Kontrola parametrów pracy kotłów i urządzeń pomocniczych w następstwie zmian obciążenia bloków regulowanych centralnie

Praca bloków energetycznych regulowanych centralnie przez ARCM wymusza częste zmiany obciążeń kotłów, które powodują zmianę ich parametrów i pracę w innym, zmiennym punkcie charakterystyk. Wiąże się to z potrzebą ciągłej kontroli uzyskiwanych parametrów pracy.

Wpływ zmian obciążenia bloków energetycznych regulowanych centralnie na uzyskiwane parametry pracy kotła i urządzeń pomocniczych można rozpatrywać w aspektach:

  • zmiany parametrów pracy w wyniku zmiany wydajności kotła przy stabilnej pracy w całym zakresie regulacji obciążeń – od mocy minimalnej do maksymalnej,
  • zmian dynamicznych,
  • poszerzenia zakresu regulacji obciążeń.

Zmiany parametrów pracy w wyniku zmiany wydajności kotła

Przy pracy kotła w całym zakresie regulacji wydajności uzyskiwane parametry pracy kotła będą się zmieniać, przez co zachodzi potrzeba ich kontroli. Zmiany parametrów pracy w wyniku zmiany wydajności dotyczą:

  • temperatury pary pierwotnej i wtórnej oraz wody zasilającej,
  • sprawności kotła i poszczególnych strat cieplnych,
  • temperatury spalin wylotowych oraz powietrza gorącego,
  • emisji NOx i CO,
  • parametrów pracy urządzeń pomocniczych,
  • obciążenia cieplnego komory paleniskowej.

Temperatura pary pierwotnej za kotłem zmienia się wraz ze zmianą wydajności kotła na ogół w małym stopniu – przy niskiej wydajności otrzymujemy często nieco niższą (zwykle o kilka K) temperaturę pary w porównaniu do obciążenia znamionowego. Analogicznie będzie zmieniać się strumień wody wtryskowej do pary pierwotnej.

Temperatura pary wtórnej znacznie silniej niż pary pierwotnej zależy od wydajności kotła. Przy niskim obciążeniu, w zależności od przeprowadzonych modernizacji układu paleniskowego, może nawet obniżyć się do 520oC lub jeszcze niżej. Wraz ze zmianą temperatury pary pierwotnej i wtórnej następuje zmiana temperatur metalu komór i rurociągów wylotowych, jednak gradient tych zmian jest niewielki. Przy ostatnich modernizacjach mających na celu redukcję emisji NOx spotyka się modyfikację układu paleniskowego, która zapobiega spadkowi temperatury pary przy niskich obciążeniach kotła. Polegają one na wprowadzeniu rozwiązań umożliwiających pochylanie w górę lub w dół dysz OFA i palików pyłowych oraz zmianę rozdziału mieszanki pyłowo-powietrznej do górnych i dolnych palników. Rozwiązania te wykorzystywane będą do regulacji temperatury pary, jak również do obniżania emisji NOx.

Wraz ze zmianą obciążenia zmieniają się także strumienie wody wtryskowej do pary pierwotnej i wtórnej, a co za tym idzie – położenie głowic zaworów regulacyjnych. Woda wtryskowa do pary wtórnej przy niskim obciążeniu kotła zwykle bywa zamknięta.

Dodać należy, że obniżona temperatura pary pierwotnej i wtórnej za kotłem oraz wtrysk do pary wtórnej (o temperaturze niższej od wody zasilającej) wpływa na wzrost jednostkowego zużycia energii chemicznej paliwa przez blok.

Przy pracy bloków energetycznych ze stałym ciśnieniem pary wylotowej wraz ze zmianą obciążenia występuje różne ciśnienie w walczaku, wynikające z różnych oporów przepływu pary przez przegrzewacze przy różnych wydajnościach kotła. Dla bloku 200 MW zmiana temperatury nasycenia wynikająca ze zmiany ciśnienia w walczaku wynosić może około 8 K. Jest to równoznaczne z podobną zmianą temperatur metalu walczaka przy zmianie obciążenia od minimalnego do maksymalnego, powodującą dodatkowe naprężenia termiczne. Biorąc pod uwagę cały zakres zmian wydajności i czas zmian obciążenia, naprężenia te są niewielkie.

Przy pracy bloków energetycznych z ciśnieniem modyfikowanym różnice temperatur metalu walczaka wynikające ze zmiany ciśnienia są wyższe i wynoszą kilkanaście K. Przy pracy z ciśnieniem poślizgowym (rzadko stosowanym) dodatkowe naprężenia termiczne płaszcza walczaka byłyby największe, gdyż wynikałyby z największych i stosunkowo dużych zmian ciśnienia nasycenia, a co za tym idzie – również temperatury. Szybkość zmian temperatur płaszcza walczaka nie powinna przekraczać dopuszczalnej wartości określonej przez producenta, co determinuje prędkość zmian obciążenia kotła i bloku.

Przy zmniejszaniu obciążenia bloku występuje również obniżenie temperatury wody zasilającej dopływającej do podgrzewacza wody, wynikające z warunków pracy wymienników regeneracyjnych.

Kocioł osiąga najwyższą sprawność dla obciążenia ekonomicznego, dla obciążenia maksymalnego sprawność będzie nieco niższa, a zwykle najniższa dla obciążenia minimalnego. Przykładowy przebieg sprawności i strat cieplnych dla kotła OP-650 przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1 Przebieg sprawności i strat cieplnych kotła w funkcji jego wydajności cieplnej (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 1 Przebieg sprawności i strat cieplnych kotła w funkcji jego wydajności cieplnej (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.). Objaśnienia: SK – sprawność kotła, Swu – strata wylotowa i niezupełnego spalania, Sż – strata w żużlu, Spl – strata w popiele lotnym, So – strata do otoczenia.

Przebieg sprawności kotła będzie ulegać zmianom (modyfikacjom) w zależności od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych układu paleniskowego oraz od przeprowadzonych modernizacji. Różnice między najwyższą a najniższą sprawnością wynikającą ze zmiany obciążenia wynosić mogą zwykle od około 0,5 do nawet 2,0 p.p. Na wielkości te wpływa zmiana straty wylotowej (zwykle najniższa dla obciążenia ekonomicznego), która zależy od temperatury spalin wylotowych i zawartości tlenu w spalinach. Przy obciążeniu minimalnym temperatura spalin wylotowych ulega obniżeniu, natomiast w wyniku zwiększenia nadmiaru powietrza wzrasta zawartość tlenu prowadząc najczęściej do wzrostu straty wylotowej. Następuje także zmiana straty niecałkowitego spalania w popiele lotnym i żużlu oraz zmiana strata do otoczenia. Przy obciążeniu minimalnym uzyskujemy zwykle gorsze spalanie, tj. wzrost zawartości część palnych w odpadach paleniskowych nawet o parę punktów procentowych, prowadzący do wzrostu straty niecałkowitego spalania w popiele lotnym i żużlu. Strata niezupełnego spalania wynikająca z zawartości CO w spalinach obecnie jest na ogół niska. Przy obciążeniu minimalnym jeszcze zwykle zmniejsza się w wyniku zwiększenia nadmiaru powietrza. Strata niezupełnego spalania (w żużlu i popiele) przy dobrze pracujących układach paleniskowych na ogół nie jest wysoka – np. do 2% (rys. 1).

Stratę promieniowania i przewodzenia (do otoczenia) uzyskuje się najniższą dla obciążenia maksymalnego a najwyższą dla minimalnego, co wynika z jej definicji.

Zmiana obciążenia kotła wpływa na zmianę rozkładu temperatur spalin w kotle, a w wyniku końcowym na temperaturę spalin wylotowych. Temperatura spalin wylotowych z reguły jest najniższa przy minimalnym obciążeniu, a najwyższa przy maksymalnym obciążeniu kotła. Różnica tych temperatur może wynosić kilkanaście K (lub niekiedy więcej). Przy minimalnym obciążeniu należy zwracać uwagę, żeby temperatura spalin wylotowych za kotłem nie była zbyt niska, tj. żeby na „zimnych końcach” obrotowych podgrzewaczy (dolnych pakietach grzewczych) lub słabo zaizolowanych ścianach kanałów spalin albo elektrofiltra, była wyższa od kwaśnego punktu rosy, tak aby nie dochodziło tam do korozji siarkowej.

Na temperaturę spalin wylotowych wpływa także temperatura powietrza zimnego doprowadzanego do obrotowych podgrzewaczy powietrza, podgrzewanego wstępnie w parowych podgrzewaczach. Przy wyższych temperaturach powierza przed obrotowym podgrzewaczem powietrza uzyskamy wyższą temperaturę spalin wylotowych. Wartość temperatury spalin wylotowych wpływa na wielkość straty wylotowej.

Emisja NOx będzie zmieniać się wraz ze zmianą obciążenia cieplnego komory paleniskowej i nadmiaru powietrza. Przy niskiej wydajności kotła obniża się obciążenie cieplne komory paleniskowej powodujące obniżenie termicznych tlenków azotu, ale jednocześnie wzrasta nadmiar powietrza, który generuje wzrost stężenia NOx. Dlatego całkowita zmiana emisji NOx w wyniku zmiany wydajności kotła zależeć będzie od zastosowanej modernizacji układu paleniskowego (metod pierwotnych) i sposobu eksploatacji. W kotłach, na których zabudowano metody wtórne redukcji tlenków azotu – układ SNCR lub SCR, końcowy poziom emisji NOx za kotłem powinien być utrzymywany przez układ automatycznej regulacji na poziomie zbliżonym do stałego, poniżej dopuszczalnego lub gwarantowanego.

Emisja CO przy niskim obciążeniu kotła zwykle jest niższa niż przy wysokim obciążeniu, z uwagi na stosowanie zwiększonego nadmiaru powietrza do spalania, co sprzyja spalaniu zupełnemu.

Parametry pracy urządzeń pomocniczych

Największy wpływ zmiany obciążenia kotła na parametry pracy urządzeń pomocniczych widoczny jest dla wentylatorów. Wentylatory powietrza i spalin przy wysokich obciążeniach kotła będą pracowały z wysokimi wydajnościami, a przy niskich obciążeniach kotła z niskimi. Wiązać się to będzie ze znaczną zmianą poboru mocy elektrycznej i ich sprawności. Najwyższą sprawność eksploatacyjną wentylatorów uzyskamy przy wydajnościach wysokich (na które były projektowane), a przy niskich ich sprawność będzie niższa. Jeżeli jednak wydajność wentylatorów sterowana jest obrotami przy pomocy falowników, zmiany sprawności wentylatorów będą niewielkie. Natomiast w przypadku wentylatorów wyposażonych w aparaty kierownicze, przy niskiej wydajności kotła, ich sprawność będzie niska, znacznie niższa niż przy obciążeniu maksymalnym, co przekłada się na wzrost jednostkowego zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne kotła.

Na rysunku 2a przedstawiono przykładową charakterystykę aerodynamiczną i punkty pracy wentylatora powietrza dla zakresu wydajności od minimalnej do maksymalnej kotła OP-650. Dla wentylatora powietrza wyposażonego w aparat kierowniczy (w omawianym przypadku przed modernizacją), przy pracy na wysokich obrotach wirnika, sprawność zespołu wentylatora zmieniała się o 44 p.p., tj. od 55% przy wysokim obciążeniu kotła do 11% przy niskim. Przy przełączeniu obrotów na niskie, przy niskiej wydajności, sprawność zmieniła się o około 30 p.p. Dla wentylatora z regulacją wydajności poprzez falownik (po modernizacji) różnica zmian sprawności zespołu wentylator-silnik-falownik obniżyła się wraz ze zmianą wydajności kotła tylko o 10 p.p. – od około 90% przy wysokiej wydajności do około 80%. Przy zmianie wydajności kotła od maksymalnej do minimalnej moc pobierana przez zespół wentylatora zmniejszyła się z 520 kW do 380 kW przy regulacji aparatem kierowniczym oraz z 430 kW do 80 kW przy regulacji falownikiem. Zatem przy zmianie wydajności zmieniać się będzie odpowiednio jednostkowe zużycie mocy przez wentylatory powietrza czy spalin.

(kliknij w grafikę, aby powiększyć)

Rys. 2a Charakterystyka aerodynamiczna i powietrza i punkty pracy wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 2a Charakterystyka aerodynamiczna i powietrza i punkty pracy wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

(kliknij w grafikę, aby powiększyć)

Rys. 2b Charakterystyka mocy wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 2b Charakterystyka mocy wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

(kliknij w grafikę, aby powiększyć)

Rys. 2c Charakterystyka sprawności wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 2c Charakterystyka sprawności wentylatora powietrza kotła OP-650 w funkcji wydajności (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Przy niskich wydajnościach kotła należy liczyć się ze zwiększonym jednostkowym zużyciem energii elektrycznej przez zespoły młynowe (niższa sprawność wentylatorów młynowych i młynów węglowych). Wynika to nie tylko z charakterystyk pracy urządzeń, ale również z potrzeby utrzymania w ruchu większej liczby młynów, niż wynikającej z ich wydajności, dla zachowania bezpieczeństwa pracy kotła, z uwagi na ewentualne awarie lub zakłócenia w ich pracy. Podobnej zależności można oczekiwać w przypadku innych urządzeń pomocniczych kotła.

Zmiany dynamiczne parametrów pracy kotła i urządzeń pomocniczych

Praca bloków energetycznych regulowanych centralnie wymusza określoną szybkość zmiany obciążenia. Wiąże się to z dynamiką zmian parametrów pracy kotła i urządzeń pomocniczych, a co za tym idzie – z potrzebą ich kontroli, by nie przekroczyły wartości dopuszczalnych.
Układ młynowy
Wzrost obciążenia kotła realizowany jest poprzez wzrost wydajności młynów węglowych. Wzrost wydajności młynów w zwykłych warunkach jest jednak stosunkowo wolny i byłby niewystarczający do wymagań ARCM, dlatego dynamikę wydajności młynów często poprawia się stosując krótkotrwałe pogrubienie przemiału poprzez:

  • zwiększenie wentylacji,
  • otwarcie łopatek lub klap regulacyjnych odsiewaczy,
  • zmniejszenie obrotów odsiewaczy dynamicznych.

Na wykresach przedstawiono zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego (rys. 3a), a także możliwości ich przyspieszenia przez modyfikację zmiany obrotów podajnika węgla (rys. 3b) oraz przez modyfikację zmiany wentylacji (rys. 3b). Do sterownika zespołów młynowych przychodzi najpierw jeden z ww. sygnałów, a potem sygnał wzrostu obrotów podajników węgla.

Rys. 3a Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja zwykła młyna na zmianę obciążenia (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 3a Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja zwykła młyna na zmianę obciążenia (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 3b Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja przyspieszona przez modyfikację zmiany obrotów podajnika węgla (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 3b Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja przyspieszona przez modyfikację zmiany obrotów podajnika węgla (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 3c Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja przyspieszona przez modyfikację zmiany wentylacji (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Rys. 3c Zmiany dynamiczne obciążenia zespołu młynowego. Reakcja przyspieszona przez modyfikację zmiany wentylacji (źródło: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.).

Wzrost wydajności młyna wywołuje obniżenie temperatury mieszaniny pyłowo-powietrznej. Po pewnym czasie UAR doregulowuje temperaturę mieszaniny i uzyskuje zmianę wydajności. Zmiana wydajności bloku poprzez zmianę wydajności młynów wywołuje krótkotrwałe zmiany temperatur elementów młyna i przewodów pyłowo-powietrznych. Przy obniżeniu obciążenia bloku sytuacja wygląda odwrotnie. Zmiany obciążenia bloku powodują powstawanie dodatkowych naprężeń elementów młyna, przewodów pyłowo-powietrznych, a także palników pyłowych.

Elementy ciśnieniowe kotła

Zmiana wydajności powoduje również krótkotrwałe zmiany temperatury i ciśnienia pary wywołując dodatkowe naprężenia elementów grubościennych kotła (walczaka, komór wylotowych czy rurociągów). Prędkość zmian temperatur metalu tych elementów, zwłaszcza przy pracy na ciśnieniu poślizgowym, powinna być kontrolowana, aby nie przekraczała dopuszczalnej, i może determinować prędkość zmian obciążenia kotła.

Regulacja temperatury pary

Podczas zmian wydajności kotła ulega również intensywnym zmianom strumień wody wtryskowej do pary pierwotnej i wtórnej dla doregulowania temperatury pary. Wiąże się to z częstymi zmianami położenia zaworów regulacyjnych, a co za tym idzie – z ich przyspieszonym zużyciem.

Palniki pyłowe przy zmianie obciążenia również pracują w zmiennych warunkach termicznych, a w niektórych sytuacjach z niewystarczającym chłodzeniem powietrzem wtórnym. Zmiana obciążenia kotła może być przyczyną dynamicznych zmian warunków pracy palników powodujących przyspieszone ich zużycie.

Komora paleniskowa podczas zmian obciążenia pracuje w zmiennych warunkach, ulega zmianie nadmiar powietrza i skład spalin. Przy niekorzystnych sytuacjach może dochodzić do obniżenia nadmiaru powietrza, tj. pracy w warunkach redukcyjnych powodujących powstawanie atmosfery korodującej (korozji niskotlenowej) lub szlakowania powierzchni ogrzewalnych. Te niekorzystne zmiany są na ogół krótkotrwałe.

Praca bloku w ARCM powoduje dynamiczne zmiany warunków pracy elementów grubościennych kotła, palników pyłowych oraz komory paleniskowej, a także zespołów młynowych. Wielkość zmian parametrów pracy wynika z dynamiki zmian obciążenia oraz sposobu regulacji obciążenia bloku. Przy wiodącej turbinie dynamika zmian omawianych parametrów pracy elementów kotła będzie większa niż przy wiodącym kotle. Dynamika zmian warunków pracy tych elementów powoduje wzrost niskocylicznego wyczerpania materiału i tym samym szybsze ich zużycie.

Poszerzenie zakresu regulacji

Praca kotła poniżej dolnego i powyżej górnego zakresu pasma regulacji wymaga przeprowadzenia analizy możliwości pracy w poszerzonym zakresie regulacji. Analiza taka obejmować powinna następujące zagadnienia:

  • zachowanie bezpieczeństwa pracy części ciśnieniowej kotła,
  • zachowanie stabilności spalania w komorze paleniskowej, nadzór nad stabilnością spalania,
  • zachowanie niezbędnych parametrów pracy kotła (przegrzewaczy pary),
  • dostosowanie zakresu regulacyjności urządzeń pomocniczych oraz współpracujących instalacji.

Dla kotłów z naturalną cyrkulacją zachowania bezpieczeństwa pracy części ciśnieniowej kotła wymaga zapewnienia bezpiecznej cyrkulacji mieszaniny parowo-wodnej w parowniku. Obniżenie wydajności kotła skutkuje obniżeniem obciążenia cieplnego komory paleniskowej, a co za tym idzie – zmniejszeniem prędkości przepływu wody w rurach ekranowych. Pogarsza to warunki wytwarzające naturalną cyrkulację czynnika w parowniku. Cyrkulująca mieszanina wody i pary w parowniku oraz przepływająca przez przegrzewacze para odbiera ciepło od spalin i jednocześnie chłodzi rury ekranowe i wężownice przegrzewaczy nie dopuszczając do ich przegrzania i zniszczenia. Dlatego istotne jest, aby przy obniżaniu minimalnej wydajności kotła zachować bezpieczną prędkość przepływu w rurach ekranowych. W celu zachowania bezpiecznych warunków pracy części ciśnieniowej kotła przy obniżonym minimum należy wyznaczyć krzywą bezpiecznej cyrkulacji czynnika woda-para w parowniku, tj. zależność ciśnienia od wydajności kotła i utrzymywać punkt pracy na bezpiecznym polu, tj. poniżej krzywej.

Jednym ze sposobów umożliwiających zwiększenie prędkości przepływu wody w parowniku jest obniżenie ciśnienia czynnika roboczego (jak przy ciśnieniu poślizgowym). Obniżenie ciśnienia wody zasilającej przy niskim obciążeniu kotła wpływa na zwiększenie udziału ciepła potrzebnego na odparowanie, co wynika z własności termodynamicznych pary wodnej. Zatem obniżenie ciśnienia wody zasilającej przy niskim obciążeniu wymusza większe obciążenie cieplne parownika i zwiększa prędkość przepływu wody w ekranach.

Zachowania bezpieczeństwa pracy części ciśnieniowej kotła wymaga również utrzymywanie dopuszczalnych temperatur metalu przegrzewaczy pary, zwłaszcza przy obciążeniu minimalnym i maksymalnym.

Obniżenie ciśnienia pary z drugiej strony powoduje trudniejsze warunki pracy przegrzewaczy pary. Na wyprodukowanie tej samej ilości pary przy niższym ciśnieniu niż znamionowe trzeba doprowadzić więcej ciepła do kotła na odparowanie wody w ekranach, natomiast mniej na przegrzanie pary w przegrzewaczach w stosunku do całkowitej ilości ciepła doprowadzonego do kotła. Powoduje to, że obciążenie cieplne przegrzewaczy, zwłaszcza grodziowego, będzie większe w stosunku do zapotrzebowania na ciepło do przegrzania pary, co pogorsza warunki chłodzenia przegrzewaczy przepływającą parą. Dlatego też zachodzi potrzeba kontroli temperatury wężownic przegrzewaczy, szczególnie opromieniowanych. Jest to również istotne przy modyfikacji procesu spalania metodami pierwotnymi w celu redukcji emisji NOx.

Przy obniżonym minimum należy zachować stabilności pracy komory paleniskowej, a szczególnie stabilność spalania. Nadzór nad stabilnością spalania spełnia układ zabezpieczeń kotła od zaniku płomienia, w skład którego wchodzą zwykle wielkości:

  • sygnał jasności płomienia, zwykle z trzech czujników (fotokomórek),
  • różnica ciśnień w komorze paleniskowej góra – dół (Δp) większe np. od 120 Pa.

Zabezpieczenie od zaniku płomienia wyłącza kocioł z ruchu po określonym czasie, np. po 3 s, jeśli w tym czasie pojawią się jednocześnie sygnały z dwóch fotokomórek oraz zostanie przekroczona wartość bezpieczna Δp spalin.

Do układu zabezpieczeń kotła mogą wchodzić ponadto inne wielkości, działające w poniższych warunkach:

  • minimalny przepływ powietrza do kotła, mniejszy od wartości minimalnej,
  • temperatura mieszaniny pyłowo-powietrznej za młynami tm – jeśli tm < wartość minimalna lub tm > wartość maksymalna,
  • ciśnienie spalin w komorze paleniskowej – jeśli nie mieści się w bezpiecznym zakresie,
  • temperatura spalin, większa od maksymalnej lub mniejsza od minimalnej bezpiecznej.

Zachowanie niezbędnych parametrów pracy kotła podczas obniżonego minimum.

Podstawowymi parametrami kotła limitującymi jego pracę przy obniżonym minimum są emisja NOx, temperatura pary za kotłem oraz temperatura spalin za kotłem. Na zmodernizowanych kotłach pod katem dostosowania ich do obniżonej emisji NOx, zapewnienie emisji dopuszczalnej, nawet przy rozszerzeniu zakresu regulacji kotła, na ogół nie powinno stwarzać problemów – zwłaszcza po zastosowaniu wtórnych metod redukcji (SNCR lub SCR).

Temperatura pary za kotłem, a zwłaszcza wtórnej, przy obniżonym minimum może niekiedy powodować kłopoty z utrzymywaniem się jej na zbyt niskim poziomie. Można ją podwyższyć przez zwiększenie nadmiaru powietrza, przez zwiększenie obciążenia cieplnego górnych części komory paleniskowej, poprzez dobór korzystnej konfiguracji pracy młynów, przez zwiększenie obciążenia cieplnego górnych palników (zmiana rozdziału mieszanki pyłowo-powietrznej do górnych i dolnych palników) oraz przez pochylanie w górę palików pyłowych i regulację pochylenia dysz OFA bądź poprzez recyrkulację spalin, jeśli zastosowano takie rozwiązania konstrukcyjne na kotle.

Temperaturę spalin za kotłem, w przypadku gdy przy obciążeniu minimalnym (lub obniżonym) byłaby za niska, można podnieść przy pomocy parowych podgrzewaczy powietrza lub recyrkulacji powietrza gorącego, aby nie dopuścić do obniżenia jej poniżej kwaśnego punktu rosy na „zimnych końcach” obrotowych podgrzewaczy powietrza lub na słabo zaizolowanych ścianach kanałów spalin.

Innym istotnym parametrem może być również wzrost zawartość części palnych w popiele lotnym. Przy wzroście części palnych powyżej 5% mogą pojawić się problemy ze sprzedażą popiołu do celów budowlanych, co podnosiłoby koszty składowania odpadów.

Dostosowania zakresu regulacyjności urządzeń pomocniczych oraz współpracujących instalacji

Zakres regulacji pracy wentylatorów powietrza i spalin powinien być dostosowany do uzyskania obniżonego minimum badanych kotłów jak również do zwiększonej wydajności maksymalnej (posiadać odpowiednie rezerwy).

Przy obniżonym minimum kotła, jak i zwiększeniu jego wydajności maksymalnej współpracującego z indywidualną instalacją odsiarczania spalin należy zwracać szczególną uwagę na pracę IOS. Może ona stwarzać trudności regulacyjne z uwagi na pracę urządzeń na granicy minimalnego czy maksymalnego poziomu regulacyjności. Sprawdzić należy czy ilość spalin na wlocie do IOS oraz strumień sorbentu są wystarczające dla prawidłowej pracy IOS. Należy zwrócić uwagę na jakość rozpylania sorbentu, temperatury spalin w rejonie reaktora – czy nie są zbyt niskie lub wysokie, na recyrkulację produktu procesowego oraz przeanalizować możliwości ich poprawy.

Autor: Kazimierz Zamorowski, „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o., Zakład Techniki Cieplnej

Rys.: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.

Artykuł został także opublikowany w magazynie „Energetyka” nr 7/2016

Literatura:

  • Zamorowski K.: Analiza możliwości obniżenia minimum technicznego kotłów parowych na podstawie przeprowadzonych badań, „Energetyka” 2012, nr 10.

Inne ciekawe artykuły „Energopomiaru” (kliknij w wybrany link poniżej, aby czytać):