Nová technologie v C-Energy Planá

Cílem komplexní rekonstrukce teplárny v Plané nad Lužnicí bylo vybudování variabilního zdroje, který umožní souběžnou výrobu elektřiny a tepla z různých paliv, především zemního plynu v kogeneračních jednotkách, a v případě potřeby také v záložním plynovém kotli, a tuzemského hnědého uhlí v nových kotlích. Nová technologie roštových kotlů s prvky fluidní techniky umožňuje i spalování biomasy. Celkový elektrický instalovaný výkon je navýšen z původních 46,5 MWe na cca 57 MWe. Celkový instalovaný tepelný výkon se naopak snižuje z původních 191,7 MWt (v uhlí) na 109,9 MWt (65,8 MWt v uhlí, 43,89 MWt v plynu).

Nové zařízení významně zvýšilo účinnost zdroje, v uhelném zdroji lze dosáhnout hodnoty účinnosti celkové výroby energií i více než 60% v závislosti na množství dodaného tepla, v plynovém zdroji dokonce až 84%. Projekt přináší také významné ekologické přínosy zejména ve snížení emisí SO2 a NOx. Spaliny uhelných kotlů jsou čištěny v nové odsiřovací jednotce, čištění spalin plynových motorů je zajišťováno moderní katalytickou metodou.  Emise nového zdroje činí méně než 50% hodnot původního zdroje (který ovšem také plnil platné ekologické limity).

Projekt celkové rekonstrukce teplárny byl rozdělen do tří etap. V první etapě byly instalovány nové plynové kogenerační jednotky skládající se ze čtyř soustrojí tvořených plynovým pístovým motorem s generátorem, každé o elektrickém výkonu 9,17 MW, a stejného počtu spalinových kotlů (HRSG kotlů) na výrobu páry. V červnu 2014 byly zahájeny první zkoušky a ve druhé polovině září 2014 byly motory uvedeny do komerčního provozu.

Součástí první etapy byla ještě výstavba nové horkovodní stanice. S tím souvisel i další velký projekt – rekonstrukce rozvodů tepla. Část tepla, které bylo určeno pro vytápění bytů v Sezimově Ústí II a budov v některých podnicích v průmyslovém areálu, původně dodávaná ve formě páry, se nyní dodává ve formě horké vody. Odběratelům tak odpadá nutnost mít instalovánu výměníkovou stanici na výrobu horké vody z páry, navíc při dopravě tepla v horké vodě se význmamně snižují ztráty a zefektivňuje dodávka. Snížení ztrát je dosaženo také díky výměně starého předimenzovaného parního potrubí za nové, jehož parametry lépe vyhovují aktuálním potřebám zákazníků. 

Poslední částí první etapy díla byla rekonstrukce záložního olejového kotle K4 na zdroj spalující zemní plyn o výkonu 13,3 MWt. Díky plynovému palivu umožňuje toto zařízení poměrně rychlé najetí do provozního stavu v případě náhlé poruchy na některém z hlavních výrobních zařízení teplárny. 

Další etapou projektu byla instalace nového uhelného kotle, který nahradil jeden ze tří granulačních kotlů. Původní kotel K3 byl odstaven z provozu v březnu 2014, postupně demontován a na jeho místě začala výstavba K5 – uhelného kotle s prvky fluidní techniky. Jedná se o jednobubnový kotel s přirozenou cirkulací, podtlakový, čtyřtahový. Jmenovitý parní výkon kotle je 40 t/h (32,9 MWt) a jmenovité parametry přehřáté páry jsou 4,5 MPa/ 486°C.

V poslední fázi projektu byl instalován druhý uhelný kotel K6, který nahradil další stávající granulační kotel K2. K6 je stejného typu a má stejné parametry jako K5. Souběžně s výstavbou kotle K5 byl také realizován projekt jednotky mokrého odsíření, která teplárně umožňuje plnit přísné emisní limity platné pro období od roku 2016. Kouřové plyny odcházející z kotlů jsou nejprve v modernizovaných elektrostatických odlučovačích zbaveny pevných částic a následně vstupují do nové jednotky odsíření. Pro redukci síry ve spalinách se používá metoda mokré vápencové vypírky v odsiřovacím absorbéru.

Od května do září 2015 proběhla též rekonstrukce původní parní turbíny o elektrickém výkonu 46,5 MWe na zařízení přizpůsobené novým parametrům páry z K5 a K6 o jmenovitém výkonu 20 MWe. Díky tomuto zásahu se zvýšila účinnost výroby elektrické energie. V rámci prací na turbíně byl vybudován také nový parovod ostré páry dimenzovaný na parametry nových kotlů.

BLOKOVÉ SCHÉMA

POPIS TECHNOLOGIE

Plynové motorgenerátory

Plynové motorgenerátorové jednotky s příslušenstvím jsou umístěny v nově vybudované strojovně situované v prostoru severozápadně od stávajícího hlavního výrobního bloku. Plynové motory mohou kromě výroby elektrické energie vyrábět i teplo. K chlazení motoru (olej, kompresor, těleso motoru) slouží vřazený chladicí okruh, který může buďto předehřívat vratnou vodu ze sítě CZT (do nové HVS) anebo v případě, že není odběr topné vody do sítě CZT, je chlazen chladicí vodou ze stávajících ventilátorových věží.

Takto získané teplo může činit při plném zatížení motorů cca 4 x 5 MWt. Pro další využití tepla v palivu (resp. ve spalinách plynového motoru) byl za plynový motor instalován HRSG kotel (spalinový parní kotel), který vyrábí páru, jejíž primární využití se předpokládá pro výrobu horké vody v HVS, případně pro výrobu technologické páry na úrovni 1 MPa.

HRSG kotel (Spalinový parní kotel)

Spalinový parní kotel slouží k využití tepelné energie obsažené ve spalinách k výrobě páry o tlaku 1 MPa. Tuto páru je možné přímo dodávat do přilehlých průmyslových závodů, popřípadě ji využít k ohřevu vody do systému centrálního horkovodního vytápění.

Horkovodní výměníková stanice (HVS)

Kapacita výměníkové stanice na výrobu topné vody činí cca 30 MWt (zimní špička). Jako topné médium slouží jednak pára z regulovaného odběru TG3 0,3 MPa a dále je k ohřevu topné vody využita i pára vyrobená z tepla spalin plynových motorů. Tepelný potenciál spalin plynových motorů je částečně využíván i pro předehřev vratné topné vody do HVS pomocí spalinových výměníků 4 x 2,85 MWt.

Kotle K5 a K6

Proces spalování uhlí v kotli využívá systém spalování ve fluidní vrstvě. Zplyňování a částečné spalování paliva probíhá na dvojici roštů vytvářejících podmínky fluidních reaktorů umístěných ve spodní části spalovací komory. Do roštů je přiváděn primární spalovací vzduch a palivo. Nad rošty jsou do ohniště zaústěny dýzy sekundárního a terciálního spalovacího vzduchu pro dohoření hořlavých plynů a úletového podílu z fluidní vrstvy paliva. Ve spalovací komoře jsou instalovány dva najížděcí (stabilizační) plynové hořáky. Spaliny ze spalovací komory (1. tah s přehříváky páry) dále vstupují do druhého tahu, v jehož spodní části je umístěn žaluziový odlučovač pro separaci hrubé frakce popílku. Ve třetím tahu jsou umístěny další bloky přehříváku páry, ve čtvrtém pak bloky ohříváku vody. Tlakový systém tvoří dvojitá napájecí hlava, systém regulace teploty vody před ekonomizérem, bloky ohříváku vody, buben, membránové stěny výparníku a bloky přehříváků s regulací teploty výstupní páry. Ve výparníku se tvoří parovodní směs, která je zpět vracena do bubnu. Ta je dále zavedena do vstupního dílu přehříváku. Regulace přehřátí je prováděna vstřikem napájecí vody. Z regulační komory pokračuje zchlazená pára výstupní komorou kotle do parovodu ostré páry. Kotel je částečně nesen a částečně zavěšen v nosné konstrukci, která je vyrobena z válcovaných profilů. K ní jsou zároveň připojeny obslužné plošiny a galerie kotle.

Redukční a redukčně-chladící stanice páry

Bezpečná a spolehlivá dodávka páry různých tlakových a teplotních parametrů je zajištěna systémem redukčních a redukčně-chladících stanic, které umožňují vzájemnou zastupitelnost výrobních zdrojů nebo zálohují regulované odběry páry z TG3 v případě jejího odstavení.

Jednotka mokrého odsíření spalin

Odsiřovací zařízení je společné pro spaliny z obou uhelných kotlů (K5 a K6) tak, aby byly dodrženy požadované emisní limity a účinnost odsíření na principu technologie mokré vápencové vypírky. Odsíření spalin probíhá v jednom absorbéru. Komín pro odsířené spaliny, jehož horní okraj je ve výšce 85 metrů, je umístěn jako nástavec na absorbéru a z něj jsou odsířené spaliny vypouštěny přímo do ovzduší. Hlavním aparátem, ve kterém probíhají reakce mezi plynnou a kapalnou fází a zajišťují záchyt kyselých škodlivin SO2, HCl, HF, je sprchový absorbér a odlučovač kapek. Spodní část kontaktní (sprchové) zóny slouží k ochlazení spalin na teplotu odpovídající relativní vlhkosti výstupních spalin . Chemické reakce mezi plynem a kapalinou probíhají v obou částech absorbéru. V kontaktní zóně je plyn kontaktován s rozstřikovanou suspenzí síranu, siřičitanu a uhličitanu vápenatého, kde v kapénkách suspenze probíhají fyzikální i chemické pochody. Součástí technologie je dále silo na jemně mletý vápenec. Vápencová suspenze se připravuje v zásobní nádrži, do které je v pevně nastaveném poměru, dávkován vápenec a voda. Následně se dávkuje vápencová suspenze do absorbéru. Produkt mokré odsiřovací technologie – energosádrovec – je získáván odvodněním sádrovcové suspenze. Energosádrovec se následně shromažďuje v kontejneru a je pravidelně vyvážen na skládku.

Foto: C-Energy