Boiler pollution mechanisms: addressing the problem: extending time between maintenance

Mηχανισμοί ρύπανσης: αντιμετώπιση: επέκταση χρόνου μεταξύ συντηρήσεων

Boiler pollution mechanisms: addressing the problem: extending time between maintenance

Panagiotidis, Ioannis

Παναγιωτίδης, Ιωάννης

PhD Thesis

2017

Η Ελλάδα κατέχει τη δεύτερη θέση από τις χώρες της Ε.Ε. και την έκτη από όλες τις χώρες στην παραγωγή λιγνίτη. Φυσικό είναι να παίξει σημαντικότατο ρόλο ο λιγνίτης στη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πέρα από τις άλλες χρήσεις. Αυτό άλλωστε φαίνεται και από το ότι μέχρι πριν λίγα χρόνια, πριν την είσοδο του φυσικού αερίου στην ηλεκτροπαραγωγή, η συμμετοχή του λιγνίτη ξεπερνούσε το 70%. Υπολογίζεται ότι υποκατέστησε μέχρι τώρα περισσότερες από 500 εκ. τόνους diesel με σημαντική οικονομία για τη χώρα μας.Η καύση του λιγνίτη λαμβάνει χώρα σε ατμοπαραγωγούς (λέβητες) μονάδων ισχύος 350MW. Λόγω όμως του μεγάλου εύρους των χαρακτηριστικών του λιγνίτη και της ηλικίας των μονάδων (τεχνολογία δεκαετίας ’70) δημιουργούνται σοβαρά προβλήματα επικαθήσεων (μαλακών και σκληρών) κατά τη καύση του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση του βαθμού απόδοσης του ατμοπαραγωγού, διαρροές στους υπερθερμαντήρες και στα υδροτοιχώματα. Επιπλέον η υψηλή θερμοκρασία των καυσαερίων έχει σαν αποτέλεσμα τη μη καλή λειτουργία των ηλεκτροστατικών φίλτρων.Επίσης, επιβάλλεται η κράτηση των μονάδων για καθαρισμό με αποτέλεσμα μείωση παραγωγής και αυξημένο κόστος συντήρησης.Εκ των πραγμάτων προέκυψε η ανάγκη εξέτασης του θέματος με το οποίο άλλωστε έχουν ασχοληθεί και άλλοι μελετητές των επικαθήσεων (μαλακών και σκληρών) στου υπερθερμαντήρες και στα υδροτοιχώματα. Στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνετε μια σύντομη περιγραφή των λιγνιτοφόρων κοιτασμάτων στην περιοχή της Δυτικής Μακεδονίας όπου υπάρχουν άλλωστε και τα περισσότερα. Επίσης παρουσιάζεται η συμμετοχή στην εγχώρια ηλεκτροπαραγωγή καθώς και η τάση που υπάρχει στο μέλλον, αν και η ενεργειακή πολιτική αλλάζει συχνά σύμφωνα με τα συμφέροντα των ισχυρών της γης.Στο δεύτερο μέρος γίνεται μια περιγραφή ενός ατμοπαραγωγού με τα επιμέρους στοιχεία και συνοπτική περιγραφή της θεωρίας των επικαθίσεων. Στο τρίτο μέρος πλέον καταγράφονται οι μετρήσεις που έγιναν σε έναν ατμοπαραγωγό αφού πρώτα μελετήθηκαν οι συνθήκες λειτουργίας. Στη συνέχεια, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων με τα αρχικά στοιχεία λειτουργίας του κατασκευαστή και στοιχεία των δοκιμών παραλαβής. Προέκυψαν αποκλίσεις σε αρχικά στοιχεία και έγινε διαφοροποίηση των στοιχείων λειτουργίας τείνοντα προς εκείνα. Επειδή, οι μετρήσεις όπως ήταν φυσικό έγιναν σε συνθήκες λειτουργίας, οι βελτιώσεις ήταν περιορισμένης έκτασης και έγιναν προτάσεις να γίνουν βελτιώσεις κατά τη διάρκεια ετήσιας συντήρησης όταν η μονάδα θα σταματούσε.Στο τέταρτο μέρος έγινε προσομοίωση του ατμοπαραγωγού χρησιμοποιώντας τη μέθοδο DNA και κάνοντας παραδοχές υπολογίστηκε η ρύπανση στους υπερθερμαντήρες (Υ/Θ, Α/Θ) σε σχέση με τον συντελεστή επιμόλυνσης.Στο τελευταίο μέρος γίνονται προτάσεις και περιγράφεται εξοπλισμός τελευταίας τεχνολογίας για τον καθαρισμό από τις επικαθήσεις στους υπερθερμαντήρες και τα υδροτοιχώματα του ατμοπαραγωγού σε λειτουργία ώστε να επεκτείνεται ο χρόνος μεταξύ των κρατήσεων για καθαρισμό.

A significant proportion of the electrical power requirements of Greece are covered by lignite-fired power plants. Greek lignite is characterized by a high water and ash content and a low heating value. Slagging and fouling are common inside the power units and severely affect the performance of the power plants (reduced efficiency, steam leakage in the superheaters and water walls whereas the high temperature of the exhaust gases leads to the mal-functioning of the electrostatic filters). In addition excessive interior pollution cause the units to stop for cleaning resulting in a reduced production and increased maintenance costs.In this dissertation the results from a measurement campaign in a steam boiler affected by excessive deposits are presented and compared against the manufacturer’s operating data. A number of differences were found between the two sets of data and were attributed to the particulars of excessive amount of deposits in the boiler. In addition, the present study investigates the chemical composition and behavior of the slagging and fouling deposits that occur in units of the Kardia power plant as well as of a bottom ash and a fly ash sampled from the same unit. The steam path of the unit was simulated using the DNA software in order to model the effect of the contamination on the global performance parameters of the power plant and the results were compared against the experienced operational performance parameters. In addition, a number of practices are proposed and assessed for reducing the levels of boiler contamination and extending the time between successive maintenance stoppages.

Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία ➨ Επιστήμη Μηχανολόγου Μηχανικού

Επιστήμη Μηχανολόγου Μηχανικού

Industrial steam generators

Lignite fired power plant

Λιγνιτικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής

Μοντελοποίηση ατμοπαραγωγών

Βιομηχανικοί ατμοπαραγωγοί

Συντήρηση ατμοπαραγωγών

Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία

Engineering and Technology

Steam generator maintenance

Μοντελοποίηση

Steam generator modelling

Modelling

Επικαθίσεις λεβήτων

Mechanical Engineering

Bolier ash depositions

Greek

University of Western Macedonia

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Σχολή Πολυτεχνική. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

National Documentation Centre (EKT)

National Archive of PhD Theses

Συλλογή ΕΑΔΔ