Kotły odzysknicowe (HRSG) i kotły przemysłowe: nowe jednostki i wymiana

Kocioł odzysknicowy: para z ciepła, które i tak jest

Kocioł odzysknicowy (HRSG, heat recovery steam generator) nie ma własnego paleniska albo ma tylko dopalanie. Odbiera ciepło ze spalin turbiny gazowej (500–650 °C) lub z procesu przemysłowego (piec, konwertor, reaktor) i zamienia je w parę. W bloku gazowo-parowym HRSG decyduje o sprawności całości: im lepiej odbierze ciepło, tym więcej pary trafia do turbiny parowej.

W Polsce buduje się dziś bloki gazowo-parowe w miejsce węglowych, a przemysł (chemia, huty, papiernie) stawia własne układy kogeneracyjne. Każdy taki projekt potrzebuje kotła odzysknicowego dopasowanego do konkretnej turbiny i konkretnego zapotrzebowania na parę.

Jak jest zbudowany HRSG

Element	Funkcja
Kanał wlotowy i dyfuzor	Rozprowadzenie spalin z turbiny na cały przekrój kotła
Dopalanie (opcja)	Palniki kanałowe podnoszące temperaturę spalin, gdy potrzeba więcej pary niż daje turbina
Przegrzewacze, parowniki, podgrzewacze (ECO)	Powierzchnie ożebrowane w 1–3 ciśnieniach pary, często z przegrzewem wtórnym
Walczaki lub układ przepływowy (Benson)	Separacja pary; układ przepływowy pozwala na szybkie rozruchy
Schładzacze pary	Regulacja temperatury pary
Podgrzew kondensatu, odgazowywacz	Odzysk ciepła z najchłodniejszych spalin
Komin obejściowy (bypass)	Praca turbiny gazowej bez kotła

Układ poziomy (spaliny płyną poziomo, rury pionowe) to standard dla dużych turbin; układ pionowy oszczędza miejsce w istniejących halach. Wybór zależy od miejsca i od tego, jak często blok ma być uruchamiany: bloki szczytowe wymagają konstrukcji odpornej na cykliczne naprężenia.

Wymiana i integracja w istniejącym zakładzie

Typowe projekty to nie tylko nowe bloki, ale wymiana HRSG z lat 90. i 2000., których części ciśnieniowe wyczerpały trwałość, oraz dołożenie nowego kotła do istniejącej elektrociepłowni. Przykłady PSS:

Obiekt	Zakres	Parametry
Stadtwerke Flensburg, blok B13	Projekt, dostawa, montaż, rozruch i ruch próbny HRSG za turbiną gazową	62 MWe, 150 t/h
InfraServ Wiesbaden	Dwa HRSG za turbinami gazowymi, pod klucz	2 × 25 MWe, 2 × 73 t/h
Stadtwerke Bonn, EC Bonn-Nord	Rehabilitacja istniejącego HRSG 181 t/h i integracja nowego 44 t/h
BASF Ludwigshafen	Wymiana kotła odzysknicowego W66 w zakładzie chemicznym	30 t/h
voestalpine Linz	Integracja kotła odzysknicowego z opalaniem gazem wielkopiecowym w istniejącą hutę, 4 palniki wielopaliwowe
EC Würzburg	Konwersja elektrowni węglowej na blok gazowo-parowy: dwa bloki z HRSG	45 MWe/125 t/h i 25 MWe/95 t/h

Kotły parowe przemysłowe

Poza HRSG PSS dostarcza i modernizuje kotły parowe opalane gazem, olejem, biomasą i odpadami dla przemysłu: cukrowni, papierni, chemii, hut. Własne obliczenia cieplne i produkcja części ciśnieniowych w Meeraner Dampfkesselbau (walczaki, komory, ściany membranowe, wężownice, schładzacze) pozwalają zarówno zaprojektować nową jednostkę, jak i wymienić część ciśnieniową w kotle innego producenta. Zakres obejmuje też układ wodno-parowy i BoP: pompy, odgazowywacze, rurociągi, armaturę.

Nasza odpowiedź: Power Service Solutions

Power Service Solutions projektuje kotły na własnych narzędziach obliczeniowych odziedziczonych po Babcocku, Steinmüllerze i Mitsubishi Power Europe, a produkuje je w zakładzie z akredytacją PED i ASME. Przy integracji z istniejącym zakładem PSS prowadzi projekt przyłączeń, trasowanie rurociągów i koordynację interfejsów, co w zabudowanej elektrociepłowni jest zwykle trudniejsze niż sam kocioł. Dla polskich klientów PSS ma dokumentację OEM wielu kotłów Babcocka i Steinmüllera pracujących w energetyce i przemyśle.

Co przygotować do zapytania

• turbina gazowa lub proces: przepływ i temperatura spalin, skład, zmienność obciążenia,
• wymagana para: ilość, ciśnienie, temperatura, liczba poziomów ciśnień, odbiory ciepła,
• tryb pracy: podstawa, szczyt, liczba rozruchów rocznie,
• miejsce: nowa lokalizacja czy zabudowa w istniejącej hali, dostępne przyłącza,
• dla wymiany: dokumentacja istniejącego kotła, wyniki badań, powód wymiany.

FAQ

Czym różni się kocioł odzysknicowy od zwykłego kotła parowego? Nie ma własnego paleniska (lub ma tylko dopalanie): ciepło pochodzi ze spalin turbiny lub procesu. Powierzchnie ogrzewalne są ożebrowane, bo spaliny są chłodniejsze, a wymiana ciepła konwekcyjna.

Czy do HRSG można dołożyć dopalanie? Tak, palniki kanałowe w kanale spalin podnoszą temperaturę i wydajność pary, co daje elastyczność między produkcją energii elektrycznej a ciepła. PSS projektuje i produkuje takie palniki.

Ile trwa dostawa nowego HRSG? Od zamówienia do rozruchu zwykle 18–24 miesiące, zależnie od wielkości i stopnia prefabrykacji modułów.

Czy stary HRSG lepiej remontować, czy wymienić? Decydują obliczenia trwałości części ciśnieniowej i koszt postoju. Często opłaca się wymienić moduły powierzchni ogrzewalnych, zostawiając walczaki, konstrukcję i kanały; tak zrobiono w Bonn.

Czy PSS buduje też kotły fluidalne? Nie. Oferta obejmuje kotły pyłowe, rusztowe, olejowo-gazowe, odzysknicowe i spalarniowe oraz piece obrotowe.