Установка многотопливного котла на Монди СЛПК для выработки энергии и утилизации отходов биомассы

1. Установка многотопливного котла на Монди СЛПК для выработки энергии и утилизации отходов биомассы Шмальц Михаил Эдуардович, ОсекинДмитрий Андреевич, ТДО, 4 курс, Научные руководители – Леканова Тамара Леонардовна, доцент, к.х.н., Чупров Валентин Тимофеевич, зав.лаб. ГМПиА Сыктывкарский лесной институт

2. Актуальность исследования • эффективная утилизация древесных отходов; • сокращение потребления природного газа ; • сокращение выбросов парниковых газов.

3. Цели и задачи ПРОЕКТА • Цель - утилизация высоковлажных и низкокалорийных отходов биомассы – кородревесных отходов (КДО) и осадка сточных вод (ОСВ). Задачи: • Оценка состояния производства до реализации проекта. • Подбор технических характеристик нового котлоагрегата. • Исполнение схемы производства пара в новом котле. • Расчет сокращения выбросов парниковых газов после реализации проекта.

4. СОСТОЯНИЕ ДО РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА • Основной продукцией Монди СЛПК является офисная и офсетная бумага. Для производства бумаги используется целлюлоза, получаемая на том же предприятии. Кородревесные отходы Для варки целлюлозы используется технологическая щепа, при производстве которой образуются большие объемы кородревесных отходов.

5. ВИДЫ ОТХОДОВ БИОМАССЫ ДРЕВЕСНЫЕ ОТХОДЫ ОТХОДЫ ОЧИСТЫХ СООРУЖЕНИЙ • Кора • Опилки • Отходы сортировки целлюлозы • Осадки из первичного отстойника • Избыточный активный ил

6. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ • КДО и ОСВ относятся к трудносжигаемым видам топлива; • КДО и ОСВ имеют высокую влажность (55 и 70 % соответственно); • отличаются низкой реакционной способностью; • имеют низкую теплоту сгорания; • к моменту начала реализациипроекта отходы биомассы не использовались на предприятии для целей получения энергии. Кородревесные отходы (КДО) Осадок сточных вод (ОСВ)

7. ОСАДОК СТОЧНЫХ ВОД • В результате сушки осадка образуется сухой материал, теплота сгорания которого, в зависимости от вида и состава осадка, может составлять от 9 до 13 МДж/кг, что соответствует примерно половине теплоты сгорания каменного угля. • Необработанный осадок занимает очень много места, и даже после механического обезвоживания он все еще содержит 70 - 80% и более воды и расценивается как отход.

8. СОСТОЯНИЕ ДО РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА • КДО вывозились на близлежащую свалку, • ОСВ не сжигались в специальной печи без выработки полезной энергии.

9. ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА • утилизация КДО и ОСВ для выработки тепловой и электрической энергии; • прекращается вывоз КДО и ОСВ на свалку; • сокращение потребления природного газа; • оптимизация схемы производства энергии на комбинате; • снижение негативного воздействия на окружающую среду. Многотопливный котел кипящего слоя фирмы “KvaernerPulpingOy” (Швеция)

10. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВОГО КОТЛОАГРЕГАТА

11. УСТАНОВКА МНОГОТОПЛИВНОГО КОТЛА 1 – газоприемник; 2 – бункер биотоплива; 3 – топка; 4 – пусковые и нагрузочные горелки; 5 – кипящий слой; 6 – решетка; 7 – циклон; 8 –подогреватель пара; 9 – водяной экономайзер; 10 – воздухонагреватель; 11, 12 – воздуходувка; 13 – электростатические фильтры; 14 – дымовая труба • твёрдые частицы смешиваются с потоком воздуха; • топливо попадает через топку на решетку кипящего слоя; • легкие частицы сгорают над этим слоем; • твердые частицы сгорают внутри псевдоожижженного слоя; • теплота отходящих газов используется для генерации пара; • зола оседает в электростатическом фильтре.

12. ВЫБРОСЫ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ • сжигание ископаемого топлива приводит к значительным выбросам парниковых газов; • основным парниковым газом от сжигания ископаемого топлива является СО2; • выбросы N2O и CH4 от сжигания природного газа малы по сравнению с выбросами CO2; • при разложении биомассы на свалке в анаэробных условиях выделяется CH4. Выбросы СО2 от сжигания отходов биомассы являются климатически нейтральными и принимаются равными нулю.

13. СОКРАЩЕНИЕ ВЫБРОСОВ ПГ ΔПГ = ПГИСХ. УСЛ - ПГПР, где ПГИСХ. УСЛ.– выбросы ПГ по состоянию исходных условий в течение года, т СО2-экв.; ПГПР - выбросы ПГ по проекту в течение года, т СО2-экв.

14. ВЫБРОСЫ ПГ ПО СЦЕНАРИЮ ИСХОДНЫХ УСЛОВИЙ: • ПГИСХ. УСЛ. = ПГГАЗ, ИСХ. УСЛ.+ ПГКДО + ПГОСВ • ПГ ГАЗ, ИСХ. УСЛ.– выбросы СО2, обусловленные дополнительным (по сравнению с проектом) сжиганием природного газа в течение года, т СО2-экв; • ПГКДО – выбросы CH4 от разложения КДО на свалках в течение года, т СО2-экв; • ПГОСВ – выбросы CH4 от разложения ОСВ на свалках в течение года, т CО2-эkb.

15. ВЫБРОСЫ CО2 ПРИ СЖИГАНИЯ ГАЗА: ВЫБРОСЫ CH4 ОТ РАЗЛОЖЕНИЯ КДО НА СВАЛКАХ: ВЫБРОСЫ CH4 ОТ РАЗЛОЖЕНИЯ ОСВ НА СВАЛКАХ:

16. где ВЫБРОСЫ ПГ ПО ПРОЕКТУ: ПГПР = ПГГАЗ,ПР где ПГГАЗ,ПР - выбросы СО2, обусловленные сжиганием природного газа в многотопливном котле по проекту в течение года y, т СО2-экв; - расход природного газа в многотопливном котле по проекту в течение года, ГДж.

17. ПОКАЗАТЕЛИ СЦЕНАРИЯ ИСХОДНЫХ УСЛОВИЙ ЗА ГОД

18. ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТНОГО СЦЕНАРИЯ

19. ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ СО2 ПРИ ИСХОДНЫХ УСЛОВИЯХ Коэффициент эмиссии СO2 для природного газа КCO2 = 0,0561 т СО2/ГДж

20. ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ СО2 ПО ПРОЕКТУ ОЖИДАЕМЫЕ ВЫБРОСЫ СО2

21. ВЫВОДЫ • Уменьшение потребления газа позволит снизить выбросы углекислого газа в атмосферу на 380 тыс. тонн СО2 экв. • Проект позволяет утилизировать 250 тыс. тонн КДО и 110 тыс. тонн ОСВ в год.

22. Библиографический список • Гелетуха, Г. Г., Железная Т.А. Обзор технологий газификации биомассы [Текст] /Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная //Экотехнологиии ресурсосбережение. – 1998. – N 2, с. 21-29. • Вихрев, Ю. В. Разработка и освоение котлов большой мощности с циркулирующим кипящим слоем [Текст] / Ю. В. Вихрев// Энергетик. - 2004. - N 7. - С.23-25. - Библиогр.: 3 назв. • Вихрев, Ю. В. Тенденции в развитии прямоточных котлов с циркулирующим кипящим слоем повышенной мощности на сверхкритические параметры пара [Текст] /Ю. В. Вихрев// Энергетик. - 2006. - N 10. - С.33-34. • Вихрев, Ю. В.Перспективы развития технологии сжигания твердого топлива в циркулирующем кипящем слое [Текст] / Ю. В. Вихрев, Г. А. Рябов // Энергетик. - 2007. - N 7. - С.33-34. • Водогрейные котлы с кипящим и интенсивно продуваемым слоем топлива для сжигания низкосортных углей и биомассы - результаты десятилетнего опыта разработки и эксплуатации: проблемы и перспективы [Текст] /Р. Л.Исьемин, С. Н. Кузьмин, В. В. Коняхин и др. // Новости теплоснабжения. - 2008. - N 5(93). - С.22-26. - Библиогр.: 4 назв. РЖ 08.10-22Р.47 • Воинов, А. П. Проблема надежности котельно-топочных систем с кипящим слоем [Текст]/ А. П. Воинов // Проблемы тепло- и массообмена в соврем. технологии сжигания и газификации твердого топлива: Матер. междунар. школы-семинара, Минск, 27 мая -3 июня 1988 г. Ч.3. - Мн., 1989. - С.43-50 • Втюрин, Ю.Н. Опыт освоения энергетического котла с кипящим слоем БК3-420-140КС на БарнаульскойТЭЦ-3 [Текст] / Ю. Н. Втюрнин, Г. П. Пронь // Ползуновский вестник. - 2004. - N 1. - С.110-116. - Библиогр.: 10 назв. • Kurkela, Е. Development and commercialization of biomass and waste gasification technologies from reliable and robust co-firing plants towards synthesis gas production and advanced power cycles[Текст]/ E. Kurkela, M. Nieminen, P. Simell// Proc. of Second World Biomass Conference, 1014 May 2004, Rome, Italy, pр. 10-15. • Spliethoff, H. Status of biomass gasification for power production [Текст] / Н. Spliethoff// IFRF Combustion Journal, November 2001, pp. 1-25 • Kurkela, E.UpdraftGasificationofPeatandBiomass[Текст] /Е. Kurkela, Р. Stahlberg, J. Leppalahti // Biomass, N19, 1989, pp. 37-46.

23. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!