Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, program krajowy – prace rozwojowe i komercjalizacja B+R – Regionalne Agendy Badawcze/2017.
Rozwój i wdrożenie do produkcji innowacyjnego sposobu intensyfikacji spalania paliw stałych.
Celem projektu Modyfikator Spalania jest przygotowanie do wdrożenia elementów technologii zapewniającej zwiększenie elastyczności bloków węglowych poprzez intensyfikację spalania paliw stałych.
Obecne wymogi krajowego systemu elektroenergetycznego, związane ze zwiększającym się udziałem odnawialnych źródeł energii (wiatrowych i fotowoltaicznych) w bilansie energii elektrycznej w Polsce i Europie, powodują konieczność poszukiwania i wdrażania rozwiązań ukierunkowanych na zwiększenie elastyczności pracy bloków węglowych.
Zdarza się, że bloki węglowe muszą pełnić coraz częściej funkcję regulacyjną w systemie. Istotnymi parametrami w takim przypadku jest obniżenie minimum technicznego bloku, zwiększenie dynamiki przyrostu i obniżania mocy, stosowanie paliw o różnej jakości i zapewnienie dużej dyspozycyjności, przy jednoczesnym niepogorszeniu sprawności i awaryjności bloku, wielkości emisji zanieczyszczeń gazowych i pyłowych oraz składu ubocznych produktów spalania.
Celem projektu jest zapewnienie wysokiej elastyczności bloków węglowych za pomocą technologii opartej na intensyfikacji spalania paliw stałych. Głównymi elementami technologii są cieczowy modyfikator procesu spalania, wykorzystujący alkohol alkilowy i katalizator chemiczny dla intensyfikacji reakcji dehydrogenacji; układ do nebulizacji modyfikatora z udziałem ultradźwięków oraz algorytm sterowania tym układem.
Cel projektu zostanie osiągnięty dzięki synergii badań przemysłowych i prac rozwojowych, realizowanych przez wszystkich partnerów konsorcjum. Będą one obejmowały:
- badania laboratoryjne mechanizmu spalania wykorzystującego modyfikator spalania, ukierunkowane na poszukiwanie optymalnego składu i ilości dodawanego czynnika zmieniającego proces spalania (modyfikatora),
- rozwój i modelowanie numeryczne 3D procesu spalania w celu symulacji dużych obiektów energetycznych,
- opracowanie technologii podawania modyfikatora spalania,
- tworzenie i walidację algorytmów sterowania procesem spalania w kotle energetycznym,
- demonstrację systemu na obiekcie rzeczywistym z wykorzystaniem zaawansowanych systemów monitoringu płomienia oraz
- analizę techniczno-ekonomiczną proponowanego rozwiązania.
Technologia przeznaczona będzie dla wytwórców energii elektrycznej w Polsce i innych krajach, takich jak elektrownie i elektrociepłownie, wykorzystujące stałe paliwa kopalne. Przyszłe wdrożenie pomoże im spełniać coraz wyższe wymagania dotyczące elastyczności eksploatowanych bloków.
Wartość projektu 6 823 554,25 zł
Dofinansowanie 5 765 327,55 zł
Wkład członków konsorcjum 1 058 226,70 zł
Postępy prac
2021.04.21
Przeprowadzono wizję lokalną na kotle K-15 (OP-430) w Elektrociepłowni Siekierki – obiekcie planowanych badań w skali przemysłowej.
Okres remontowy kotła K-15 wykorzystano do przeprowadzenia wizji lokalnej, w ramach której dokonano między innymi oględzin istniejących wzierników w ścianach kotła, które planuje się wykorzystać do zamontowania dodatkowych skanerów płomienia, sond korozji oraz do przeprowadzenia obserwacji płomienia w czasie badań z wykorzystaniem boroskopu wysokotemperaturowego.
2021.07.30
Zakończono badania na stanowisku Instytutu Energetyki (IEn) – komorze spalania w skali ćwierć-technicznej 0,5 MW, przeprowadzone wspólnie przez wszystkich Konsorcjantów realizujących projekt.
W ostatniej kampanii pomiarowej na tym stanowisku skupiono się na badaniach wpływu dozowania modyfikatora spalania na zawartość części palnych w popiele lotnym. Spalanym paliwem był węgiel z kopalni „Janina” zmielony w tzw. „małej” instalacji młynowej IEn (o specjalnie pogorszonym przemiale w stosunku do zwykle używanej „dużej” instalacji młynowej), poddany dodatkowemu odsiewaniu frakcji powyżej 200 µm. W efekcie podczas wariant bazowego (bez dozowania modyfikatora spalania) uzyskiwano części palne w popiele lotnym na poziomie 14% (w odróżnieniu od wartości około 1-2% uzyskiwanej dla wcześniej stosowanego węgla o dużo drobniejszym przemiale). Stwierdzono, że parametry dozowania modyfikatora spalania mają duży wpływ na osiągane rezultaty. Najlepszym uzyskanym efektem dozowania podczas tych badań było zmniejszenie zawartości części palnych o 30,1% w stosunku do wariantu ze spalaniem węgla bez dozowania modyfikatora.
2021.09.23
Przeprowadzono montaż na kotle K-15 dodatkowych skanerów płomienia.
W istniejących wziernikach kotła K-15 przeprowadzono montaż dwóch skanerów płomienia: komercyjnie dostępnego skanera firmy Lamtec oraz prototypu skanera UV-C konstrukcji Politechniki Śląskiej wraz z układem wstępnej obróbki i rejestracji danych (wykonany przez PŚl). Podłączono układ chłodzenia oraz przedmuchu sprężonym powietrzem. Uruchomiono rejestrację danych w trybie ciągłym, aby w kolejnych tygodniach zebrać długoterminowe dane przed rozpoczęciem właściwych badań dozowania modyfikatora spalania. W ramach testów podłączono mobilną stację, aby sprawdzić poprawność rejestracji i pobrać pierwszy zestaw uzyskanych danych. W przyszłości autonomiczny układ obróbki i rejestracji danych ze skanerów płomienia zostanie skomunikowany z centralnym systemem kontrolno-pomiarowym instalacji dozowania modyfikatora spalania z wykorzystaniem dedykowanej sieci LAN.
2021.11.02
Zakończono prace montażowe instalacji dozowania modyfikatora spalania przy kotle K-15 w Elektrociepłowni Siekierki.
Wysiłkiem pracowników KMB Catalyst, Kuncar S.A oraz Instytutu Energetyki zakończono montaż elementów instalacji dozowania modyfikatora spalania przy kotle K-15. Pyłoprzewody zasilające poszczególne palniki pyłowe podłączono do układu dozowania. Uruchomiono i przetestowano działanie wszystkich elementów składowych. Centralną szafę systemu skomunikowano z układem rejestracji danych ze skanerów płomienia oraz zestawem analizatorów spalin Instytutu Energetyki.
2021.12.18
Zakończono kampanię pomiarową podczas dozowania modyfikatora spalania do kotła K-15 w Elektrociepłowni Siekierki.
Przeprowadzono trwające łącznie 15 dni badania dozowania modyfikatora spalania wykazując poprawne działanie prototypowej instalacji w ciężkich warunkach przemysłowych. Uzyskane wyniki wymagają dalszej analizy.
2022.03.25
Przeprowadzono wizję lokalną na kotle rusztowym WR-25 w PEC Gliwice S.A. – potencjalnym drugim obiekcie badań w skali rzeczywistej.
2022.05.31
Podpisano umowę o współpracy pomiędzy Przedsiębiorstwem Energetyki Cieplnej – Gliwice Sp. z o.o., a wszystkimi konsorcjantami realizującymi projekt „Modyfikator spalania”, na mocy której PEC Gliwice udostępni na potrzeby badań jeden ze swoich kotłów WR-25. Prowadzone są prace przygotowawcze do badań, rozpoczęta została prefabrykacja elementów instalacji dozowania modyfikatora spalania, która zostanie zamontowana przy kotle.