ENERGETYKA, RYNEK ENERGII - CIRE.pl - energetyka zaczyna dzień od CIRE
Właścicielem portalu jest ARE S.A.
ARE S.A.

SZUKAJ:



PANEL LOGOWANIA

X
Portal CIRE.PL wykorzystuje mechanizm plików cookies. Jeśli nie chcesz, aby nasz serwer zapisywał na Twoim urządzeniu pliki cookies, zablokuj ich stosowanie w swojej przeglądarce. Szczegóły.


SPONSORZY
ASSECO
PGNiG
ENEA

Polska Spółka Gazownictwa
GAZOPROJEKT
CMS

CEZ Polska
ENERGA





MATERIAŁY PROBLEMOWE

Płynny... węgiel dla energetyki
05.03.2019r. 05:00

"Energia Gigawat" - 3/2019
Wykorzystanie węgla w energetyce wymaga złożonej, energochłonnej infrastruktury transportowej, układów rozładunku, gromadzenia i przygotowania paliwa o niezbędnych parametrach. Na wszystkich tych etapach pojawiają się nieuniknione straty surowca, zagrożenia ekologiczne, pożarowe i wybuchowe. Przeciwdziałanie tym zjawiskom wiąże się z ponoszeniem dodatkowych nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych, a także pracą ludzką w uciążliwych warunkach. Dlatego podejmowane starania na rzecz utrzymania dawnej pozycji węgla w energetyce wymagają wdrażania nowych technologii, które pozwolą pełniej, a przede wszystkim bezpieczniej wykorzystać zalety tego tradycyjnego nośnika.

Utylizację ogromnych ilości odpadów węgla (szlamów, mułów itp.) umożliwia - zgodnie z dotychczasowymi doświadczeniami - paliwo zwane wodnowęglowym (w skrócie WUT- wodougolnoje topliwo). Stanowi ono zawiesinę składającą się z drobno zmielonego węgla, wody i domieszek o własnościach zmiękczających. Typowy skład tego paliwa jest następujący: węgiel (ziarnistość 0-300 mikrometrów) 59-70 %, woda 29-40 %, plastyfikatory 1 %. Posiada wszystkie technologiczne własności paliw płynnych, a więc przede wszystkim możliwość magazynowania w zbiornikach oraz transportu w cysternach, tankowcami a nawet rurociągami. Podobnie jak w przypadku innych paliw płynnych można łatwo zmechanizować i automatyzować procesy rozładunku, magazynowania, transportu i samego spalania paliwa wodnowęglowego.

Paliwo wodnowęglowe

Zachowuje ono fizyczne własności przy długotrwałym transporcie i przechowywaniu. Nie stwarza zagrożenia pożarowego i wybuchowego. Cena WUT w przeliczeniu na tonę paliwa umownego jest 2-4 razy niższa od mazutu. Stosowanie jego daje rozmaite korzyści ekologiczne. Jest bezpieczne dla otoczenia na wszystkich etapach produkcji, transportu i utylizacji. Pozwala obniżyć 1.5 do 3.5 razy emisję zanieczyszczeń gazowych (tlenki azotu i siarki) i pyłów, umożliwia efektywniejsze wykorzystanie powstających popiołów lotnych. Sprawdzona technologia wirowego spalania w temperaturze 950-1050 ºC (przy temp. zapłonu 800-850 ºC) umożliwia osiągnięcie stopnia wykorzystania energii chemicznej około 99 %, co zdecydowanie przewyższa ten wskaźnik w tradycyjnych węglowych instalacjach kotłowych. Wartość opałowa wynosi 4000 do 4700 kcal, zawartość popiołów 6-10 %, siarki poniżej 0.8 %. Węgiel dla wytwarzania tego paliwa musi być dokładnie zmielony - nie może zawierać cząstek większych od 0.3 mm. Uzyskuje się je w procesie wielokrotnego przemiału w wibromłynach zawierających kulki o średnicach 20-50 mm. Zużycie energii na przygotowanie tony WUT przekracza 50 kWh. W prototypowych udarowych młynach mokrego przemiału zapotrzebowanie to zmniejszono aż 6 razy. Również woda do sporządzenia zawiesiny musi być odpowiednio przygotowana i uzdatniona. Transport gotowego paliwa odbywa się w cysternach samochodowych lub kolejowych, skąd jest kierowane do zasobników z termoizolacją chroniącą przed zamarzaniem. Zawiesina podawana jest do komory spalania kotła pompami poprzez urządzenie mieszające. Komora kotła jest wstępnie wygrzewana olejem opałowym lub gazem ziemnym. Po osiągnięciu wymaganej temperatury w kotle WUT rozpylany jest w palniku węglowym. Godne uwagi jest obniżenie zawartości powstających tlenków azotu dzięki spalaniu niskotemperaturowemu (ok. 500 stopni poniżej temperatury spalania w tradycyjnych kotłach pyłowych) i nadmiarowi powietrza rzędu 1.25. Idealnym sposobem utylizacji WUT jest spalanie w kotłach fluidalnych, gdzie wymagania odnośnie jakości tego paliwa są znacznie niższe. Dodatkowo jest w nich możliwe spalanie ze zgazowaniem (pirolizą); powstający tam syntegaz podnosi sprawność procesu. Woda zawarta w zawiesinie (do 40 %) stanowi niewątpliwy balast i znaczna część uwolnionej energii zostaje zużyta na jego odparowanie. W przybliżeniu każde 10 % wilgoci pochłania 1 % ciepła uzyskanego ze spalania. Trzeba jednak pamiętać, że węgle energetyczne również zawierają niemało (zwykle kilkanaście %) wilgoci.

Intensywne badania naukowe nad wdrożeniem wodnowęglowego paliwa do energetyki rozpoczęto w b. ZSRR w połowie lat 80-tych XX wieku. W 1989 r. przy współpracy z włoskimi naukowcami uruchomiono doświadczalny rurociąg do transportu tego paliwa w ilości 3 mln ton rocznie z Biełowa do Nowosybirska (260 km). Przedsięwzięcie to wstrzymano po czterech latach. W 2004 r. otwarto w obwodzie murmańskim ośrodek badawczo-wdrożeniowy tej technologii. Obecnie w Rosji używa się WUT tylko w niektórych zakładach Kuzbasu. W Ukrainie trwa przygotowanie do realizacji programu przestawienia wytypowanych kotłowni z gazu ziemnego na paliwo wodnowęglowe. Rocznie planuje się modernizować w ten sposób kotły o mocy cieplnej 2500 Gcal, co pozwoli zaoszczędzać 2.5 mld m3 importowanego gazu. Również w innych krajach europejskich stosowanie WUT poddawane jest testowaniu. Na przykład we Włoszech dwie elektrociepłownie należące do ENEL o mocach 35 i 75 MW przestawiono na płynne paliwo węglowe, które uważa się tam za alternatywę dla oleju opałowego. W Polsce w 2017 r. przedsiębiorstwo "SibEkoTechnika" z Nowokuźniecka przeprowadziło próby pilotażowej instalacji spalania WUT. Największym dorobkiem w tym zakresie legitymuje się na świecie energetyka chińska. Rocznie wytwarza się tam ponad 40 mln WUT, którą to ilość spala się w licznych elektrociepłowniach. Natomiast w USA badania nad paliwem wodnowęglowym wynikły z potrzeby zagospodarowania odpadów mokrego wzbogacania węgla (ok.50 mln t/r). Między innymi prowadzono tam współspalanie WUT i suchego pyłu węglowego.

Niestety mimo tych wymienionych zalet technologia spalania paliwa wodnowęglowego od początku napotykała na poważne przeszkody. Należały do nich m.in. szybkie zużywanie palników, konieczność wspomagania płomienia mazutem lub gazem i relatywnie znaczna pozostałość części palnych w produktach spalania. Rosyjscy naukowcy pokonali te przeszkody dzięki użyciu udoskonalonego WUT, określonego skrótem KaWUT (Kawitacjonnoje Wodougolnoje Topliwo). Istota wynalazku tkwi w sposobie przygotowania tej nowej odmiany paliwa. Mieszanina wody i frakcji węgla przechodzi kawitację, która doprowadza do rozdrobnienia cząstek do mikronowych rozmiarów. W procesie tym pył węglowy jest poddawany dynamicznemu oddziaływaniu wysokiego ciśnienia i temperatury. W rezultacie twardy składnik czyli węgiel ulega rozdrobnieniu do cząstek o wymiarach mikronowych, a zawiesina uzyskuje jeszcze cenniejsze własności niż tradycyjne WUT. Produkt tego procesu odznacza się przede wszystkim większą zdolnością do spalania (reakcyjnością), co przynosi szereg cennych własności i praktycznych korzyści. Podstawową zaletą tego surowca jest - podobnie jak u jego poprzednika - trwałość płynnej konsystencji, która nie zmienia się przez wiele miesięcy i pozostaje plastyczna bez specjalnych dodatków oprócz domieszki plastyfikatora. Zaobserwowano, że przez ponad 8 miesięcy paliwo to nie ulega rozwarstwieniu, ani też nie wydziela żadnych osadów. Inną pożyteczną własnością jest zdolność wyschniętego paliwa do odzyskiwania wyjściowej konsystencji po dodaniu wody bez potrzeby mieszania. Przy zamarzaniu nie zwiększa objętości, zaś po ogrzaniu odzyskuje swe wyjściowe własności. Godne uwagi jest obniżenie nakładów jednostkowych na wytwarzanie nowego paliwa. W rosyjskich pilotażowych instalacjach osiągnięto wskaźnik zużycia energii na wytworzenie 1 tony KaWUT na poziomie 30 kWh. Do wytwarzania KaWUT nadają się węgle kamienne wszelkich, najgorszych nawet gatunków, w tym także odpady z górniczych zakładów wzbogacania węgla. Wartość opałowa tego paliwa zawiera się w granicach 1800 do 3000 kcal/kg. Oprócz KAWUT opracowano kilka innych odmian udoskonalonego paliwa wodnowęglowego, m.in. IKŻT - sztuczne płynne paliwo kompozytowe oraz EKOWUT - wysokokaloryczne paliwo po wstępnej demineralizacji węgla. Innym kierunkiem rozwoju technologii WUT jest wdrożenie suspensyjnych paliw węglowych, w których do wody dodaje się rozmaite ciecze organiczne np. frakcje naftowe, odpady przemysłu celulozowo-papierniczego. Z użyciem tych cieczy można tworzyć zawiesiny również węgla brunatnego, co było nieosiągalne w typowych paliwach wodnowęglowych. Nowe paliwo suspensyjne, dzięki wyższej kaloryczności, pozwala uzyskać wyższe temperatury spalania w komorze paleniskowej kotła. W ten sposób można będzie stosować je do bezpiecznego współspalania ze szkodliwymi odpadami i śmieciami.


Dodaj nowy Komentarze ( 1 )

KOMENTARZE ( 1 )


Autor: Fun 07.03.2019r. 09:06
Woda dobrze wpływa na węgiel, a szczególnie jego własności energetyczne. A w stanie płynnym to się doskonale węgiel... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI
Dodaj nowy Komentarze ( 1 )

DODAJ KOMENTARZ
Redakcja portalu CIRE informuje, że publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu CIRE. Redakcja portalu CIRE nie ponosi odpowiedzialności za ich treść.

Przesłanie komentarza oznacza akceptację Regulaminu umieszczania komentarzy do informacji i materiałów publikowanych w portalu CIRE.PL
Ewentualne opóźnienie w pojawianiu się wpisanych komentarzy wynika z technicznych uwarunkowań funkcjonowania portalu. szczegóły...

Podpis:


Poinformuj mnie o nowych komentarzach w tym temacie


PARTNERZY
PGNiG TERMIKA
systemy informatyczne
Clyde Bergemann Polska
PAK SERWIS Sp. z o.o.
ALMiG
Elektrix
GAZ STORAGE POLAND
GAZ-SYSTEM S.A.
Veolia
PKN Orlen SA
Tauron
DISE
BiznesAlert
Obserwatorium Rynku Paliw Alternatywnych ORPA.PL
Energy Market Observer
Innsoft
Innsoft



cire
©2002-2019
mobilne cire
IT BCE