Μηχανισμοί ρύπανσης - αντιμετώπιση - επέκταση χρόνου μεταξύ συντηρήσεων

Abstract

Σημαντικό μέρος των απαιτήσεων ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα καλύπτεται από λιγνιτικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Ο ελληνικός λιγνίτης χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και τέφρα και χαμηλή θερμογόνο δύναμη. Η ανάπτυξη επικαθίσεων είναι σύνηθες φαινόμενο στο εσωτερικό των λεβήτων και έχουν σημαντική επίδραση στη λειτουργία των σταθμών παραγωγής ενέργειας (μειωμένη απόδοση, απώλειες ατμού από τους αυλούς του υπέρθερμου και των υδροτοιχωμάτων με συνέπεια τη διαφυγή των καυσαερίων με υψηλότερη θερμοκρασία γεγονός που οδηγεί στη δυσλειτουργία των ηλεκτροστατικών φίλτρων). Επιπλέον, η εκτεταμένη ρύπανση των λεβήτων προκαλεί συχνότερες κρατήσεις των μονάδων για καθαρισμό και οδηγεί σε μειωμένη παραγωγή και αυξημένο κόστος συντήρησης. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από μια σειρά μετρήσεων σε έναν λέβητα ο οποίος εμφάνισε εκτεταμένη ρύπανση στο εσωτερικό του. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού του κατασκευαστή. Εντοπίστηκε ένα πλήθος διαφορών μεταξύ των μετρήσεων και των σχεδιαστικών δεδομένων που οφείλονται στις ιδιαιτερότητες της εκτεταμένης εμφάνισης επικαθίσεων. Επιπλέον, μελετήθηκε η χημική σύσταση και συμπεριφορά των επικαθίσεων που αναπτύσσονται στις μονάδες του ατμοηλεκτρικού σταθμού Καρδιά ενώ συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν και δείγματα τέφρας από την τεφρολεκάνη και δείγματα ιπτάμενης τέφρας. Το σύστημα ατμού της μονάδας προσομοιώθηκε με το λογισμικό DNA με σκοπό την μοντελοποίηση της επίδρασης των επικαθίσεων στα γενικά χαρακτηριστικά λειτουργίας της μονάδας. Τα υπολογιστικά αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Επιπλέον, μια σειρά πρακτικών μείωσης των επιπέδων επιμόλυνσης των λεβήτων προτείνεται και αξιολογείται με σκοπό την αύξηση του χρόνου μεταξύ των κρατήσεων των μονάδων για συντήρηση.

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.