Расчетные данные

Основной задачей твёрдотопливной котельной или ТЭС «кипящего слоя» является утилизация твёрдого топлива из отходов SRF (ГОСТ) и генерация тепла и электроэнергии. Топливо SRF предварительно произведено на автоматизированном комплексе по обработке ТКО – «Tyrannosaurus».
Котельная или ТЭС проектируются в соответствие со стандартами ЕС и РФ относительно выбросов вредных примесей в атмосферу: Директивы 2000/76/EC. Предполагается работа в течение 24 ч в сутки, 7 дней в неделю. Исходя из среднего месячного режима работы и основных расчетных данных, коэффициент загрузки, который следует принять за базовый, составит 70-100% от расчетной производительности.
Исходя из нашего опыта, мы ожидаем надежную эксплуатацию в течение более 8000 часов в год.
При условии соблюдения всех сервисных интервалов, требований по топливу и обслуживанию, ожидается надёжная работа генерирующего объекта в течение не менее 25 лет.

Массовые потоки и производительность

Минимальная общая производительность котельной и ТЭС составляет от 5 МВт терм по топливу, что соответствует 12 – 15 000 тонн топлива в год и 3 МВтч/ч э.э, что соответствует 30 000 тонн топлива в год соответственно при LHV 11-12 МДж/кг.
Объект будет состоять из такого оборудования, как установка подготовки питательной воды для котла, котёл «кипящего слоя», котёл утилизатор, пароперегреватель, генератор, турбина, система очистки отходящих газов, установка очистки сточных вод, бункера-силоса для золы и другим вспомогательным оборудованием.

Ключевые данные по выбросам

Предоставленные ниже параметры гарантируются при условии, что морфологический состав ТКО и, следовательно, SRF, будут соответствовать указанным клиентом параметрам. Предельные концентрации вредных примесей в дымовых газах в соотв. с нормами Европы (2000/76/EC)

Данные по выбросам

Параметры В час В день
97% 100%
CO 100 50 мг/м3
SOx в виде SO2 50 200 50 мг/м3
HCl 10 60 10 мг/м3
HF 2 4 1 мг/м3
Пыль 10 30 10 мг/м3
Общий органичесикй углерод (TOC) 10 20 10 мг/м3
NOx в виде NO2 200 400 200 мг/м3
Во время замеров
Cd + Tl 0,05 мг/м3
Hg 0,05 мг/м3
Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V 0,5 мг/м3
Диоксины/Фураны. 0,1 нг/м3

Стандартные условия: 273K, 1013 мбар, 11 % O2, корректировка только при > 11% O2

Номинальные данные для проектирования

Топливо SRF
Количество кг/
Влажность w-% 15-20 (ориентировочно)
Зольность w 10-15 (ориентировочно)
LHV кДж/кг 11 000 – 12 000

Элементарный анализ

N w н\д
S w н\д
Cl w-% н\д
F w-% н\д

Данные по топливу

  • Компонентный состав и морфология SRF
  • Размер фракции топлива:
  • < 100 мм в соответствие с CEN Standard EN,
  • < 10 % меньше 6 мм, 90 % меньше 75 мм
  • Отсутствие неизмельчённого ленточного материала, фольги и т.п.
  • Насыпная плотность 150 – 200 кг/м³
  • Точка слипания золы: > 1 100°C

Концепция

  • Система приема, обработки, хранения и контроля запаса сырья
  • Котёл с псевдоожиженным («кипящим») слоем
  • Котёл для отработанного тепла, мультициклоном и экономайзером
  • Мультициклонная система – это циклонные трубы для центробежного отделения частиц золы от потока газа. Установка поставляется комплектно со штуцерами отбора давления, золовыми бункерами, опорами и крышками люков. Корпус из углеродистой стали с внешней изоляцией и обшивкой.
  • Генератор и турбина
  • Очистка дымовых газов с помощью абсорбера/рукавного фильтра/силосов
  • Цикл паровой воды с установкой деминерализации воды, деаэратором, резервуаром для подачи воды для котла, охлаждением
  • Установка для смягчения воды и градирни
  • Обработка и хранение химических веществ
  • Компрессорная станция

Данные процесса

  • Температура сжигания 850-950 °C
  • Время присутствия отходящих газов в топке > 3 сек
  • Температура отходящих газов вх.утилизатора 850-950 °C
  • Температура отходящих газов вых.утилизатора 190-220 °C
  • Температура отходящих газов вых. 190-220 °C
  • Температура отходящих газов вых.рукавного фильтра 120-130 °C
  • Все расходные материалы и отходы будут рассчитаны на следующей стадии

Печь с «кипящим слоем»

Технология характеризуется собственным дизайном печи, который имеет ряд механических и технологических преимуществ. Оптимальные условия сжигания гарантируют низкое количество выбросов NOx, CO, диоксинов и других летучих органических веществ, в то же время форма печи делает возможным эффективное расположение подающих устройств.
Топливо подается в печь с «кипящим слоем» загружающим устройством в зону воздуха «кипящего слоя» под фурменным днищем печи. Вращающееся загружающее устройство обеспечивает оптимальное распределение осадка над «кипящим слоем», что является важным для процесса горения и качества дымового газа (минимум CO и NOx).
Над фурменным днищем находится слой песка, который поддерживается во взвешенном состоянии поступающим снизу потоком воздуха.
Этот слой песка перемалывает и дробит поступающее топливо. Содержащаяся в топливе вода испаряется, и органические составные части сгорают. Неорганические составные части перемалываются и выносятся в виде золы дымовым газом, который выходит из печи через верхнюю часть.
Для подогрева воздуха сжигания во время запуска установки поставляется горелка для запуска.
Оптимальная рабочая температура печи составляет около 860-870°C.

Регулирование давления

Давление в зоне сжигания регулируется вентилятором дымовых газов, который расположен перед дымовой трубой.

Подача воздуха

Воздуходувка «кипящего слоя» подает необходимое количество воздуха для создания «кипящего слоя» и сжигания.
Воздух для сжигания отводится из бункера воздуходувкой воздуха кипящего слоя с мотором с частотным преобразователем. Часть воздуха используется в охлажденном виде для охлаждения инжекторов и смотровых стекол печи. Остальной воздух нагревается в две стадии в теплообменниках до примерно 550°C.

Пусковая горелка

Во время «холодного запуска» печи, тепловая энергия производится пусковой горелкой, которая работает на природном газе или мазуте и расположена в зоне воздуха кипящего слоя.
Газ (или мазут) также может быть использован для поддержания горения при сжигании топлива с низкой калорийностью или меньшим содержанием сухого вещества чем указано в проектных расчетах. В этом случае газ подается через ряд инжекторов вмонтированных в зоне кипящего слоя.
Продолжительность запуска печи с «кипящим слоем» до достижения рабочей температуры зависит от исходной температуры в печи и составляет в среднем:
Для полностью охлажденной печи примерно 12-15 часов
Для печи с температурой 500°C примерно 5-6 часов

Система золы и песка

Зола, образующаяся при сжигании, выносится дымовыми газами вместе с небольшим количеством песка с уменьшенным размером песчинок в результате истирания в «кипящем слое». Поэтому необходимо регулярное добавление свежего песка для пополнения слоя песка.

Загрузка песка

«Кипящий слой» содержит кварцевый песок со средним размером песчинок в 1-2 мм.
Песок поставляется в мешках и подается на пневматический конвейер для песка, который подает песок в силос для песка. Секционный дозатор для песка позволяет регулировать выгрузку песка из силоса в печь.
Добавление песка в силос осуществляется оператором. Потребность в загрузке песка сигнализируется измерительным прибором, для измерения перепада давления, расположенным над «кипящим слоем».

Система SNCR

Для снижения образования NOx температура в печи поддерживается при 850-870 °C. Однако, следует учесть, что при определенных условиях эксплуатации в печи может образовываться большее количество NOx чем разрешено согласно допустимым показателям. Для этих целей используется система селективной некаталитической реакции снижения концентрации (SNCR).
Аммиачная вода поставляется в грузовиках и хранится в резервуарах для аммиачной воды. Дозировочные насосы позволяют контролируемую подачу аммиачной воды к инжекторам, расположенным в верхней части. Инжекторы располагаются рядом с входом и в начале трубопровода дымовых газов от печи к котлу-утилизатору, для обеспечения достаточного перемешивания и реакционного обмена между аммиачной водой и дымовыми газами. Установка одного насоса для каждого инжектора обеспечивает максимальную эффективность и надежность процесса снижения NOx. Каждый инжектор охлаждается воздухом и снабжается сжатым воздухом для распыления раствора аммиачной воды.
Мы ожидаем низкую потребность в снижении концентрации NOx при определенных рабочих условиях для соблюдения норм по выбросам. Количество аммиачной воды контролируется из операторской путем установки насосов на определенный объем потока для каждого инжектора с целью достижения постоянной концентрации NOx ниже допустимого придела. При таком объеме необходимого количества аммиачной воды ошибочную дозировку можно не учитывать.

Утилизация тепла (Котел-утилизатор)

Дымовые газы из печи поступают в котел-утилизатор. Котел-утилизатор охлаждает дымовые газы до примерно 190°C, что необходимо для их очистки. Освободившееся при этом тепло используется для генерации.
Система имеет поверхности нагрева в активной области котла с псевдоожиженным слоем, объединёнными с поверхностями нагрева в котле-утилизаторе.
Опыт показал, что специальная система очистки котла не требуется. Однако котел разработан так, что установка системы очистки может быть установлена в будущем. Во время технического обслуживания котел можно очищать водой или сжатым воздухом.
При генерации э/э поставляется генератор и турбина, парперегреватели.

Очистка дымовых газов

Дымовые газы, выходящие из котла-утилизатора, имеют температуру около 190°C содержат продукты сгорания и вредные примеси, включая кислотные газы и золу.
Полная очистка дымовых газов включает в себя стадию удаления пыли в рукавном фильтре (или + адсорбер с активированным углем).

Частицы газового потока улавливаются в рукавном фильтре с импульсной очисткой рукавов. Система включает в себя корпус, трубные доски, воронки, материал матерчатого фильтра, клетки, опоры рукавного фильтра, входные и выходные коллекторы, входные поворотные (крыльчатые) и выходные тарельчатые заслонки, компоненты системы очистки, воронки, подогреватели воронок, смотровые люки воронок, датчики уровня золы, опоры рукавного фильтра и отсечные клапаны. Конфигурация системы надстроечного типа («пентхаус») с мостовым краном и тельфером.
Для системы очистки каждого модуля предусмотрены коллекторы сжатого воздуха, включающие все необходимые приборы, клапаны, продувочные трубы и сопла. Подключения сжатого воздуха (другие поставщики) должны быть предусмотрены для коллектора каждого модуля и для каждой заслонки. Воздух должен быть очищенный и осушенный до -40° под давлением > 100 psig . Это требуется для обеспечения работы рукавного фильтра.

Вентилятор дымовых газов

Вентилятор дымовых газов транспортирует очищенные и нагретые в теплообменнике дымовые газы в трубу. Вентилятор создает необходимое понижение давления для создания тяги и для того, чтобы дымовые газы, образующиеся при сжигании, могли проследовать через все установки завода, такие как утилизацию тепла и очистка дымовых газов.
Вентилятор можно при необходимости промывать водой. В случае поломки вентилятора или отключения электричества процесс сжигания мгновенно прерывается и выделение газов прекращается. Так как давление, создаваемое вентилятором, не повышается мгновенно, необходимая вытяжка дымовых газов в этот период обеспечивается.
Вентилятор оснащен мотором с частотным преобразователем и контрольным измерительным прибором для измерения давления, который измеряет давление в камере воздуха для сжигания печи и поддерживает давление в системе ниже уровня атмосферного давления на всем участке очистки дымовых газов.

Дымовая труба

Дымовая труба служит для выхода очищенных дымовых газов в атмосферу. Внутренний диаметр трубы обеспечивает скорость потока газов в 15-20 м/сек. Для соблюдения шумовой защиты между вентилятором дымовых газов и трубой устанавливается глушитель.
Необходимые контрольные приборы для постоянного измерения параметров дымового газа устанавливаются в трубопроводе перед выходом в трубу. Это оборудование включают в себя все необходимые зонды для постоянного измерения концентрации O2-, NOx-, CO- и SOx, температуры, давления и потока дымовых газов, а также необходимого отвода конденсата и систем трубопроводов, включая наблюдение. Дополнительные узлы выборочного случайного измерения (пыль, HCl, HF, CxHy, тяжелые металлы, Cd, Hg, PCDD/PCDF’s в виде TEQ) также поставляются.

Транспортировка золы

Зола собирается в бункере-силосе для золы. При помощи конвейеров и секционных дозаторов она выгружается из фильтра и подается в резервуары для золы. При помощи сжатого воздуха зола выгружается порционно в силос для золы.
Силос оснащен двумя приборами измерения уровня и защитой от повышенного давления. Для разрыхления золы в силосе предусмотрена пневматическая система встряхивания. Силос для золы оснащен самоочищающимся фильтром для удаления пыли.
Секционный дозатор и конвейер для влажной разгрузки золы установлены под силосом, здесь зола смешивается со сточной водой и выгружается на грузовики с помощью ручного управления.

Природный газ

Природный газ подается по существующему трубопроводу.
Распределительная система обеспечивает завод сжигания и в особенности:

  • Горелку для запуска
  • Дополнительные инжекторы печи для топлива

Система распределения природного газа будет спроектирована и установлена в соответствии с правилами безопасности. Все необходимые контрольные приборы для измерения давления, запорные, изолирующие и другие вентили будут включены в объем поставки.

Питьевая вода

Вода для завода сжигания требуется для следующих установок:

  • Санитарных узлов
  • Обеспечения процесса (установка питательной воды для котла и т.д.)
  • Уборки завода
  • Аварийных душей

Установка подготовки питательной воды для котла

Для производства обессоленной воды поставляется установка подготовки питательной воды для котла.
На установке деминерализации будет подготавливаться вода для котла. Для подготовки этой воды будет использоваться питьевая вода.
Эта установка включает в себя все вспомогательные установки и устройства для смягчения, регенерации и нейтрализации воды. Здесь используются в небольших количествах такие реагенты, как NaOH и HCl
Для детального расчета установки подготовки питательной воды для котла необходимы анализы питьевой воды.

Управление

Управление осуществляется при помощи центрального процессора, расположенного в центральном контрольном помещении.
Отдельные установки, особенно установки, поставляемые единым блоком, контролируются с местных панелей управления. Эти панели соединены с главной системой управления системами шин или электронными соединениями. Необходимые защитные приборы для завода адаптированы к изменяющимся рабочим параметрам процесса (запуск, отключение, нормальная работа и аварийное отключение).
В случае крупной неполадки завод останавливается автоматически для обеспечения безопасности на заводе. Запуск и отключение отдельных установок завода и всего завода производятся в полуавтоматическом режиме.
Данные с установок, поставляемых единым блоком, измерительных приборов и алармов передаются по сети передачи информации на центральный процессор. Контрольные расчетные цепи, которые не включены в поставку оборудования, поставляемого единым блоком, генерируются внутри системы логического процессора.
Большинство стандартных функций управления может быть активировано автоматически.

Потребности в персонале

Котельная/ТЭС работает непрерывно, работа осуществляется в 3 смены.
Для нормальной работы и обслуживания завода мы рекомендуем наличие следующего персонала:
1 менеджер на дневной смене. Если менеджер не имеет квалификации инженера-технолога, ему должен ассистировать инженер-технолог, который будет
контролировать процесс и работу завода. Он оказывает поддержку в эксплуатации и координирует необходимое техническое обслуживание.
2 оператора на смене. Хотя бы один оператор должен иметь техническое образование и один электротехническое, и иметь опыт работы с контрольно-измерительными приборами и с управлением. Они должны быть способны решать не очень сложные проблемы во время ночной смены самостоятельно.
Для сменной работы необходим персонал на четыре-пять смен. Необходимо учесть время отпусков и отсутствие по болезни.
Опционально 2 механика для небольших технических работ.

Во время запланированного технического обслуживания:
1 специалист по электротехническим работам в течение одной из смен.
1 человек для измерительных приборов и системы управления процессов в течение одной из смен.
1 человек для уборки и вспомогательных работ во время дневной смены
Одно из вышеупомянутых лиц на смене должен иметь лицензию для работы с котлом-утилизатором.

Локализация в РФ, Санкт-Петербург и Ленинградская область > 70-80%

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В соответствие с Градостроительным кодексом РФ от 29.12.2004 №190-ФЗ и постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 №87 (ред. от 02.08.2012)” О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию” проектная документация требует обязательного прохождения государственной экспертизы РФ.

Согласно вышеуказанным документам проектная документация (стадия «ПРОЕКТ») должна выполняется в следующем объёме, с содержанием в каждом разделе «пояснительной записки» и «графической части»:

Полный перечень

1) Пояснительная записка;
2) Схема планировочной организации земельного участка;
3) Архитектурные решения;
4) Конструктивные и объемно-планировочные решения;
5) Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений:
5.1) Система электроснабжения;
5.2) Система водоснабжения;
5.3) Система водоотведения;
5.4) Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, тепловые сети;
5.5) Сети связи;
5.6) Система газоснабжения;
5.7) Технологические решения;
6) Проект организации строительства;
7) Проект организации работ по сносу или демонтажу объектов капитального строительства;
8) Перечень мероприятий по охране окружающей среды;
9) Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности;
10) Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов;
11) Смета на строительство объектов капитального строительства.
Кроме этого, обязательной проработки требует иная документация в случаях, предусмотренных федеральными законами РФ, а именно:
– Выполнение инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий в объеме необходимом для прохождения экспертизы;
– Перечень мероприятий по гражданской обороне, мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;
– Требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства;
– Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС).

Сроки выполнения стадии «ПРОЕКТ» ориентировочно составляет 6-7 мес.

Согласно письму Министерства регионального развития РФ от 22.06.2009г. №19088-СК/08 распределение базовой цены проектирования, рассчитанной с использованием справочников базовых цен на проектные работы, распределяется в следующих размерах: Проектная документация – 40% и Рабочая документация – 60%. Также согласно этому письму, в отличие от ранее действовавших документов не предусматривается стадийность проектирования: «ТЭО», «проект», «рабочий проект», а используются понятия «проектная документация» и «рабочая документация».
На основании Постановления от 05.03.2007г. №145 «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий» стадия «ПРОЕКТ» проходит обязательную госэкспертизу. Сроки проведения госэкспертизы, согласно Градостроительного кодекса РФ, составляют не более 60 дней с момента сдачи документации на экспертизу, и зависит от сложности объекта капитального строительства. Стоимость прохождения госэкспертизы рассчитывается по таблице к «Положению об организации и проведении государственной экспертизы проектной документации результатов инженерных изысканий» (Постановление от 05.03.2007г. №145), исходя из стоимости проектирования и инженерных изысканий.
Стадия «Рабочая документация» требует выполнения следующих основных разделов:
1) Технологические решения (установочные чертежи оборудования, трубопроводы различного назначения, вспомогательных систем и тепловая изоляция);
2) Архитектурно-строительные решения (генеральный план, строительные решения, конструкции железобетонные и конструкции металлические);
3) Система электроснабжения (общие станционные электрические схемы первичных соединений, электрооборудование, заземление, кабельное хозяйство, кабельные конструкции, кабельная раскладка, электроосвещение, вторичная коммутация, автоматизированная система управления, и КИПиА, автоматизированная система пожаротушения);
4) Система водоснабжения и водоотведения;
5) Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, тепловые сети;
6) Сети связи;
7) Система газоснабжения;
8) Система охранно-пожарной сигнализации.

Сроки выполнения стадии «Рабочая документация» ориентировочно составляют 6 мес.

Стоимость проектирования ориентировочно, с учетом привязки типового проекта составляет около 2% от стоимости генподряда и применительно к стоимостному индикативу котельной. В эту стоимость проектирования не включены работы по внешнему энергообеспечению объекта, а именно газоснабжение, водоснабжение, водоотведение, электроснабжение, теплоснабжение и другим внешним коммуникациям. По вышеуказанным позициям требуется получение технических условий.
После получения технических условий и уточнения объемов работ будет предоставлено технико-коммерческое предложение. Объём и состав разделов проекта по внешним коммуникациям требует уточнения, исходя из технических условий, выданных энергоснабжающими организациями на территории реализации проекта.
Также требуется проработка вопросов по разделам проекта (“ООС”, “ГОиЧС”, “СМиС”) и инженерных изысканий (инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-экологических изысканий). По разделу “ГОиЧС” также требуется получение технических требований от МЧС. Ориентировочная стоимость данных разделов составляет от 10% до 15% от стоимости проектирования и будет представлена коммерческим предложением после уточнения объемов работ.