Pa li wa dla ko tłów wę glo wych ma łej mo cy

miesięcznik informacyjno-techniczny
nr 5 (177), maj 2013
Paliwa dla kotłów węglowych małej mocy - 3
Kryteria
dla węgla
Kontynuując tematykę rozpoczętą w dwóch poprzednich artykułach poświęconych właściwościom węgla jako paliwa stosowanego
do spalania w kotłach małej mocy („Magazyn Instalatora” 1 i
2/2012), dziś chciałabym omówić następujące jego parametry: części lotne, spiekalność, siarka całkowita i chlor.
Jakość węgla stosowanego w kotłach
c.o. czystego spalania, zgodna z wymaganiami stawianymi przez tę technikę,
warunkuje uzyskanie parametrów
energetycznych i emisyjnych określonych w certyfikatach na zgodność ich
jakości z odpowiednimi normami (PN
EN 303-5 wersja 2012 oraz PN
EN12809), wydawanych przez laboratoria akredytowane. Paliwa węglowe są
charakteryzowane za pomocą następujących właściwości fizykochemicznych: wartość opałowa, Qai (MJ/kg),
zawartość wilgoci w stanie roboczym
WRt (%), zawartość popiołu Ar (%) oraz
jego temperatury charakterystyczne
(ts - temperatura spiekania, tA - temperatura mięknienia, tB - temperatura
topnienia, tC - temperatura płynięcia),
zawartość części lotnych Va (%), zawartość siarki Sad (%), uziarnienie (mm),
zdolność spiekania (RI). Biorąc pod
uwagę zagrożenie emisją dioksyn i rtęci, również zawartość chloru i rtęci
winna być uwzględniona w wymaganiach jakościowych paliwa.
Części lotne
Części lotne zawarte w stałym paliwie to produkt rozkładu jego substancji
organicznej, złożony przede wszystkim
z węglowodorów oraz heterozwiązków
tlenu, azotu i siarki. Związki te, ulegając
utlenieniu nad rusztem, tworzą widoczny płomień. Skład części lotnych wpływa na temperaturę zapłonu. Węgle wyżej uwęglone - starsze węgle zwierają
więcej węglowodorów wysoko zaromatyzowanych (o wyższej temperaturze
zapłonu) o większej wartości ciepła spalania i dłuższym czasie spalania. Z kolei
części lotne węgli młodych (niżej uwę-
48
glonych) zawierają więcej związków alifatycznych, alkiloaromatycznych o niższej temperaturze zapłonu. W wyniku
tego proces spalania takiego węgla
przebiega intensywniej i krócej. Przy tej
samej wartości opałowej większa ilość
części lotnych to mniejszy udział koksiku, co przyczynia się do skrócenia czasu spalania. Wówczas też zapłon paliwa
jest szybszy, a długi płomień powoduje
wzrost natężenia wymiany ciepła drogą
promieniowania. Zbyt niska zawartość
części lotnych prowadzi do utraty stabilności procesu spalania, powoduje
wydłużenie procesu spalania, który w
dużej mierze musi przebiegać w oparciu o powolne reakcje stałego karbonizatu z tlenem. Stosowanie paliwa o
zbyt wysokiej zawartości części lotnych,
wyższej niż zastosowane rozwiązanie
technologiczne instalacji wymaga, powodować będzie straty wylotowe. Z kolei zbyt niska zawartość części lotnych
wpłynie na zwiększenie strat w żużlu i
obniżenie sprawności kotła, można
wówczas zastosować domieszkę węgla
o wyższej zawartości części lotnych. W
kotłach z automatycznym ciągłym podawaniem paliwa do paleniska zalecane jest spalanie węgli o zawartości części lotnych powyżej 28%.
Spiekalność
Zdolność spiekania według Rogi
(RI) jest istotnym parametrem węgla
stosowanego w kotłach rusztowych,
obok zawartości części lotnych w stanie
suchym bezpopiołowym, niezbędnym
dla wyznaczenia typu węgla według
PN-82/G-97002. Liczba Rogi (RI) jest
oznaczana w próbce węgla, w której zawartość popiołu w stanie suchym nie
przekracza 10% - w przypadku, gdy zawartość popiołu jest wyższa niż 10%,
próbka przed analizą musi być wzbogacona laboratoryjnie. Tak wyznaczony
wskaźnik RI określa zdolność substancji organicznej węgla do tworzenia koksu i umożliwia prognozowanie zachowania się węgla w procesie spalania.
Zbyt duża wartość RI, wysoka zdolność
spiekania, występująca zazwyczaj z jednoczesną niską zawartością części lotnych, powoduje wystąpienie dużych
strat energii, spowodowanych wzrostem udziału niecałkowitego spalania
substancji organicznej węgla (duża zawartość części palnych w żużlu). Powstający stały półprodukt w procesie
spalania, „koksik”, charakteryzuje się
niską reaktywnością, w wyniku czego
dłuższego czasu wymaga całkowite jego
spalenie oraz przebywanie na ruszcie,
w retorcie. W wyniku takiego przebiegu spalania paliwa rosną straty niecałkowitego spalania, straty w żużlu. Wysoka wartość liczby Rogi może także
powodować problemy z eksploatacją
kotła retortowego z ślimakowym transporterem paliwa do retorty - spiekanie
złoża w retorcie i w skrajnym przypadku zniszczenie podajnika.
Całkowity brak spiekalności w węglu spalanym w kotle podsuwowym,
tłokowym jest również niekorzystny,
występują wówczas duże straty w
przesypie oraz w popiele lotnym. Dla
paliwa o dużym udziale drobnoziarnistej frakcji spiekalność na poziomie
wartości RI 20-30 jest cechą korzystną. Przyczynia się ona do aglomeracji
drobnych frakcji w większe cząstki,
wskutek czego maleje strata przesypu
i strata lotnego koksiku. Węgle stosowane w kotłach retortowych winny się
charakteryzować wartością wskaźnika
RI poniżej 20 (optymalnie poniżej
10). W przypadku kotłów z rusztem
podsuwowym, tłokowym, gdzie stosowane jest paliwo o dużym udziale
drobnoziarnistej frakcji, mogą być stosowane węgle o wartości RI do 30.
www.instalator.pl