1 Próby współspalania biomasy w jednostkach wytwórczych PKE S.A.POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A. Próby współspalania biomasy w jednostkach wytwórczych PKE S.A. Janusz Tchórz
2 POŁUDNIOWY KONCERN ENERGETYCZNY S.A.powstał 24 maja 2000r. a działalność gospodarczą rozpoczął z dniem 1 stycznia Jest firmą powstałą z siedmiu elektrowni z południa Polski (Jaworzno III, Łaziska, Łagisza, Siersza, Halemba, Blachownia i EC Katowice). W styczniu 2002r. do Południowego Koncernu Energetycznego został przyłączony ZEC Bielsko Biała. Łączna zainstalowana moc elektryczna wynosi 5022 MWe a moc cieplna 2380 MWt, w 2002 roku udział w rynku energii elektrycznej sprzedanej przekracza 14%, a moc zainstalowana to około 15,7% mocy polskiego systemu energetycznego. Wszystkie elektrownie Koncernu pracują w oparciu o węgiel kamienny (roczne zużycie to około 10 do 11 mln ton). Zasadniczym powodem oddolnej fuzji elektrowni była potrzeba obniżania kosztów wytwarzania energii elektrycznej, zwiększenie zdolności konkurencyjnej, zdolności inwestycyjnej, w tym kredytowej.
3 W skład PKE S.A. weszły następujące elektrownie i elektrociepłownie:El.Jaworzno III, El.Łaziska, El.Siersza, El.Łagisza, ECKatowice,El.Halemba, El.Blachownia, ZEC Bielsko Biała El. Łagisza Elektrociepłownia Katowice El. Łaziska Elektrownia Jaworzno III El. Siersza El. Halemba Moc elektr. zainstal – 1635 MWe Moc cieplna – 464 MWt Moc elektr. zainstal – 840 MWe Moc cieplna – 425 MWt Moc elektr. zainstal – 163 MWe Moc cieplna – 495 MWt Moc elektr. zainstal – 1155 MWe Moc cieplna – 196 MWt Moc elektr. zainstal – 135 MWe Moc cieplna – 693 MWt Moc elektr. zainstal – 165 MWe Moc cieplna – 174 MWt Moc elektr. zainstal – 763 MWe Moc cieplna – 37 MWt Moc elektr. zainstal 200 MWe Moc cieplna – 58 MWt El. Blachownia ZEC Bielsko Biała
4 Południowy Koncern Energetyczny S.A.PKE posiada duży potencjał techniczny umożliwiający produkcję energii odnawialnej po konkurencyjnych na tym rynku cenach w postaci bloków energetycznych z kotłami fluidalnymi Przystosowanie kotłów fluidalnych do współspalania biomasy (do 10% udziału energii chemicznej doprowadzonej do kotła) z węglem ogranicza się głównie do dobudowania linii przygotowania i podawania paliwa do kotła i nie wymaga tak wysokich nakładów inwestycyjnych, jak budowa nowych kotłów na biomasę czy też innych źródeł energii odnawialnej Najważniejszym problemem jest: pozyskanie odpowiedniej ilości biomasy po uzasadnionych ekonomicznie cenach loco elektrownia logistyka dostaw magazynowanie uregulowania prawne
5 Idea współspalania biomasy z paliwem podstawowym w istniejących kotłach fluidalnychSTRUMIEŃ ENERGII W PALIWIE PODSTAWOWYM 90% energii doprowadzonej STRUMIEŃ ENERGII ODNAWIALNEJ Udział biomasy 10% energii doprowadzonej Energia chemiczna doprowadzona do kotła
6
7 Przykładowe objętości różnych rodzajów paliw w formie zmielonego ziarna.
8 Założenia: Zrębki - Qri = 10GJ/t dla pozyskiwanych zrębków drzewnych, wierzba - złożono plon 20t/ha, Qri = 15GJ/t Słoma- Qri = 15GJ/t, średni plon 5t/ha, założono że energetycznie wykorzystuje się 25% całkowitej produkcji słomy
9 Przeprowadzone próby współspalania zrębki drzewnej w EC KatowiceW Elektrociepłowni Katowice przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym (miał i muł węglowy) zrębek drzewnych. Kocioł: Typ – CFB kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 352MWt, 483tpary/h Temperatura pary wylotowej 540oC Ciśnienie pary wylotowej ,8MPa Sprawność 91%
10 Elektrociepłownia KatowiceZrębki drzewne pozyskane z drzew iglastych i liściastych o granulacji < 120mm (suma wymiarów długość+szerokość+wysokość) Wartość opałowa kJ/kg Wilgoć całkowita 40 – 65% Popiół roboczy średnio 0,37%
11 Elektrociepłownia KatowicePrzygotowanie mieszanki biomasy i miału węglowego Wydzielenie taśmociągu na który podawana była biomasa Podawania biomasy na warstwę miału znajdującego się na taśmociągu Mieszanie i ujednorodnienie paliwa na kolejnych przesypach - dawało to stosunkowo dobre ujednorodnienie mieszanki kierowanej do zasobnika Transport mieszanki układem podajników węgla poprzez kruszarkę do kotła Następny►
12
13 Elektrociepłownia Katowice – wybrane wnioskiPodanie mieszaniny biomasy z węglem ciągami nawęglania, przez kruszarkę do zasobnika odbyło się bez problemów Mieszanina trafiająca do zasobnika była jednorodna Spalanie odbywało się stabilnie Mierzone i rejestrowane przez system pomiarowy EC Katowice poziomy emisji pyłu jak również gazowych składników spalin tj. SO2, NOx i CO w trakcie przeprowadzania prób nie odbiegały od wartości uzyskiwanych podczas normalnej eksploatacji kotła (spalanie mułu i miału węglowego) Na podstawie prowadzonych pomiarów własności fizykochemicznych popiołów dennego i lotnego nie stwierdzono różnic w stosunku do popiołów powstających podczas normalnej eksploatacji kotła Podczas pracy z udziałem biomasy 10% (energetycznie) w zasobniku tworzą się nawisy, przedmuchy i zaniki w podawaniu paliwa do kotła Próby ze spalaniem mieszanki biomasy z węglem zostały zakończone przy energetycznym udziale biomasy wynoszącym 5,13% całkowitej energii chemicznej paliwa przy stabilnym procesie podawania do kotła i spalania – dla takiego udziału biomasy w paliwie praca układów odbywała się bez zastrzeżeń
14 Przeprowadzone próby współspalania zrębki drzewnej w Elektrowni SierszaW Elektrowni Siersza przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym zrębek drzewnych. Kocioł: Typ – OFz-425 kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 336MWt, 425tpary/h Temperatura pary wylotowej 560oC Ciśnienie pary wylotowej ,1MPa Sprawność 91%
15 Elektrownia Siersza Przygotowanie i podawanie biomasyZrębki drzewne pozyskane z drzew iglastych i liściastych o granulacji < 120mm (suma wymiarów długość+szerokość+wysokość) Wartość opałowa kJ/kg Wilgoć całkowita 50 – 60% Popiół roboczy średnio 0,7% Przygotowanie i podawanie biomasy Przystosowanie „rezerwowej” ładowarki do ładowanie biomasy Załadunek zrębek na warstwę miału węglowego znajdującą się na taśmociągu Transport miału i zrębek jednym taśmociągiem do zasobnika przykotłowego – mieszanie, ujednorodnienie materiału na przesypach
16 Elektrownia Siersza
17 Elektrownia Siersza – wybrane wnioskiPodczas przeprowadzonych prób nie stwierdzono żadnych negatywnych zjawisk wpływających na ewentualne pogorszenie parametrów uzyskiwanych przez kocioł Podczas przeglądu kotła po wykonanych próbach nie zauważono negatywnych skutków, zarówno jeśli chodzi o czystość powierzchni ogrzewalnych jak również stan podajników węgla W kotle OFz-425 można spalać do 10% biomasy, warunkiem aby taki udział uzyskać jest budowa osobnej linii podawania biomasy Nie można podawać samych zrębek do zasobnika przykotłowego ze względu na możliwość zawieszania się w zasobniku jak również występujące przedmuchy z układu podajników węgla
18 Przeprowadzone próby współspalania mączki mięsno kostnej w Elektrowni Jaworzno III/IIW Elektrowni Jaworzno III/II przeprowadzono próby współspalania z paliwem podstawowym maczki kostno zwierzęcej Kocioł: Typ – CFB kocioł cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym; 180MWt, 260tpary/h Temperatura pary wylotowej 540oC Ciśnienie pary wylotowej ,7MPa Sprawność 91%
19 Elektrownia Jaworzno III/IIPodstawowym celem próby było znalezienie sposobu zagospodarowywania mączki mięsno-kostnej w aspekcie ochrony zdrowia ludzi, zwierząt i środowiska, a także pozyskanie alternatywnego źródła paliwa odnawialnego. Podstawowe parametry mączki kostno zwierzęcej Wodór [%] 4 ÷ 5 Siarka [%] 0,4 ÷ 0,6 Popiół [%] 25 ÷ 30 Wilgotność całkowita[%] 1,2 ÷ 2,5 Wartość opałowa [MJ/kg] 17,5 ÷ 20 Chlor [%] 0,5 ÷ 0,7 Fluor [%] 0,010 ÷ ,015 Potas [%] 0,20 ÷ 0,30 Sód [%] 1,50 ÷ 1,80 Fosfor [%] 8,00 ÷ 9,00
20 Elektrownia Jaworzno III/IIDla celu przeprowadzenia prób została wykonana instalacja pilotowa do rozładunku, tymczasowego magazynowania i podawania mączki do kotła. Instalacja podawania Rozładunek mączki
21 Elektrownia Jaworzno III/II – instalacja rozładunkuPowrót Następny►
22 Elektrownia Jaworzno III/II – instalacja podawaniaPowrót Następny►
23 Elektrownia Jaworzno III/II – wybrane wnioskiZ energetycznego punktu widzenia mączka mięsno-kostna jest bardzo atrakcyjnym paliwem alternatywnym i może być współspalana z węglem w kotłach fluidalnych. Wyniki analiz chemicznych popiołów lotnego i dennego nie różnią się przy porównaniu ich dla samego węgla i przy współspalaniu mączki. Wyniki pomiarów stężenia emisji pyłowej i gazowej również nie wykazują istotnych różnic pomiędzy spalaniem samego węgla i współspalaniem mączki mięsno-kostnej. Z uwagi na dużą zawartość tłuszczu w mączce mięsno-kostnej nie zaleca się stosowania transportu pneumatycznego. Z uwagi na ostre wymogi sanitarno-weterynaryjne proces transportu mączki musi być tak zorganizowany aby ograniczyć do minimum kontakt z pracownikami. Z uwagi na intensywny nieprzyjemny zapach zbiornik magazynowy i instalacja transportowa muszą zapewnić odpowiednią szczelność.
24 Prowadzone przez PKE S. AProwadzone przez PKE S.A. działania zmierzające do wdrożenia produkcji energii odnawialnej Biorąc pod uwagę istniejące zasoby PKE S.A. i wykorzystując wyniki przeprowadzonych prób współspalania opracowywane są wariantowe koncepcje instalacji podawania biomasy do kotłów w celu wyboru najkorzystniejszego ekonomicznie i technologicznie rozwiązania które zostanie przyjęte do realizacji Prowadzone są prace studialne w zakresie możliwości pozyskania biomasy i paliw alternatywnych: rynek biomasy trzeba dopiero rozpoznać i stworzyć mechanizmy, które spowodują podaż wymaganej ilości i jakości biomasy Opracowywana jest logistyka dostaw biomasy i przygotowania w różnych wariantach biomasy dla potrzeb PKE S.A. Prowadzone są działania zmierzające do wypracowania procedur rozliczania energii odnawialnej wytwarzanej poprzez współspalanie biomasy z paliwem podstawowym
25 Dziękuję ...i zapraszam do współpracy.