Palniki niskoemisyjne i młyny węglowe: modernizacja układu paleniskowego

Układ paleniskowy decyduje o emisji i sprawności

W kotle pyłowym paliwo przechodzi przez podajnik, młyn, rurociągi pyłowe i palniki. Każdy z tych elementów wpływa na to, co dzieje się w komorze: zbyt grube przemiał daje niedopał, zły podział pyłu między palniki daje lokalne przegrzania i korozję, stare palniki wirowe produkują NOx powyżej dzisiejszych limitów BAT (dla dużych kotłów węglowych 150–200 mg/Nm³, dla gazowych poniżej 100). Modernizacja układu paleniskowego to najtańszy sposób na spełnienie limitów bez katalizatora SCR albo na obniżenie zużycia reagenta w istniejącym SNCR/SCR.

Palniki niskoemisyjne

Palnik niskoemisyjny dzieli powietrze na strumienie (rdzeniowe, wtórne, trzecie) i opóźnia mieszanie z paliwem, tak aby pierwsza faza spalania przebiegała przy niedoborze tlenu i niższej temperaturze. Dodatkowo nad palnikami montuje się dysze powietrza dopalającego (OFA). Efekt: NOx niżej o 30–60 % w porównaniu z palnikami z lat 70. i 80., przy utrzymaniu wypalenia.

Paliwo	Rozwiązanie	Typowe parametry
Pył węglowy, biomasa	Palniki wirowe niskoemisyjne typu DS i DST z regulacją zawirowania, wymiana zestawu palników z dyszami OFA	do kilkudziesięciu MW na palnik
Gaz ziemny, biogaz, wodór	Palniki Ultra Low NOx z recyrkulacją spalin, dowolna mieszanka H2/NG	do 50 MW na palnik, NOx < 60 mg/Nm³ na gazie
Olej opałowy, bioolej	Palniki olejowe z rozpylaniem parowym lub mechanicznym, wersje dwupaliwowe gaz/olej	do 50 MW
Gazy procesowe (gaz wielkopiecowy, koksowniczy)	Palniki wielopaliwowe o dużym przepływie gazu niskokalorycznego	referencja: voestalpine Linz, 4 palniki BFG

Zasięg: zakład Meeraner Dampfkesselbau wyprodukował 224 palniki niskoemisyjne DS do 14 kotłów Sasol w RPA, 16 palników na bioolej dla elektrociepłowni Värtaverket w Sztokholmie i 6 palników dwupaliwowych dla każdego z sześciu kotłów rafinerii KNPC.

Młyny węglowe: remont, modernizacja, biomasa

Młyny misowo-rolkowe (MPS i podobne) oraz młyny bijakowe pracują w polskich elektrowniach od dziesięcioleci. Co można zrobić bez wymiany młyna:

• Remont kapitalny. Misa, rolki, segmenty, przekładnia, łożyska, uszczelnienia, hydraulika docisku, pierścień dyszowy.
• Modernizacja. Nowy klasyfikator dynamiczny (dokładniejszy przemiał, mniejszy niedopał), docisk hydrauliczny zamiast sprężynowego, zwiększenie wydajności, nowe uszczelnienia i układ smarowania.
• Przygotowanie do biomasy. Młyn węglowy po modyfikacji mieli pellet drzewny: zmienia się geometria elementów mielących, klasyfikator, temperatura powietrza i zabezpieczenia ppoż./ATEX. W RWE Amer 9 PSS przebudował w ten sposób pięć młynów MPS 235, które od 2006 r. przemieliły ponad 400 000 t biomasy; podobnie w EDF Cordemais (po jednym młynie na blok 600 MW) i w Atikokan (konwersja na 100 % biomasy, 230 MWe).
• Młyny bijakowe do pelletu. Nowa młynownia z silosem, młynami bijakowymi, separatorem i transportem pneumatycznym pyłu, jak w Västhamnsverket (42 t/h paliwa).
• Umowa serwisowa na młynownię. PSS prowadzi LTMA na młyny m.in. w Amer 9 i Maasvlakte.

Nowe młyny pionowe do węgla i biomasy dostarcza LOESCHE; remonty i konwersje istniejących młynów dowolnego producenta prowadzi PSS. Opisujemy ten podział na stronie remonty i konwersja młynów.

Nasza odpowiedź: Power Service Solutions

Power Service Solutions łączy inżynierię paleniskową Babcocka, Steinmüllera i Mitsubishi Power Europe z własną produkcją palników w Meerane (stanowisko spawania robotem 12-osiowym dla dużych elementów palników, piec do wyżarzania, badania PED/ASME). Przed modernizacją PSS wykonuje symulację CFD komory paleniskowej, więc decyzja o liczbie, rozmieszczeniu i mocy palników opiera się na obliczeniach, nie na przybliżeniach.

Co przygotować do zapytania

• typ kotła, moc, liczba i typ palników, układ (ścienny, narożnikowy), producent,
• paliwo: analiza techniczna i elementarna, miałkość pyłu, planowana biomasa,
• młyny: typ, liczba, wydajność, stan, historia remontów,
• aktualne emisje NOx i CO, limity z pozwolenia, istniejące SNCR/SCR,
• cel: emisja, sprawność, zmiana paliwa, dyspozycyjność.

FAQ

Czy wymiana palników wystarczy, żeby spełnić limity NOx? Dla wielu kotłów gazowych i olejowych tak. Dla kotłów węglowych palniki niskoemisyjne z OFA obniżają NOx do ok. 200–300 mg/Nm³; dalej potrzebne jest SNCR lub SCR, ale o mniejszym zużyciu reagenta.

Czy stary młyn węglowy można przystosować do biomasy? Tak, młyny misowo-rolkowe po modyfikacji mielą pellet drzewny, z ograniczoną wydajnością w porównaniu z węglem. Potrzebne są też zabezpieczenia przeciwwybuchowe, bo pył biomasy jest bardziej wybuchowy niż węglowy.

Kto wykonuje remont młyna: Enerwis czy PSS? Projekt, części i nadzór pochodzą od PSS; prace montażowe prowadzi zespół serwisowy PSS lub lokalny wykonawca pod nadzorem. Enerwis koordynuje całość po polsku.

Czy palniki pasują do kotła innego producenta? Tak. Palnik projektuje się pod istniejące otwory w ścianie i komorę (po symulacji CFD). PSS wymieniał palniki w kotłach MHI, Götaverken, Lentjes i innych.

Czy wymiana palników wymaga długiego postoju? Zwykle nie: montaż palników z nowymi stacjami gazowymi i automatyką mieści się w 4–8 tygodniach postoju, jeśli projekt i prefabrykacja są gotowe wcześniej.