Technologie współspalania biomasy w elektrowniach

Współspalanie biomasy jest zjawiskiem powszechnym, co powiązane jest z dodatkowymi korzyściami finansowymi. Dopłata za „zieloną” produkcję oraz zerowa emisja CO₂ jest pokusą nie do odparcia, aby zainwestować w dodatkową instalację na terenie elektrowni.

Biomasa razem z węglem w młynach kulowych stanowi realne zagrożenie zapalenia lub wybuchu. Pominięcie młyna węglowego w tym procesie bardzo ułatwia eksploatację. Warto rozważyć podawanie biomasy bezpośrednio do pyłoprzewodów, przed palnikami.

Proces spalania biomasy - podawanie przez młyny węgla

Najbardziej popularnym procesem spalania biomasy jest podawanie na młyny węglowe. Paliwem jest leśna biomasa w postaci zrębków, wiórów, pellet, a także pellet słonecznika, czy też brykietów słomy.

Prowadzenie procesu spalania poprzez młyn przy udziale 2-3% biomasy nie powoduje praktycznie żadnych większych komplikacji. Nie ma zagrożenia wybuchem dla młynów podających paliwo, zwłaszcza dla jednostek 200 MWe.

W krajowych elektrowniach unika się podawania biomasy przy większej mocy bloku np. 500 MWe, ze względu na drobniejsze mielenie i bardziej realny zapłon i wybuch.

Istnieje jednak niebezpieczeństwo dla wszystkich młynów, gdyż przy zawartości biomasy 10% lub więcej, taki wybuch jest wielokrotnie bardziej możliwy.

Młyny pracują zwykle przy temp. 300°C, zatem następuje odparowanie żywicy z wiórów oraz ich szybkie schnięcie. Pary żywicy osadzają się na powierzchniach młyna, kulach, sprężynach, itd. Utrudnia to, a czasem uniemożliwia proces mielenia. Pyłomieszanka węgla osiąga temperaturę na poziomie 90-110°C.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że młyny węglowe są przeznaczone do innego rodzaju paliwa, nie do biomasy. Wióry, pellety, kawałki drewna ulegają rozerwaniu, rozdzieleniu, rozpłaszczeniu, ale na pewno nie są rozdrabniane tak jak węgiel. W celu rozdrobnienia biomasy należałoby stosować inne rodzaje młynów. Przykładem może być młynek z ostrzem tnącym (podobny do mielenia kawy) lub inne rozwiązania techniczne.

Najlepsza do spalania jest biomasa rozdrobniona do wielkości 1 mm w przekroju oraz o długości wiórów kilku milimetrów. Postać do spalania to wióry rozdrobnione, natomiast postać biomasy przy dostawie to pellety lub wióry.

Przy spalaniu biomasy pojawiają się zwykle kłopoty z węglem w popiele, gdzie jego ilość jest dwa razy większa niż przy spalaniu samego węgla. Należy z wielką uwagą prowadzić proces spalania.

Proces spalania biomasy - podawanie do pyłoprzewodu

Biomasa w tej instalacji podawana jest bezpośrednio do pyłoprzewodów tuż za młynem węgla. Przewód rurowy podający biomasę jest usytuowany od góry pod kątem 45°. Jego średnica ma około 8", zaś pyłoprzewód węgla sięga 24".

Tuż za młynem temperatura pyłu węglowego wynosi 90°C, pneumatycznie dostarczana biomasa ma 25-30°C, natomiast mieszanka węgla i biomasy - 65°C.

Jak pokazują przykłady europejskie i amerykańskie, w instalacji tego typu można spalać wiele rodzajów biomasy. Począwszy od śruty palmowej (pochodzącej z produkcji oleju palmowego), wiór drewnianych, słomy oraz innych. Od biomasy bardzo suchej (wilgotność poniżej 10%) aż do mokrej, której wodę można niemalże ręcznie wyciskać (wilgotność 50-55%).

Należy zwrócić uwagę na fakt, że łuska słonecznika traktowana jest jako biomasa niebezpieczna. Po rozdrobnieniu i złożeniu na składowisku temperatura jej może wzrosnąć nawet do 70°C, do samozapłonu. Rozwiązaniem jest spalanie łuski słonecznika od razu po dostarczeniu. Inne rodzaje biomasy są stabilne termicznie.

Najlepsza do spalania jest biomasa rozdrobniona do wielkości 1 mm w przekroju oraz o długości wiórów kilku milimetrów. Postać do spalania to wióry rozdrobnione.

Przechowywanie najlepiej przebiega w pelletach lub brykietach, który przed podaniem należy rozdrobnić w mlewnikach (młynach biomasy).

Instalacja funkcjonuje ze stałym strumieniem podawanej biomasy oraz powietrza (praktycznie niezmienne nastawy parametrów). Młyn węglowy natomiast ma zmniejszoną wydajność o taką wartość, która odpowiada energii dostarczonej przez biomasę.

Założenie jest takie, aby palnik miał taką samą moc, bez względu na to czy paliwem jest sam węgiel, czy też mieszanka węgla i biomasy. W przeciwnym wypadku przy zbyt wysokiej mocy, palnik może ulec zniszczeniu.

Wnioski

Podawanie biomasy bezpośrednio do pyłoprzewodu przynosi korzyści oraz bezpieczną eksploatację. Rozwiązanie umożliwia stosowanie różnych rodzajów biomasy, nawet o dużej zawartości wilgoci. Technologia mieszania pyłu węgla i biomasy przed podaniem na palniki jest interesującą alternatywą dla rozwiązań młynowych.