Metody Zwiększania Sprawności Kotłów Parowych i Wodnych w

Transkrypt

Efektywność Energetyczna
Gospodarka Mediami w Przemyśle Spożywczym
Metody Zwiększania Sprawności
Kotłów Parowych i Wodnych w
Aspekcie Zwrotu Nakładów
Inwestycyjnych
Zakopane , maj 2010
Optimisation rendements chaudières
Kocioł 22-ciągowy BWB
Kocioł 22-ciągowy BWB
Kocioł 33-ciągowy BWD
Kocioł 33-ciągowy BWD
Kocioł 33-ciągowy BWR
Kocioł 33-ciągowy BWR
DEFINICJA SPRAWNOŚCI KOTŁÓW
η = ciepło netto/ciepło brutto = 100% - straty
gdzie straty są sumą poniższych strat cieplnych:
- straty niedopalenia paliwa ≈ 0,1%
- straty radiacyjne kotła ≈ 0,35%
- straty kominowe ≈ 1÷14%
straty kominowe mają zdecydowany wpływ na sprawność kotłów dlatego
ich minimalizowanie prowadzi do wzrostu sprawności.
ODPOWIEDNIA KONSTRUKCJA KOTŁA I PALNIKA
Znaczny wpływ na sprawność kotła ma jego konstrukcja oraz konstrukcja i właściwy dobór
zastosowanego palnika. Firma Cnim BABCOCK jest jedynym producentem kotłów przemysłowych
oraz własnych palników, co pozwala na wzajemną optymalizację ich konstrukcji. Poniższy wykres
przedstawia krzywą sprawności naszych kotłów, która jest prawie płaska w zakresach mocy między
33% a 100% obciążenia kotła.
Kocioł bez ekonomizera
Paliwo: gaz
Temperatura wody zasilajacej 105°C
η = 90 +/-1%
Kocioł z ekonomizerem
130°C
Paliwo: gaz, olej
Temperatura wody zasilajacej 105°C
η = 95%
105°C
ECOnomizer
140°C
250°C
EKONOMIZERY (ECO), czyli wymienniki ciepła spaliny-woda
Celem stosowania ECO jest
odzyskanie energii zawartej w
gazach wylotowych (spalinach)
poprzez ogrzanie wody zasilającej
kocioł, co powoduje zwiększenie
sprawności kotła i zmniejszenie
zużycia paliwa oraz energii
elektrycznej.
Jeżeli kocioł ma moc minimum 2MW
wówczas zastosowanie ECO musi
być brane pod uwagę.
Doświadczenie pokazuje w takich
przypadkach szybki zwrot inwestycji
i osiąganie znacznych oszczędności.
Kocioł z ekonomizerem
Paliwo gaz
Typowe sprawności: 94% - 95%
Maksymalne sprawności:
95,5% dla temperatury wody zas. 105°C (temp. w kominie.
120°C)
96,5% dla temperatury wody zas. 80°C (temp.w kominie 95°C)
Olej lekki/Olej średni
Typowa sprawność: 94%
Maksymalna sprawność: 94,5% dla temperatury wody zas. 125°C
(temperatura w kominie 140°C)
Kotły z ekonomizerami
Kocioł z ekonomizerem + wymiennik woda/woda
90°C
Paliwo: gaz
50% powrotu kondensatu
50% wody uzupełniającej
η = 97%
Kondensat
70°C
ECOnomizer
115°C
250°C
105°C
70°C
Wymiennik
woda/woda
85°C
Woda uzupełniająca 50%, 15°C
Warunki/ograniczenia
- Konieczny duży % udział wody uzupełniającej, pow.30%
- Podgrzew wody uzupełniającej do 85°C max
(przy odgazowaniu termicznym do 105°C)
- Tylko dla paliwa gazowego
(Zawartość siarki w innych paliwach powoduje korozję przy niskich
temperaturach kominowych).
Zysk na sprawności po zastosowaniu wymiennika woda/woda: do
2.5%
Ilość wody
uzupełniającej
30%
50%
100%
η kotła
96%
97%
97.5%
Kocioł z ekonomizerem + podgrzewacz powietrza do palnika
110°C
Paliwo: gaz
η = 96%
90°C
130°C
Podgrzewacz
powietrza
250°C
Wymiennik
woda/powietrze
25°C
Woda 105°C
zasilająca
85°C
90°C
Kocioł z ekonomizerem + podgrzewacz powietrza do palnika
Warunki/Ograniczenia
- Tylko dla paliwa gazowego
- (Zawartość siarki w innych paliwach powoduje korozję przy niskich
temperaturach kominowych)
- Powoduje wzrost emisji NOx
(Gorące powietrze > Wyższa temperatura spalania>NOx)
Zysk na sprawności po zastosowaniu podgrzewacza pow.: 1%
(Temperatura wody zasilajacej: 105°C)
+ podgrzewacz powietrza
Paliwo: gaz
η = 97%
90°C
70°C
115°C
250°C
70°C
25°C
90°C
85°C
105°C
90°C
85°C
Boilers efficiencies optimisation
Kocioł z ekonomizerem kondensacyjnym
kondensacja oparów wody zawartych w gazie gdy ich temperatura < 60°C
Paliwo: gaz
η = 99% (spaliny o temp.50°C)
+ 5% (kondensacja pary)
104%
90°C
35°C
250°C
50°C
35°C
105°C
85°C
Odzysk z odsalania i odmulania
Para z kotła
Kondensat
para 20%
odmuliny
atmosfera
+
odsoliny
100% ciecz
ciecz 80%
Zbiornik wody zasilającej
Kanalizacja
Redukcja zużycia
paliwa ok. 0,5%
Ciśnieniowy zwrot kondensatu
Kondensat (160°C)
Atmosfera
Woda uzupełniająca (20°C)
Ciśnieniowy
zbiornik
kondensatu
5 bar
Do kotła
Zbiornik
wody
zasilającej
0 bar
Do kotła
Kondensat 5 bar / Zbiornik wody zasilającej – ciśnienie atmosferyczne
Zwrot kondensatu
Zysk na zużyciu paliwa
60%
1,00%
70%
3,30%
80%
5,70%
Sprawność kotła w funkcji nadmiaru powietrza do spalania
89,8
Sprawność [% ]
89,6
89,4
89,2
89
88,8
88,6
88,4
6
8
10
12
14
1.4
1.7
2.1
2.5
2.8
Praca z sondą
O2
16
Nadmiar
powietrza [%]
3.1 O2 [%]
Praca bez
sondy
O2
Sonda i korekta O2
Zysk na sprawności po zastosowaniu sondy O2: 0,4%
Sonda i korekta CO jako uzupełnienie korekty O2
89,8
Sprawnoś ć [% ]
89,6
89,4
89,2
89
88,8
88,6
88,4
6
8
10
12
14
1.4
1.7
2.1
2.5
2.8
Praca z sondą
CO
Praca z sondą
O2
Nadmiar
powietrza [%]
3.1 O2 [%]
16
Praca bez
sondy
O2
Zysk na sprawności po zastosowaniu sondy: 0,2%
(sonda CO uzupełnia sondę O2)
Płynna regulacja pomp zasilających kocioł przez falownik
Ciśnienie robocze 15 bar
Kocioł
Kocioł
Kocioł
Kocioł
10 t/h
15 t/h
20 t/h
25 t/h
Zużycie energii
przy obciążeniu kotła 60%
Regulacja
Pompa + Zawór
falownikiem
regulacyjny
39400 kWh/rok
52600 kWh/rok
59100 kWh/rok
78800 kWh/rok
78800 kWh/rok
105100 kWh/rok
98500 kWh/rok
131400 kWh/rok
Zysk na kosztach
ponad 20%
ponad 20%
ponad 20%
ponad 20%
Zwrot nakładów inwestycyjnych (ceny średnie w UE)
Dla kotła 15 t/h
Zysk na
sprawnośći
Zyska na
kosztach
eksploatacji (*)
Nakłady
inwestycyjne
Zwrot
nakładów
6%
119000 €/year
17 000 €
1,7 miesiąca
6%
2%
______
8%
119000 €/year
41600 €/year
_________
160600 €/year
17000 €
7700 €
___________
24700 €
1,7 miesiąca
2,2 miesiąca
__________
1,9 miesiąca
Ekonomizer
+ Podgrzewacz powietrza
Razem
6%
1%
_________
7%
119000 €/rok
20800 €/rok
___________
139800 €/rok
17000 €
15300 €
___________
32300 €
1,7 miesiąca
8,8 miesiąca
_________
2,8 miesiąca
Ekonomizer
+ Podgrzewacz powietrza
+ wymiennik woda/woda
(25% uzupełnienia)
Razem
6%
1%
1%
_________
8%
119000 €/rok
20800 €/rok
20800 €/rok
___________
160600 €/rok
17000 €
15300 €
7100 €
___________
39400 €
1,7 miesiąca
8,8 miesiaca
4,1 miesiąca
____________
2,9 miesiąca
(0,5%)
9000 €/rok
6 700 €
8,9 miesiaca
Sonda O2
0,4%
8400 €/rok
4 500 €
6,4 miesiąca
Sonda CO
0,2%
4200 €/rok
1 000 €
2,8 miesiąca
Wyposażenie
Ekonomizer
Ekonomizer
+ wymiennik woda/woda
(50% uzupełnienia)
Razem
Odzysk z odsalania
(*) średnie obciążenie 60%
BOILER PLANT SIMULATION
Customer:
GAS
PRESENT SITUATION
Date:
Average usage level
50
Heat insulation
NON
Water treatment ADOUCISSEMENT
Blow-down recovery
NON
Tank type
SIMPLE
Economizer
NON
Water modulation
NON
Fan speed variation
NON
O2 correction
NON
Burner modulation
OUI
TH
Water TAS
Water temperature
30
20
°f
°f
15 °C
Water treatment
Condensates
%
Tank temperature:
Feed-water TAS
Feed-water TH
WATER TANK
DEGAZANTE
Resin volume
Salt consumption
Salt cost
HCl consumption
HCl cost
Conditioning cost
Dosage
100
7488
1872
0
0
10858
Condensate return level
Condensate rate
32
20
0
60
1607
%
kg/h
°C
°f
°f
Fan power consumption
8,8
Water pump power consumption 2,5
Total electricity cost
5221
kW
kW
€ / year
Liters
kg/year
€/year
kg/year
€ / year
€ / year
Flue gas ECONOMIZER
Steam production
Working pressure
Vaporization
ECONOMIZER
Power exchange
Flue gas input temp.
Flue gas output temp.
Water input temperature
Water output temperature
0
240
240
32
32
21840
10
5
kw
°C
°C
°C
°C
T/year
bars
T/ h
STEAM BOILER
Make-up water
Yearly cost
9734
9734
m3 / h
€ / m3
Gaz
GAS
Blow-down rate
Blow-down level
179
7
kg / h
%
Blow-downs
Estimated cost per tonne of steam
Operation
Average fuel flow-rate
Fuel consumption
Cost of fuel
Power output
Efficiency
16,34
8736
207
1808352
329247
3250
90,04
€ / Tonne of steam
hours
Nm3/h
Nm3/year
€ / year
KW
%
WNIOSKI
Im wyższa sprawność kotłowni tym:
-
mniejsze zużycie paliwa
-
mniejsze zużycie energii elektrycznej
-
mniejsze zużycie wody i chemikaliów
-
niższe opłaty środowiskowe
-
NIŻSZE KOSZTY JEJ UTRZYMANIA
PROGRAM
PRODUKCJI
29
Biuro Techniczne
ul. Kościuszki 1C
44
44--100 Gliwice
tel.: (0
(032
32)) 230230-68
68--94
fax.: (0
(032
32)) 232232-71
71--60
Biuro w Warszawie
ul. Al. Jerozolimskie 94
00
00--807 Warszawa
tel.: (0
(022) 256
256--38
38--25
fax.:(0
fax.:(022) 256
256--38
38--27
Dyrektor – KRZYSZTOF SZYMCZYK, tel.: 607607-453
453--053,
[email protected]
www.babcock--wanson.pl
www.babcock
Pn. Polska
Pd.--Zach. Polska
Pd.
WOJCIECH BARAŃSKI
WALDEMAR SZWAJA
tel.: 06010601-089089-909
tel.: 06030603-930930-559
email: [email protected] email: [email protected]
Pd.-Wsch
Pd.Wsch.. Polska
LESZEK NĘDZA
tel.: 06040604-232
232--912
email: [email protected]

Metody Zwiększania Sprawności Kotłów Parowych i Wodnych w

Transkrypt

Podobne dokumenty

Wygoda i oszczędność