Spośród wykorzystywanych w energetyce i ciepłownictwie paliw, jedynie szeroko rozumiana biomasa ma praktyczny potencjał dla wytwórców energii elektrycznej i ciepła, pozwalający na spełnienie wymagań odnośnie neutralności klimatycznej oraz na osiągnięcie wymaganych poziomów efektywności energetycznej.
Zastosowanie biomasy
Podstawową zaletą biomasy jest możliwość jej czasowego, krótkookresowego składowania oraz peletyzowania. Jednak ograniczenia tych technologii skutkują rozwijaniem technologii termolizy, której produktami są toryfikat lub biowęgiel o parametrach fizykochemicznych pozwalających na ich bezpośrednie zastosowanie w kotłach energetycznych.
Ponadto, przetworzona termiczne biomasa może być bezproblemowo składowana dowolnie długo, posiadając niską zawartość popiołu, chloru i alkaliów, dobrą podatność przemiałową oraz wartość opałową co najmniej porównywalną z miałem węglowym. Co istotne, zastosowanie toryfikatu lub biowęgla w kotłach nie wiąże się z koniecznością ich modernizacji dla nowego rodzaju paliwa. Autorzy artykułu dysponują szeregiem rozwiązań technicznych pozwalających na praktyczne implementacje tych technologii w skali przemysłowej.
CZYTAJ KONIECZNIE:
Zwiedź z nami elektrociepłownię Megatem w Lublinie!
Innym sposobem wykorzystania biomasy jest jej współspalanie z węglem, w istniejących kotłach z rusztem mechanicznym klasy WR, OR itp. Ciepłownie są głównie oparte o stare kotły klasy WR. Z tego powodu współspalanie pozwala na wykorzystanie istniejącej infrastruktury przy niskich nakładach finansowych – skutkując ograniczeniem emisji CO2 (koszty ETS) oraz wzrostem efektywności energetycznej zakładu. Istnieją trzy podstawowe sposoby współspalania biomasy w kotłach z rusztem mechanicznym:
- Przygotowanie mieszanki biomasy i miału węglowego na placu – jest to sposób najtańszy i nie wymaga żadnych inwestycji, a przygotowana mieszanka podawana jest do bunkrów węglowych za pomocą istniejącej taśmy nawęglania. Jednak ze względu na różne właściwości fizyczne biomasy i miału zachodzi rozsegregowanie obu paliw w bunkrze węglowym, co sprawia, że mimo prawidłowego mieszania na placu, do kotła trafia paliwo rozdzielone i na ruszcie obserwuje się oddzielne strefy (obszary) spalania węgla i biomasy. Mając na uwadze opór powietrza obu warstw i różną ich szybkość spalania, biomasa spala się szybciej odsłaniając rusztowiny, a miał węglowy w znacznej części pozostaje niewypalony. Mimo praktycznej bezinwestycyjności metoda ta ogranicza wolumen spalanej biomasy do <5% (energetycznie) i może skutkować pogorszonymi parametrami żużla.
- Spalanie warstwowe poprzez nakładanie biomasy na warstwę węgla (por. np. technologia oferowana przez ZUK Stąporków). W tym rozwiązaniu udział energetyczny spalanej biomasy sięga 5-10%, jednak przy maksymalnych mocach kotła istnieje ryzyko znacznego unosu najdrobniejszych ziaren biomasy z powierzchni rusztu i zanieczyszczanie powierzchni ogrzewalnych kotła oraz wzrost ryzyka uszkodzenia układu odpylania.
- Spalanie warstwowe, poprzez nakładanie warstwy miału węglowego na warstwę biomasy. Technologia ta została opracowana przez autorów artykułu i wdrożona na kilku kotłach z rusztem mechanicznym. Dzięki opracowaniu nowatorskiego sposobu nakładania warstw obu paliw na ruszt możliwe jest współspalanie biomasy nawet w ilości przekraczającej 50% (energetycznie). Metoda ta eliminuje wady pozostałych dwóch – pozwalając na proste dostosowanie istniejących kotłów do współspalania biomasy bez ingerencji w układ ciśnieniowy. Czas modernizacji to około 2-5 miesięcy – w zależności od możliwej do wykorzystania infrastruktury oraz zakresu przewidzianych prac. Co istotne, wdrożona technologia pozwala na elastyczne i płynne przechodzenie od procesu spalania tylko węgla do współspalania i prowadzi do przystosowania kotła z rusztem mechanicznym do spalania 100% biomasy (uzyskuje się więc efekt kotła multipaliwowego).
To jest właściwy kierunek modernizacji istniejących kotłów, pozwalający na szybkie przejście ciepłowni i elektrociepłowni na ograniczenie spalania węgla kopalnego i spełnienie wymagań odnośnie oczekiwanej efektywności energetycznej. Nakłady na modernizacje i przystosowanie kotła do współspalania według metody (3) szacowane są na poziomie od 0,4 do 1,2 mln zł za 1 MWt zainstalowany w biomasie i są konkurencyjne czasowo oraz kosztowo względem budowy nowego kotła biomasowego (co najmniej 3,5-4,5 mln zł/MWt).
To tylko fragment artykułu. Cały przeczytasz w Magazynie Biomasa:
Tekst: Robert Zarzycki, Rafał Kobyłecki, Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska
Zdjęcie: ENERGOSERWIS
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
