W E M A K E Y O U R I D E A S A R E A L I T Y SUCHÉ KONDICIONOVANÉ ODSÍŘENÍ ZNEČIŠŤOVÁNÍ

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "W E M A K E Y O U R I D E A S A R E A L I T Y SUCHÉ KONDICIONOVANÉ ODSÍŘENÍ ZNEČIŠŤOVÁNÍ"

Matyáš Pavlík
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 KOTLE 2013 BRNO března 2013

2 SUCHÉ KONDICIONOVANÉ ODSÍŘENÍ ZEJMÉNA PRO MALÉ A STŘEDNÍ ZDROJE ZNEČIŠŤOVÁNÍ

3 Změna emisních limitů SO 2 pro starší zdroje spalující uhlí (vyhláška 415/2012) LIMITY SO 2 PLATNÉ OD ROKU výstupní koncentrace SO 2 (mg/nm 3 ) snížení emisního limitu SO příkon v palivu (MW t )

koncentrace SO 2 (mg/nm 3 ) 2 000 1 500 1 000 500 0 snížení emisního

4 SROVNÁNÍ VÁPENATÝCH ODSIŘOVACÍCH METOD podle investičních a provozních nákladů: Suché odsíření Polosuché odsíření Mokré odsíření KUMULOVANÉ NÁKLADY KUMULOVANÉ NÁKLADY KUMULOVANÉ NÁKLADY 16,000 14,000 mokré odsíření polosuché odsíření suché odsíření 16,000 14,000 mokré odsíření polosuché odsíření suché odsíření 16,000 14,000 mokré odsíření polosuché odsíření suché odsíření 12,000 12,000 12,000 10,000 10,000 10,000 náklady 8,000 6,000 náklady 8,000 6,000 náklady 8,000 6,000 4,000 4,000 4,000 2,000 2,000 2,000 0, výkon zdroje 0, výkon zdroje 0, výkon zdroje principiální srovnávací grafy

odsíření polosuché odsíření suché odsíření 12,000 12,000 12,000 10,000 10,000 10,000 náklady 8,000 6,000 náklady 8,000 6,000 náklady 8,000 6,000 4,000 4,000 4,000 2,000

5 DEFINICE SUCHÉHO ODSÍŘENÍ Z HLEDISKA PROCESU: Odsiřování probíhá na suché částici sorbentu. Z HLEDISKA TECHNOLOGIE: V odsiřování nejsou použity suspenze vápenatých sloučenin. Technologie tedy neobsahuje nádrže, čerpadla, míchadla, armatury a potrubí s abrazivními suspenzemi náchylnými k tvorbě obtížně odstranitelných úsad a nánosů. Z HLEDISKA SORBENTU: Sorbentem, dávkovaným do odsiřovacího prostoru je jemně mletý suchý vápenatý produkt (vápenec, vápenný hydrát, pálené vápno). Z HLEDISKA PRODUKTU: Produktem odsíření je suchá směs látek umožňující relativně dlouhodobé uskladnění s následnou přípravou využitelného, tedy prodejného stabilizátu.

Technologie tedy neobsahuje nádrže, čerpadla, míchadla, armatury a potrubí s abrazivními suspenzemi náchylnými k tvorbě obtížně odstranitelných úsad a nánosů.

6 MOŽNÉ VARIANTY MÍSTA DÁVKOVÁNÍ SUCHÉHO SORBENTU DÁVKOVÁNÍ SUCHÉHO SORBENTU: do paliva sorbent do fluidního lože kotle do zvoleného teplotního okna spalovacího traktu kotle do spalin za kotel SILO SORBENTU produkt odsíření do zádržného objemu za kotlem případná kombinace uvedených míst palivo KOTEL ZÁDRŽNÝ OBJEM FILTR SILO PRODUKTU

traktu kotle do spalin za kotel SILO SORBENTU produkt odsíření do zádržného objemu

7 VÁPENATÉ SORBENTY - VÁPENEC CaCO 3 Pokud je používán jako odsiřovací sorbent vápenec, musí být v procesu přeměněn na oxid vápenatý. Reakce probíhá podle následujícího vzorce: CaCO 3 ( C) CaO + CO 2 (emisní povolenka!) Při teplotě ve výše uvedeném rozsahu dochází k rozkladu vápence za vzniku aktivního oxidu vápenatého s velkým měrným povrchem a zvýšenou schopností slučovat se s oxidem siřičitým. Při vyšší teplotě se povrch rychle zmenšuje a reaktivita oxidu vápenatého klesá. Účinnost odsiřovacího procesu s vápencem se u fluidních kotlů pohybuje obvykle v rozmezí (80) %.

) Při teplotě ve výše uvedeném rozsahu dochází k rozkladu vápence za vzniku aktivního oxidu vápenatého s velkým měrným povrchem a zvýšenou

8 VÁPENATÉ SORBENTY - PÁLENÉ VÁPNO CaO Pokud je nakupován jako odsiřovací sorbent oxid vápenatý (pálené vápno), musí být před rozprášením do proudících spalin hydratován (vyhašen) na vápenný hydrát. Vzorec reakce hašení je následující: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Reakce hašení páleného vápna pro suché odsiřování probíhá v tak zvané suché hašence. Na jejím výstupu je suchý práškový hydrát, který může být rozprašován do spalin. Výhodou použití páleného vápna mohou být dopravní náklady. Pro stejnou dávku vápníku do odsiřovacího procesu je nutno dopravit: 100 % CaO nebo 132 % Ca(OH) 2 nebo 178 % CaCO 3

Vzorec reakce hašení je následující: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Reakce hašení páleného vápna pro suché odsiřování probíhá v tak zvané suché hašence.

9 VÁPENATÉ SORBENTY - VÁPENNÝ HYDRÁT Ca(OH) 2 Reakce s oxidem siřičitým probíhá podle vzorce: Ca(OH) 2 + SO 2 CaSO 3 + H 2 O Hydrát je v suchém odsiřování obvykle dávkován v podobě jemně mletého prášku. Standardní stavební hydrát s měrným povrchemčástic do 20 m 2 /g může být nahrazen pro účely odsiřování speciálním hydrátem se zvětšeným měrným povrchem až do 50 m 2 /g a speciálně upravenou pórovitostí, přizpůsobenou záchytu molekul oxidu siřičitého a ostatních kyselých složek spalin. Speciální hydrát vykazuje významně vyšší účinnost odsiřovacího procesu než běžné stavební hydráty.

Standardní stavební hydrát s měrným povrchemčástic do 20 m 2 /g může být nahrazen pro účely odsiřování speciálním hydrátem se zvětšeným měrným

10 VÁPENATÉ SORBENTY - SPECIÁLNÍ HYDRÁTY SORBACAL SP SORBACAL H Složení - obsah Ca(OH) 2 > 95 % > 95 % Měrný povrch SSA > 40 m 2 /g m 2 /g Pórovitost Pv > 0,2 cm 3 /g 0,07 0,10 cm 3 /g Data Lhoist data Lhoist data Lhoist

povrch SSA > 40 m 2 /g 10 20 m 2 /g Pórovitost Pv > 0,2

SORBENT SORBACAL SP ZÁVISLOST ODSIŘOVACÍ SCHOPNOSTI SORBENTU NA TEPLOTĚ A VLHKOSTI SPALIN Teplota spalin kolem 350 C je zpravidla v místě, kde jsou

C A Typická výstupní teplota spalin malých kotlů je v rozsahu 170 200 C.

11 SORBENT SORBACAL SP ZÁVISLOST ODSIŘOVACÍ SCHOPNOSTI SORBENTU NA TEPLOTĚ A VLHKOSTI SPALIN Teplota spalin kolem 350 C je zpravidla v místě, kde jsou rozmístěny teplosměnné plochy kotle, oblast A. Doba pobytu spalin je krátká, hrozí zanášení teplosměnných ploch kotle. C A Typická výstupní teplota spalin malých kotlů je v rozsahu C. Dávkování sorbentu do spalin o této teplotě je blízko minima efektivnosti využití suchého sorbentu, oblast B. B Dosáhnout teploty spalin v rozsahu C při zvýšení vlhkosti spalin lze úpravou parametrů spalin nazývanou kondicionováním, oblast C. Laboratorní test Lhoist

12 KONDICIONOVÁNÍ SPALIN: ÚPRAVA PARAMETRŮ SPALIN PRO INTENZIFIKACI SUCHÉHO ODSIŘOVACÍHO PROCESU A) využití teplotního okna 350 C (prostory uvnitř kotle, oblast A) minimální závislost na vlhkosti spalin C) využití teplotního okna < 150 C (kouřovody a zařízení za kotlem, oblast C) intenzita odsiřovacího procesu se zvyšuje při snižování teploty spalin byla zjištěna významná závislost na vlhkosti spalin Snížení teploty a zvýšení vlhkosti spalin je dosahováno rozprašováním vody do spalin. Hmotnostní tok rozprašované vody musí způsobit dosažení zadané výstupní teploty spalin z odsíření. Voda musí být rozprašována natolik kvalitně, aby byla v kouřovodech nebo zádržném objemu spolehlivě odpařena a nedocházelo tak ke korozi zařízení nebo tvorbě nálepů. Zádržný objem spolu s objemy kouřovodů a filtru musí poskytovat dostatečnou dobu vzájemného kontaktu pro požadovaný průběh odsiřovací reakce.

spalin Snížení teploty a zvýšení vlhkosti spalin je dosahováno rozprašováním vody do spalin. Hmotnostní tok rozprašované vody musí způsobit dosažení zadané výstupní teploty spalin z odsíření.

13 TEST KONDICIONOVANÉHO ODSIŘOVÁNÍ Tenza provedla sadu měření s cílem stanovit závislost odsiřovacího účinku na: dávce sorbentu, vyjádřené stechiometrickým poměrem Ca/S teplotě spalin na výstupu ze zádržného objemu vlhkosti spalin na výstupu ze zádržného objemu typu použitého sorbentu skokové změně dávky - stanovení dynamiky suchého procesu procesní voda sorbent FILTR SILO SORBENTU ZÁDRŽNÝ OBJEM produkt odsíření SILO PRODUKTU Při těchto měřeních byly do spalin v kouřovodu rozprašovány testované suché sorbenty. Spaliny se sorbentem byly po vstupu do zádržného objemu zvlhčovány a chlazeny rozprašováním procesní vody rotačním atomizérem (kondicionovány). Dávka vody byla řízeně měněna. Produkt odsíření byl ze spalin odstraněn v tkaninovém filtru.

SILO SORBENTU ZÁDRŽNÝ OBJEM produkt odsíření SILO PRODUKTU Při těchto měřeních byly do spalin v kouřovodu rozprašovány testované suché sorbenty.

14 DÁVKOVACÍ ZAŘÍZENÍ SUCHÉHO SORBENTU - TENZAMATIC G40 a G80 PRO PODOBNÉ TESTY TENZA DISPONUJE VLASTNÍMI MOBILNÍMI STAVEBNICOVÝMI JEDNOTKAMI PRO DÁVKOVÁNÍ SUCHÉHO SORBENTU DO SPALIN ENERGETICKÝCH ZAŘÍZENÍ. SILO: Objem 40 m 3 80 m 3 W E M A K E Y O U R I D E A S A R E A L I T Y Výstroj: Průměr mm mm Celková výška mm mm Hmotnost prázdného zařízení 7,5 t 11,0 Filtr pro odprášení dopravního vzduchu při plnění Kontinuální hladinoměr Přetlaková a podtlaková bezpečnostní klapka DÁVKOVACÍ ZAŘÍZENÍ: Kompletní technologie pro dopravu a rozprášení řízené hmotnostní dávky sorbentu. Dávka suchého sorbentu kg/h Zařízení je možno převážet automobilovou dopravou a instalovat v místě dávkování sorbentu.

SILO: Objem 40 m 3 80 m 3 W E M A K E Y O U R I D E A S A R E A L I T Y Výstroj: Průměr 2 750 mm 3 700 mm Celková výška 12 600 mm 14 600 mm Hmotnost prázdného zařízení 7,5 t 11,0

15 VÝSLEDKY TESTU KONDICIONOVANÉHO ODSIŘOVÁNÍ: Závislost účinnosti odsiřovacího procesu na dávce sorbentu Sorbacal SP a na teplotě spalin: Závislost účinnosti odsiřovacího procesu na dávce sorbentu Sorbacal SP a na vlhkosti spalin: 100 Vliv vlhkosti spalin na účinnost odsíření účinnost procesu (%) ,4 % 25,3 % účinnost při 25,3% H2O účinnost při 26,4% H2O regrese při 25,3% H2O regrese při 26,4% H2O 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Ca/S (kg/kg)

vlhkosti spalin na účinnost odsíření 90 80 účinnost procesu (%) 70 60 50 40 30 20 10 26,4 % 25,3 % účinnost při 25,3% H2O

16 VÝSLEDKY TESTU KONDICIONOVANÉHO ODSIŘOVÁNÍ: Závislost intenzity odsiřovacího procesu na použitém sorbentu a teplotě spalin: Mikroskopický snímek zrnka Sorbacalu H Mikroskopický snímek zrnka Sorbacalu SP Přibližně v 11:40 prošlo dávkovačem suchého sorbentu pod silem rozhraní mezi sorbenty: SORBACAL H 70 a SORBACAL SP Srovnání sorbentu Sorbacal SP a Sorbacal H SORBACAL H SORBACAL SP 120 Ca/S při účinnosti 76% Sorbacal SP Sorbacal H Lineární (Sorbacal H) Lineární (Sorbacal SP) Tok síry (kg/h) δ = 25% Tok vápníku (kg/h) teplota spalin ( C) tok síry do procesu kg/h tok zachycené síry kg/h tok síry z procesu kg/h střední tok zachycené síry kg/h tok vápníku do procesu kg/h střední tok vápníku do procesu kg/h :10 11:20 11:30 11:40 11:50 12:00 12:10 12:20 čas (h:min)

Ca/S při účinnosti 76% 6 5 4 3 2 Sorbacal SP Sorbacal H Lineární (Sorbacal H) Lineární (Sorbacal SP) Tok síry (kg/h) 50 40 30 20 δ = 25% 100 80 60 40 Tok vápníku (kg/h) 1 0 70 75 80 85 90 95 100 105

17 VÝSLEDKY TESTU KONDICIONOVANÉHO ODSIŘOVÁNÍ: Dynamika procesu kondicionovaného odsiřování: Výhodou suchého odsiřování je rychlá reakce na změnu dávky sorbentu. Uvedené časy jsou navýšeny dopravním zpožděním, které je v daném případě rovno cca 1 min. Rozdíl mezi vstupní a výstupní koncentrací SO 2 δ při nulové dávce sorbentu je způsoben reakcí zbytků sorbentu v celé trase spalin, zejména ve tkaninovém filtru. Start dávkování suchého sorbentu Ukončení dávkování suchého sorbentu dávka suchého sorbentu (kg/h), koncentrace SO2 (mg/rm 3 ) δ tok suchého sorbentu (kg/h) vstupní koncentrace SO2 (mg/rm3) výstupní koncentrace SO2 (mg/rm3) min min 0 0:00 0:02 0:04 0:06 0:08 0:10 0:12 0:14 0:16 0:18 0:20 0:22 čas (min) dávka suchého sorbentu (kg/h) koncentrace SO 2 (mg/rm 3 ) δ δ > 60 min 7 min tok suchého sorbentu (kg/h) vstupní koncentrace SO2 (mg/rm3) výstupní koncentrace SO2 (mg/rm3) 0:00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00 1:05 1:10 1:15 čas (h:min)

Rozdíl mezi vstupní a výstupní koncentrací SO 2 δ při nulové dávce sorbentu je způsoben reakcí zbytků sorbentu v celé trase spalin, zejména ve tkaninovém filtru.

18 Kompletní nabídka činností Poradenství, konzultační činnost Provádění studií a analýz stávajících technologií Příprava, provedení testu a následné vyhodnocení výsledků Vypracování studie proveditelnosti a výběr nejvhodnější technologie Projekční činnost Zpracování projektové dokumentace Vypracování podkladů pro územní řízení a stavební povolení Výstavba a rekonstrukce Dodávka špičkových technologií Montáže technologických zařízení Dodávka staveb na klíč

technologie Projekční činnost Zpracování projektové dokumentace Vypracování podkladů pro územní řízení a stavební

19 Děkujeme za pozornost Autoři: Ing. Oldřich Mánek Ing. Kamil Šíma Ing. Radek Dvořák, Ph.D

Podobné dokumenty

WE MAKE YOUR IDEAS A REALITY. Odsíření kotlů K2 - K4 na Teplárně Karviná: CFB FGD technologie tzv. na klíč

WE MAKE YOUR IDEAS A REALITY. Odsíření kotlů K2 - K4 na Teplárně Karviná: CFB FGD technologie tzv. na klíč Odsíření kotlů K2 - K4 na Teplárně Karviná: CFB FGD technologie tzv. na klíč Teplárna Karviná TKV Významný producent tepla a elektrické energie v Moravskoslezském kraji Celkový tepelný výkon 248 MW Celkový