Úprava stávajících uhelných kotlů na spalování biomasy

Parametry upravovaného kotle

Původní jmenovité parametry:

Jmenovité parametry po úpravě:

Pára vyráběná v kotli slouží pro pohon kondenzační odběrové parní turbíny o výkonu 2 MW_el.

Přestavba zdroje

Přestavba stávajícího zdroje spočívala zejména v úpravě a doplnění palivového hospodářství, jak vnějšího tak i vnitřního, s ohledem na rozdílné specifické vlastnosti původního paliva – hnědého uhlí a nového paliva - dřevní štěpky. Dále bylo nutné provést úpravy na samotném kotli z hlediska tvaru spalovací komory a distribuce spalovacího vzduchu do spalovacího prostoru kotle. Poslední úpravy spočívaly v revitalizaci elektrofiltru jeho dodavatelskou firmou.

Obr. : Schematický náhled na kotel typu Rk s protiběžným roštem a pohazováním paliva pomocí pneumomechanického pohazovače

Vnější palivové hospodářství

Stávající palivové hospodářství sloužilo ke skladování a dopravě uhlí do násypek jednotlivých kotlů a sestávalo z otevřené venkovní skládky, hlubinného zásobníku a pasové dopravy. Možnost spalování dřevní štěpky v kotelně si vyžádala vybudování podsuvné dlažby se zásobou na cca 8 hodin jmenovitého výkonu zdroje s vynášením paliva do stávající pasové dopravy. Palivo je na podsuvnou dlažbu doplňováno čelním nakladačem z otevřené venkovní skládky.

Provozní zkušenost ze zkušebního provozu vedla k dodatečné instalaci třídiče paliva a nové navazující svodky paliva na stávající pasovou dopravu. Změna palivové základny si vyžádala také úprava stávajících schozů paliva do zásobníku kotle spočívající ve změně tvaru a průřezu svodu. Ze stávající dopravy paliva je využita, mimo pasových dopravníků, také magnetická separace a pasová váha.

Vnitřní palivové hospodářství

Z důvodu nevhodného tvaru a zajištění plynulosti podávání paliva musela být odstraněna stávající násypka uhlí a nahrazena zásobníkem štěpky se zápornými úhly stěn a podsuvnou dlažbou, která podává palivo ze zásobníku do podavačů paliva. V nově instalovaném zásobníku je zásoba paliva (dřevní štěpky) na cca 2 hodiny jmenovitého výkonu kotle.

K pohazování paliva na stávající protiběžný řetězový rošt je využita stávající čtveřice pneumomechanických pohazovačů, ke kterým byly instalovány nové podavače, které zajišťují plynulou řízenou dodávku paliva do spalovacího prostoru kotle. Množství paliva do kotle je regulováno plynulou změnou otáček pohonu podavačů paliva.

Úpravy na parním kotli

Změna palivové základny vyvolala změnu tvaru spalovací komory kotle a odstranění varných šotů tak, aby se dosáhlo prodloužení dráhy spalování, a zajistila účinnost nově instalovaných sekundárních vzduchů. Dále byl do kotle instalován šotový přehřívák, který měl zajistit dostatečnou rezervu teploty přehřátí při spalování paliva s poměrně proměnnými vlastnostmi.

Na kotli byla zachována stávající recirkulace spalin odsávaných z prostoru konce roštu (svodka škváry) a dmychaných do poslední vzduchové zóny roštu (na čele kotle). Na kotli bylo nově instalováno několik pásem sekundárních vzduchů tak, aby byl zajištěn dostatečný přísun kyslíku po celé dráze spalování, probíhajícího částečně ve vznosu (pohoz paliva skrz ohnisko II. stupně spalování), a následné dohoření prchavé hořlaviny před vstupem do konvekčních teplosměnných ploch kotle (přehřívák). Nastavení poměru palivo-vzduch a zejména jeho rozdělení po dráze spalin bylo nastaveno a ověřeno v průběhu zkušebního provozu kotle.

Zhodnocení provedených úprav

Po instalaci třídiče paliva se násobně zvýšila spolehlivost dopravy paliva do zásobníku kotle a následné podávání paliva do spalovacího prostoru kotle. V průběhu zkušebního provozu, po seřízení spalování, se plynné emise CO pohybovaly v intervalu cca od 150 do 350 mg/Nm³ a plynné emise NO_x v intervalu cca od 250 do 350 mg/Nm³. Nově instalovaný šotový přehřívák je předimenzovaný a při jmenovitém výkonu kotle je chlazení páry (povrchový chladič v bubnu kotle) otevřeno na 100 % a teplota přehřáté výstupní páry je na hodnotách blízkých horní toleranci teploty přehřáté páry (455 °C), proto investor uvažuje o zmenšení přidané teplosměnné plochy šotového přehříváku.

Článek byl zveřejněn ve sborníku konference Energetika a biomasa 2010.

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