ANALIZA PROCESA SAGOREVANJA UGLJENOG PRAHA U LETU U LOŽIŠTU PARNOG KOTLA SA PREDLOGOM MERA ZA POBOLJŠANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI

Similar documents
REKONSTRUKCIJA POSTOJEĆEG PARNOG KOTLA U CILJU KORIŠĆENJA TOPLOTE IZDUVNIH GASOVA IZ GASNE TURBINE

ANALIZA PRIMJENE KOGENERACIJE SA ORGANSKIM RANKINOVIM CIKLUSOM NA BIOMASU U BOLNICAMA

AMRES eduroam update, CAT alat za kreiranje instalera za korisničke uređaje. Marko Eremija Sastanak administratora, Beograd,

SIMPLE PAST TENSE (prosto prošlo vreme) Građenje prostog prošlog vremena zavisi od toga da li je glagol koji ga gradi pravilan ili nepravilan.

EMISIJA AZOTNIH OKSIDA IZ TERMOELEKTRANA JP EPS I MOGUĆNOSTI NJENOG SMANJENJA

47. Međunarodni Kongres KGH

Podešavanje za eduroam ios

UNIVERZITET U BEOGRADU RUDARSKO GEOLOŠKI FAKULTET DEPARTMAN ZA HIDROGEOLOGIJU ZBORNIK RADOVA. ZLATIBOR maj godine

PRILOG OPTIMIZACIJI RADNIH PARAMETARA TEHNOLOŠKOG PROCESA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE NA TERMOELEKTRANAMA

STRUČNA PRAKSA B-PRO TEMA 13

SIMULACIJA KOGENERACIJSKOG POSTROJENJA AVEDOREVERKET BLOK 1 POMOĆU PROGRAMA DNA, GATE CYCLE I UNITED CYCLE

DEFINISANJE TURISTIČKE TRAŽNJE

PREPROJEKTOVANJE POSTOJEĆEG SISTEMA GREJANJA U SKLADU SA POBOLJŠANJEM ENERGETSKOG RAZREDA OBJEKTA

RAZMATRANJE MOGUĆNOSTI UPOTREBE OTPADNOG MULJA U INDUSTRIJI CEMENTA ANALYZING OF USAGE OF WASTE SLUDGE IN CEMENT INDUSTRY

RESULTS OF INVESTIGATING LIQUID FUEL COMBUSTION IN A SEMI-INDUSTRIAL EXPERIMENTAL FLUIDIZED BED FACILITY IN LONG-TERM STEADY OPERATING CONDITIONS

REGULACIJA PLAMENA U LOŽIŠTU ENERGETSKOG KOTLA PRIMENOM NUMERIČKE SIMULACIJE

A.Erić, R.Mladenović, B.Repić, D.Đurović, D.Dakic;

Biznis scenario: sekcije pk * id_sekcije * naziv. projekti pk * id_projekta * naziv ꓳ profesor fk * id_sekcije

Automatske Maske za zavarivanje. Stella, black carbon. chain and skull. clown. blue carbon

RIZIK EMISIJE SUMPORNIH OKSIDA

Nacrt Nacionalnog plana smanjenja emisija (National Emission Reduction Plan NERP) za Bosnu i Hercegovinu

Kotlovi za sagorevanje goriva u fluidizovanom sloju

ENR 1.4 OPIS I KLASIFIKACIJA VAZDUŠNOG PROSTORA U KOME SE PRUŽAJU ATS USLUGE ENR 1.4 ATS AIRSPACE CLASSIFICATION AND DESCRIPTION

KAPACITET USB GB. Laserska gravura. po jednoj strani. Digitalna štampa, pun kolor, po jednoj strani USB GB 8 GB 16 GB.

TRAJANJE AKCIJE ILI PRETHODNOG ISTEKA ZALIHA ZELENI ALAT

Značaj uvođenja organizovanog praćenja i unapređenja energetske efikasnosti u JP EPS

MOGUĆNOST DOBIJANJA ELEKTRIČNE ENERGIJE IZ ENERGIJE PRITISKA VISOKOPEĆNOG GASA U ŽELEZARI SMEDEREVO (USS)

17500 VRANJE, SRBIJA Radnička 1, Tel.: 017/ INSTRUCTIONS FOR INSTALLATION, ADJUSTMENT AND USE

ZBIRKA ZADATAKA IZ TEHNIČKIH MATERIJALA POGONSKE MATERIJE

TEHNO SISTEM d.o.o. PRODUCT CATALOGUE KATALOG PROIZVODA TOPLOSKUPLJAJUĆI KABLOVSKI PRIBOR HEAT-SHRINKABLE CABLE ACCESSORIES

CJENIK APLIKACIJE CERAMIC PRO PROIZVODA STAKLO PLASTIKA AUTO LAK KOŽA I TEKSTIL ALU FELGE SVJETLA

ECONOMIC EVALUATION OF TOBACCO VARIETIES OF TOBACCO TYPE PRILEP EKONOMSKO OCJENIVANJE SORTE DUHANA TIPA PRILEP

VERIFIKACIJA OSTVARENIH UŠTEDA U POTROŠNJI FINALNE ENERGIJE ZBOG PRIMENE MERA ZA UNAPREĐENJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U KLINICI DR LAZA LAZAREVIĆ

ISTRAŽIVANJE TERMIČKE DEZINTEGRACIJE TEŠKIH TEČNIH GORIVA U FLUIDIZOVANOM SLOJU

Bušilice nove generacije. ImpactDrill

PROMENA SNAGE KONVENCIONALNE TERMOELEKTRANE U ZAVISNOSTI OD LOKALNIH KLIMATSKIH FAKTORA

Eduroam O Eduroam servisu edu roam Uputstvo za podešavanje Eduroam konekcije NAPOMENA: Microsoft Windows XP Change advanced settings

Port Community System

GUI Layout Manager-i. Bojan Tomić Branislav Vidojević

TRŽIŠTE ELEKTRIČNE ENERGIJE USLOVI I PERSPEKTIVE

Energetska efikasnost termoenergetskih postrojenja

Termoenergetski blokovi sa ultra-super-kritičnim parametrima pare

49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018

Possibility of Increasing Volume, Structure of Production and use of Domestic Wheat Seed in Agriculture of the Republic of Srpska

NAUČ NI Č LANCI POREĐENJE SNAGE ZA JEDNU I DVE KONTRAROTIRAJUĆE HIDRO TURBINE U VENTURIJEVOJ CEVI DRUGI DEO

Multikriterijalna analiza održivosti termoenergetskih blokova primenom. ASPID metodologije

Idejno rješenje: Dubrovnik Vizualni identitet kandidature Dubrovnika za Europsku prijestolnicu kulture 2020.

prvom poglavlju drugom poglavlju trećem poglavlju četvrtom poglavlju petom poglavlju

IZDAVANJE SERTIFIKATA NA WINDOWS 10 PLATFORMI

Uticaj obnovljivih izvora energije na dinamičko tarifiranje u realnom vremenu

UPOREDNE KARAKTERISTIKE RAZLIČITIH SISTEMA GREJANJA SA POSEBNIM OSVRTOM NA UPOTREBU SUNČEVE ENERGIJE ZA GREJANJE I PRIPREMU POTROŠNE TOPLE VODE

THE PERFORMANCE OF THE SERBIAN HOTEL INDUSTRY

CJENOVNIK KABLOVSKA TV DIGITALNA TV INTERNET USLUGE

PROJEKTNI PRORAČUN 1

POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI TOPLOTNIH PUMPI PRIMENOM GASNOG MOTORA ZA POGON RASHLADNIH KOMPRESORA PRIMERI IZ PRAKSE

Stručni rad UDK: : =861 BIBLID: (2003),15.p MERENJE JAČINE MAGNETSKOG POLJA U HE ĐERDAP 1

Uvod u relacione baze podataka

BENCHMARKING HOSTELA

MERE ZA POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U INDUSTRIJI PAPIRA ANALIZOM KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE

DC MILIAMPERSKA MERNA KLJESTA,Procesna merna kljesta KEW KYORITSU ELECTRICAL INSTRUMENTS WORKS, LTD. All rights reserved.

H Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)

Colorado Springs Utilities Spring 2016 Update. CEO Jerry Forte Leon Young Service Center, April 13, 2016

Ulazne promenljive se nazivaju argumenti ili fiktivni parametri. Potprogram se poziva u okviru programa, kada se pri pozivu navode stvarni parametri.

Spisak objavljenih radova Dragica Stojanović (asistent)

Pravilnik o energetskoj efikasnosti zgrada

ČVRSTA BIOMASA ZA GREJANJE OCENA EKONOMIČNOSTI SOLID BIOMASS FOR HEATING COST-EFFICIENCY ASSESSMENT

Upute za korištenje makronaredbi gml2dwg i gml2dgn

PRAVILNIK O ENERGETSKOJ EFIKASNOSTI ZGRADA. ("Sl. glasnik RS", br. 61/2011) I UVODNE ODREDBE. Član 1

Republika e Kosovës Republika Kosova-Republic of Kosovo Qeveria - Vlada - Government New Kosovo Project

3D GRAFIKA I ANIMACIJA

RANI BOOKING TURSKA LJETO 2017

EMISIJA CO 2 I NO X KOD SAGORIJEVANJA UGLJA I ZEMNOG PLINA U SVIJETLU KYOTO - PROTOKOLA

Kratki vodič za grijanje na drvnu biomasu Projekat zapošljavanja i sigurnog snabdijevanja energijom korištenjem biomase u BiH

Priručnik za sprovođenje energetskih pregleda zgrada

1. UVOD 1.1 UVOD U KOTLOVSKA POSTROJENJA

UPRAVLJANJE TERMODIMNOM KOMOROM

Nejednakosti s faktorijelima

WWF. Jahorina

TRENING I RAZVOJ VEŽBE 4 JELENA ANĐELKOVIĆ LABROVIĆ

POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U PAPIRNOJ INDUSTRIJI

ANALIZA ENERGETSKE EFIKASNOSTI RADA TE UGLJEVIK ZA PERIOD GODINA

Preuzeto iz elektronske pravne baze Paragraf Lex

STUDIJA ENERGETSKA EFIKASNOST I ANALIZA POTENCIJALA BIOMASE OBJEKTI JAVNE NAMENE INVESTITOR:

WATER RESOURCES AND DEVELOPMENT OF ENERGETICS IN NORTHERN KOSOVO AND NORTHERN METOHIJA

Parametri koji definišu optimalnu proizvodnju naftnih bušotina pri primeni mehaničke metode eksploatacije

TOPLOTNA PUMPA I NJENA PRIMENA. Dr Milorad Bojic, red. prof Mašinski fakultet u Kragujevcu Univerzitet u Kragujevcu

STUDIJA ENERGETSKA EFIKASNOST I ANALIZA POTENCIJALA BIOMASE OBJEKTI JAVNE NAMENE INVESTITOR:

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD. Ivan Vencl. Zagreb, 2015.

ANALIZA GODIŠNJE PROIZVODNJE I EFIKASNOST SOLARNE ELEKTRANE NA KROVU ZGRADE ENERGOPROJEKT-a

Modularni sistemi daljinskog grejanja i hlaďenja

EKOLOŠKI ASPEKTI RADA TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA U NOVOM SADU - AEROZAGAĐENJE

IZVEŠTAJ JUL GRAD ZRENJANIN. Trg Slobode 10 Zrenjanin. o kvalitetu vazduha u gradu ZRENJANINU i naseljenom mestu ELEMIR za

Uređaji za klimatizaciju i letnji maksimum potrošnje električne energije u mreži PD ED Beograd

TEHNIĈKO VELEUĈILIŠTE U ZAGREBU ELEKTROTEHNIĈKI ODJEL Prof.dr.sc.KREŠIMIR MEŠTROVIĆ POUZDANOST VISOKONAPONSKIH PREKIDAĈA

APPENDIX TO THE INSTALLATION AND OPERATING MANUAL OF STOVEMAN SAUNA STOVE

Towards a 100% renewable energy future: WÄRTSILÄ Energy Solutions

ENERGETSKA EFIKASNOST TE-TO NOVI SAD I TARIFIKACIJA KOMBINOVANE PROIZVODNJE ELEKTRIČNE I TOPLOTNE ENERGIJE

IZVEŠTAJ AVGUST GRAD ZRENJANIN. Trg Slobode 10 Zrenjanin. o kvalitetu vazduha u gradu ZRENJANINU i naseljenom mestu ELEMIR za

Power Plants 2010 Turbine Retrofit Solutions Vrnjačka Banja, 26-29/10/2010

RAZVOJ ALGORITMA ZA POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI SISTEMA TRAČNIH TRANSPORTERA NA POVRŠINSKIM KOPOVIMA

Transcription:

ANALIZA PROCESA SAGOREVANJA UGLJENOG PRAHA U LETU U LOŽIŠTU PARNOG KOTLA SA PREDLOGOM MERA ZA POBOLJŠANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI ANALYSIS OF COMBUSTION PROCESS AND MEASURES TO IMPROVE ENERGY EFFICIENCY OF PULVERIZED COAL-FIRED STEAM BOILER Nikola TANASIĆ, Univerzitet u Beogradu Mašinski fakultet, ntanasic@mas.bg.ac.rs Goran JANKES, Inovacioni centar Mašinskog fakulteta u Beogradu, gjankes@mas.bg.ac.rs Mirjana STAMENIĆ, Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, mstamenic@mas.bg.ac.rs Marta TRNINIĆ, Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, mtrninic@mas.bg.ac.rs Tomislav SIMONOVIĆ, Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, tsimonovic@mas.bg.ac.rs Vuk ADŽIĆ, Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, vadzic@mas.bg.ac.rs U radu su prikazani rezultati ispitivanja procesa sagorevanja ugljenog praha u letu u ložištu parnog kotla maksimalne produkcije 70 t/h, koje je sprovedeno u Toplani Vreoci. Ispitivanja su obuhvatila merenje procesnih parametara na parnom kotlu u četiri karakteristična radna režima, vizuelizaciju procesa sagorevanja kamerom sa termovizijskim senzorom i podešavanje regulacionih organa na kanalima za vazduh za sagorevanje i aerosmešu. Na osnovu rezultata ispitivanja predložen je veći broj organizacionih i tehničkih mera za poboljšanje energetske efikasnosti parnog kotla. Sve predložene mere su evaluirane u pogledu mogućeg smanjenja utroška uglja i redukcije emisija ugljen-dioksida. Ključne reči: sagorevanje ugljenog praha u letu, parni kotao, mere za poboljšanje energetske efikasnosti Procesing 16 149

The results of analysis of pulverized coal combustion process in the steam boiler, with maximum production capacity of 70 t/h, are presents in the paper. The analysis, which was conducted in Toplana Vreoci (Lazarevac, Serbia), included measurement of process parameters on the steam boiler in four typical operating modes, visualization of combustion process using camera with thermal imaging sensor and adjustment of the dampers on the channels for combustion air and pulverized coal distribution. Based on the results of analysis, several organizational and technical measures to improve the energy efficiency of the steam boiler are proposed in the paper. All the proposed measures are evaluated with regard to a possible reduction in the consumption of coal and carbon dioxide emissions. Key words: pulverized coal combustion, steam boiler, measures to improve energy efficiency I. Uvod Zbog široko rasprostranjene tehnologije za sagorevanje uglja u velikim ložištima i povoljne cene ovog energenta na tržištu, u globalnim okvirima ugalj je najzastupljenije fosilno gorivo koje se koristi u termoelektranama i toplanama. Približno 40% od ukupno utrošene električne energije na svetu se proizvede u termoelektranama na ugalj [1]. Potrošnja uglja kontinualno raste a ovaj trend se očekuje i u budućnosti izuzev ako ne dođe do značajnih tehnoloških pomaka na polju korišćenja obnovljivih izvora energije. Lignit, koji se klasifikuje kao niskokalorično gorivo, učestvuje sa 24% u svetskim rezervama uglja i koristi se kao osnovni energent u mnogim zemljama [2]. Potrošnja uglja u Srbiji je dominantno vezana za lignit i to za proizvodnju energije transformacijom (oko 92%) od čega je najveća potrošnja u termoelektranama. U 2010. godini učešće uglja kao energenta u proizvodnji električne i toplotne energije je iznosilo 64,1% i 23%, respektivno [3]. U nastupajućim godinama termoelektrane i toplane na ugalj će morati da se suoče sa mnogobrojnim izazovima koji su vezani za povećanje efikasnosti transformacije primarne energije i smanjenje emisija zagađujuc ih materija. Pored toga ova postrojenja će morati da budu fleksibilnija, kako u pogledu raspona snage tako i u pogledu efikasnog korišc enja ugljeva promenljivog kvaliteta i niske toplotne moći. Takođe, postrojenja instalisane snage preko 50 MW u obavezi su da primenjuju odgovarajuc e propise EU u cilju dobijanja integrisane dozvole. Da bi se svi ovi zahtevi ispunili neophodno je stalno usavršavanje, poboljšanje i optimizacija postojećih kao i razvoj novih tehnologija za sagorevanje uglja koje je potrebno primeniti kod rekonstrukcije termoenergetskih postrojenja [4]. Iako je tehnologija za sagorevanje ugljenog praha u letu razvijena pre više decenija i dalje su u svakodnevnom radu kotlova prisutni problemi poput zaprljanja razmenjivačkih površina, zašljakivanja ložišta, niskotemperaturske 150 Procesing 16

korozije, povećanog udela nesagorelog u šljaci i letećem pepelu i povećanih emisija azotnih, sumpornih oksida i čvrstih čestica [5]. Da bi se ovi problemi eliminisali ili minimizirali potrebno je sprovesti detaljne teorijske i eksperimentalne analize procesa sagorevanja uglja. S obzirom da opisane pojave u velikoj meri zavise od karakteristika goriva i konstrukcije ložišta, neophodno je izvršiti ispitivanja na svakom pojedinačnom slučaju kako bi bilo moguće izvesti generalne zaključke. U radu su prikazani rezultati ispitivanja procesa sagorevanja ugljenog praha u letu u ložištu parnog kotla maksimalne produkcije 70 t/h, koje je sprovedeno u Toplani Vreoci. Na osnovu rezultata ispitivanja predložen je veći broj organizacionih i tehničkih mera za poboljšanje energetske efikasnosti parnog kotla. Sve predložene mere su evaluirane u pogledu mogućeg smanjenja utroška uglja i redukcije emisija ugljen-dioksida. II. Opis postrojenja Toplana u Vreocima posluje u okviru kompanije Elektroprivreda Srbije, Ogranak RB Kolubara. Toplana je termoenergetski objekat sa instalisanim kapacitetom od 120 MW namenjen za proizvodnju toplotne energije koja je potrebna za odvijanje tehnoloških procesa u proizvodnim postrojenjima tokom čitave godine i za grejanje industrijskih objekata, dela naselja Vreoci i grada Lazarevca u grejnoj sezoni. Kotlovsko postrojenje se sastoji od dva identična, paralelno vezana parna kotla koji kao gorivo koriste kolubarski lignit, proizvođača Minel Kotlogradnja, Beograd. Kotlovi imaju sledeće tehničke karakteristike: - produkcija pregrejane pare, D max/d nom/d min=70/56/45 t/h - pritisak pregrejane pare na izlazu iz kotlova, p piz=59 bar - temperatura pregrejane pare na izlazu iz kotlova, t piz=450 C - radni pritisak pare u bubnju, p b=64 bar - temperatura pare u bubnju, t b=280 C - najviši dopušteni pritisak pare, p max=67 bar - temperatura napojne vode, t nv=160 C - temperatura zagrejanog vazduha, t vaz=230 C - temperatura dimnih gasova u ložištu, t lož=1034 C - temperatura dimnih gasova na izlazu iz dim. kanala, t dg=163 C - stepen korisnosti pri maksimalnom/nominalnom režimu rada, η max/η nom= 0,84/0,85 Kotlovi su predviđeni za paralelan rad i sa parne strane su vezani na zajednički sabirnik pare od koga se vrši distribucija ka redukcionim rashladnim stanicama, sabirnicima pare nižeg pritiska i krajnjim potrošačima. Kotlovi su strmocevni sa ozidanim ložištem, prirodnom cirkulacijom vode, prinudnom uravnoteženom promajom u gasnom traktu i sagorevanjem ugljenog praha u letu. U dimnom traktu kotla vlada podpritisak. Ugljeni prah se u ložište ubacuje pomoću dva glavna i dva pomoćna gorionika. Za potpalu kotla i stabilizaciju Procesing 16 151

plamena služe dva mazutna gorionika. Kotlovi su opremljeni sa dva paketa pregrejača pare, predisparivača sa ekonomajzerom i cevnim zagrejačem vazduha. Zagrejani vazduh se raspoređuje na tri dela: (1) u kanal tople recirkulacije (primarni), (2) za gorionike (sekundarni) i za (3) rešetku za dogorevanje uglja (tercijarni). Svež vazduh se uzima ispod tavanice kotlarnice i pomoću ventilatora svežeg vazduha se ubacuje u kotao. Za zaštitu cevi zagrejača vazduha od niskotemperaturske korozije, predviđen je parni predgrejač vazduha kojim se vazduh predgreva do 80 C. Ugalj se posebnim trakastim transporterom doprema u kotlovske bunkere. Svaki od kotlova ima poseban trakt goriva, koji se sastoji od 2 bunkera, iz kojih se lančanim dozatorima, kroz podni šaht, ugalj ubacuje u pripadajući mlin. Svaki kotao je opremljen sa po dva mlina ventilatorskog tipa. U podni šaht se istovremeno sa ugljem uvode i vreli gasovi iz ložišta kotla (recirkulisani gasovi), pomoću kojih se ugalj suši i lakše melje u mlinovima. U mlinove se takođe uvodi primarni vazduh, tako da se smeša vazduha i ugljene prašine (aerosmeša) preko gorionika ubacuje u ložište i sagoreva u letu. U slučaju da dođe do pregrevanja aerosmeše, u mlin se otvaranjem posebne klapne uvodi hladan vazduh. Ispod ložišta kotla smeštena je rešetka, koja služi za dogorevanje nesagorelih čestica uglja. Dimni gasovi se odvode iz ložišta kotla pomoću dva odsisna ventilatora dimnih gasova. Otprašivanje se vrši u elektrofiltru nakon čega se dimni gasovi odvode u atmosferu preko zajedničkog dimnjaka visine 80 m. Sistem za transport šljake i pepela je hidraulički. Na svakom od kotlova su po dva mlina za ugalj, dva ventilatora dimnih gasova i jedan ventilator svežeg vazduha. Pokreću ih visokonaponski 6 kv pogonski elektromotori čija je snaga kod mlinova 320 kw, kod ventilatora dimnih gasova 160 kw, a kod ventilatora svežeg vazduha 250 kw. Pored toga, kotlovi su opremljeni i svim drugim potrebnim uređajima, agregatima, zaštitnim uređajima i neophodnom armaturom. III. Merenje procesnih parametara U cilju analize procesa sagorevanja izvršena su merenja na jednom od parnih kotlova u toku četiri dana u decembru 2015. godine. Merenja su sprovedena u skladu sa standardom SRPS EN 12952-15 [6] za garancijska ispitivanja parnih kotlova. Dodatno na zahteve iz standarda u toku ispitivanja izvršeno je merenje protoka vazduha na kanalima za sekundarni i tercijarni vazduh, merenje protoka goriva na lančanim dozatorima za ugalj kao i ugradnja kamere za vizuelizaciju i određivanje temperaturskog polja plamena u ložištu kotla. Takođe su izvršena merenja potrošnje električne energije na pogonskim elektromotorima. Za analizu rada ventilatorskih mlinova sprovedeno je uzorkovanje i određivanje granulometrijskog sastava uglja i vlažnosti uglja iz struje aerosmeše nakon mlinova. Merenja ostalih procesnih parametara na parnom 152 Procesing 16

kotlu su sprovedena u cilju određivanja optimalne količine vazduha za sagorevanje i optimalnog odnosa količine primarnog, sekundarnog i tercijarnog vazduha za svaki od četiri karakteristična režima rada kotla (minimalni, minimalni sa jednim mlinom, nominalni i maksimalni). Pored toga cilj ispitivanja je bio definisanje otvorenosti regulacionih organa/klapni na kanalima za vazduh za sagorevanje i areosmešu tako da se za svaki ispitivani radni režim postigne maksimalni stepen korisnosti kotla. Za potrebe ispitivanja korišćeni su prenosni i pogonski merni instrumenti. Na slici 1 je prikazana pozicija sonde za uzorkovanje i merenje temperature dimnog gasa u dimnom kanalu kotla, dok je na slici 2 prikazana pozicija sondi za merenje brzine i temperature sekundarnog vazduha. Slika 1. Pozicija sonde za uzorkovanje i merenje temperature dimnog gasa Slika 2. Pozicija sondi za merenje brzine i temperature sekundarnog vazduha Na slici 3 prikazan je deo prenosne merene opreme koja je korišćena tokom ispitivanja: automatski gasni analizator HORIBA PG-250, analizator gasova sa hemijskim ćelijama TESTO XL-350, diferencijalni manometar TESTO 6351 i akvizicioni sistem proizvođača HIOKI. Na slici 4 je prikazana kamera proizvođača DURAG, za vizuelizaciju plamena sa termografskim senzorom, koja je bila postavljena na bočnom zidu ložišta kotla. Procesing 16 153

Slika 3. Automatski gasni analizator HORIBA PG-250, analizator gasova sa hemijskim ćelijama TESTO XL-350, diferencijalni manometar TESTO 6351 i akvizicioni sistem HIOKI Slika 4. Pozicija kamere za vizuelizaciju plamena IV. Rezultati merenja i diskusija Izmereni protoci napojne vode u proseku su bili veći od produkcije pare za 2 do 3,6 t/h. Ova količina odgovara protoku vode koja se odvodi iz kotlovskog bubnja zbog odsoljavanja. Pri radu kotla u režimu sa maksimalnom produkcijom pare izmereni protoci pregrejane pare su se kretali u granicama od 71,3 do 72,2 t/h, što je za 3% veća produkcija pare od maksimalne garantovane od strane proizvođača (70 t/h). Sa druge strane izmereni pritisak pregrejane pare, koji se kretao u granicama od 47,9 do 49 bar, bio je značajno niži od projektovanog pritiska (55 bar). Izmerena temperatura pregrejane pare u ovom režimu se kretala u granicama od 401 do 405,6 C, što su značajno niže vrednosti od projektovane temperature pare (440 C). Značajno niži pritisci pare od projektovanog pritiska izmereni su u svim režimima rada kotla. Sniženje pritiska značajno ispod projektovanog utiče na 154 Procesing 16

povećanje prirodne cirkulacije u kotlu što remeti proces odsoljavanja i utiče na intenziviranje stvaranja depozita na ekranskim cevima kotla. Pored toga, prilikom obrade rezultata merenja pritiska pregrejene pare, primećene su značajne oscilacije pritiska u kratkim vremenskim intervalima u pojedinim radnim režimima. Ovakve pojave su prvenstveno posledica neravnomernog i neuregulisanog rada potrošača i negativno utiču na efikasnost kotla i vek trajanja kotlovskih elemenata, naročito kotlovskog bubnja. Na osnovu rezultata ispitivanja izrađen je materijalni i toplotni bilans parnog kotla (tabela 1). Odstupanje potrošnje uglja prema bilansu kotla i prema merenjima na lančanim dozatorima je maksimalno do 10,2%. Tabela 1. Rezultati bilansa parnog kotla Radni režim R.b. Veličina Jed. maks. nomin. min. min. (jedan mlin) 1. Produkcija pare t/h 71,6 57,1 46,5 37,3 2. Korisna snaga kotla kw 49.784 41.040 32.334 25.311 3. Ukupni gubici toplote kw 8.111 5.676 4.973 4.962 4. Toplotna moć uglja kj/kg 9.596 10.025 9.818 9.818 5. Stepen korisnosti kotla % 85,99 87,85 86,67 83,61 6. Potrošnja uglja prema bilansu t/h 21,5 16,60 13,51 10,99 7. Potrošnja uglja prema merenjima na dozatorima t/h 23,94 16,9 12,61 11,98 8. Izmereni protok vazduha za sagorevanje Nm 3 /h 80.150 65.600 54.200 46.800 9. Izmereni koeficijent viška vazduha na izlazu iz kotla - 1,32 1,33 1,49 1,97 Rezultati merenja sastava dimnog gasa pokazali su da se zapreminski u- deo kiseonika u dimnom gasu u režimu sa maksimalnom produkcijom pare kretao oko vrednosti od 5% što odgovara koeficijentu viška vazduha od λ=1,32. Ovo su vrednosti viška vazduha za sagorevanje koje odgovaraju preporučenim vrednostima za ovaj tip kotla. U režimu sa nominalnom produkcijom pare zapreminski udeo kiseonika u dimnom gasu se kretao u granicama od 5,18 do 6,27% (λ=1,33 1,42). U režimu sa minimalnom produkcijom pare zapreminski udeo kiseonika u dimnom gasu se kretao u granicama od 6,66 do 6,89% (λ=1,46 1,49), dok je prosečni izmereni udeo kiseonika u dimnom gasu u režimu sa minimalnom produkcijom pare sa jednim mlinom u pogonu iznosio 10,37%, što odgovara koeficijentu viška vazduha od λ=1,97. Maksimalne zabeležene vrednosti zapreminskog udela CO u dimnom gasu su iznosile 1036 ppm u režimu sa minimalnom produkcijom pare sa jednim mlinom u pogonu. U ostalim radnim režimima prosečni izmereni zapreminski udeo CO u dimnom gasu se kretao u granicama od 81 do 292 ppm. U dimnom Procesing 16 155

gasu su izmereni relativno niski udeli SO 2 za ovaj tip lignita, koji su se kretali u granicama od 96 do 548 ppm. Izmerena temperatura dimnog gasa na izlazu iz kotla je bila u granicama od 175,3 do 187 C. Na slici 5 prikazani su izmereni protoci ukupnog vazduha za sagorevanje u različitim radnim režimima kotla. Slika 5. Izmereni protoci ukupnog vazduha za sagorevanje u zavisnosti od produkcije pare U toku merenja zabeležene su značajne oscilacije kvaliteta uglja. Donja toplotna moć uglja se kretala u granicama od 8759 do 10025 kj/kg, sadržaj vlage u uglju od 48,7 do 50,9% a sadržaj pepela od 8,07 do 12,43%. Sadržaj ukupnog sumpora u uglju se kretao u granicama od 0,45 do 0,59%. Količina izdvojene šljake u mokrom stanju se u zavisnosti od režima rada kretala u granicama od 40 do 700 kg/h. Laboratorijske analize su pokazale da u uzorcima šljake, svedenim na suvo stanje, udeo nesagorelog ostatka iznosi od 35,9 do 63,5% što ukazuje na probleme u procesu sagorevanja ugljenog praha u ložištu i dogorevanja šljake na rešetki. Udeo nesagorelog ostatka u krupnijim frakcijama letećeg pepela, svedenim na suvo stanje, se kretao u granicama od 4,03 do 22,71%, a u sitnijim frakcijama letećeg pepela koji je prikupljen ispod elektrofiltra, takođe svedenim na suvo stanje, u granicama od 2,03 do 3,58%. Konačno, stepen korisnosti kotla se kretao u granicama od 83,61 do 87,85%. Najveći stepen korisnosti je zabeležen u nominalnom režimu rada a najniži u minimalnom režimu rada kotla sa jednim mlinom. Na slici 6. prikazana je fotografija zabeležena kamerom za vizuelizaciju plamena pri radu u režimu sa maksimalnom produkcijom pare. Rezultati merenja relativne temperature u ložištu kotla u režimu sa nominalnom produkcijom pare su prikazani na slici 7. 156 Procesing 16

Slika 6. Snimak plamena na izlaznom preseku gorionika u režimu sa maksimalnom produkcijom pare Slika 7. Relativne temperature u ložištu kotla izmerene kamerom sa termografskim senzorom u režimu sa nominalnom produkcijom pare Sa slike 7 se može uočiti da se sa poboljšanjem parametara sagorevanja, odnosno smanjenjem koeficijenta viška vazduha, temperature u ložištu povećavaju i homogenizuju (deo dijagrama od 12:55 do 13:10 h). Na osnovu rezultata merenja definisan je optimalni protok vazduha za sagorevanje prema produkciji pare kotla (slika 8). Pored toga, visoki pritisci vazduha za sagorevanje su preduslov za postizanje dovoljno velikih brzina sekundarnog vazduha, što je neophodno za postizanje rotacionog kretanja gasova i čestica uglja u ložištu. U cilju dužeg zadržavanja čestica uglja u ložištu, pritisak u ložištu treba održavati od minimalnog podpritiska (-1 0 mmvs). Da bi se Procesing 16 157

održale ove vrednosti pritiska u ložištu potrebno je isključiti jedan ventilator dimnih gasova pri radu kotla sa minimalnom i nominalnom produkcijom pare. Slika 8. Optimalne vrednosti protoka vazduha za sagorevanje prema produkciji pare kotla Podešavanja regulacionih organa/klapni na kotlu u toku ispitivanja vršena su u cilju postizanja minimalnog sadržaja kiseonika i ugljen-monoksida u dimnim gasovima, kao i smanjenja količine nesagorelog na rešetki za dogorevanje. Prema rezultatima merenja definisane su preporučene vrednosti za otvorenost regulacionih organa/klapni za koje su dobijene najpovoljnije vrednosti stepena korisnosti za različite režime rada kotla (tabela 2). Tabela 2. Preporučena otvorenost regulacionih organa/klapni na kanalima za vazduh i aerosmešu Radni režim R.b. Veličina Jed. maks. nomin. min. min. (jedan mlin) 1. Klapne primarnog vazduha % 50 60 80 100 2. Klapne sekundarnog vazduha % 50 45 40 50 3. Klapne tercijarnog vazduha % 80 20 10 10 4. Separatorske klapne na mlinu 1 % 80 70 60-5. Separatorske klapne na mlinu 2 % 80 70 60 60 6. Vrtložne klapne na mlinu 1 % 50 30 20-7. Vrtložne klapne na mlinu 2 % 50 30 20 20 8. Klapne otparaka na mlinu 1 % 100 20 0-9. Klapne otparaka na mlinu 2 % 100 20 0 0 10. Ručne klapne na gorionicima % 100 50 40 40 158 Procesing 16

V. Predlog mera za poboljšanje energetske efikasnosti Na osnovu rezultata ispitivanja predložene su mere za poboljšanje energetske efikasnosti parnih kotlova u Toplani Vreoci, koje su sumirane u tabeli 3. Takođe su prikazane potencijalne uštede u potrošnji uglja i električne energije, ekvivalnetno smanjenje emisija CO 2, uštede u novcu, potrebne investicije i prost period otplate. R. br. 1. 2. 3. 4. 5. Tabela 3. Mere za poboljšanje energetske efikasnosti parnih kotlova Predložena mera poboljšanja EE Rekonstrukcija i modernizacija mernoupravljačkog sistema na parnim kotlovima i optimizacija parametara sagorevanja prema merenjima sadržaja O2 u dimnom gasu Uvođenje sistema za automatsko odsoljavanje kotlova Rad kotla sa jednim mlinom u uslovima smanjenog konzuma kod potrošača u letnjem periodu Poboljšanje i optimizacija rada mlina sa aspekta upotrebe električne energije primenom frekventnog regulatora za upravljanje motorom mlina Primena frekventnog regulatora kod pogonskog elektromotora ventilatora svežeg vazduha na kotlovima Ušteda u potrošnji energenata t/god MWh/god Smanjenje emisija CO2 t/god Ušteda u novcu 1000 EUR/god Potrebne investicije 1000 EUR Prost period otplate god 5.100 5.114 59,7 110 1,84 750 752 9,05 40 4,4 5.655 + 410 MWh (el.ener.) 6.140 66,16 + 23,5= 89,66 - - 364 MWh 417 20 70 3,5 290 MWh (el.ener.) 332 16 40 2,5 Prilikom proračuna korišćena je cena sirovog uglja od 11,7 EUR/t i cena električne energije od 57,3 EUR/MWh. Najefektivnija predložena mera je mogućnost rada kotla sa jednim mlinom, pri produkciji pare od 38 t/h, u uslovima smanjenog konzuma kod potrošača u letnjem periodu. Mogućnost rada kotla u ovom režimu, pri produkciji pare koja je manja od garantovanog tehničkog minimuma (45 t/h), je potvrđena tokom ispitivanja i proverena kontrolnim termičkim proračunom. Takođe, značajne uštede se mogu postići rekonstrukcijom i modernizacijom merno-upravljačkog sistema na kotlovima, sa automatskim vođenjem procesa sagorevanja na osnovu kontinualnog merenja sadržaja O 2 u dimnom gasu. Primenom svih predloženih mera mogu se postići Procesing 16 159

uštede u potrošnji uglja od 11.505 t/god i električne energije od 1.064 MWh/god, čime se redukuje emisija CO 2 na godišnjem nivou za 12.755 t. VI. Zaključak U radu su prikazani rezultati ispitivanja procesa sagorevanja ugljenog praha u letu u ložištu parnog kotla maksimalne produkcije 70 t/h, koje je sprovedeno u Toplani Vreoci. Takođe su predložene mere za poboljšanje energetske efikasnosti kotlovskog postrojenja. Primenom svih predloženih mera mogu se postići uštede u potrošnji uglja od 11.505 t/god i električne energije od 1.064 MWh/god, čime se redukuje emisija CO 2 na godišnjem nivou za 12.755 t. VII. Literatura [1] Vekemans, O., Laviolette, J. P., Chaouki, J., Co-combustion of coal and waste in pulverized coal boiler, Energy (2016), 94, pp. 742 754, 2016. [2] Moon, C., Sung, Y., Eom, S., Choi, G., NOx emissions and burnout characteristics of bituminous coal, lignite, and their blends in a pulverized coalfired furnace, Experimental Thermal and Fluid Science (2015), 62, pp. 99 108, 2015. [3] ***, Strategija razvoja energetike Republike Srbije do 2025. godine sa projekcijama do 2030. godine, Vlada Republike Srbije, 2014. [4] Belošević, S., Tomanović, I., Crnomarković, N., Milić, A., Tucaković, D., Numerical study of pulverized coal-fired utility boiler over a wide range of operating conditions for in-furnace SO 2/NOx reduction, Applied Thermal Engineering (2016), 94, pp. 657 669, 2016. [5] Hashimoto, N., Watanabe, H., Numerical analysis on effect of furnace scale on heat transfer mechanism of coal particles in pulverized coal combustion field, Fuel Processing Technology (2016), 145, pp. 20 30, 2016. [6] ***, SRPS EN 12952-15:2009, Kotlovi sa vodogrejnim cevima i pomoćna oprema - Deo 15: Ispitivanja pri preuzimanju 160 Procesing 16