Aspekty techniczno-ekonomiczne budowynowej kotłowni w Cukrowni Krasnystaw

Wytwarzanie pary dla potrzeb technologii wytwarzania cukru oraz produkcji energii elektrycznejrealizowane było w oparciu o trzy jednostki kotłowe opalane olejem opałowym wybudowane wlatach siedemdziesiątych.

Znaczna różnica kosztów zakupu GJ w oleju opałowym i węglu, a także stan techniczny kotłówwymagających systematycznych nakładów na remonty skłonił Inwestora do podjęcia decyzji obudowie nowego źródła wytwarzania pary w oparciu o węgiel jako paliwo.

Ze względu na:• ograniczenie czasowe w realizacji inwestycji wynikające z cyklu kampanii cukrowniczej,• konieczność posiadania rezerwy w mocach wytwórczych pary technologicznej.

Inwestor zdecydował o budowie nowego źródła w nowej lokalizacji.

Powyższe okazało się decyzją trafną i optymalną ze względu na:• koszty inwestycji,• pewność zasilenia obiektu w parę technologiczną,• proces realizacji inwestycji.

Zakres realizowanej inwestycji• Budowa placu węglowego wraz z urządzeniami rozładowczymi węgla z wagonów kolejowych.• Budynek kotłowni.• Galeria nawęglania z zasobnikami węgla.• Dwie jednostki kotłowe o wydajności 50 t/h pary każda budowane przez wykonawcę w systemie pod klucz:

- projekt,- kocioł właściwy,- układ odpylania i odżużlania kotła,- układ pełnej automatyki i pomiarów,- instalacje elektryczne i technologiczne związane z kotłem,- rozruch technologiczny kotła.

• Zabudowa dwóch kotłów ciepłowniczych.• Układ odżużlania zewnętrznego.• Dwa emitory stalowe.

Organizacja Budowy.• Rolę generalnego wykonawcy i koordynatora budowy pełniły służby inwestycyjne Cukrowni Krasnystaw przy wsparciu Krajowej Spółki Cukrowej.• Realizacja budowy dwóch kotłów parowych OR-50-N w systemie pod klucz – Energoserwis SA Lublin we współpracy z podwykonawcami:

- BTK Tarnowskie Góry – projekt kotła,- Microtech Wrocław – projekt, dostawa i realizacja automatyki oraz

instalacji elektrycznych związanych z kotłem,- Ekomega Łódź – projekt i realizacja układu odpylania kotła,- Renopiec Stalowa Wola – izolacja termiczna i roboty budowlane

związane z kotłem,- Instal Lublin – zabudowa dwóch kotłów wodnych,- Energotechnika–Energorozruch Gliwice – rozruch technologiczny,

• Energotechnika-Energoprojekt Knurów – projekt budynku kotłowni, obiektów i instalacji pomocniczych,• Budmat Zamość – roboty budowlane,• Mostostal Stalowa Wola – montaż budynku kotłowni,• WAGMAG Wałbrzych - montaż nawęglania zewnętrznego.

Węzłowe terminy realizacji inwestycjiI kw. 2007 decyzja o budowie nowego źródła,06.06.2007 rozstrzygnięcie konkursu ofert na dostawę kotłów i podpisanie

umowy,20.09.2007 uzyskanie pozwolenia na budowę,02.11.2007 rozpoczęcie robót ziemnych i fundamentowych,01.03.2008 montaż konstrukcji wsporczej kotłów i równolegle budynku

kotłowni,01.04.2008 rozpoczęcie montażu dwóch kotłów OR-50N,20.07.2008 próby wodne kotłów,10.09.2008 zakończenie montażu kotłów i pozostałych układów

technologicznych,10.09.2008 rozpoczęcie rozruchu obiektu,28.09.2008 zakończenie rozruchu i przekazanie kotłów do ruchu próbnego

i regulacyjnego,31.10.2008 przekazanie obiektu do eksploatacji.

02.11.2007Rozpoczęcie robót ziemnych i fundamentowych

01.03.2008Montaż konstrukcji wsporczej kotłów i równolegle budynku kotłowni

01.04.2008 Rozpoczęcie montażu dwóch kotłów OR-50N

10.09.2008 Zakończenie montażu kotłów i pozostałych układów technologicznych

31.10.2008 Przekazanie obiektu do eksploatacji

Kryteria doboru parametrów pracy kotłów.• Sumaryczna wydajność kotłów parowych i parametry pary wynikają z bieżącego i

planowanego zapotrzebowania dla procesów technologicznych produkcji cukru i energiielektrycznej.

• Ilość i wydajność jednostek kotłowych musi zapewnić:- elastyczność pracy źródła,- pracę jednostek kotłowych w optymalnym zakresie sprawności,- pewność zasilania,- niezbędna rezerwę.

• Konstrukcja kotła winna zapewniać płaską charakterystykę sprawnościową wszerokim zakresie wydajności kotła.

• Dla Cukrowni Krasnystaw Inwestor Krajowa Spółka Cukrowa zamówił dwie jednostki kotłoweo następujących parametrach:- wydajność nominalna pary 50 Mg/h- wydajność minimalna pary 20 Mg/h- ciśnienie pary na wylocie z kotła 4 MPa- temperatura pary na wylocie z kotła

- nom 450°C- max 450°C- min 435°C

Kryteria doboru parametrów pracy kotłów• Sprawność obliczeniowa przy wydajności 50 Mg/h ≤86%• Maksymalna ilość zanieczyszczeń w warunkach umownych, przy zawartości 6% tlenu w gazach wylotowych:

- tlenków azotu (NOx) 400 mg/m3- emisji pyłów 100 mg/m3- tlenków węgla (CO) 250 mg/m3- dwutlenek siarki (SO2) 1300 mg/m3

• Przy spalanym paliwie o następujących parametrach:- rodzaj paliwa - węgiel kamienny- asortyment - MIIA- typ węgla - 32.1- wartość opałowa - 23,0 Mg/kg- zawartość popiołu - < 15,0%- zawartość wilgoci - < 10,0%- zawartości siarki - 0,6%- min temp. mięknięcia popiołu - > 1050 0C- zawartość podziarna (0÷1,0 mm) - < 30,0%- zawartość części lotnych - > 1050 °C

• Wymagania dla wody zasilającej, kotłowej i pary technologicznej zgodnie z normą dla kotłówparowych.

Kocioł OR-50N wraz z urządzeniami pomocniczymi dla CukrowniKrasnystaw

• Energoserwis SA Lublin we współpracy z projektantem BTK Tarnowskie Góry zabudowałkocioł OR-50N w oparciu o najnowsze rozwiązania projektowe BTK zapewniające pracękotłów ze sprawnością 88÷90%. Dla kotłów rusztowych opalanych węglem są tosprawności na najlepszym poziomie światowym.

• Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50N dla Cukrowni Krasnystaw:

- część ciśnieniowa kotła,- posadowienie walczaka,- parowe zdmuchiwacze popiołu,- gazowe zdmuchiwacze popiołu,- układ podgrzewu powietrza pierwotnego,- doprowadzenie paliwa za pomocą wózka rewersyjnego,- strefowy rozdział powietrza pierwotnego,- ciągły pomiar CO w spalinach w systemie regulacji powietrza

wtórnego i pierwotnego.• Układ oczyszczania spalin w oparciu o pulsacyjny filtr workowy z kanałami obejściowymi z zabudowanymi multicyklonami wg projektu i dostawy Ekomega Łódź.• System automatyki i pomiarów – projekt, dostawa, montaż i rozruch firmy Microtech Wrocław.

Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50Ndla Cukrowni Krasnystaw - część ciśnieniowa kotła

Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50Ndla Cukrowni Krasnystaw - część ciśnieniowa kotła

Nowe rozwiązania projektowe sprawdzone w kotle OR-50Ndla Cukrowni Krasnystaw - część ciśnieniowa kotła

Ekologia w pracy źródeł wytwarzania• Emisja NOx ≤ 400 mg/m3 docelowo 200 mg/m3?• Emisja SO2 w najbliższym czasie zaostrzenie normy do 800 mg/m3.• Limity emisji CO2 i koniecznosc zakupu zwiekszonych emisji na rynku.

Nasza ofertaAd 1. Nasze konstrukcje kotlowe dotrzymuja normy emisji NOx.Ad 2. Budowa instalacji odsiarczania w oparciu o CaCO3

ze sprawnoscia 70÷80 %.Ad 3. - kotly o sprawnosci wytwarzania ~ 90 %,

- podniesienie parametrów pary (T,P) co powoduje zwiekszenie sprawnosci wytwarzania energii elektrycznej,

- modernizacja ukladów hydraulicznych i parowych powodujaca zmniejszenie potrzeb wlasnych energii elektrycznej, - wspólspalanie biomasy w kotlach rusztowych (sloma, zrebki), - kotly pylowe na biomase w postaci pylu energetycznego, - rusztowe kotly biomasowe.

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe• Wyniki pomiarów energetycznych kotłów OR-50N

23,3123,14MJ/kg23,0Wartosc opalowa wegla

89,9686,88%=86Sprawnosc obliczeniowa

5,66,2%6,0O2

152152,50C< 170Temperatura spalin wylotowych

4274260C450Temperatura pary na wylocie z kotla

3,603,57MPa4,0Cisnienie wylotowe pary z kotla50,6253,79t/h50Wydajnosc pary

K-2K-1

Uzyskane wpomiarachZakladane

UWAGA:- parametry pary za kotłem wynikały z potrzeb procesu technologicznego produkcji cukru,

- znacząco niższa sprawność K-1 wynikła ze spalania podczas pomiarów węgla o parametrach powodujących powstanie na ruszcie spieków i w efekcie dużo części palnych w żużlu.

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe• Wyniki pomiarów energetycznych kotłów OR-50N

11841171mg/m3=1300Tlenki siarki (SO2)

11,3377,33mg/m3< 250Tlenki wegla (CO)87,782,4mg/m3< 100Pyl w spalinach

298,3276mg/m3< 400Tlenki azotu ( NOx)

0,690,60%=0,6Zawartosc siarki w weglu

9,207,20%< 10Zawartosc wilgoci w weglu

18,0521,28%< 15Zawartosc popiolu w weglu23,3123,14MJ/kg23,0Wartosc opalowa wegla

K-2K-1

Uzyskane wpomiarach

Zakladane

Przykładowe przebiegi parametrów kotła

Przykładowe przebiegi parametrów kotła

Efekty ekonomiczne i sprawnościowe

• Produkcja ciepła (w parze) w okresie kampanii cukrowniczej 529638 MJ .

• Uzyskanie oszczędności wynikające z różnicy kosztów zakupu oleju opałowego i węgla w okresie kampanii cukrowniczej 12261 tys. złotych.

• Rzeczywisty całkowity koszt budowy obiektu …… mln. złotych.

• Uzyskana stopa zwrotu inwestycji 4,84.

Wnioski• Po zakończeniu pierwszej kampanii cukrowniczej uzyskane efekty

ekonomiczne w całej rozciągłości potwierdziły trafność decyzji o budowie

nowego źródła produkcji pary w oparciu o węgiel kamienny.

• Zabudowane jednostki kotłowe dotrzymały z zapasem zakładane efekty sprawnościowe iemisyjne.

• Podjęcie decyzji o budowie z niezbędnym wyprzedzeniem czasowym pozwoliło na:

- dobre przygotowanie procesu inwestycyjnego,

- skrócenie czasu realizacji obiektu,

- efektywne wykorzystanie środków inwestycyjnych.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ