Inženýrské služby a realizované dodávky technologie SNCR společnosti ORGREZ, a. s.

• Foto

OWNER´S ENGINEERING

Činnosti vykonávané Owner´s inženýrem se mohou pohybovat od úzce definované role technického konzultanta až po partnera, který se podílí na přípravách projektu, provází jeho realizací a pomáhá dílo uvádět do provozu. Vzhledem k tomu, že také ORGREZ, a.s. se snaží hledat nové příležitosti a aktivity začali jsme se již dříve zaměřovat také na Owner´s inženýring. Své kvality předvedli specialisté ORGREZ především na Obnově bloků B3 a B4 ve Chvaleticích, kde působili jako součást týmu technického dozoru Investora (TDI). Ve své činnosti měli především zařízení, která byla opravována jak na strojovně, tak i v kotelně. Nová zařízení byla v kompetencích partnerů v týmu TDI.

Vymezení role ORGREZ pro týmy Owner´s inženýr je především jako spolehlivý a nezávislý partner pro technické a koordinační činnosti, které mohou obsahovat následující:

• kontrolu základních materiálů podle projektu, (atesty), účast při prováděné kontrole jakosti legovaných materiálů výrobcem, kontrola nastavení zařízení dle etalonů,
• kontrolu přídavných materiálů a zacházení s nimi (sušení a podobně),
• kontrolu a ověření svařovacích postupů (WPAR, WPS),
• kontrolu oprávnění svářečů,
• kontrolu svařování, příprava, sestavení, dodržování tepelného zpracování (předehřev, žíhání),
• podrobnou vizuální kontrolu svarových spojů,
• kontrola snímků z kontroly svarů prozářením,
• vizuální kontroly vyrobených částí doplněných o namátkovou kontrolu rozměrů,
• kontrolu shody výkresové dokumentace s vyrobenou součástí,
• kontrolu kompletnosti požadované technické dokumentace,
• kontrolu armatur ve výrobě,
• kontrolu čerpadel ve výrobě,
• kontrolu PKZ (plán kontrol zkoušek) popř. doplnění chybějících kontrol v návaznosti na evropské normy,
• kontrola izolací,
• účast při zkouškách čerpadel na zkušebně,
• účast při tlakových zkouškách vybraných tlakových částí ve výrobě,
• účast při tlakových zkouškách tlakového celku kotle,
• obecně odborný dohled při provádění zkoušek typu FAT a SAT,
• technickou konzultační činnost pro Investora (posouzení technického řešení, posouzení technických částí smlouvy s vazbou na garantované parametry, atd.).

Kromě zmíněné akce Obnova bloků B3 a B4 ve Chvaleticích se z minulých let můžeme pochlubit vynikajícími referencemi při kontrolách ve výrobě a na montážích při výstavbě biobloku v Kutné Hoře, při výstavbě kotlů v Třinci, rekonstrukce kotlů v Energetice Plzeň a expeditingu dílčích částí primárního okruhu pro elektrárnu Mochovce.

REALIZOVANÉ DODÁVKY TECHNOLOGIE SNCR

V současné době je již první vlna realizací primárních a sekundárních opatření u elektrárenských a teplárenských kotlů spalující uhlí, biomasu nebo jejich směs ukončena. Významná část provozovatelů kotelních zařízení realizovala primární opatření s ohledem na minimální investiční náklady a následně aplikovali sekundární opatření, která zajistila dosažení požadovaného limitu NO_x pod 200 mg/mN₃, který je dán legislativními předpisy.

Jako sekundární metoda snížení NO_x se prosadila metoda selektivní nekatalytické redukce SNCR a to zejména z důvodu investiční nenáročnosti v porovnání s metodou SCR a dále také s ohledem na malé prostorové a provozní požadavky. Vývoj a výzkum na poli SNCR stále probíhá a jeho cílem je dosažení co největší redukce NO_x při minimální možné spotřebě redukčního činidla a minimalizaci negativních jevů jako je čpavkový skluz a sním spojené dopady na spalinový trakt také obsah NH₃ v popílku. Vývoj metody SNCR se ubírá směrem k integraci s metodou měření teplotního pole ve spalovací komoře např. AGAM nebo pyrometrický systém, což umožnuje řídit individuálně jednotlivé trysky. Výsledkem této integrace je vstřikování do optimálních teplot a to pro kteroukoli trysku při nerovnoměrném teplotním poli a to zejména při nesymetrickém provozu hořáků, což má pozitivní vliv na spotřebu reagentu ale také na výši čpavkového skluzu. Další modifikace metody SNCR spočívá v doplnění vstřikovacího patra o systém selektivního chlazení spalin.

Systém selektivního chlazení spolu s měřením teplot ve spalovací komoře umožňuje provozovat technologii SNCR až do teplot ca 1 200°C, což je až o 150°C výše než u samotné metody SNCR. Systém selektivního chlazení spalin tak umožňuje aplikovat metodu SNCR také u kotlů, kde je teplota spalin ve spalovací komoře příliš vysoká a to zejména u vysokých výkonů a optimální teploty jsou až v oblasti přehříváku, kde je již rozstřik reagentu komplikovaný a v případě využití močoviny pak také velice riskantní,
ne-li zcela nemožný. 

Společnost ORGREZ hrála v procesu ekologizace kotelních zařízení významnou roli, která spočívala v dodávce technologie SNCR pro generální dodavatele staveb, kteří se zaměřovali na celkovou rekonstrukci kotle, optimalizaci spalovacího procesu a případně dodávky nových nízko-emisních hořáků.

VYBRANÉ REFERENCE DODÁVEK SNCR TECHNOLOGIÍ ORGREZ

• Komterm Morava, Kotel K5 a K7
• Unipetrol RPA, Kotel K17
• MONDI SCP, Ružomberok, Kotel na biomasu KB
• Teplárna Strakonice, Kotel K1 a K2
• DEZA, Kotel K4 a K5
• Plzeňská Teplárenská, Kotel K4 a K5
• Plzeňská energetika, Kotel K1
• Žilinská teplárenská, K1, K2 a K5
• EOP, Kotel K2, K3, K5 a K6
• Veolia Energie ETb, HK102
• Veolia Energie TKv, K2, K3 a K4
• Teplárna České Budějovice, K11

Jako klíčová se při tomto modelu technického řešení ukázala vzájemná spolupráce při návrhu denitrifikace kotle, a to zejména provázanost primárních a sekundárních metod denitrifikace. Jmenovitě se jednalo o sdílení informací během projektové fáze. Společnost ORGREZ řešila každou realizaci SNCR individuálně, takže pro zákazníka bylo vždy připraveno řešení na míru, které splňovalo jeho požadavky s ohledem na finanční a technické možnosti daného provozu. Jednalo se například o systém řízení technologie implementovaný v ŘS kotle vs. autonomní systém řízení prostřednictvím PLC či doplnění technologie SNCR o měření teplotního pole (AGAM nebo Pyrometrický systém) nebo systém selektivního chlazení.

Zcela samostatným problémem byla volba redukčního činidla a to 40 či 45% vodného roztoku močoviny nebo 25% čpavkové vody. Každé z těchto redukčních činidel má své nepopiratelné výhody ale také omezení. Volba reagentu závisela jednak na typu kotle, na místu vstřikování reagentu, atd. Čpavková voda může být vstřikována i do oblasti prvních teplosměnných ploch jako šotových přehříváku a pod, protože nemá žádný korozivní účinek. Naopak roztok močoviny se nesmí dostat na kovový povrch ve spalovací komoře, protože během procesu termického rozkladu vzniká kyselina kyanomočová, která má silné korozivní účinky.

U roztoku močoviny je tak nutné dodržet minimální vzdálenost vstřikovacích trysek od šotových přehříváků, což bylo u některých realizací problematicky realizovatelné. Do problematiky volby redukčního činidla byl také zainteresován zákazník a provozovatel kotle, který vznášel své požadavky zejména s ohledem na BOZP. Někdy tak při volbě reagentu vznikaly i paradoxní situace dané protichůdnými požadavky dodavatele primárních opatření, dodavatele sekundárních opatření a provozovatele kotle.

Technologie SNCR je relativně jednoduchý a provozně nenáročný technologický celek, který sestává z těchto základních prvků:

• Zásobní nádrž (nádrže) s dopravním modulem pro dopravu reagentu do kotelny.
• Míchací a měřící modul.
• Vstřikovací trysky.
• Systém řízení (Implementovaný v ŘS kotle nebo autonomní tj. PLC).

Doplňkové součásti technologie SNCR jsou:

• Systém měření teplot ve spalovací komoře AGAM nebo pyrometrický systém.
• Systém selektivního chlazení (pro provoz SNCR až do teplot ca 1 250°C).

Jako jeden z referenčních příkladů je možné uvést technologii SNCR v Teplárně Karviná (TKv) na severu Moravy provozovanou společností Veolia Energie ČR, a.s. Zde byla technologie SNCR dodána pro tři kotle, a to K2,K3 a K4. Jelikož se jedná o kotle starší výroby s těžkou vyzdívkou, byly možnosti optimalizace spalovacího režimu velmi omezené, jednalo se zejména o vysokou teplotu spalin při vysokých výkonech. Jako reagent by byla v tomto případě výhodnější čpavková voda, avšak zákazník již v areálu disponoval zásobními nádržemi pro vodný roztok močoviny.

Technologie SNCR tak musela být koncipována na bázi roztoku močoviny, což ve výsledku vedlo k doplnění technologie SNCR o systém selektivního chlazení (vysoká teplota spalin v místě vstřikování a blízkost přehříváku-riziko koroze). Dále byla technologie SNCR doplněna o systém měření teplot ve spalovací komoře dodaný firmou I&C Energo a to z důvodu nerovnoměrného teplotního pole v různých provozních stavech a vysokému požadovanému stupni redukce NO_x.

V MM modulu, srdci technologie je zajištěno řízení průtoku k jednotlivým vstřikovacím úrovním. Pro vizuální kontrolu průtoku je každá větev osazena plováčkovým rotametrem. Dále je každá větev osazena ručním škrtícím ventilem, který je určen pro manuální vyvážení systému, tj. zajištění rovnoměrného dělení průtoku zředěného reagentu mezi jednotlivé vstřikovací tryskly. V MM modulu je instalován snímač průtoku, který slouží pro monitorování spotřeby a dále jako zpětná vazba pro regulační ventil reagentu. Obdobně je koncipováno selektivní chlazení spalin, to je v činnosti pouze v případě, kdy teploty spalin přesáhnou optimální hodnoty tj. cca 1 050°C.

Dále je v MM modulu dále instalován průtokoměr pro procesní a chladicí vodu, tlakový vzduch a reagent. Tyto snímače slouží pro monitorování spotřeby těchto médií. Veškeré komponenty jsou s ohledem na korozivní účinky reagentu v nerezovém nebo plastovém provedení. Komponenty pro tlakový vzduch jsou ve standardním provedení tj. plast nebo ocel.

Řídicí systém technologie je plně implementován v ŘS kotle a využívá pro svou činnost emisní monitoring NO_x, NH₃, kontinuální měření teplot a také další provozní hodnoty. Algoritmus reguluje průtok reagentu na základě aktuální hodnoty koncentrace NO_x ve spalinách, a výkonu kotle. Všechny výše uvedené parametry slouží jako vstupní hodnoty pro algoritmus, který následně řídí průtok reagentu a zapíná jednotlivé vstřikovací trysky tak aby vždy vstřikovaly do optimálního teplotního okna, a v případě vysokých teplot aktivuje systém selektivního chlazení.

Takto koncipovanou technologií SNCR se podařilo dosáhnout u výše uvedené reference pro kotle K2, K3 a K4 redukce emisí NO_x na hodnotu méně než 190 mg/m_N³, 6 % O2 z původní hodnoty 380 mg/m_N³, 6 % O₂ při čpavkovém skluzu pod 10 mg/m_N³, 6 % O₂ (reálně do 5 mg/m_N³, 6 % O₂).

Technologie SNCR realizovány firmou ORGREZ jsou v současnosti provozovány v celé řadě elektrárenských a teplárenských kotlů a zajišťují spolehlivé plnění emisních limitů. Společnost ORGREZ realizovala celou řadu těchto technologií. V závěru je nutné podotknout, že technické řešení, kterým disponuje společnost ORGREZ , nepatří mezi ty nejlevnější technologie SNCR, avšak je s ohledem na konkurenci nejlépe propracovaná a navržená tak, aby splnila požadované parametry i očekávání zákazníka.

Engineering services and implemented deliveries of SNCR technology by the company ORGREZ, a. s.
In each investment project it is necessary to link the budget, schedule and technical part of the work and also to ensure the high quality of work and minimise the risks. Especially large investment projects often exceed the capacities of the Investor to ensure specialised personnel for complete project support. For this reason the position of Owner's Engineer appears, who ensures this support for the Investor.

Autoři

• Ing. Hlavová Jitka
• Ing. Blejchař Tomáš Ph.D.