużla.

1.3.Składy węgla i urządzenia do ich obsługi.

Głównym zadaniem składów węgla jest uniezależnienie eksploatacji elektrowni od możliwych przerw lub zakłóceń w dowozie paliwa.

Składy są wykonywane najczęściej jako otwarte, na poziomie terenu. Podłoże składu powinno być szczelne, suche i utwardzone. W celu ograniczenia powierzchni zajmowanej przez skład wysokość zwału węgla powinna być możliwie duża. Jest ona jednak ograniczona normami i zależna od gatunku węgla z punktu widzenia skłonności do samozapłonu. W praktyce im gorsze paliwo ( większa zawartość części lotnych, siarki i wilgoci ), tym bardziej jest ono podatne na samozapłon.

1.4.Transport węgla na terenie elektrowni.

Podstawową grupę urządzeń transportowych stanowią przenośniki taśmowe. Są one zbudowane z taśmy gumowo-tekstylnej lub gumowej z linkami stalowymi, rozpiętej między bębnami, z których jeden jest napędowy, drugi natomiast najczęściej napędza taśmę. Górna część taśmy przenośnika spoczywa na rolkach płaskich – w przypadku mniejszych wydajności, lub tworzących nieckę – w przypadku większych wydajności. Podstawowymi ich zaletami, decydującymi o szerokim zastosowaniu są: prostota, duża niezawodność, łatwość utrzymania oraz praktycznie nieograniczona wydajność (dochodząca do 10000 Mg/h przy szerokościach taśmy do 3000mm i prędkościach 6÷8m/s).

2.Wykonanie ćwiczenia.

Zainstalowanych tu jest 5 kotłów parowych

EKM-50 oraz kotły wodne: dwa WP-70 i jeden WP-120.

Minimalna klasa węgla przewidzianego do spalania w tym zakładzie to 20/24/12, choć kotły są przystosowane do spalania węgla o gorszej jakości.

2.2.Przebieg ćwiczenia.

Na wstępie udaliśmy się na skład węgla. EC Daewoo posiada 2 składy węgla: podstawowy o pojemności 70000 ton węgla oraz rezerwowy – 20000 ton. Maksymalne rezerwy węgla są w stanie zapewnić pracę elektrociepłowni przez około 4 miesiące.

EC Daewoo może przyjmować węgiel dostarczany zarówno transportami kolejowymi oraz transportem kołowym. Do rozładunku węglarek służą 3 suwnice mostowe, zaopatrzone w odpowiednie chwytaki. Natomiast transport kołowy wykorzystuje samowyładowcze samochody ciężarowe (wywrotki).

Urządzenia do transportu węgla z urządzeń wyładowczych do zasobników to przenośniki taśmowe. Główny taśmociąg (T1) przeznaczony do transportu węgla ze składu – parametry taśmociągów zawiera tablica 2.1 - jest ładowany przez wspomniane 3 suwnice. Natomiast taśmociąg rezerwowy dysponuje jedynie koszem stałym.

Do kontroli ilości i jakości transportowanego taśmociągiem T1 węgla służy waga tensometryczna. W czasie naszego pobytu waga wskazywała odczyt 150 t/h.

Następnie udaliśmy się do stacji przeładunkowej, w której węgiel z taśmociągu T1 przesypuje się na taśmociąg T3, którym jest transportowany do kotłowni, gdzie jest rozdzielany na poszczególne zasobniki przykotłowe ( bunkry ). Na początku taśmociągu T3 znajduje się separator części metalowych, który pracując na zasadzie elektromagnesu eliminuje wszelkie niebezpieczne metalowe przedmioty. Rola separatora jest niezwykle istotna w momencie nawęglania kotłów WP, opalanych węglem zmielonym w młynach. Ponieważ w czasie naszej obecności trwało nawęglanie kotłów rusztowych EKM, separator nie był aktywny.

Idąc dalej wspięliśmy się na najwyższy poziom kotłowni. Znajdują się tam kolejne punkty przeładunkowe – węgiel rozdzielany jest na dwa taśmociągi: T7 – zasilający kotły WP-70 i WP-120 oraz T8 - dostarczający węgiel do kotłów

EKM-50. Z tychże taśmociągów zasilane są kolejne bunkry przykotłowe. Bunkry te nie są napełniane w całości z uwagi na możliwość ich „zapchania”. Taśmociągi załączamy w takiej kolejności, że pierwsze są załączane taśmociągi przy kotłach, a ostatni – taśmociąg na składzie węgla. Wyłączanie taśmociągów odbywa się w odwrotnej kolejności.

8 Badanie turbiny APT 12:

W turbinach odbywa się przemiana energii cieplnej zawartej w parze w energię mechaniczną. Podział turbin dokonujemy zwg na wiele czynników:

- zasadę działania – akcyjne i reakcyjne

- kierunek przepływu pary – osiowe i promieniowe

- stan czynnika termodynamicznego – na parę przegrzaną z ciśnieniem nad i pod krytycznym lub na parę nasyconą

- liczbę – korpusów, wylotów pary i wlotów

- specyfikę konstrukcji – komorowe, bębnowe lub ich kombinacje

- sposób realizacji obiegu cieplnego – kondensacyjne, przeciwprężne, upustowo kondensacyjne, upustowo przeciwprężne, kondensacyjno ciepłownicze, upustowo ciepłownicze.

Budowa: podstawowymi elementami biorącymi udział w przemianie są nieruchome tarcze wbudowane w stojan turbiny, wyposażone w dysze lub łopatki kierownicze oraz osadzone na wale turbiny koła z łopatkami wirnika. Odpowiednio profilowane dysze i łopatki tworzą kanały przepływu pary. Łopatki kierownicze i łopatki wirnika stanowią wieńce łopatkowe stojanowe i wirnikowe, które tworzą stopień turbiny.

9.Analiza węgla.

Podstawowe paliwa

Podstawowymi paliwami stosowanymi w krajowych elektrowniach są paliwa stałe: węgiel kamienny i brunatny. Udział paliw ciekłych i gazowych w pokrywaniu potrzeb energetycznych w Polsce, zarówno obecnie, jak i w przyszłości, jest mały. Z paliw płynnych jest używany w stosunkowo niewielkich ilościach olej opałowy, jako paliwo rozpałkowe oraz stabilizujące proces spalania paliw stałych w kotłach pyłowych.

Paliwo składa się z substancji (masy) palnej (węgiel C, wodór H, siarka S, tlen O, azot N) oraz balastu: (wilgoć całkowita W i popiół A). Azot nie bierze udziału w spalaniu, stanowi więc balast paliwa – tzw. Balast wewnętrzny ale tradycyjnie jest zaliczany do substancji palnych.

Rozróżnia się wilgotność zewnętrzną W_Z (przemijającą, pochodzącą z opadów atmosferycznych), która może być usunięta przez suszenie węgla na wolnym powietrzu oraz wilgoć higroskopijną W_h – związaną ze składnikami paliwa, którą można usunąć susząc paliwo w temperaturze 103÷105°C. Udział poszczególnych składników może być odnoszony do następujących substancji (mas, stanów) paliwa:

substancji roboczej, charakteryzującej stan paliwa, w jakim jest ono dostarczone do paleniska;

substancji analitycznej – paliwo pozbawione wilgoci zewnętrznej, używane do analiz laboratoryjnych;

substancji suchej – paliwo pozbawione wilgoci;

substancji palnej –paliwo pozbawione wilgoci i popiołu.

Węgiel C jest podstawowym składnikiem paliwa i jego zawartość decyduje o tzw. Wartości opałowej; dla węgla kamiennego wynosi 60 ÷ 95%, a dla węgla brunatnego na ogół nie przekracza 75% w odniesieniu do substancji palnej. Zawartość wodoru H decyduje o łatwości zapłony paliwa i wynosi 2 ÷ 5%.

Siarka S występuje w trzech odmianach: związkach organicznych i pirytach FeS₂oraz różnych związków siarczanych CaSO₄, FeSO₄ itp. Przy spalaniu tylko dwóch pierwszych odmian węgla wydziela się ciepło. Zawartość siarki wynosi 1 ÷ 5%. Wyjątkowo w niektórych gatunkach węgli zawartość jej dochodzi do 7 ÷ 8%. Siarka jest składnikiem niepożądanym ze względu na szkodliwe działanie produktu jej spalania SO₂, który to związek w skutek nadmiaru powietrza utlenia się na SO₃, a ten z kolei, w połączeniu z parą wodną, zawartą w spalinach, daje kwas siarkowy. W niższych temperaturach kwas siarkowy skraplając się na ściankach metalowych, wywołuje ich korozję – tzw. korozję niskotemperaturową. Temperatura spalin, przy której występuje skraplanie się par kwasu siarkowego nazywa się temperaturą rosienia.

Popiół węgli kamiennych można uważać za mieszaninę tlenków krzemu, żelaza i aluminium; głównymi składnikami popiołu węgla brunatnego są siarczany i tlenki wapnia. Polskie węgle kamienne zawierają 5 ÷ 35% popiołu, brunatne 7 ÷ 30%. Istnieją węgle o zawartości popiołu do 60%. Popiół zmniejsza wartość opałową paliwa, utrudnia jego spalanie, a unoszony przez spaliny powoduje zanieczyszczenie jednych fragmentów powierzchni ogrzewanych (pogarszając warunki wymiany ciepła)

Węgiel wpływa na konstrukcję paleniska, a częściowo i samego kotła oraz urządzenia pomocnicze, np. młyny węglowe. Są to: zawartość części lotnych, podatność przemiałowa oraz spiekalność węgla. Częściami lotnymi nazywa się gazy organiczne wydzielające się podczas rozkładu termicznego substancji palnych paliwa. Zawartość części lotnych, która wynosi 10 ÷ 50%, ma wpływ na łatwość zapłonu oraz rodzaj płomienia. Do spalania w kotłach energetycznych najlepiej się nadaje węgiel zawierający ponad 25% części lotnych. Podatność przemiałowa określa stopień trudności mielenia węgla i wpływa na konstrukcję młynów mielących węgiel, zużycie ich elementów mielących, zużycie energii na przemiał itp. Im większa jest wartość podatności przemiałowej węgla tym go łatwiej mleć.Aby wywołać proces spalania, trzeba paliwo doprowadzić do temperatury zapłonu, tzn. temperatury, przy której nastąpi zapłon. Temperatura zapłonu zależy przede wszystkim od zawartości części lotnych w paliwie i przy ich zawartości ponad 39% dla węgla kamiennego wynosi 300 ÷ 350°C, dla węgla brunatnego 230 ÷ 250°C, dla oleju opałowego 65 ÷ 110°C, a dla antracytu 700 ÷ 800°C. Im mniejsze są drobiny paliwa, tym łatwiej następuje zapłon i np. dla pyłu węglowego temperatura zapłonu wynosi ok. 170°C.Główną miarą jakości paliwa jest ilość ciepła wydzielającego się podczas całkowitego i zupełnego spalania. Spalaniem zupełnym nazywa się takie spalanie, przy którym składniki palne ulegają najwyższemu możliwemu stopniowi utlenienia. Podczas spalania wodór w paliwie utlenia się - z 1kg wodoru otrzymuje się pary wodnej. Powstająca woda wraz z wodą wynikającą z wilgoci paliwa odparowując, pobiera pewną ilość ciepła rw_c (ciepło parowania r=2,5MJ/kg, w_c – całkowita masa pary wodnej

zawartej w spalinach). Tak otrzymane ciepło ze spalania nazywa się ciepłem spalania W_t. Jeżeli po ukończeniu procesu spalania spaliny są ochładzane tylko do temperatury wyższej od temperatury skraplania pary wodnej, to otrzymuje się mniej ciepła niż poprzednio, bo nie wykroplona para w uchodzących spalinach z kotła uniesie ciepło w ilości rw_c. Wywiązywaną w takich warunkach ilość ciepła nazywa się wartością opałową W_r. Ciepło spalania oraz wartość opałowa odnosi się do jednostki paliwa: 1kg – w przypadku paliwa stałego lub ciekłego, 1m³ – w przypadku gazu. W bilansach chemicznych obie wielkości odnosi się do 1 kmol paliwa.

W laboratorium określa się następujące parametry węgla.

Wilgotność przemijającą określa się poprzez różnicę mas węgla mokrego i węgla wysuszonego na powietrzu.

Wilgotność higroskopijną określa się w specjalnej suszarce w taki sposób, że dokonuje się pomiaru masy węgla przed ogrzaniem 100g próbki i po 1 h ogrzewania w temperaturze 150°C.

Części lotne:

Po podgrzaniu 100g próbki umieszcza się ją w temperaturze 800°C na 7 min różnica wagi mówi o zawartości części lotnych.

1. częśći lotne =

Zawartość popiołu określa się poprzez spalanie próbki węgla przez 8 godzin w temperaturze 800°C, to co się nie spali to popiół.

Do wyznaczania ciepła spalania paliw stałych stosuje się tzw. bombę kalorymetryczną, w której spaliny ochładzają się do temperatury otoczenia (para wodna skrapla się). Na podstawie wyznaczonego ciepła spalania Wt (MJ/kg) można obliczyć wartość opałową paliwa

Wr=Wt – 2,5(9h+w)

Gdzie h,w – udziały masowe wodoru i wilgoci w paliwie. Wartość opałowa paliw stałych zależy głownie od zawartości balastu w paliwie (popiołu i wody). Wartość opałowa Wr węgli kamiennych wynosi 14,6÷30 MJ/kg, a brunatnych 5,4÷12,5MJ/kg.

Ciepło spalania określa się poprzez spalenie próbki o znanej masie w bombie kalorymetrycznej. W bombie tej próbka znajduje się w otoczeniu tlenu o ciśnieniu 20atm, po to aby spalenie było całkowite, które następuje poprzez impuls elektryczny. Bomba umieszczana jest w pojemniku z wody o temperaturze otoczenia, przyrost temperatury wody jest miarą ciepła spalania.

Zawartość siaki bada się poprzez spalanie 0,5g próbki zmielonego węgla przysypanego kwarcowym piaskiem w temperaturze 1260°C, która jest tak dobrana aby nie spalał się azot . Do reaktora wpuszczamy czysty tlen . Produkt spalania węgla przepływa przez dwie płuczki z wodą utlenioną. Nadtlenek wodoru reaguje z dwutlenkiem siarki, tworząc trójtlenek siarki. Następnie powstały roztwór zlewamy do jednego pojemnika ,który następnie gotujemy. Tak przygotowany roztwór podajemy do analizy. Wskaźnikiem jest czerwień arychromowa, natomiast wodorotlenkiem sodu miareczkujemy. Ilość zużytego NaOH mówi nam o zawartości siarki.W naszym przypadku wynosiła 1,6%,przy dopuszczalnej 1,2%. Do pomiarów wykorzystuje się zmielone próbki węgla. Mielenie odbywa się w dwóch młynach kulowym i żarnowym. Próbki po zmieleniu przenosi się w eksykatorach aby nie dostała się do nich wilgoć.

10 Badanie kotła:

Kocioł jest urządzeniem służącym do zamiany energii paliwa stałego na energię cieplną, a następnie na energię wody i pary przegrzanej.

Budowa badanego kotła: jest kotłem walczakowym parowym, dwu ciągowym z paleniskiem warstwowym. Posiada 2 ruszty taśmowe osadzone na wałach z kołami zębatymi. Wał napędowy rusztu napędzany jest silnikiem asynchronicznym zasilanym z przetwornicy częstotliwości, co umożliwia zmianę prędkości przesuwu rusztu. Do napędu rusztów taśmowych stosuje się silniki prądu stałego pracujące w układzie Leonarda. Węgiel jest dostarczany z zasobnika trzykotłowego za pomocą zsypu bezpośrednio na ruszt. Strumień masy paliwa dostarczanego do kotła reguluje się zmiana prędkości przesuwu rusztu oraz zmianą grubości warstwy paliwa. Zapalenie paliwa w ruszcie następuje w wyniku sklepienia zapłonowego, które jest umieszczone nad rusztem q dolnej części przedniej ściany kotła. Po spaleniu się węgla w palenisku pozostaje żużel i popiół który wpada do 1 z 3 lei żużlowych umieszczonych pod rusztem.

Sprawność kotła można wyznaczyć metodą bezpośrednią ηk=Qk/Qb = m_D*(i1-iwz)/(m_B*Wu); gdzie Qk – strumień energii przejmowanej przez czynniki termodynamiczne; Qb – strumień energii dostarczanej z paliwem; mD – strumień masy pary; mB – strumień masy paliwa; Wu – wartość opałowa paliwa; i1 –entalpia pary na wylocie kotła; iwz – entalpia wody zasilającej

lub pośrednią w której sprawność kotła wyznacza się na podstawie strat cieplnych kotła, które można dość dokładnie określić: ηk=100-ΣS; gdzie S – straty cipelne kotła.

W eksploatacji kotła występują straty ciepła wskutek

- niecałkowitego spalania: Sn=(100Wk)/ (m_B*Wu)*Σm_Aj*c_Aj (mAj – strumień mas poszczególnych składników; cAj – udział masowy części palnych w popiele i żużlu; Wk=34000kJ/kg dla koksu) dla kotłów rusztowych wartość tych strat wynosi 2-14%;

- niezupełnego spalania: S_CO=k*CO/(CO2+CO) (CO2, CO – zawartość CO i CO2 w spalinach w procentach; k – wsp różny 60 dla węgla kamiennego i 70 dla brunatnego) wartość strat dla kotłów rusztowych wynosi do 5%

- straty wylotowe (kominowe) Sw=α*(ts-t0)/CO2 (α – wsp zależny od zawartości wilgoci w paliwie i CO2 w spalinach; ts – temp spalin; t0 – temp otoczenia). Są największe ze wszystkich strat i jej wartości decyduje o sprawności kotła

- straty promieniowania Spr wynikają z ciepła oddawanego do otoczenia przez promieniowanie i konwekcję obudowy kotła. Wyznacza się ją na podstawie wykresów empirycznych i pomiarów komorą termowizyjną. Wynoszą one od 0,3 do 3%.