Wilgotność Pierwotna i Wtórna Kotła: Definicje i Aspekty Techniczne
- Szczegóły
Instalacja kotłowa to zespół urządzeń, które służą do wytwarzania pary wodnej poprzez przemianę energii chemicznej paliwa w energię cieplną. Kluczowym elementem tej instalacji jest kocioł właściwy.
W skład instalacji kotłowej wchodzą również urządzenia pomocnicze, takie jak:
- Wentylatory (powietrza, spalin, młynowe oraz uszczelniające)
- Pompy (zasilające, przewałowe)
- Narzędzia do transportu i przerobu paliwa (młyny, podajniki węgla)
- Narzędzia do usuwania żużla i popiołu oraz do odpylania spalin
- Aparatura miernicza kontrolująca procesy w kotłowni
- Urządzenia sterownicze
Ostateczna budowa instalacji kotłowej zależy od rodzaju wykorzystanego kotła.
Kotły Rusztowe
W kotłach rusztowych węgiel z zasobnika przykotłowego podawany jest bezpośrednio na ruszt.
Kotły Pyłowe
W kotłach pyłowych węgiel podawany jest za pomocą podajników regulujących natężenie spływu węgla do młynów. Przemielony węgiel z powietrzem trafia do kotła, a spalanie odbywa się w palenisku.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Kotły Odzysknicowe
Kotły odzysknicowe, zwane również odzyskowymi, to wymienniki ciepła, które odzyskują ciepło z czynnika o wysokiej temperaturze. Stosuje się je m.in. w układach gazowo-parowych, łącząc obiegi turbiny gazowej i parowej do produkcji pary z energii cieplnej spalin z turbiny gazowej.
Najważniejsze elementy kotła odzysknicowego to:
- Podgrzewacz wody
- Podgrzewacz pary
- Parownik z walczakiem
- Wymienniki ciepła odzyskujące ciepło ze spalin
- Pompy pomocnicze
Układ Paliwowo-Powietrzno-Spalinowy
Praca kotłowni opiera się na dwóch procesach technologicznych: układzie wodno-parowym oraz układzie paliwo-powietrze-spaliny. Kocioł parowy wytwarza parę poprzez spalanie paliwa.
Proces wytwarzania pary składa się z trzech faz:
- Podgrzewanie wody (w podgrzewaczu wody)
- Odparowanie (w parowniku)
- Przegrzanie pary (w przegrzewaczu pary)
Najczęściej używane paliwa to węgiel kamienny i brunatny, gaz ziemny oraz olej opałowy. Węgiel składa się z substancji palnej (C, H, S, O, N) oraz balastu (wilgoć i popiół). Zawartość węgla C decyduje o wartości opałowej paliwa.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Spalanie paliwa rozpoczyna się od odparowania wilgoci i osuszenia węgla, a następnie doprowadzenia do temperatury zapłonu.
Uboczne produkty spalania to popiół i żużel, które obniżają wartość opałową paliwa i zanieczyszczają powierzchnie ogrzewalne.
Przepływ Powietrza i Spalin Przez Kocioł
Do kotła należy dostarczyć odpowiednią ilość powietrza za pomocą kanałów ssawnych i wentylatorów powietrza. Wentylatory spalin usuwają spaliny z komory paleniskowej, pokrywając straty ciśnienia spalin w kotle.
Ilość dostarczanego powietrza zależy od ilości spalanego paliwa.
Mielenie Paliwa
Kotły pyłowe zasilane są rozdrobnionym węglem. Młyn, który mieli i miesza paliwo z powietrzem, podnosi parametry pracy kotła i zwiększa produkcję energii.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Atomizacja Paliwa
Niektóre kotły przemysłowe, oprócz gazu ziemnego, mogą spalać olej opałowy. Przy jego spalaniu konieczne jest rozpylenie (atomizacja) paliwa za pomocą pary wodnej pod ciśnieniem. Atomizacja zwiększa powierzchnię kontaktu cieczy z powietrzem, co ułatwia parowanie.
Metody Redukcji Emisji do Atmosfery
Odazotowanie spalin, czyli redukcja emisji tlenków azotu, odbywa się za pomocą instalacji selektywnej redukcji katalitycznej (SCR). Amoniak wprowadzany jest do komory paleniskowej i reaguje z tlenkami azotu w wysokiej temperaturze w obecności katalizatora.
Odsiarczanie spalin, czyli redukcja emisji tlenków siarki, może odbywać się na etapie przygotowania węgla, podczas spalania lub ze spalin odlotowych. Polega na absorpcji dwutlenku siarki za pomocą tlenku wapnia lub magnezu. Najskuteczniejsza jest metoda mokra wapniowo-wapienna, która osiąga skuteczność 90-95%. W tej metodzie spaliny przeczyszcza się mleczkiem wapiennym, tworząc siarczyn wapnia, a po utlenieniu - siarczek wapnia, co prowadzi do wytworzenia gipsu.
Kotły do Spalania Odpadów (Spalarnie Śmieci)
Obecnie kotły są kluczowymi urządzeniami w instalacjach termicznego przekształcania odpadów. Konstrukcja zależy od metody spalania śmieci: w nadmiarze tlenu, poprzez pirolizę lub zagazowanie.
Kotły Rusztowe
Posiadają ruszt, najprostszy rodzaj paleniska, powszechnie stosowany w przemyśle energetycznym do spalania paliw stałych. Ruszt zasilany jest od spodu powietrzem pierwotnym, a nad rusztem dostarczane jest powietrze wtórne. Popiół dostaje się do zbiorników wodnych i jest wygaszany.
W nowoczesnych spalarniach kotły rusztowe są rzadziej używane ze względu na niską wydajność spalania i szybką korozję rusztowin.
Kotły Fluidalne
Dzięki wpuszczeniu powietrza pod ruszt z odpowiednią prędkością, cząsteczki paliwa unoszą się, tworząc złoże fluidalne, co pozwala na uzyskanie równomiernej temperatury w kotle.
Kotły tego typu nie spalają odpadów medycznych i niebezpiecznych, ponieważ wytwarzają zbyt niską temperaturę spalania.
Proces Spalania w Kotłach do Spalania Odpadów
Proces spalania w kotłach do spalania odpadów składa się z trzech części:
- Spalanie: Całkowite spalanie odpadów osiągane jest w trzeciej części rusztu.
- Zgazowanie: Produkty lotne są utleniane przez tlen cząsteczkowy, a niewielka część procesu odbywa się na ruszcie.
- Dopalanie: Strefa dopalania minimalizuje ilość niespalonego CO w spalinach poprzez podawanie powietrza wtórnego. Utrzymywanie temperatury powyżej 850°C przez ponad 2 sekundy jest możliwe dzięki odpowiedniej geometrii komory dopalania.
Odzysk Energii w Spalarniach Odpadów
Głównym urządzeniem w układzie odzysku energii jest kocioł odzysknicowy walczakowy z naturalnym obiegiem spalin, w którym zachodzi wymiana ciepła. Spaliny z paleniska są schładzane do temperatury 180°C, a odzyskane ciepło służy do zamiany wody na przegrzaną parę wodną.
Para podawana jest na turbinę kondensacyjno-upustową, gdzie następuje jej rozprężenie i przejście w stan kondensatu. Celem jest maksymalne wykorzystanie odzyskanej energii, aby efektywność energetyczna instalacji osiągnęła poziom pozwalający uzyskać status prawny instalacji realizującej proces odzysku R1.
W wyniku spalania odpadów powstają gazy odlotowe, składające się głównie z dwutlenku węgla, pary wodnej, tlenku węgla, dwutlenku siarki, tlenków azotu oraz niespalonych lub częściowo spalonych węglowodorów.
Aby spełnić standardy emisji, stosuje się metody pierwotne redukcji emisji do powietrza, czyli rozwiązania konstrukcyjne, obniżające ilość powstających zanieczyszczeń już na etapie procesu spalania odpadów, zapewniając tym samym możliwie korzystny skład spalin surowych przed oczyszczaniem.
W ramach systemu oczyszczania spalin zastosowano dodatkowy podsystem suchego doczyszczania spalin. Proces oczyszczania spalin rozpoczyna się już w komorze paleniskowej przed kotłem odzysknicowym.
Następnie gazy spalinowe pochodzące z procesu termicznego przekształcania odpadów wprowadza się do systemu oczyszczania spalin poprzez kanał spalin podłączony do reaktora półsuchego. Układ gazu dyspersyjnego u góry reaktora prowadzi gazy spalinowe do urządzeń rozpylających mleczko wapienne. Poprzez intensywny kontakt z kroplami mleczka wapiennego absorbowane są zanieczyszczenia w spalinach, takie jak HCl, HF i SO2.
W reaktorze półsuchym, poza absorpcją, spaliny schładzane są ze 180°C do ok. Za półsuchym absorberem spaliny są kierowane poprzez kanał, do którego wprowadzany jest węgiel aktywny odpowiedzialny za redukcję metali ciężkich oraz dioksyn i furanów (PCDD/F). Kanał prowadzi do stacji filtrów workowych, gdzie następuje redukcja stężenia pyłów.
Oprócz redukcji pyłów stacja ta stanowi drugi stopień oczyszczania spalin (absorber drugiego stopnia), jako że na jej workach tworzy tzw. placek filtracyjny. Placek filtracyjny (warstwa pyłu) zawiera częściowe produkty reakcji, absorbenty niepoddane reakcji, aktywny węgiel i popioły lotne.
Spaliny przy pomocy wentylatorów wyciągowych wyprowadzane są do atmosfery osobnymi ciągami kominowymi o wysokości 70 m i średnicy „na wylocie” 1,6 m dla każdego ciągu technologicznego w jednym płaszczu zewnętrznym. Temperatura pary „na wylocie” z komina kształtuje się na poziomie ok.
Żużel i popioły paleniskowe, niebędące odpadem niebezpiecznym, zagospodarowane są poprzez ich waloryzację w Węźle Waloryzacji Żużla. Pierwszym etapem procesu jego waloryzacji jest wstępne sezonowanie na utwardzonym i szczelnym podłożu w magazynie wewnątrz budynku, służące jego odwodnieniu i stabilizowaniu. Po okresie dwóch tygodni żużel jest poddawany obróbce, podczas której wydzielane są frakcje o odpowiedniej wielkości oraz metale żelazne i nieżelazne za pomocą separatora magnetycznego i indukcyjnego. Następnie oddzielone frakcje przekazywane są do magazynów sezonowania żużla. Maksymalna wydajność instalacji wynosi 70 tys.
Aby zapobiec rozprzestrzenianiu się pyłu podczas procesu obróbki żużla i w celu utrzymania odpowiednich warunków środowiska pracy, budynek gospodarki pozostałościami procesowymi wyposażony został w wentylację wytwarzająca w budynku podciśnienie i zaopatrzoną w filtr workowy usytuowany wewnątrz budynku.
Tam podlegają procesom stabilizowania i zestalania, których podstawowym celem jest przekształcenie tych odpadów z niebezpiecznych na odpady inne niż niebezpieczne lub obojętne, uzyskane wskutek wymieszania ich z odpowiednimi dodatkami i spoiwami hydraulicznymi. Proces stabilizowania i zestalania obejmuje dwa etapy, których celem jest zmniejszenie rozpuszczalności składników (głównie związków nieorganicznych i toksycznych metali ciężkich). Celem etapu stabilizowania jest uzyskanie wewnętrznej bariery, mającej zapobiec wypłukiwaniu się rozpuszczalnych związków metali ciężkich, a w drugim etapie procesu (zestalanie) tworzy się dodatkową zewnętrzną barierę poprzez zastosowanie różnych spoiw hydraulicznych (np.
Parametry odpadów będących produktami procesu stabilizowania i zestalania pyłów kotłowych, popiołów lotnych i stałych pozostałości z oczyszczania spalin spełniają warunki pozwalające na deponowanie tych odpadów na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne, zgodnie z obowiązującym prawem.
Dodatkowo istnieje również możliwość wykorzystania systemu załadunku cystern z silosów magazynujących pyły kotłowe i popioły lotne oraz stałe pozostałości pochodzące z oczyszczania spalin, celem wywożenia ich luzem do dalszej obróbki i zagospodarowania na innych specjalistycznych instalacjach lub składowania głębokiego w wyrobiskach pokopalnianych soli (np.
tags: #wilgotność #pierwotna #i #wtórna #kotła #definicja
