Zkušenosti se spoluspalováním biomasy

Teplárna Komořany společnosti United Energy, a. s., je držitelem licence na výrobu a rozvod tepelné energie a výrobu a obchod s elektřinou. Výroba a rozvod tepla se uskutečňuje v podstatě ve veřejném zájmu: zásobována jsou města Most a Litvínov s přilehlými oblastmi. Palivo je z části tvořeno i biomasou. A jaké zde mají se spoluspalováním biomasy zkušenosti?

Oblast zásobovaná teplem z teplárny Pomořany byla a stále je regionem s vysokým zatížením životního prostředí vysokou koncentrací průmyslu a těžby nerostných surovin. Ze strany United Energy, a. s., je snaha přispět k snížení zatěžování životního prostředí podkrušnohorského regionu za přijatelných ekonomických podmínek provozu pro společnost a odběratele. Jedna z dílčích alternativ řešení je právě využití biomasy. Dalším důvodem pro je možnost diverzifikace zdrojů paliv v rámci připravované energetické koncepce České republiky.

Technologie spalování

Hlavní technologie teplárny je sestavena ze čtyř kondenzačních turbín a tří protitlakých turbín o celkovém sumárním výkonu 219 MWe. Výrobu páry pro turbogenerátory a základní ohříváky vody vyrábí až deset stacionárních fluidních kotlů o celkovém sumárním nominálním výkonu asi 1083 MWt. Použití fluidní technologie bylo převážně instalováno v průběhu let 1992 až 1999 v rámci ekologizace zdroje. Fluidní technologie spalování je obecně jednou z nejúčinnějších technologií pro spalování, která zajišťuje efektivní využití energie obsažené v palivu při nízké emisní produkci. Významnou výhodou fluidní technologie je možnost využití kvalitativně rozdílných paliv převážně s nízkoenergetickým obsahem, tedy popelnatá uhlí, lignity, biomasa, kaly, alternativní paliva atd.

Po úspěšných testech s biomasou v první polovině roku 2010, splňující všechna požadovaná kritéria, byl úřady povolen trvalý provoz spoluspalování biomasy do 20 % hmotnostního podílu. V průběhu posledního čtvrtletí roku 2010 byl zahájen trvalý provoz spoluspalování. Teplárna Komořany začala v každodenním provozu získávat zkušenosti s velmi proměnným palivem – biomasou. Zároveň byly zavedeny postupy, které by umožnily dodavatelům paliv sjednotit a zjednodušit přejímací proces.

Přejímka paliva

Přejímací proces v teplárně je započat evidencí průjezdu na vstupu do areálu. Následuje vážení s elektronickým záznamem vážního lístku na kartu dodavatele. Po zvážení před vykládkou je prováděna vizuální kontrola dodávky a v některých případech kontrola teploty dodávané biomasy. Snahou je předejít komplikacím při skládkování biomasy a komplikacím na technologii při nedodržení požadovaných parametrů dodávky. Následně je dodavateli určeno místo pro vykládku, dle potřeb je biomasa dále rozvážena kolovými nakladači po skládce, nebo přímo do technologie. Dodávka je potvrzena dodacím listem obsluhou skládky a z dodávky je odebrán vzorek.

Biomasa je spalována ve směsi s hnědým uhlím. Požadovaná směs je tvořena při tzv. zauhlování pomoci kolových nakladačů. Následně dochází k promísení na dopravních cestách zauhlení, a to na vstupu do hlubinného zásobníku a následných přesypech technologie dopravních cest. Dopravní cesty ze skládky do výrobního bloku jsou tvořeny trubkovými dopravníky. Využívána je především lesní štěpka (dendromasa) a zemědělská fytomasa v granulované formě, tzv. agropelety.

Přimíchávání štěpky

Zejména u lesní štěpky byly zpočátku problémy s neprůchodností technologií, které nakonec vyústily ve specifikaci požadavků na rozměry štěpky v každé dodávce. Četné poruchy, způsobené rozměrovou nekvalitou jednotlivých dodávek štěpky, byly zjištěny na mřížích hlubinných zásobníků, vyhrnovacím vozíku hlubinného zásobníku, přesypech z kotelního zásobníku a podavačích a pohazovačích paliva. Štěpka jako palivo o rozdílné sypné hmotnosti oproti uhlí se v kotelních zásobnících ve směsi s uhlím separuje a i po smíchání vytváří v kotelních zásobnících, tzv. „hnízda“, což způsobuje nehomogenitu spalované směsi. Zvláštním případem je směs vlhké štěpky a promočeného uhelného prachu, která tvoří klenby a neprůchodnost téměř na všech přesypech technologie. Spalování vlhké štěpky (obsah vlhkosti nad 45 %) způsobuje významnou nestabilitu výstupního výkonu kotle, a to právě z důvodu rozdílných výhřevností směsi (kotel tzv. kolísá).

Přimíchávání agropelet

Směs paliva vytvořená uhlím s agropeletami je z hlediska obvyklých instalovaných technologií téměř bezproblémová. Agropelety mají podobnou sypnou hmotnost jako uhlí a jejich rozměry jsou obdobné drcenému uhlí. Dodávky jsou realizovány jako suché, a tak na dopravních cestách nevznikají problémy. V provozu však byly zaznamenány případy zvýšené prašnosti, což bylo způsobeno vysokým procentem prachových částic v dodávce pelet, tzn. nekvalitními výlisky.

Při použití agropelet není v kotelních zásobnících zjištěna separace a tedy změny homogenity palivové směsi.

Agropelety v některých případech, především ve směsi s uhlím s lokality Tušimice, ale zlepšují palivovou směs. Na druhé straně bylo ověřeno, že pro instalovanou fluidní technologii není vhodné tvořit palivovou směs pelet s uhlím s nízkým obsahem popela, neboť nedochází k tvorbě ložového materiálu kotle.

Proces spalování agropelet v instalované fluidní technologii je bezproblémový, což se projevuje i na provozních parametrech kotle, jako je stabilita dodávaného parního výkonu a teploty přehřátí páry. Jedinou podstatnou nevýhodou agropelet zůstává nutnost krytého skladování.

Základní poznatky

Do současné doby Teplárna Komořany energeticky využila asi 8000 t biomasy a v dalším období je předpoklad zvýšení tohoto množství. Vyhodnocením zkušeností ze spoluspalování biomasy zde byly získány tyto základní poznatky:

• Standardní technologické vybavení k zauhlování tepláren dobře zvládne i uhelnou směs s biomasou.
• Spoluspalování lesní štěpky jako proměnného materiálu je možné, ale v některých případech přináší provozní obtíže. Většina obtíží je však způsobena nedisciplinovaností dodavatelů štěpky.
• Spoluspalování agropelet se ukazuje jako prakticky bezproblémové. Tyto poznatky, získané při reálném provozu velké teplárny, mohou být užitečné nejen pro další velké provozy, ale i pro menší lokální teplárny a kotelny. Pomohou při plánování energetického využití dostupné biomasy s minimem investičních nákladů a synergickým efektem snížení zátěže životního prostředí.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu