Izkušnje pri uporabi kotlovskega premoga v Termoelektrarni Trbovlje

U D K 662.66:621.311

Izkušnje pri uporabi kotlovskega premoga v Termoelektrarni Trbovlje

1. Uvod

S estav a prem o g a vpliva n a celoten tehnološki proces p re d elav e njegove kem ične energije v to p ­ lotno in n a vse procese, ki sp rem ljajo to preobli­ k o v an je energije.

S istem atično opazujem o sam o poprečno k u ril- nost prem oga, ki je osnova za izraču n cene prem o­ ga. P o p reč n a k u riln o st p a ne pove, kako se raz­ lične v rste prem oga obnašajo v posam eznih delih procesa. Veličine, iz k a te rih lahko ugotovim o ali p redvidim o o b n ašan je prem oga, p a so: kem ična sestav a prem oga in pepela, te m p e ra tu ra začetka m eh ča n ja pepela in g ra n u la c ija prem oga. T eh ve­ ličin ne opazujem o sistem atično, saj so opazova­ nja, razen u g o ta v lja n ja granulacije, d o lg o trajn a in draga, re z u lta te p a dobimo prepozno.

P o p reč n a k u riln o st ne pove ničesar o o bnašanju p rem oga in p rik rije tu d i večje količine jalovine, k i se občasno p re n ašajo po tra n sp o rtn e m trak u .

Vsi p o d atk i so vzeti iz izkušenj p ri obrato v a­ n ju in v zd ržev a n ju proizvodne enote 2 z močjo 125 MW v T e rm o e le k tra rn i T rbovlje.

2. Analiza premoga

U porabljam o tr i v rste prem oga Zasavskih p re ­ mogovnikov, ki jih poim enujem o: kotlovski p re ­ mog, prem ogov p ra h in vm esni produkti. Deleži posam eznih v rst so:

kotlovski prem og 0,75 ..,. 0,83 prem ogov p ra h 0,12 .,,.0,16 vm esni p ro d u k ti 0,05 .,, . 0,09

T abela 1 n a v a ja analizo navedenih v rst prem o­ ga. E lem enti analize so aritm etične srednje v re d ­ nosti dnevnih analiz.

L ab o rato rijsk o so b ile izm erjene tem p eratu re pepela:

te m p e ra tu ra s in tra n ja 960 . . . 1150 "C te m p e ra tu ra deform acije 1220 . . . 1240 "C te m p e ra tu ra polkrogle 1290 . . . 1330 te m p e ra tu ra ra zliv an ja 1390 . . . 1400

M eritve so bile o pravljene z m ikroskopom znam ke Leitz.

T abela 1. A naliza prem oga

Kotlovski premog

Premogov prah

Vmesni produkti

1. G ra n u lacija m m 0 . . . 30 0 . . . 3 o co O

2. C elotna vlaga %> 20 38 22

3. P epel % 36 20 35

4. G orljive snovi •/» 44 42 43

5. Koks %> 53 37 51

6. H lapne snovi

(G orljive snovi 100 °/o) % 61,5 59 62

7. Žveplo-celotno %> 2,7 2,1 2,4

8. Ž veplo-gorljivo °/o 2,1 1,6 1,9

9. Z gorevalna toplota M J/kg 11,48 11,41 11,44

10. K u riln o st M J/kg 10,49 9,98 10,40

Pepel:

11. SiO, °/o 44 42 49

12. F e303 °/o 9 10 12

13. A1203 % 26 24 25

14. CaO °/o 8 10 5

15. MgO °/o 3 2,5 2

16. S 03 °/o 6 8 5

3. Transport premoga

Prem og tran sp o rtira m o od prevzem nega m esta do deponije, ozirom a do kotlovnice in p ra v tak o iz deponije do kotlovnice s tran sp o rtn im i gu m ijasti­ m i trakovi. M oker prem og povzroča zarad i g linastih prim esi zam ašitve v lija k ih na p resipnih m estih. Te težave se pojavljajo predvsem p ri oskrbi s p re ­ mogom iz deponije, ko je ta m oker. G robo vlago, ki povzroča lepljenje prem oga, dobiva prem og z dežjem. Izločanje te grobe vlage je dolgotrajno, za­ to je prem og iz deponije n a jv e č k ra t lepljiv.

4. Skladiščenje premoga v deponiji

D eponijski pro sto r im a strm ino z nagibom okoli 31® V išinska razlik a m ed zgornjim in spodnjim robom strm ine je približno 45 m. N a zgornjem ro b u strm ine je tra n sp o rtn i hodnik, od k o d er se s tra n s ­ portn eg a tra k u spušča prem og gravitacijsk o po s tr ­ mini. Iz deponije se prem og odvzem a s sk re p erji in dodaja na tra n sp o rtn i tra k v spodnjem tra n s ­ portnem hodniku. D ebelina prem ogove p lasti v deponiji je 2 do 4 m.

Težave, ki jih im am o z d eponiranjem prem oga izvirajo predvsem iz posebnosti deponijskega p ro ­ sto ra na strm ini.

S trm in a povzroča g ravitacijsko segregacijo prem oga. D ebelejši kosi prem oga se n ab ira jo ob vznožju deponije. S trm in a onem ogoča tlače n je p re ­ moga, ki bi lahko preprečilo samovžig. N agnjenost prem oga k sam ovžigu je zelo velika, predvsem p ri večjih granulacijah, zato se prem og ob vznožju često že po 15 do 20 dnevih vnam e. Veliko n ag n je­ nost prem oga k sam ovžigu povzroča visok delež žvepla, ki pospešuje samovžig. Z gorevanje prem oga zm anjšujem o le z gašenjem z vodo, ki pa pom aga le za k ra jši čas, saj le zniža tem p eratu ro p lasti p re ­ moga, ki se pa nato ponovno sreg reje in vžge. Ga­ šenje z vodo im a za posledico odplako d robnejših delcev, k a r omogoča boljši dotok zrak a in še h i­ tre jši samovžig. Izgube za rad i sam ovžiga lahko omilimo z n ač rtn im deponiranjem in odvzemom iz deponije. Prem og, ki se vnam e, čim h itre je p ora­ bimo, k a r p a seveda v času rem o n ta n i mogoče, zato se tedaj pojavljajo velike to p lo tn e izgube de­ poniranega prem oga.

Izkušnje z deponiranjem prem oga in odvzemom iz deponije so posebne in so re z u lta t deponije n a strm ini. V o k v iru tega članka naj bo o tem n av e­ deno samo to, da deponija n a strm in i onemogoča uporabo vsake sodobne in racionalne teh n ik e de­ poniranja, vzdrževanja in odvzema.

5. Skladiščenje v bunkerjih

B u n k erji v kotlovnici so skladišča, k i iz ra v n a ­ vajo razliko med porabo prem oga v k o tlu in p re to ­

kom prem oga do b u n k e rje v iz deponije ali nep o ­ sredno od prevzem nega m esta v ru d n ik u .

K otel im a 6 b u n k erje v , vsakega s p ro sto rn in o 200 m 3. S k u p n a razpoložljiva p ro sto rn in a je 1200 m 3. O blika b u n k e rje v z m ajh n im i n agibnim i koti dvojnih lijak o v ne u strez a veliki lep ljiv o sti m ok­ reg a prem oga, za rad i česar je razpoložljiva p ro ­ sto rn in a p rem alo izkoriščena. T a znaša v m ejah 0,25 do 1. N a jn ižja v re d n o st u stre z a zelo m okrem u prem ogu, v re d n o st 1 pa popolnom a suhem u, k i pa ga zagotovim o lah k o le p ri neposred n em dotoku brez vm esnega d eponiranja. V e n d ar je tu d i p ri neposrednem odvzem u velik del m ok reg a prem oga, ki p rin a ša svojo grobo vlago že z o d kopnega m e­ sta.

V elika lep ljiv o st prem oga in zgn eten o st spod­ n jih p la sti za rad i teže zg o rn jih p la sti povzroča predvsem v lija k u n a sta ja n je obokov, k i p re k in ja ­ jo dotok goriva n a dodelilnik. Z dolgim i jek len im i drogovi prebodem o ta k obok tako, da izdolbem o ozek k an a l od p o vršine do oboka in tak o zagoto­ vimo dotok prem oga s tra n s p o rte rja po tem k a n a lu do dodelilnika. P reostalo m aso zgnetenega prem oga pa spravim o lahko iz b u n k e rja do dodeliln ik a le z ročnim kopanjem .

T akim n eracio n aln im posegom se izognem o, če v p rim e rih dotoka m okrega p rem oga držim o niz­ ko nivo prem oga v b u n k erjih , k a r še n e om ogoča n a s ta ja n ja obokov. T ak n ačin o b ra to v a n ja pa zm anjša izkoriščenost b u n k e rje v do 0,25. P re iz k u ­ sili smo v rsto u krepov, da b i povečali izkoriščenost b u n k erje v . N avesti v e lja tri, ki so se pokazali za učinkovite. To so u p o ra b a zračn ih blazin, u p o ra b a k o m p rim iran eg a z ra k a in re k o n stru k c ija lija k a b u n k erja .

K o t zelo u čin k o v ita se je pok azala u p o ra b a zračn ih blazin, k i je dopuščala izkoriščenost b u n ­ k e rje v do 0,70. Od u p o rab e zračn ih b lazin p a smo odstopili, k e r nism o m ogli zag o to v iti d o p u stn ih te m p e ra tu r prem oga glede n a g u m ija ste b lazine za­ ra d i sam ovžiga n a deponiji, p a tu d i z a ra d i sam o­ vžiga v sam ih b u n k e rjih v p rim e ru izsiljenih d a lj­ ših zaustavitev.

U poraba k o m p rim iran eg a z ra k a je m anj u čin ­ kovita, zato pa je izvedba p re p ro sta. Ta m etoda, ki jo uporabljam o, povečuje izkoriščenost b u n k e rja do 0,50.

6. Proces v kotlu

6.1 Opis kotla

Iz k u šn je za porabo kotlovskega prem oga smo dobili p ri kotlu, ki ga je izd elala to v a rn a RAFAKO iz R aciborza v P o ljsk i (tip k o tla OP — 380 b za p re to k p a re 380 t/h).

T lačni del k o tla im a g re ln ik vode, boben, u p a r­ ja ln ik z n a ra v n im obtokom , p re g re v a ln ik sveže p a re in ponovni p reg rev aln ik .

K otel je k u rje n s prem ogovim p rah o m in im a 6 v en tila to rsk ih m linov z neposrednim v p ih av a­ n jem v 6 tangencialno p o stav ljen ih goriln ik ih (vrsta KSG). D va ra d ia ln a v e n tila to rja za svež z rak po­ tis k a ta z ra k za zgo rev an je skozi 2 p a rn a g re ln ik a z ra k a in 2 g re ln ik a z ra k a v rste L jungström , in si­ cer do sesaln ih k an a lo v vročih dim nih plinov iz k u rišča — p rim a rn i zgorevalni z rak in do gorilni­ kov — se k u n d a rn i zgorevalni zrak. D va aksialna e k sh a u sto rja d im n ih plin o v črp a ta dim ne pline iz k o tla in jih p o tisk a ta po k a n a lih do dim nika. K otel im a 2 ra d ia ln a v e n tila to rja za p o v ra tn i to k dim nih plinov, 1 o d stra n je v a ln ik izgorkov v k o ritu z vodo pod lijak o m kurišča, 4 oljne g orilnike za z a k u rje - nje, 4 oljne g o riln ik e za v zdrževanje te m p e ra tu re sveže p a re p ri m an jših o b rem en itv ah in 16 izpiho- v aln ik o v saj v obm očju k u rišča (sliki 1 in 2).

Sl. 1. S h em a ko tlo vskeg a kurišča

K urišče je p rizm a s prerezom osm erokotnika, k i p re id e zgoraj v obm očju zaves p re g rev a ln ik a sveže p a re v p ra v o k o te n prerez, spodaj p a v lija k (slika 3). S lika 4 p rik a z u je go riln ik za prem ogov p ra h .

K otel im a v obm očju ponovnega p re g rev a ln ik a in g re ln ik a vode 2 k an a la : glavni k a n a l s ponovnim p re g rev a ln ik o m p a re in delom g re ln ik a vode te r obvodni k a n a l z delom g re ln ik a vode. D va toka

Sl. 2. Prerez kotla

Sl. 3. Prerez kurišča

dim nih plinov om ogočata grobo regulacijo tem pe­ ra tu re ponovno p re g rete p are z loputam i v obeh k an a lih (slika 2).

dim

nična

st

ra

Sl. 4. G orilnik za prem ogov prah

P odatki o kotlu:

leto izdelave 1966

leto začetka ob rato v an ja 1968

največji p re to k sveže p are 105 kg/s (380 t/h)

tla k sveže p are 132 b a r

tem p eratu ra sveže p are 540 aC tem p eratu ra n ap a ja ln e vode 230 °C tla k ponovno p re g rete p are 27,25 b a r tem p eratu ra ponovno p re g rete p are 540 ffC preto k ponovno p re g rete p are 95 kg/s

6.2. N eenakom erno dodeljevanje prem oga

N eustrezni geom etriji b u n k erje v prem oga se prid ru žu je še n eu strezna v rsta dodelilnikov. Do- delilnik sestoji iz dveh v aljev s trn i n a obodu na isti osi z vm esnim opornim ležajem , ki je nam e­ ščen v p reg rad i lija k a bunk erja. D odelilnik dodaja prem og na g um ijasti tra n sp o rtn i tra k pod dode- lilnikom , ki ga tra n sp o rtira v lija k na sesalnem vodu m lina.

N eenakom ernem u dotoku m okrega prem oga do dodelilnika zaradi n eu stre zn e oblike b u n k e rja se p rid ru ž u je še neenakom erno d o deljevanje dodelil­ n ik a zaradi m ašitev m okrega prem oga v sam em do- delilniku. N eenakom erno d o deljevanje povzroča n i­ h an je toka prem oga od 0 do n ajv ečje vrednosti, k a r v pliva na celotni sistem k u rjav e.

6.3. Obraba m linov

K otel im a 6 v en tilato rsk ih m linov v rste K SG za rja v i prem og tip a N 90.60 z zm ogljivostjo 28 t/h in volum enskim pretokom 29 m s/s.

Prem og se osuši v to k u vročih dim nih plinov iz kurišča v sesalnem k an a lu p re d m linom . T em p era­ tu ro za m linom držim o v obm očju 180 do 200 °C. R eguliram o jo z dodajan jem h lad n ih dim nih p li­ nov in p rim arn e g a zgorevalnega zraka. Če je tem ­ p e ra tu ra v m linih previsoka, je m ogoča h itra ohla­ ditev z dotokom h ladnega zrak a v sesalni k an al p re d m linom .

K akovost m letja regu liram o z v g ra je n im vej al - nikom , ta k o da je ostanek n a Bitu 0,2 m m 18 do 25 % , n a situ 0,09 m m pa 45 do 60'°/o. S pecifična po rab a energije p ri 90 % obrem en itv i m linov je 18,5 kW h/t.

Vse površine m lina, k i so izpostavljene obrabi, so obložene s ploščam i iz leg iran e jek len e litine. ČL 3460 s 13 % M n in trd o to 200 HB.

O braba m linov je občutna. P rikažem o jo lahko z o bratovalnim časom u d a rn ih plošč, ki znaša za:

u d arn e plošče ro to rja stran sk e plošče ro to rja plošče sta to r j a,

m anj obrem enjene plošče sta to rja, močno obrem enjene

1000 do 1200 u r 5 000 do 6 000 u r

10000 do 12000 u r

500 do 1 000 u r

M anj obrem enjene plošče s ta to r j a zam enjam o vsako drugo leto, po prv em le tu pa jih obrnem o.

V enem le tu porabim o 185 to n plošč. S pecifična o braba plošč je 340 kg/GW h, glede n a količino p re ­ m oga pa 310 g/t.

6.4. Z lin d ra n je kurišča

Naj večje težave p ri o b ra to v a n ju povzroča žlind- ra n je v kurišču. Z žlin d ra n je m označujem o oblaga­ n je u p a rja ln ih cevi v k u rišču z žlindro.

S re d n ja to p lo tn a obrem enitev kurišča je pri 100 % obrem en itv i ko tla 191 kW /m 3, k a r je mnogo. P ra v tak o je v elik a tu d i obrem enitev p rereza k u ­ rišča, ki znaša p ri polni o b rem enitvi 3636 kW /m 2. P osledica v elik ih o b rem enitev k u rišča so visoke te m p e ra tu re v kurišču, ki dosegajo p ri n ajv ečji obrem en itv i v re d n o sti do 1400 •'C. P ri tej tem p era­ tu ri p a se žlin d ra po analizi že razliva. To p o trju ­ jejo tu d i izkušnje v obrato v an ju . Med poskusnim o b ra to v a n jem s polno o brem enitvijo je žlin d ra n a­ p olnila lija k k u rišča in segala v jezikih do goril­ nikov. Ž lin d ra je b ila sta lje n a in se je v lija k u strd ila te r zam ašila iztok iz lijak a. K otel smo m o­ ra li u sta v iti (slika 5).

D a bi om ejili žlin d ra n j e v k u rišču in žlin d ra n j e v sesalnih kan alih , smo izvedli štev iln e ukrepe, v e n d a r nobeden ni bistveno zm anjšal obrem enitve kurišča, s tem pa tu d i ne žlin d ra n j a v kurišču. Za­ to smo bili p risilje n i o m ejiti obrem enitev n a 85 do 90 %> n ajv eč je obrem enitve, s čim er smo dosegli ustrezn o zm an jšan je obrem enitev v kurišču in tem ­ p e ra tu re v k u rišču do 1250 ®C. S tak im zm anjša­ n jem obrem enitve k o tla smo zagotovili obratovanje brez p re k in ite v za rad i žlin d ra n ja . Se vedno pa so težave, k a k ršn e so čiščenje sesalnih lin m ed o b ra­ tovanjem , zru šk i žlindre s sten u p arja ln ik a , p re d ­ vsem p ri sp rem em bah o b rem enitve kotla, obsežno čiščenje u p a rja ln ih cevi v kurišču in gorilnikov v času re m o n ta (slika 6).

6.5. Obraba ogrevalnih površin

O b rab a ogrev aln ih p ovršin je odnašanje m ate­ ria la s te h po v ršin s trd n im i delci v dim nih plinih in je odvisna od h itro sti trd n ih delcev, k o n ce n tra­ cije letečega pepela, sestave pepela in velikosti del­ cev.

Sl. 5. S trjen a žlindra v lija k u kurišča

S red n ja h itro st dim nih plinov v obm očju grel­ n ik a vode, k je r je obraba najbolj občutna, je p ri največji obrem enitvi 9,4 m/s, k a r je že tik pod zgornjo m ejo 10 m/s, ki jo priporoča lite ra tu ra .

K oncentracija pepela v prerezu g reln ik a vode je 0,23 kg/m2s, k a r je tu d i zelo visoka vrednost.

S estava pepela je zelo neugodna, saj vsebuje do 49 % krem ena, ki je glavni povzročitelj obrabe.

V elikost trd n ih delcev je odvisna od kakovosti m letja. Tu je za k u rjav e te v rste v norm aln ih m e­ jah, ki so navedene v točki 6.3.

N ajvečja je obraba cevnih kolen g re ln ik a vode ob stenah kanalov in tistih ra v n ih delov cevi, ki so izpostavljeni trk u delcev z naj večjo kinetično ener­ gijo. Vsa ta k a m esta smo zaščitili s p rofilirano je k ­ leno pločevino, in sicer ravne cevi samo zgoraj, ko­ lena pa zgoraj zunanjo stran , spodaj pa n o tran jo stra n (slika 7). T akih zaščit smo vgrad ili postopom a približno 20000 kosov.

Sl. 7. Zaščita cevnih kolen

S tem i zaščitam i pa obrabe v celoti seveda n i­ smo mogli odpraviti. V času 9-letnega obratovanja, ko je kotel obratoval 49 700 ur, smo zarad i v arn o ­ sti izrezali in zam enjali 243 cevnih kolen in ra v n ih delov cevi greln ik a vode. 92 izrezov in zam enjav p a smo opravili m ed izsiljenim i zaustavitvam i ko t­ la zaradi netesnosti g re ln ik a vode, k a te re vzrok je bila oslabitev sten cevi zarad i obrabe.

O braba drugih ogrevalnih p ovršin je n eznatna in ni povzročila nobene zaustav itv e kotla. O m eniti v elja le, da smo zaradi v arn o sti izrezali in zam e­ n jali 5 delov u p a rja ln ih cevi n a p rehodu iz p rv e ­

ga v d ru g i tok, k je r tečejo dim ni p lin i p ravokotno n a u p a rja ln e cevi in so bile sten e cevi za ra d i o b ra­ be stanjšane.

6.6. K orozija ogrevalnih površin

K orozija o grevalnih po v ršin je n ez n a tn a in je to korozija p ri n ižji te m p e ra tu ri v spodnjih delih g re ln ik a zraka, povzroča pa jo seveda SOs v dim ­ nih plinih. Poškodb cevi za rad i korozije p ri visoki te m p e ra tu ri nism o opazili.

7. Smernice za projektiranje

Z upoštevanjem lastn o sti o b ra v n av an eg a p re ­ m oga in izkušenj, k i smo si jih p rid o b ili p ri več­ letnem o bratovanju, lahko vse težave občutno zm anjšam o ali p a se jim v celoti izognemo.

N avajam le nek aj sm ernic za p ro je k tira n je , ki bodo občutno zm anjšale težave p ri novih objek tih za proizvodnjo elek tričn e energije, če bodo ti za gorivo u p o ra b lja li o b ra v n av an i prem og.

7.1. P ovršin a deponijskega p ro sto ra m ora zago­ to v iti uporabo sodobne m ehanizacije za ra z k la d a ­ nje, n ak lad an je, tlače n je in hom ogenizacijo prem o ­ ga. S tlačen jem prem oga prep reču jem o sam ovžig, s hom ogenizacijo prem oga p a zagotavljam o m an jše n ih a n je k u riln o sti prem oga in njegove sestave, k a r omogoča stabilno o b ra to v a n je kotla.

Hom ogenizacijo, to je m ešan je prem ogov različ­ ne kakovosti, dosegamo z u strez n im postopkom ra z ­ k la d a n ja in n a k la d a n ja prem oga v deponiji.

7.2. Število p re sip n ih m est n a tra n s p o rtn i poti je tre b a zm an jšati n a m inim um p a če p rav te rja tak o zm an jšan je za rad i m o rebitnega razgibanega ali u rb a n iz iran eg a zem ljišča veliko v ečja in v esti­ cijska vlaganja.

7.3. B u n k erje prem oga je tre b a o blikovati z v e­ likim i iztočnim i odprtinam i, strm im i sten am i lija ­ kov, obloženim i z m ateriali, ki povzročajo m ajh n o tren je . N asprotne stene naj im ajo različne nagibe. P ri določitvi velikosti b u n k e rje v p a je tre b a n ajti tisto n ajm an jšo velikost, k i še povsem zagotavlja ustrezno zanesljivost p ri obrato v an ju .

7.4. O brabo m linov je m ogoče zm an jša ti tu d i n a ra ču n kakovosti m letja, zato p a je tre b a v g ra d iti dogorevalno rešetko za večje delce prem oga, k i naj dogorevajo n a rešetki.

7.5. K urišče je tre b a oblikovati tako, da bo te m ­ p e ra tu ra plam en a pod tališčem žlindre.

7.6. O brabo ogrev aln ih po v ršin je mogoče zm an jšati s stolpnim kotlom in z občutnim zm an j­ šanjem h itro sti dim nih plinov predvsem v obm očju g re ln ik a vode.