Účinné čištění žebrovaných trubek v EKO ve spalovně biomasy pomocí Šok-Pulz-Generátorů (SPG) firmy Explosion Power GmbH

• Foto

240 000 tun přírodního dřeva je ročně spalováno ve spalovně biomasy, která se nachází v Nesle (ve Francií), kde je její energie obnovitelně využitá k výrobě elektrické energie (130 GWh/rok), procesního tepla (220 GWh/rok) a chladicí vody (2 GWh/rok). Vlastník AKUO Energy a provozovatel CNIM EB tímto od roku 2013 přispívají k redukci CO₂-emisí místního průmyslu. Od července 2016 byly provozní podmínky znatelně zlepšené, kdy byly po prvé instalované Šok-Pulz-Generátory (SPG) pro kontinuální a plně automatizované čištění žebrovaných trubek výměníku tepla (ekonomizéru) v kotli spalovny biomasy. R&D tým provozovatele CNIM vypracoval studií umístění a zároveň spolupracoval během instalace a zprovozění SPG. Zkušební provoz a návazné analýzy příslušných parametrů kotle umožnily ověření účinnosti čištění a optimalizaci intervalů pro vyvození šok-pulzů.

Spalovací zařízení o velilosti 16 MWel je vybaveno kotlem typu „Single Pass“. Rozprašovací podavač s možností recirkulace popílku z cyklonu umožňuje účinné spalování přírodního dřeva s minimalizací nedopalu ve spalinách. Spaliny vystupující ze spalovací komory vstupují do vertikálního přehřívaku a pokračují přes výparník a cyklon do ekonomizéru (EKO), kde jsou spaliny ochlazené ze 250°C na 170°C. Oba ekonomizéry (EKO) jsou koncipované ze žebrovaných trubek. Každé EKO má celkové rozměry 6,7m délku x 2,4m šířku x 1,6m výšku.

Od uvedení kotle do provozu v červnu 2013 byly dva svazky EKO čištěny 2 až 3 krát denně, každý pomocí RSG-AR ofuků (spotřeba páry 10 t/h), které byly umístěné nad jejími svazky. Kromě toho byly mezi svazky instalovány sonické rohy (typ Nirafon). Teplota spalin průchodem EKO zobrazuje profil „pilového zubu“ (obrázek 2 vlevo, žlutá křivka). Při konstantním výkonu 100t/h páry se teplota spalin za EKO zvýšila o 40K a to ze 140°C na 180°C během 10 dnů. Teplotní gradient spalin přes EKO vykazoval 100K s čistým modulem, ale pouze 50K po 10 dnech provozu (hnědá křivka). Dočasná spotřeba páry až do 10% celkové produkce páry během čištění pro každý ofuk vedla k problémům v regulaci řízení kotle. K udržení konstantního odběru procesní páry, jakož i chladicí vody pro odběratelé bylo nutné dočasně zvýšit produkci páry v kotli během provozu ofuků.

V červenci 2016 byl na stejné stěně mezi oběmi svazky EKO (obr. 1, vpravo) nainstalován jeden TwinL a jeden EG10XL SPG (zprvu pronajat CNIM EB). Do té doby neexistovaly žádné zkušeností s provozem Šok-Pulz-Generátorů ve svazcích EKO s žebrovanými trubkami v kotlích na biomasu. Vzhledem k vysoké absorpci tlakových vln v žebrovaných trubkách byly vybrány od pravého počátku nejvýkonnější jednotky a aktivované s intervalem jednoho pulzu za hodinu. Po zprovoznění SPG bylo možno odstavit sonické rohy a oba ofuky se dnes používají zřídka (5 až 7 čisticích cyklů za měsíc).

Problém provozu s profilem „pilového zubu“ mohl být vyřešen pomocí čištění SPG (obr. 2, vpravo). Výstupní teplota na svazcích EKO mohla být stabilizována s výkyvy pouze 20K, gradient snížení teploty spalin přes svazky EKO mohl být stabilizován na 80K. Inspekce svazků EKO po 5 měsících provozu nevykázala žádné známky abraze nebo opotřebení materiálu vlivem tlakových vln provozem SPG. Mezitím byly Šok-Pulz-Generátory zakoupeny a definitivně nainstalovány. Kotle na biomasu lze nyní provozovat nepřetržitě a bez dalšího ručního čištění jednotek EKO. Krátkodobé zvýšení produkce páry již není nutné, což dále snižuje nápeky a nánosy během provozu kotle. Šok-Pulz-Generátory prokázaly v této nové funkci, že tato technologie čištění může být aplikovaná s vysokou účinností pro výměníky tepla s žebrovanými trubkami a tímto přispět k ochraně kotle.

Autoři:
M.Sc. Process Engineering Kaspar Ninck (Explosion Power GmbH), Lenzburg/Suisse,
PhD Nazim Merlo (CNIM), La Seyne-sur-Mer, France
Dipl. Ing. Mirek Spicar, spicar-consulting, Ottenbach/Švýcarsko

Autor

• (red)