Алтернативни горива - алтернатива на јагленот; Рециклирање на ЕУ
Употребата на биомаса и заменски горива засновани на отпад во електраните на јаглен добива се поголема важност. Ко-согорувањето на RDF е поврзано со голем број тешкотии, како што истражуваа Мајкл Нолте и Каи Келденич од Evonik Energy Services GmbH во Есен:
Искуството покажа дека електраните на јаглен поставуваат многу големи побарувања за биомаса и заменски горива засновани на отпад (РДФ). Критериуми се хемискиот состав, особено во однос на компонентите хлор, сулфур и алкалии, калориската вредност и однесувањето на топењето на пепелта, рокот на траење (биолошка стабилност и водоотпорност), мелењето, како и конзистентноста и дистрибуцијата на големината на зрната. Покрај тоа, важни се условите на локацијата, како што е типот на согорување во централата (прашина или согорување на флуидизиран кревет). Горивата за замена треба да имаат својства на материјалот сличен на јаглен - колку што материјалните својства на RDF се приближуваат до оние на јагленот за примарно гориво, толку полесно, поевтино и затоа се поекономични тие можат да бидат интегрирани во постојниот процес на електрана.
На процесот на електраната претходи испитување на својствата на материјалот и постојните гранични услови специфични за локацијата, како што се концептот на складирање, опремата за полнење, дизајнот на генераторот на согорување и пареа, перформансите за чистење на издувните гасови, работата на товарот на електраната и видот и локацијата на постојните помошни системи. Покрај тоа, треба да се земат предвид барањата за можно рециклирање на остатоци од нуспроизводи од електрани, како што се генератор на пареа и летачка пепел. Калоричните вредности на горивата за замена се релативно ниски, што ги прави посоодветни за употреба при отпуштање на лигнит отколку во тврд јаглен. Сепак, поради особено ниските трошоци за снабдување со лигнит, RDF ретко се користи во лигнитни печки. Во случај на палење тврд јаглен, од друга страна, заменското гориво се користи првенствено при отпуштање на флуидизиран кревет. Напорот за обработка потребен за ова за RDF е обично значително помал отколку со отпуштање прашина.
Директно, индиректно, паралелно согорување
Интеграцијата на биомаса и/или заменливи горива базирани на отпад се одвива преку процесот на согорување, во кој дел од фосилниот јаглен за примарно гориво се заменува со регенеративно или барем делумно регенеративно секундарно гориво. Во последните неколку децении, развиени се различни решенија (директна, индиректна, паралелна согорување), од кои секоја може да има различни ефекти (специфични предности и недостатоци) врз ефикасноста, работењето и работниот век на одделните единици, како и на целата централа. Директната ко-согорување е наједноставната и најевтината форма на согорување.Сепак, хетерогениот состав на материјалот, лепењето нечистотија, згура или корозија може да ја намали стапката на согорување и да ја скрати достапноста на котелот за јаглен. Ова се однесува особено на областите на супергревачи, предзагревачи на воздух и SCR катализатори.
Со директна согорување, горивото за замена и стандардниот јаглен за гориво се топлински претворени во ист реактор. Во зависност од карактеристиките на EBS и постојниот тип на генератор на пареа, подготовката и снабдувањето со гориво може да се дизајнираат поинаку. Во случај на котел за јаглен на прашина, обично е неопходна дополнителна обработка на RDF. Ако ова е направено заедно со јагленот, RDF се додава пред мелницата за јаглен. Јагленот и РДФ се мелат заедно во мелница и се напојуваат во печката како мешавина преку заеднички горилници.
Ако RDF се обработува во посебна единица (на пример во мелница за чекани), RDF обично се додава само на јагленот по мелницата за јаглен и потоа се напојува со јаглен преку обични горилници во печката. RDF може да се напојува и во печката немешана како посебен индивидуален поток или преку посебни уреди за напојување на постојните горилници или преку комплетно одделни горилници или врвки на RDF. Ако RDF се напојува преку засебни горилници/конци, стехиометриските услови на согорување на горилниците/каналите може да се прилагодат на соодветното гориво. Во случај на отпуштање на флуидизиран кревет, различните опции за напојување до котелот за јаглен може да се одвиваат без дополнително механичко предтретирање. Согорувањето на флуидизираното корито се покажа како пофлексибилно во однос на спектарот на големината на зрното отколку согорувањето на прашината.
Во случај на многу поинтензивно и покомплексно индиректно согорување, на согорувањето во котелот за јаглен му претходи термички предтретман за RDF во форма на гасификатор или пиролиза. Резултирачката синтеза на гас и мешавина од био масло/био-кокс може да се пречисти и потоа да се изгори во котел за јаглен со употреба на одделни горилници. Механичка обработка на RDF може да се изостави. Може да се избегне пренесување на потенцијални загадувачи како што се тешки метали или други непожелни неоргански соединенија во котелот за јаглен, стапката на согорување е поголема и котелот за јаглен не е негативно под влијание.
Во случај на паралелно согорување, што е далеку најскапоцената варијанта, термичката конверзија на јаглен и RDF се одвива во два одделни системи за палење, што исто така вклучува и целосно чистење на издувните гасови. Двете кола се споени само од страната на пареата. Колото вода-пареа на генераторот на пареа EBS е интегрирано во колото вода-пареа на котелот за јаглен. Посебниот генератор на пареа EBS е специјално дизајниран за EBS. Поради ексклузивната спојка преку циклусот вода-пареа, нема издувни гасови од генераторот на пареа RDF во котелот за јаглен. Овие се чистат одделно преку системот за чистење на издувните гасови на генераторот на пареа EBS. Феномените со контаминација, згура и корозија поврзани со RDF во котелот за јаглен можат целосно да се избегнат. Не постои директен контакт помеѓу издувниот гас од согорувањето на RDF и издувниот гас од согорувањето на јагленот. Недостаток на паралелно согорување е - во зависност од точката на вбризгување на пареа во котлите на јаглен - значително пониска стапка на согорување во споредба со индиректната ко-горење.
Проблемот на корозија
Во електраните со јаглен, процесите на корозија главно се јавуваат во областа на генераторот на пареа и може да се интензивираат со додавање на RDF поради неговиот елементарен состав. Во зависност од реактантите, ова може да биде хемиски, електричен или метало-физички процес. Ризикот од корозија во суштина се одредува според условите на согорување, температурата на wallидот на цевките и содржината на елементите релевантни за корозија. Важни параметри на материјалот релевантни за корозија се, на пример, содржината на хлор и сулфур во горивото и пропорциите на соединенија на тешки метали, соединенија на алкални и метални метали во пепелта.
Со овие компоненти на гориво и пепел, може да се утврдат индикатори за корозија - како индикација за очекуваниот ризик од корозија. Процесите на корозија во постојната печка и постојниот генератор на пареа не можат да се исклучат со употреба на индикатори за корозија. Корозијата може да се појави во различни области на генераторот на пареа и може да биде предизвикана од различни механизми. Да се споменат се недостаток на кислород, стопена сол, висок температурен хлор и корозија на точката на роса.
Корозија на недостаток на кислород: Може да бидат присутни атмосфери на издувни гасови со слаб кислород во форма на нишки CO, особено на wallsидовите на комората за согорување на генераторот на пареа во близина на горилникот. Нецелосната оксидација може да го нападне заштитниот оксиден слој Fe2O3 на wallидот на генераторот на пареа или да го попречи неговото натрупување. Присуството на хлор дури може да го промовира процесот.
Корозија на стопена сол: Во областа на wallsидовите на печката, соединенијата на хлор и алкален сулфур можат да бидат присутни во агресивна, стопена форма, кои се предизвикани од реакции помеѓу сулфур или производи од неговото согорување SO2 и SO3 со оксидите како што се Na2O и K2O што се појавуваат во пепелта. Оксидите на тешки метали како CuO, PbO или ZnO можат да го интензивираат овој процес на корозија.
Корозија на хлор со висока температура: Во областа на површините за загревање на надгревачот, алкалните хлориди, особено NaCl и KCl, можат да кондензираат и сулфатат како резултат на SO2 во оксидирачка атмосфера. Сулфацијата на алкалите во капакот на пепелта ослободува елементарен хлор, кој пак реагира со железото на површината на материјалот и формира хлорид на железо и испарува во зависност од преовладувачката температура на wallидот. Распаѓање на железен хлорид преку последователни реакции со оксиди на кислород и сулфур доведува до повторно ослободување на елементарен хлор, така што може да се развие внатрешен циклус на корозија на грејните површини на прегревачот на генераторот на пареа.
Корозија на точката на роса: Ако температурата падне под границата на температурата поради ладење, може да се формираат наслаги во областа на економизаторот (ECO) и може да се појават предзагревач на воздухот и кондензација на киселина (особено H2SO4 и HCl). Резултирачката киселина ја напаѓа металната површина на соодветната компонента на системот.
Што исто така игра улога
Каде оди трендот - флексибилни централи на јаглен
Наспроти позадината на рамката за енергетска политика во Германија, Мајкл Нолте и Каи Келденич изјавуваат дека работата на термоцентралите со тврд јаглен веројатно ќе се карактеризира дури и почесто со операции со делумно/ниско оптоварување и застој на централата отколку порано. Во исто време, ќе има зголемена побарувачка да се реагира на временските врски на обновливите извори на енергија со зголемување или намалување на товарот брзо или со брзо стартување и исклучување на електраната, со цел да се балансира побарувачката на електрична енергија и да се стабилизираат преносните мрежи.
Во иднина, особено централите на јаглен би се наметнале на пазарот “што, покрај ниските трошоци за производство на електрична енергија (Merrit Order), може да се карактеризира и со брз и ефтин процес на стартување/исклучување, работа со мал товар со најмал можен вкупен товар и флексибилна работа со брзи промени на оптоварувањето. Честите процеси на стартување и исклучување, како и честите режими на возење со парцијално/мало оптоварување на крајот доведуваат до значително пониско работно време со полн товар (Vh) во конвенционалните централи. Работното време на полн товар за одредени локации на електрани сега падна на под 4.000 Vh, и се очекува овој тренд да се зголеми уште повеќе. “Во време со големи акции на соларна енергија и ветер, централите со јаглен може да мируваат неколку последователни денови . Барањето на електрична енергија од јаглен да произведува електрична енергија не може да се предвиди долгорочно.
Има смисла само во комбинирана топлина и моќ
При разгледување на можната употреба на заменливи горива во постоечка централа со јаглен, мора да се земе предвид каква е моменталната и очекуваната идна работна состојба на централата со јаглен за да може да се реализира согорување на економски план и во смисла на закон за лиценцирање. Во случај на електрични централи кои имаат многу флексибилни критериуми за услов, процесот на економска ко-согорување е отежнат значително. Честите режими на возење со парцијално/мало оптоварување може дури и целосно да спречат паралелно согорување, во зависност од точката на спојување во циклусот вода-пареа на централата со јаглен. Мајкл Нолте и Каи Келденич сметаат дека идната употреба на EBS има смисла само во електраните со комбинирана топлина и моќност што сè уште имаат натпросечно работно време. Во електраните на јаглен без извлекување на топлина, согорувањето на РДФ повеќе ќе се намали отколку да се зголеми.
Целиот напис „Алтернативни горива во комбинација со централи на јаглен - Идна употреба на замени горива од перспектива на технологијата на електрани“ од Мајкл Нолте и Каи Келденич може да се прочита во „Енергија од отпад“, том 12, ед. од К. J. Томе-Козмиенски, Т.К. Верлаг Карл Томе-Козмиенски 2015 година, ISBN 978-3-944310-18-3