Innowacyjne rozwiązania w Elektrowni Turów - FW Compact
Foster Wheeler Energia Polska

Technika w służbie lepszego świata

W trzeciej fazie rehabilitacji Elektrowni Turów Foster Wheeler zastosuje swoje najnowsze rozwiązania projektowe. Ta faza rehabilitacji Elektrowni Turów przewiduje wymianę trzech starych kotłów pyłowych, opalanych węglem brunatnym, zainstalowanych na blokach nr 4, 5 i 6 o mocy 200 MWe każdy na najnowszej generacji kotły z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym. Nowe jednostki będą miały moc 261,6 MWe przy parametrach pary świeżej 169,7 bar, 568°C i pary wtórnie przegrzanej 39,4 bar, 568°C. Pierwsza faza, obejmująca rehabilitację bloków nr 1 i 2 zakończona została przez Foster Wheeler w roku 1998 a faza druga, obejmująca blok nr 3 jest obecnie w początkowej fazie przekazywania do eksploatacji, którego zakończenie przewiduje się na 3 lipca roku 2000.

Doświadczenia eksploatacyjne pierwszych dwóch kotłów potwierdziły już celowość zastosowania technologii cyrkulacyjnego złoża fluidalnego (CFB) i zalety tej technologii przy spalaniu węgla brunatnego z Kopalni Węgla Brunatnego Turów. Technologia fluidalna umożliwia spalanie niskokalorycznego węgla brunatnego w szerokim zakresie jego parametrów jakościowych, co jest szczególnie wygodne dla służb eksploatacyjnych elektrowni w przypadku, gdy podstawowe charakterystyki paliwa są zmienne w zależności od pokładu, z którego pochodzi węgiel lub w zależności od np. warunków atmosferycznych.

Kotły fluidalne to również dobra kontrola emisji zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego, umożliwiająca uzyskanie niskich emisji dwutlenku siarki SO2 dzięki wychwytywaniu siarki w reakcji z kamieniem wapiennym, zachodzącej w idealnej temperaturze złoża fluidalnego w komorze paleniskowej, niskich emisji tlenków azotu NOx dzięki niskiej temperaturze spalania i stopniowaniu spalania oraz niskich emisji tlenku węgla CO i węglowodorów CxHy dzięki dobremu mieszaniu złoża w warunkach turbulentnych, panujących w komorze paleniskowej.

Inne zalety technologii kotłów z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym to:

• stabilne warunki pracy kotła i dobre parametry dynamiczne,
• brak potrzeby stosowania olejowych palników podtrzymujących proces spalania z wyjątkiem rozruchu kotła.

Pierwsze trzy jednostki fluidalne w Elektrowni Turów zaprojektowane zostały w dotychczas stosowanej technologii z tzw. gorącym cyklonem. Polega ona na tym, że do separacji cząstek złoża stosuje się cyklon o przekroju kołowym. Cyklon taki jest wyłożony wewnątrz grubą warstwą wymurówki, która zapobiega erozji oraz stanowi izolację cieplną poszycia. Jest to rozwiązanie sprawdzone i zastosowane w ponad 150 kotłach CFB, wyprodukowanych przez Foster Wheeler od roku 1979. W rozwiązaniu tym konieczność stosowania cyklonów, wyłożonych grubą warstwą wymurówki oraz stosowania kompensacji wydłużeń cieplnych na styku cyklon-komora paleniskowa powodowała konieczność stosunkowo częstych przeglądów. W celu zminimalizowania potrzeb remontowych oraz uproszczenia konstrukcji Foster Wheeler wynalazł i zastosował rozwiązanie, w którym cyklon zastąpiono prostopadłościennym separatorem kompaktowym. Idea tego rozwiązania pokazana jest na rysunku nr 1.

Rozwiązanie typu Compact jest rozwinięciem sprawdzonych rozwiązań Foster Wheeler w dziedzinie kotłów fluidalnych. Kocioł kompaktowy, zaprojektowany dla Elektrowni Turów posiada szereg dodatkowych zalet:

• Chłodzenie parą separatorów kompaktowych cząstek złoża - oznacza to mniej wymurówek, co zmniejsza potrzebę napraw; znaczna część wymurówek może być odlewana w fabryce, w warunkach kontrolowanej jakości;
• Prosta konstrukcja ze ścian membranowych - spawana automatycznie w warunkach zapewniających jakościowe wykonanie;
• Dzięki chłodzonej konstrukcji przemieszczenia separatora i komory paleniskowej, związane z rozszerzalnością cieplną są zminimalizowane;
• Separatory chłodzone parą - rozszerzalność cieplna wynosi jedynie 10 do 15% wartości przy zastosowaniu rozwiązania nie chłodzonego - prostsze kompensatory oznaczają mniej napraw i przeglądów;
• Mniejsza powierzchnia zabudowy dzięki konstrukcji kompaktowej (separator zintegrowany z komorą paleniskową).

Innym nowoczesnym rozwiązaniem, zastosowanym w kotłach dla Turowa jest zastosowanie jako przegrzewacz ostatniego stopnia wymiennika ciepła typu INTREX™. Jest to wymiennik ciepła umieszczony na końcu kanału nawrotu złoża do komory paleniskowej (Rys. 2). Ciągły strumień materiału złoża zapewnia dobry współczynnik wymiany ciepła oraz zapobiega tworzeniu się złogów popiołu na powierzchniach rur. Ponadto, niskie prędkości przepływu złoża w komorze INTREX zapewniają, że nie ma obawy wystąpienia erozji rur wymiennika. Temperatura pary na wyjściu z wymiennika może być regulowana poprzez zmiany prędkości fluidyzacji, z dobrą dynamiką procesu.

Przegrzewacz typu INTREX posiada więcej cech, które w pełni można wykorzystać przy spalaniu paliw o wysokich zawartościach chlorków i fluorków, gdyż INTREX eliminuje możliwość wystąpienia korozji chlorowej w wysokiej temperaturze ostatniego stopnia przegrzewu. Niektóre z polskich węgli kamiennych zawierają znaczące ilości chlorków - tak więc zastosowanie INTREX może być bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem, które zabezpiecza przed awariami końcowego przegrzewacza, oznaczającymi przecież kosztowny postój kotła i bloku oraz konieczność skomplikowanych napraw.

Powracając do samego rozwiązania Compact: wspomniana wcześniej redukcja powierzchni zabudowy zademonstrowana jest najlepiej w przypadku Elektrowni Turów - nowe rozwiązanie pozwoliło na podwyższenie mocy każdego z bloków 4, 5 i 6 z 200 MWe do 261,6 MWe. Dla porównania: zastosowanie "tradycyjnego" kotła fluidalnego umożliwiło podwyższenie mocy bloków 1, 2 i 3 do "jedynie" 235 MWe. Dzięki temu Elektrownia Turów będzie zakładem o większej mocy zainstalowanej bez zwiększania powierzchni zabudowy, co ma szczególne znaczenie w przypadku modernizacji istniejących obiektów, gdzie zwykle występuje ścisła zabudowa urządzeń.

Po przekazaniu do eksploatacji nowych kotłów - w latach 2002 do 2004 - Elektrownia Turów stanie się największą elektrownią zawodową wykorzystującą technologię spalania fluidalnego, o łącznej mocy prawie 1.500 MWe zainstalowanej w kotłach fluidalnych ze złożem cyrkulacyjnym.

Rys.1. Idea rozwiązania typu Compact

Rys. 2. Przegrzewacz typu INTREX™

• Strona Foster Wheeler Energia Polska Spółka z o.o.