TITLUL PROIECTULUI :

CercetĂri inovative privind realizarea unei tehnologii de combustie eficientĂ Şi ecologicĂ a huilelor În sistemul focar-arzĂtoare cu aplicaŢie la cazanele de 420 t/h - ardeco

CONSORŢIUL PROIECTULUI :

Coordonator proiect:

S.C. Filiala Institutul de Cercetări şi  Modernizări Energetice – ICEMENERG S.A., Bucureşti

Adresa: B-dul Energeticienilor nr. 8, 032092, sector 3, Bucureşti

Tel:  + 4021-3464736, + 4021-3462769, + 4021-3462772, interior 284

Fax: + 4021-3462790

web: www.icemenerg.ro

Partener 1:

S.C. TERMICA S.A. Suceava

Tel:  + 40230-532638

Fax: + 40230-257.066

Partener 2:

Universitatea POLITEHNICĂ Bucureşti - Centrul de Cercetări Termice

Tel:  + 4021-4104251

Fax: + 4021-4104251

Partener 3:

Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare Turbomotoare COMOTI Bucureşti

web: www.comoti.ro

PREZENTARE PROIECT:

   Proiectul dezvoltă o tehnologie de ardere novatoare, complexă, interdisciplinară, originală, performantă, care va îndeplini condiţiile impuse de exploatare şi cerinţele standardelor în vigoare la nivel internaţional (calitate, risc, mediu) la arderea huilelor. Se urmăreşte realizarea unei soluţii moderne şi eficiente de  producere  a  energiei   termice  prin  arderea  combustibililor solizi  cu  emisie  redusă  de  noxe în conformitate cu normele Uniunii Europene, cu aplicare la cazane de abur tip 420 t/h.

OBIECTIVE :

    Obiectivul general al proiectului îl reprezintă soluţia de reducere a emisiilor de oxizi de azot corelată cu optimizarea fineţei de măcinare şi reducerea nearselor mecanice în condiţii de economicitate şi de asigurare a funcţionării de durată la capacitatea şi parametrii nominali. În esenţă, se are în vedere realizarea unui arzător turbionar multijet cu recirculare internă şi externă de gaze de ardere, ardere în trepte, precum şi monitorizarea consumului energetic specific măcinării. Concomitent, se va realiza reglarea separată a aerului primar, secundar şi terţiar, cu introducerea unor grade de turbionare diferite. De asemenea, se va analiza combustia pentru sorturi diferite de combustibili solizi.

   Proiectul se justifică prin reducerea emisiilor volante de oxid de azot şi pulberi şi prin asigurarea capacităţii nominale a cazanului în condiţii de funcţionare economică şi sigură. Pentru aceasta se preconizează realizarea unei tehnologii de ardere economico-ecologică, încadrată în strategia naţională de reducere a poluării mediului ambiant şi de utilizare raţională a surselor de combustibil solid. Realizarea proiectului pune bazele ştiinţifice şi tehnice necesare implementării acestei tehnologii atât la instalaţiile termice existente cât şi la unele noi.

REZULTATE OBTINUTE :

    Etapa 1

- Studiul variantelor de tehnologie pentru realizarea arderii cu emisii scăzute (sub normele UE) pentru complexul focar-arzător al cazanului de 420 t/h;

- Analiza particularităţilor constructive şi a parametrilor funcţionali pentru complexul focar-arzătoare;

- Determinări de laborator privind caracteristicile fizico-chimice ale combustibilului şi ale reziduurilor;

- Analiza particularităţilor constructive şi a parametrilor funcţionali ai sistemului de preparare a prafului şi a instalaţiei de ardere; s-a constatat că modificările constructive impuse de conversia de pe lignit pe huilă au condus la creşterea temperaturii spre suprafeţele  de schimb de căldură de la ieşirea din focar, ceea ce a determinat valori ale emisiilor de NOx de  612 - 1158 mg/m³_N, depăşind valoarea admisă de 500 mg/m³_N.

- Identificarea şi analiza soluţiilor de experimentare şi testare a tehnologiei; analiza posibilităţilor de implementare a unui grup turbogenerator.

Etapa 2

- Modelarea matematică şi simularea numerică a proceselor termogazo-dinamice ale complexului focar-arzătoare precum şi a emisiilor poluante de la cazanul de 420 t/h;

-  Determinarea nivelului de emisii de NOx pentru condiţiile actuale de exploatare şi a factorilor de influenţă; compararea cu datele obţinute prin măsurători termotehnice;

- Analiza comparativă a utilizării tuturor metodelor primare de limitare a emisiei de NOx;

- Stabilirea soluţiilor tehnice aplicabile.

Etapa 3

- Proiectare şi execuţie bază materială pentru investigarea de laborator a proceselor termogazodinamice;

- Elaborarea proiectului de execuţie pentru arzătorul model experimental şi pentru adaptările necesare  experimentării pe stand; arzătorul model este în similitudine constructivă şi funcţională cu arzătorul ce echipează cazanul de 420 t/h, fiind prevăzut cu circuite multiple de aer (primar, secundar 1 si secundar 2), cu turbionare mărită şi introducere axială a curentului de praf de cărbune pentru realizarea arderii în trepte;

- Realizarea arzătorului model şi a adaptarilor pe stand;

- Efectuarea de teste şi experimentări complexe pe stand; reglajul instalaţiei de ardere s-a făcut astfel încât emisia de CO să fie sub limitele legale pentru cazanul de 420 t/h de la CET Suceava şi astfel ca emisia de NOx să fie minimă. Pe instalaţia pilot participaţia aerului primar a ajuns la 20 %, iar emisia de NOx a fost de 300 mg/m³_N.

Etapa 4

- Evaluarea tehnologiei de ardere pe un cazan de 420 t/h; s-au analizat posibilităţile de limitare a emisiei de NOx la arderea huilei de la CET Suceava, pentru situaţia reglajelor optime (fineţe de măcinare, dozare aer la arzător, dozare aer în focar) ale instalaţiei de ardere;

- Stabilirea criteriilor de similitudine şi corelarea datelor de pe instalaţia experimentală cu cea industrială; principalele criterii de analiză au fost: criteriul de similitudine geometrică şi al vitezei iniţiale a fluidului, criterii de aerodinamică şi criterii de ardere.

- Realizarea unor fişe de regim şi consumuri specifice;

- Stabilirea soluţiilor de extindere a tehnologiei;

- Efectuarea de teste şi experimentări complexe pe instalaţie; în urma reglării aerului la arzătoare, prin reducerea aerului primar pe aspiraţia ventilatoarelor, asigurării unei mai bune etanşeităţi a cazanului, a creşterii turbionării prin reglajul paleţilor, s-a ajuns la reducerea de NOx sub 500 mg/m³_N, deci conform normelor actuale. Fineţea de măcinare determinată a fost în domeniul: R₉₀ = 13,6 – 18,3 % şi R₂₀₀ = 0,06 – 0,35 %.

  Fig. 5 Măsurători termotehnice complexe pe cazanul de 420 t/h

Fig. 6 Emisia de NOx înainte şi după aplicarea noii tehnologii de ardere a huilelor

Etapa 5

- Analiza tehnico-economică a tehnologiei aplicate la un cazan de 420 t/h; a rezultat ca noua tehnologie de combustie se suprapune pe dotarea actuala a cazanului, fapt ce atrage costuri minime evaluate la cca 500.000 euro pentru partea mecanică a instalaţiilor de ardere. Partea de automatizare există şi se poate racorda la noua soluţie prin modificări în softul automatelor programabile existente. {n condiţiile în care cazanul funcţionează un număr de cca 4500 ore pe an, termenul simplu de recuperare a investiţiei este de 3,5 ani, iar rata internă de rentabilitate este mai mare de 50 %.

- Analiza impactului ecologic al arderii huilei prin noua tehnologie la cazanul de 420 t/h;  analiza functionarii economico-ecologice pentru cazanele de 420 t/h cu cărbune huilă faţă de normele UE;

- Elaborarea temei de proiectare pentru instalaţia demonstrativă;

- Realizarea documentaţiilor specifice în vederea brevetării noii soluţii de ardere; a fost depusă o cerere de brevet de invenţie cu titlul: „Instalaţie complexă pentru arderea huilei cu focar şi arzătoare turbionare, cu recirculaţie multiplă de gaze de ardere reci” - nr. inreg. OSIM: A/00488/25.06.2008.

Etapa 6

- Diseminarea informaţiilor către exterior, prin comunicări ştiinţifice la mese rotunde, simpozioane, publicaţii în vederea cunoaşterii realizărilor de către agenţi economici interesaţi în aplicarea rezultatelor cercetării.

Listă publicaţii:

1. MIH~ESCU Lucian, PRISECARU Tudor, POPA Elena - Cazane de abur şi apă fierbinte, Editura Printech Bucureşti, ISBN 978-973-7984-32-6, 2007

2. ADAM Adrian, GRIGORESCU Silvia, MIHĂESCU Lucian, POPESCU Radu, BARBU Ene – Cercetări inovative privind realizarea unei tehnologii de combustie eficientă şi ecologică a huilelor în sistemul focar-arzătoare cu aplicaţie la cazanele de 420 t/h, Revista Tehnologiile Energiei nr. 10 / 2007 ISSN: 1842-7189

3. ADAM Adrian, GRIGORESCU Silvia, MIHĂESCU Lucian, POPESCU Radu, BARBU Ene - Cercetări inovative privind realizarea unei tehnologii de combustie eficientă şi ecologică a huilelor în sistemul focar-arzătoare cu aplicaţie la cazanele de 420 t/h, volumul Conferinţei CEEX 2007

4. ADAM Adrian, GRIGORESCU Silvia, MIHĂESCU Lucian, POPESCU Radu, BARBU Ene - Cercetări inovative privind realizarea unei tehnologii de combustie eficientă şi ecologică a huilelor în sistemul focar-arzătoare cu aplicaţie la cazanele de 420 t/h, volumul Conferinţei CEEX 2008

5. ADAM Adrian, MIHĂESCU Lucian, GRIGORESCU Silvia, BĂRBIERU Ion, VULPE Marian, NISTORESCU Dan – Contribuţii inovative ale cercetării din ICEMENERG la dezvoltarea instalaţiilor de ardere ecologice şi eficiente, Revista Tehnologiile Energiei nr. 11 / 2007 ISSN: 1842-7189

6. PRISECARU Tudor, MIHĂESCU Lucian, PRISECARU Mălina, PÂŞĂ Ionel, POPA Elena, ADAM Adrian, GRIGORESCU Silvia – Cercetări asupra posibilităţii de integrare în legislaţia de emisie de SO₂ la cazanele de 420 t/h de la CET Suceava, Volumul Conferinţei ETCNEUR 2007, ISBN 978-973-7984-33-1

7. MIHĂESCU Lucian, PRISECARU Tudor, POPESCU Radu, ADAM Adrian, PLĂCINTĂ Constantin – Cercetări prin modelare numerică aupra emisiei de NOx la cazanul de 420 t/h de la CET Suceava, Volumul Conferinţei ETCNEUR 2007, ISBN 978-973-7984-33-1; Conferinţa ETCNEUR 2007, iulie 2007, Bucureşti

8. ADAM Adrian, MIHĂESCU Lucian, GRIGORESCU Silvia, BĂRBIERU Ion, VULPE Marian, NISTORESCU Dan  - Tehnologie nouă de combustie eficientă şi ecologică a huilelor. Aplicaţie la cazanul de 420 t/h din Termica Suceava, Revista Tehnologiile Energiei nr. 8 / 2008 ISSN: 1842-7189

9. PRISECARU Tudor, PRISECARU Mălina, POPA Elena - CFD Air Flow Channel Optimization for a Low NOx Operation of a Big Steam Boiler, Proceedings ASME/JSME, ISBN 0-7918-3805-6

10. ADAM Adrian, GRIGORESCU Silvia, BĂRBIERU Ion - Aspecte privind soluţii moderne de ardere în vederea reducerii emisiilor de noxe, Masa Rotundă ICEMENERG în cadrul FOREN, iunie 2008, Neptun

11. MIH~ESCU Lucian, PRISECARU Tudor - Aspecte privind arderea combustibililor solizi cu emisii reduse de noxe, Comunicare ştiinţifică la Universyte Polytehnic de Nantes şi Ecole Superior de Cluny (Franţa), iunie 2008

12. Premiul ANCS 2008 (premiul II sectiunea Energie) - “Cercetări inovative privind realizarea unei tehnologii de combustie eficientă şi ecologică  a huilelor în sistemul focar – arzătoare cu aplicaţie la cazanele de 420 t/h -  ARDECO”

13. Adam Adrian, MihĂescu Lucian, Prisecaru Tudor, Popescu Radu, Grigorescu Silvia -  Instalaţie complexă pentru arderea huilei, cu focar şi arzătoare turbionare, cu recirculaţie multiplă de gaze de ardere reci, Salonul Internaţional al Invenţiilor, Tehnicilor şi Produselor Noi, Geneva, Elveţia 2009.

CONTACT:

Director de proiect:   dr. ing. ADAM Adrian Andrei

                                     Centrul TERMOENERGETICA

             Tel: + 4021-3464260, + 40 0740.003.551

                                     e-mail: adam@icemenerg.ro