Instalacje nawęglania, odpylania i odsiarczania spalin

Dla zapewnienia ciągłości dostaw węgla i biomasy, jak również kamienia wapiennego lub wapna zmielonego na potrzeby pracy skruberów, redukujących zawartość SOx w spalinach, w elektrowni lub elektrociepłowni stosuje się obiektowe przetworniki poziomu. W przypadku instalacji odpylania, kluczowe znaczenie mają czujniki, wykrywające blokadę spustów w elektrofiltrach. W artykule przedstawiono zalecenia do doboru urządzeń pomiarowych, które pozwalają prowadzić proces wytwarzania ciepła i energii elektrycznej bez kosztownych przestojów, powodowanych niedoskonałościami aparatury kontrolno-pomiarowej pracującej na instalacjach nawęglania, odpylania i odsiarczania spalin.

Operatorzy, który kierują pracą instalacji wytwarzającej energię, mają za zadanie prowadzenie obiektu w sposób bezpieczny i zapewniający ciągłość produkcji przy współpracy m.in. z technologiem, służbami utrzymania ruchu i ochrony środowiska. W czasie sezonu grzewczego brak przestojów bloków energetycznych ma zasadnicze znaczenie, zaś w dobie kurczących się zapasów mocy energii elektrycznej w Polsce dodatkowym czynnikiem, wywierającym pośrednio presję na kierownika obiektu, jest rosnące zapotrzebowanie na prąd. Albowiem każda jego ilość znajduje nabywcę, co przy rosnących cenach tworzy okazję do zwiększenia rentowności elektrowni lub elektrociepłowni wyposażonej w turbiny parowe
i generatory.

Na bieżące koszty działalności, jakie ponosi wytwórca energii, składają się m.in. koszty opału i utrzymania ruchu, koszty dostosowywania instalacji technologicznej do wymagań ograniczeń emisji związków szkodliwych i ewentualne kary za przekroczenia emisyjne.

Pomiary i sygnalizacja poziomu na obiekcie wytwarzającym energię mają istotne znaczenie na zapewnienia płynności procesu produkcyjnego. Nie chodzi tu tylko o dokładność i powtarzalność, lecz również wiarygodność i niezawodność pomiaru, które współcześnie są weryfikowalne przez niezależne instytucje inżynierskie. Dzięki temu, zanim urządzenie pomiarowe trafi na obiekt, inwestor zyskuje pewność co do jego parametrów niezawodnościowych i metrologicznych, niezależnie od deklaracji słownych lub pisemnych wytwórcy urządzenia.

Innym czynnikiem, który warto rozpatrywać w fazie selekcji optymalnego rozwiązania pomiaru z dostępnych na rynku jest możliwość pozyskania dostawy pakietowej pod klucz, na którą oprócz przetworników poziomu składają się narzędzia diagnostyczne, wizualizacji oraz automatycznej transmisji danych pomiarowych do wskazanego miejsca, również poza obszar instalacji technologicznej, jak również pakietu gwarantowanych usług posprzedażowych. Te ostatnie mają szczególne znaczenie w sytuacji awaryjnej, kiedy służby utrzymania ruchu nie są w stanie poradzić sobie w krótkim czasie z usunięciem usterki urządzenia pomiarowego.

W typowej elektrowni lub elektrociepłowni węglowej zawsze znajdują się miejsca składowania kruszyw
i materiałów sypkich, w tym węgla, biomasy, popiołu lotnego, kamienia wapiennego lub wapna zmielonego,
sody kaustycznej i gipsu.

Instalacje nawęglania

Węgiel i biomasa, dostarczane transportem kolejowym lub morskim, są składowane na wydzielonych placach w elektrowni. Następnie są rozdzielane i podawane w określonych proporcjach za pomocą podajników taśmowych do bunkrów węglowych, skąd są odbierane do młynowni. Tam zostają przetworzone na miał kierowany do kotła, gdzie następuje jego spalanie. Warunkiem prawidłowego nawęglenia młynowni jest odpowiedni poziom mieszanki węgla i biomasy w bunkrach. W związku z tym wymagane jest ciągłe monitorowanie poziomu w zasobnikach za pomocą urządzeń pomiarowych, niewrażliwych na ścieranie, zabrudzenia, duże siły wzdłużne i boczne oddziałujące na czujnik podczas zasypu oraz intensywne zapylenie w atmosferze.

Najkorzystniejszym rozwiązaniem pomiaru poziomu jest zastosowanie przetwornika bezkontaktowego, podwieszonego w stropie bunkra. Prawidłowo dobrany czujnik ultradźwiękowy z zapasem sygnału akustycznego na pokonanie zakłócającej bariery okresowego zapylenia jest najkorzystniejszy cenowo. Możliwe jest bowiem podłączenie nawet 10 takich czujników do jednego przetwornika pomiarowego, dzięki czemu wydatnie obniżamy koszt opomiarowania pojedynczego bunkra lub możemy poprawić dokładność poprzez uśrednienie kilku pomiarów na jednym bunkrze względem nierównej powierzchni usypu

Przetwornik pomiarowy pozwala na lokalną obserwację wartości mierzonej i sprawne wprowadzanie nastaw bez konieczności używania dodatkowych programatorów. W przypadku przetwornika Endress+Hauser Prosonic S dodatkową zaletą jest polskojęzyczne menu użytkownika, które likwiduje barierę językową podczas obsługi urządzenia.

Alternatywnym i w ostatnich latach coraz bardziej popularnym rozwiązaniem pomiaru jest przetwornik radarowy Micropilot M, który wykazuje bardzo dobrą odporność na długotrwałe zapylenie i może być automatycznie czyszczony suchym powietrzem technologicznym. Przewidując nierówny usyp węgla w bunkrze, warto rozważyć zastosowanie pozycjonera anteny, który umożliwia ustalenie optymalnego kąta próbkowania powierzchni przez radar.
Najwyższej jakości generator impulsów mikrofalowych Endress+Hauser, stosowany w radarach Micorpilot M pozwala na uzyskanie stosunku sygnału użytecznego do szumu o wartości powyżej 120 dB, co stanowi gwarancję godnego zaufania pomiaru spiętrzenia węgla w bunkrze bez względu na stopień zapylenia i szum od strumienia zasypowego.

Wyjście sygnałowe z radarów Micropilot M jest dostępne w postaci 4...20 mA HART, PROFIBUS PA
lub FOUNDATION Fieldbus. Przyrządy te są również przystosowane do pracy w strefach zagrożenia wybuchem pyłów, dzięki czemu jest gwarantowane bezpieczeństwo na najwyższym poziomie.

Endress+Hauser zaleca stosowanie czujników pojemnościowych do sygnalizacji stanów krańcowych poziomu w bunkrach. Dzięki bardzo solidnej konstrukcji elektrody pomiarowej o wysokiej odporności
na obciążenia wzdłużne i boczne (odpowiednio 60 kN i 30 kN), braku możliwości blokady przez większe bryły węgla lub inne przypadkowe elementy o dużych gabarytach oraz możliwości bezpośredniego sterowania przenośnikiem ślimakowym są one najkorzystniejszym rozwiązaniem w porównaniu do metody kamertonowej, elektromechanicznej czy izotopowej.

Instalacja odsiarczania spalin

Wapno jest podstawowym składnikiem, który po zmieszaniu z wodą jest używany do redukcji dwutlenku siarki SO₂ ze spalin w stacji odsiarczania gazów spalinowych. Wapno lub kamień wapienny jest przechowywany w silosach, gdzie wykonuje się ciągły pomiar poziomu w celu nadążnego uzupełniania stanów magazynowych i uniknięcia przestoju instalacji, który zwykle kończy się nałożeniem kary na firmę z tytułu przekroczenia dopuszczalnych norm emisyjnych. Produktem ubocznym procesu odsiarczania mokrego lub półsuchego jest gips, którego sprzedaż stanowi dodatkowe źródło dochodu wytwórcy energii. Podobnie, jak wapno, jest on przechowywany w postaci suchej w silosach magazynowych i wydawany do cystern drogowych lub tłoczony pneumatycznie do pobliskich zakładów budowlanych, jeżeli takie istnieją.

Endress+Hauser zaleca stosowanie radaru falowodowego Levelflex M o średnim czasie bezawaryjnej pracy równym 42 lata do pomiaru poziomu wapna lub gipsu, który bardzo dobrze sprawdza się
w wąskich silosach i w warunkach długotrwałego zapylenia. Algorytm detekcji końca sondy w powiązaniu z wykorzystaniem matematycznej zależności pomiędzy stałą dielektryczną materiału i sygnałem odbitym od jego powierzchni w silosie gwarantuje dostępność wiarygodnej wartości zmierzonej również podczas zasypu silosu. W przypadku kamienia wapiennego, dużo skuteczniejsze jest zastosowanie radaru bezkontaktowego Micropilot M ze względu na jego granulację i ścierność.

W obu przypadkach warto rozważyć wyposażenie przetwornika poziomu w moduł Fieldgate FXA520
do automatycznego powiadamiania poddostawcy o konieczności uzupełnienia stanów magazynowych wapna (ewentualnie kamienia wapiennego) lub odbiorcy o gotowości do wydania kolejnej partii gipsu.

Odpylanie strumienia spalin

Zadaniem elektrofiltru jest usunięcie niepalnych składników węgla, unoszonych w strumieniu gazów spalinowych z kotła w postaci popiołu lotnego. Zanieczyszczone pyłem gazy przepływają przez płytowy układ dodatnio naładowanych elektrod. Separowane elektrycznie elektrody wylotowe, zainstalowane w specjalnym systemie zawieszenia, posiadają potencjał ujemny. Pod wpływem pola elektrycznego, cząstki popiołu niesione przez gaz osadzają się na dodatnio spolaryzowanych elektrodach płytowych. Odfiltrowany w ten sposób pył jest strącany z płyt w wyniku automatycznych, okresowych wibracji, wytwarzanych przez strzepywacze elektrod i trafia do leja zsypowego, z którego jest odprowadzany do silosu popiołów lotnych. Stąd jest transportowany jako surowiec budowlany i wytwórca energii również ma szansę pozyskać środki finansowe z jego sprzedaży.

Opomiarowanie silosów magazynowych z popiołem lotnym powinno być przeprowadzone według zasad, opisanych dla wapna i gipsu. Natomiast sygnalizacja zapchania elektrofiltru jest zadaniem, do którego warto zaangażować wysokotemperaturowy czujnik kamertonowy Endress+Hauser Soliphant M lub sygnalizator pojemnościowy Solicap S. Pierwszy z nich jest rozwiązaniem uniwersalnym, stosowanym do temperatury popiołu sięgającej 280 ˚C i wówczas, gdy inwestor oczekuje poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa co najmniej SIL2. Drugi zaś dużo lepiej sprawuje się w sytuacji, gdy na ścianach elektrofiltru zalegają oblepiające nawisy popiołu lub jego temperatura dochodzi do 400 ˚C.

Podsumowanie

Endress+Hauser jest wiodącym dostawcą przyrządów pomiarowych, usług i rozwiązań dla sektora energetycznego na całym świecie. Projektujemy i wytwarzamy innowacyjne urządzenia pomiarowe, dostosowane do potrzeb klienta i wymagań każdego etapu procesu technologicznego.

Świadczymy usługi doradztwa, projektowania, kompletacji dostaw, usług serwisowych i realizacji projektów pod klucz. W Endress+Hauser pracują eksperci, którzy dzięki ponad 55-letniemu doświadczeniu firmy w aplikacjach przemysłowych, pomagają klientom Endress+Hauser zwiększać efektywność procesów wytwórczych, ograniczać liczby i czasy przestojów oraz płynnie zarządzać stanami magazynowymi.

 

Na podstawie: http://www.pl.endress.com/eh/sc/europe/pl/pl/home.nsf/?Open&DirectURL=FD24F4E3B4E23F80C1257768004872EA