Котельня.
Котельний комплекс складається з:
- Котли що працюють на біогазі;
- Твердопаливні котли;
- Пароперегрівачі;
- Паровий контур;
- Система теплообмінників;
- Економайзери;
- Система фільтрів;
- Повітряні компресори;
- Димососи;
- Система видалення золи;
- Спалювання
В межах представленої методики був вибраний однокамерний котел з додатковою тягою, подачею вторинного повітря в факел та регульованим димососом. Крім цього були розглянуті варіанти піролізного котла та котла на киплячому шарі. Варіант використання пиролізного котла був відкинутий в силу того, що досягти стабільного піролізу в котлах потужністю більше 5 МВт складно. Варіант використання котла на киплячому шарі був прийнятий як альтернативний. Окремо був вибраний тип котла для роботи на біогазі, так як біогаз має свої особливості при спалюванні. Ці особливості будуть описані нижче. Також була опрацьована можливість установки котла що працює на змішаному типі палива (RDF паливо та біогаз). Цей варіант прийнятий як альтернативний.
Для досягнення встановлених показників котел повинен відповідати наступним характеристикам:
Характеристики котла на RDF паливі:
|
Максимальна паропродуктивність |
1 МВт = 0,93 тн. пару |
|
Максимальна паропродуктивність при 40 % навантаження |
1 МВт = 1,25 тн. пару |
|
Максимальний робочий тиск |
55,0 бар |
|
Розрахунковий тиск |
65,0 бар |
|
Робоча температура перегрітого пару при 70 – 100% паропродуктивності |
450 0С |
|
О2, сухий газ |
7,0 % |
|
Температура в камері згорання |
~850 – 900 0С |
|
Температура димових газів |
Не більше 180 0С |
|
Теплова ефективність |
89 % |
|
Кількість повітря для горіння |
5 834 нм3/ч на 1 тн. палива |
|
Кількість димових газів |
7 265 нм3/ч на 1 тн. палива |
|
Відповідність НТД |
PED 2014/68/CE |
Кількість викидів:
Всі граничні значення викидів розраховуються при температурі 273,15 К, і тиску 101,3 кПа, та після корегування на вміст водяних парів газів що відходять і при нормованому O2 6%.
|
Пил мг/ Nm3 |
Не більш як 25 мг/Нм |
|
CO мг/ Nm3 |
250 |
|
NOx мг/ Nm3 |
250 |
Конструктивні особливості твердопаливного котла на RDF паливі. Фільтрація і нейтралізація шкідливих викидів:
- Оснащується складною системою фільтрації. До складу фільтрів входять: мультициклонний фільтр з водяною газовою очисткою (скрубер) для відсіювання твердих летючих частин, та рукавні фільтри з PTFE покриттям із скловолокна. Тверді летючі частини із мультициклону потрапляють до системи золовидалення. Також передбачена можливість установки електричного фільтра.
Система золовидалення. Після спалювання твердого палива формується зола. В випадку RDF палива цей показник становить 10-12% від загального об’єму палива. Котел оснащений автоматичною системою вологого золовидалення з колосника. Також передбачена система золошлаковидалення під фільтром. Зола підлягаю пакуванню та подальшому захороненню. Можливість її промислового використання підлягає вивченню.
- Система допалювання відхідних газів. Камера згорання виконана таким чином, що відхідні гази перед тим як потрапити до мультициклонного фільтру затримуються в верхній точці камери згорання на період близько 2 сек. За цей час відбувається нейтралізація шкідливих газів.
Особливості спалювання біогазу:
При порівняльному аналізі газопоршневих ко-генераційних установок та системи котел-турбіна був зроблений вибір на користь останньої. Крім того при наявності в складі заводу паротурбінного комплексу на RDF паливі переваги спалювання біогазу в котлах стають суттєвими. Але біогаз має особливості при горінні. А саме, порівняно з іншими газами, біогазу потрібно менше повітря для горіння. Відповідно, газові горілки вимагають наявність більш широких жиклерів для проходження біогаза. Для повного згорання 1 літру біогазу необхідно близько 5,7 літрів повітря, в той час як для бутану - 30,9 літра а для пропану - 23,8 літра.
Перегрітий пар:
Кінцевим продуктом спалювання RDF палива та біогазу є перегрітий пар. Парова частина котла складається з таких елементів:
- Пароперегрівач;
- Система циркуляції живильної води;
- Економайзер;
- Насосне обладнання;
- Трубна розводка в середині котла;
- Трубна обв’язка;
- Система підпитки живильної води;
- Система водопідготовки;
Перегрітий пар в загальній системі методики що розглядається виконує такі основні функції: (а) живлення парової турбіни, (б) забезпечення біологічних процесів зброджування.
Парові турбоагрегати.
Турбогенераторний комплекс:
- Паровий(-і) турбоагрегат(-ти);
- Редуктор;
- Генератор;
- Конденсатор;
- Деаератор;
- Система охолодження з градирнею;
Додатково:
- Система паровідбору;
В залежності від цілей що стоять ставляться перед заводом, вибирається один із трьох варіантів турбоагрегатів:
- Турбоагрегат конденсаційного типу. Направлений на максимальний відбір електроенергії. Весь відпрацьований пар майже не має ніякого енергетичного заряду. КПД коливається від 28-34%;
- Турбоагрегат з регульованим відбором пару. Така турбіна виробляє електроенергію та дозволяє виконувати відбір заданої кількості пару. КПД такої турбіни залежить від кількості відібраного пару.
Вибір турбіни виконується згідно побажань Замовника та технічних показників Енергетичного генеруючого комплексу. Тихоходні турбіни мають частоту обертання ротора 1500 – 3000 об/хв. Високошвидкісні мають частоту 6000 – 9000 об/хв. Чим більш високошвидкісна турбіна, тим менше її металомісткість, а відповідно і інертність. Усереднені показники енергоефективності з одиниці пару для конденсаційних турбін наступні:
- Тихоходні турбіни потужністю більше 10 МВт – 0,214 МВт,/1 тн. пару;
- Високошвидкісні турбіни потужністю більше до 10 МВт – 0,262 МВт/1 тн. пару;
- Тихоходні турбіни потужністю до 5 МВт ~ 0,257 МВт,/1 тн. пару;
- Високошвидкісні турбіни потужністю більше 5 МВт ~ 0,314 МВт/1 тн. пару;
Основним показником якості електроенергії є стабільність частоті електричного струму. В Україні прийнято за стандарт 50 Герц +/- 0,2%. Різке падіння частоти тягне за собою аварійне відключення енергоблоку від мережі. Тому вимоги до стабільності обертання ротора турбіни є головним пріоритетом. Для забезпечення цієї стабільності необхідно забезпечити стабільну і рівномірну виробітку пару. При суттєвих коливаннях об’ємів виробленого пару перевагу слід віддавати тихоходним турбінам.
