Котельная.
Котельный комплекс состоит из:
- Котлы работающие на биогазе;
- Твердотопливные котлы;
- Пароперегреватели;
- Паровой контур;
- Система теплообменников;
- Экономайзеры;
- Система фильтров;
- Воздушные компрессоры;
- Дымососы;
- Система удаления золы;
-
Сжигание
В рамках представленной методики был выбран однокамерный котел с дополнительной тягой, подачей вторичного воздуха в факел и регулируемым дымососом. Кроме этого были рассмотрены варианты пиролизного котла и котла на кипящем слое. Вариант использования пиролизного котла был отвергнут в силу того, что достичь стабильного пиролиза в котлах мощностью более 5 МВт сложно. Вариант использования котла на кипящем слое был принят как альтернативный. Отдельно был выбран тип котла для работы на биогазе, так как биогаз имеет свои особенности при сжигании. Эти особенности будут описаны ниже. Также была разработана возможность установки котла работающего на смешанном типе топлива (RDF топливо и биогаз). Этот вариант принят как альтернативный.Для достижения установленных показателей котел должен отвечать следующим характеристикам:
Характеристики котла на RDF топливе:
|
Максимальна паропродуктивность |
1 МВт = 0,93 тн. пара |
|
Максимальна паропродуктивность при 40 % нагрузки |
1 МВт = 1,25 тн. пара |
|
Максимальное работчее давление |
55,0 бар |
|
Расчетное давление |
65,0 бар |
|
Рабочая температура перегретого пара при 70 - 100% паропроизводительности |
450 0С |
|
О2, сухой газ |
7,0 % |
|
Температура в камере згорания |
~850 – 900 0С |
|
Температура дымовых газов |
Не больше 180 0С |
|
Тепловая эффективность |
89 % |
|
Количество воздуха для горения |
5 834 нм3/ч на 1 тн. топлива |
|
Количество дымовых газов |
7 265 нм3/ч на 1 тн. топлива |
|
Соответствие НТД |
PED 2014/68/CE |
Количество выбросов:
Все предельные значения выбросов рассчитываются при температуре 273,15 К и давлении 101,3 кПа, и после корректировки на содержание водяных паров газов уходят и при нормированном O2 6%.
|
Пыль мг/ Nm3 |
Не больше чем 25 мг/Нм |
|
CO мг/ Nm3 |
250 |
|
NOx мг/ Nm3 |
250 |
Конструктивные особенности твердотопливного котла на RDF топливе. Фильтрация и нейтрализация вредных выбросов:
Оснащается сложной системой фильтрации. В состав фильтров входят: мультициклонный фильтр с водяным газовой очисткой (скруббер) для отсеивания твердых летучих частей, и рукавные фильтры с PTFE покрытием из стекловолокна. Твердые летучие части из Мультициклон попадают в систему золоудаления. Также предусмотрена возможность установки электрического фильтра.
Система золоудаления. После сжигания твердого топлива формируется зола. В случае RDF топлива этот показатель составляет 10-12% от общего объема топлива. Котел оснащен автоматической системой влажного золоудаления с колосника. Также предусмотрена система золошлакоудаления под фильтром. Зола подлежит упаковке и дальнейшему захоронению. Возможность ее промышленного использования подлежит изучению.
- Система дожигания отходящих газов. Камера сгорания выполнена таким образом, что отходящие газы перед тем как попасть в мультициклонные фильтра задерживаются в верхней точке камеры сгорания на период около 2 сек. За это время происходит нейтрализация вредных газов.
Особенности сжигания биогаза:
При сравнительном анализе газопоршневых ко-генерационных установок и системы котел турбина был сделан выбор в пользу последней. Кроме того, при наличии в составе завода паротурбинного комплекса на RDF топливе преимущества сжигания биогаза в котлах становятся существенными. Но биогаз имеет особенности при горении. В частности, по сравнению с другими газами, биогаза нужно меньше воздуха для горения. Соответственно, газовые горелки требуют наличие более широких жиклеров для прохождения биогаза. Для полного сгорания 1 литра биогаза необходимо около 5,7 литров воздуха, в то время как для бутана - 30,9 литра а для пропана - 23,8 литра.
Перегретый пар:
Конечным продуктом сжигания RDF топлива и биогаза является перегретый пар. Паровая часть котла состоит из следующих элементов:
- Пароперегреватель;
- Система циркуляции питательной воды;
- Экономайзер;
- Насосное оборудование;
- Трубная разводка внутри котла;
- Трубная обвязка;
- Система подпитки паровых котлов;
- Система водоподготовки;
Перегретый пар в общей системе методики рассматриваемого выполняет следующие основные функции: (а) питания паровой турбины, (б) обеспечение биологических процессов сбраживания.
Паровые турбоагрегаты.
Турбогенераторный комплекс:
- Паровой (-ые) турбоагрегат (ы)
- Редуктор;
- Генератор;
- Конденсатор;
- Деаэратор;
- Система охлаждения с градирней;
Дополнительно:
- Система пароотбора;
В зависимости от целей стоящих ставятся перед заводом, выбирается один из трех вариантов турбоагрегатов:
- Турбоагрегат конденсационного типа. Направлен на максимальный отбор электроэнергии. Весь отработанный пар почти не имеет никакого энергетического заряда. КПД колеблется от 28-34%;
- Турбоагрегат с регулируемым отбором пара. Такая турбина вырабатывает электроэнергию и позволяет выполнять отбор заданного количества пар. КПД такой турбины зависит от количества отобранного пара.
Выбор турбины выполняется согласно пожеланиям Заказчика и технических показателей Энергетического генерирующего комплекса. Тихоходные турбины имеют частоту вращения ротора 1500 - 3000 об / мин. Высокоскоростные имеют частоту 6000 - 9000 об / мин. Чем более высокоскоростная турбина, тем меньше ее металлоемкость, а соответственно и инертность. Усредненные показатели энерго-эффективности единицы пара для конденсационных турбин следующие:
- Тихоходные турбины мощностью более 10 МВт - 0,214 МВт, / 1 тн. пара;
- Высокоскоростные турбины мощностью более до 10 МВт - 0,262 МВт / 1 тн. пара;
- Тихоходные турбины мощностью до 5 МВт ~ 0,257 МВт, / 1 тн. пара;
- Высокоскоростные турбины мощностью более 5 МВт ~ 0,314 МВт / 1 тн. пара;
Основным показателем качества электроэнергии стабильность частоте электрического тока. В Украине принято за стандарт 50 Герц +/- 0,2%. Резкое падение частоты влечет за собой аварийное отключение энергоблока от сети. Поэтому требования к стабильности вращения ротора турбины является главным приоритетом. Для обеспечения этой стабильности необходимо обеспечить стабильную и равномерную выработки пара. При существенных колебаниях объемов производимого пара предпочтение следует отдавать тихоходным турбинам.
