Míchací centrum a zásobní nádrž sádrovcové suspenze Nového zdroje Elektrárny Ledvice 660 MWe

• Foto

MÍCHACÍ CENTRUM NA VÝROBU KONCENTROVANÉ ČERPATELNÉ SUSPENZE

Součástí dílčího provozního souboru DPS 10.07 Míchací centrum a akumulační nádrže záměsové vody jsou zařízení pro výrobu koncentrované čerpatelné suspenze, jako polotovaru pro výrobu litého aditivovaného granulátu vyrobené dokonalým zvlhčením a homogenizací předmíchané suché směsi popílku, řízeného přídavku vápna jako aditiva, sádrovcové suspenze a alternativně též rozplavené sádrovcové suspenze připravené z nepromytého energosádrovce a záměsové vody.

Výstupním materiálem z MC je koncentrovaná čerpatelná suspenze, jako polotovar pro výrobu konečného výrobku - litého granulátu v domíchávači (řízený přídavek částečně odvodněné a podrcené strusky a korekční záměsové vody), který je následně systémem čerpadel a potrubí kontinuálně dopravován na složiště elektrárny (součást OB10.2).

DISPOZICE A ROZMÍSTĚNÍ ZAŘÍZENÍ – ZDŮVODNĚNÍ, POPISY

Míchací centrum je umístěno v SO 472-1 Sila popílku a míchací centrum ve třech podlažích dvou popílkových sil (silo č. 1 a silo č. 2), a to v podlažích +13,700, +10,300 a +4,800 m. Mezi oběma sily je spojovací průchozí část, nad kterou je mezi sily pro skladování popílků umístěno provozní silo práškového vápna (součást dodávky technologie MC).

Jednotlivá technologická podlaží míchacího centra lze charakterizovat následovně:

• podlaží + 13,700 m:
  podlaží dávkování materiálů, tj. popílku a vápna, spolu s dopravou nepromytého odvodněného energosádrovce (EGS) do objektu popílkových sil.
• podlaží + 10,300 m:
  podlaží s rychloběžnými mixéry, nad nimiž je umístěn míchací šnekový dopravník pro předmíchání obou suchých komponent (popílku a vápna) před vstupem do mixéru, dále je zde instalováno dávkování vlhkého EGS do rozplavovacích nádrží.
• podlaží + 4,800 m:
  v tomto podlaží jsou umístěny homogenizačně expediční (míchací) nádoby polotovaru - koncentrované suspenze, dopravní čerpadla a expediční potrubí suspenzí umístěné pod stropem podlaží, dále jsou zde rozplavovací nádoby EGS (pro každou výrobní linku jedna) spolu s čerpadly a dopravním potrubím do každého mixéru.

Součástí DPS 10.07 jsou technologická zařízení pro:

• Dávkování popílku (uzavírací šoupátka, zařízení pro dávkování a dopravu popílku a páleného vápna k míchacím zařízením, dále fluidní dopravníky, pneumatické vykladače a plnicí hubice pro expedici suchého popílku).
• Doprava a dávkování nepromytého energosádrovce.
• Dávkování sádrovcové suspenze.
• Dávkování a doprava vápna.
• Míchání koncentrované čerpatelné suspenze (míchací zařízení 1. a 2. stupně, čerpadla a potrubí pro dopravu koncentrované čerpatelné suspenze od míchacích zařízení k domíchávači vnější trubní dopravy litého granulátu).
• Akumulační nádrže záměsové vody a zařízení pro dávkování a rozvod záměsové vody.
• Proplach zařízení po ukončení míchání nebo při poruše zařízení.

POPIS TECHNOLOGICKÉHO PROCESU MC, POUŽITÝCH STROJŮ A ZAŘÍZENÍ

Expedice suchého popílku

Pro expedici suchého popílku železničními a automobilovými cisternami je v každém sile umístěno přímo ve dně vypouštěcí potrubí s ručním uzavíracím šoupátkem, fluidním dopravníkem a jednocestným pneumatickým vykladačem, na který navazuje šikmé ocelové potrubí. Toto potrubí je zaústěno do automatické plnicí hubice osazené v nakládacím prostoru situovaném nad zapanelovanou vlečkou. Plnící hubice je vybavena integrovaným filtračním zařízením s odtahovým ventilátorem, vibrátorem, uzavíracím kuželem na výstupu a snímačem max. hladiny v cisterně. Hubicí se zajistí plnění železničních i automobilových cisteren. Kapacita expedice popílku je 150 t/hod. z každého sila.

Plnící hubice je řízena autonomním řídicím systémem instalovaným v rozvaděči plnící hubice (přímo na hubici), který mj. ovládá vrátek plnící hubice, vibrátor a odprašovací filtr s ventilátorem. Ovládání je možné pomocí závěsného ovladače s tlačítky. Po zmáčknutí tlačítka START na závěsném ovladači plnící hubice a splnění dalších podmínek pro zahájení plnění se spustí vlastní plnění. 

Po naplnění cisterny popílkem nebo zmáčknutí tlačítka STOP na závěsném ovladači dojde k zastavení plnění.

Zařízení pro dávkování popílku

Na každý výstup ze sila navazuje dávkovací linka pro jeden z mixerů EHM 145 ve složení ruční uzavírací šoupátko, uzavírací šoupátko s pneupohonem, rotační podavač (turniket) se změnou otáček frekvenčním měničem a navazující průtokovou váhou. Od váhy je popílek dopravován k předmíchacímu zařízení v suchém stavu šnekovým dopravníkem.

Doprava a dávkování energosádrovce

Dávkování energosádrovce (EGS) do rychloběžných mixerů EHM 145 je prováděno formou tekuté rozplavené sádrovcové suspenze se zaústěním přímo do každého rychloběžného mixeru. Sádrovcová suspenze je připravována v rozplavovacích nádobách, instalovaných v sile 2, pro každou dvojici mixérů slouží jedna rozplavovací nádoba.

Doprava nepromytého EGS do MC je realizována dvěma cestami – ve formě odvodněného EGS přepravovaného pásovými dopravníky z vedlejšího objektu (buď přímo od odstředivek nebo z meziskladu EGS) a ve formě zahuštěné sádrovcové suspenze čerpadly a dopravním potrubím ze ZNSS.

Do rozplavovací nádoby je tedy kontinuálně dávkována sádrovcová suspenze a odvodněný EGS (buď obojí současně, nebo pouze jednou cestou). V případě potřeby může být do rozplavovací nádoby dávkována voda pro rozplavení odvodněného energosádrovce. V rozplavovací nádobě dochází k intenzivnímu promíchání směsi, kterému napomáhá i sekundární oběhové míchání zajišťované cirkulačním čerpadlem (uzavřený okruh).

Vzhledem k tomu, že obsah vody v sádrovcové suspenzi i v odvodněném EGS vstupující do rozplavovacích nádob může kolísat, je nutné měřit hustotu suspenze v těchto nádobách. Pod každou nádrží jsou instalována dvě odstředivá čerpadla, jejichž otáčky jsou řízeny frekvenčními měniči, každé z nich dopravuje sádrovcovou suspenzi k příslušnému mixéru.

Doprava a dávkování odvodněného energosádrovce do rozplavovacích nádob

Doprava odvodněného EGS do rozplavovacích nádob v MC je realizována pásovými dopravníky, které jsou rovněž součástí dodávky technologie MC. Předávací místo nepromytého odvodněného EGS je v sousedním objektu OB 09 FGD/odsíření. Odvodněný EGS je od předávacího místa dopravován šikmým pásovým dopravníkem délky cca 50 m, odtud padá EGS přes přesyp na horizontální pásový dopravník délky 15 metrů a pokračuje na reverzní pásový dopravník délky 7 metrů, ze kterého je hmotnostně dávkován do jedné z rozplavovacích nádob.

Doprava a dávkování sádrovcové suspenze do rozplavovacích nádob

Do rozplavovacích nádob v míchacím centru je zavedena potrubní smyčka ze ZNSS se sádrovcovou suspenzí o obsahu sušiny cca 50% s tolerancí ±5%. Součástí DPS10.07 je potrubí dávkování sádrovcové suspenze do rozplavovacích nádob vč. uzavíracích a regulačních armatur a snímačů. Součástí dodávky DPS 10.07 je také zařízení pro měření hustoty sádrovcové suspenze vstupující do rozplavovací nádoby.

Dávkování a doprava vápna

Součástí dodávky technologie MC je provozní silo vápna o kapacitě 100 m³, umístěné mezi dvěma popílkovými sily č. 1 a 2. provozní silo vápna má čtyři výpady, každý je určen pro jeden ze čtyř mixerů. Vápno je kontinuálně hmotnostně dávkováno do šnekového dopravníku vápna, který jej dopraví do míchacího šneku.

Míchání čerpatelné koncentrované suspenze

Vzhledem k charakteru výstupního polotovaru z míchacího centra, tj. koncentrované čerpatelné suspenze s obsahem vody 30 a 34 % byl použit dvoustupňový systém míchání. Základní promíchání a homogenizace vstupních komponent probíhá v rychloběžných mixérech EHM 145, jejichž konstrukce je chráněna patentem. Druhý stupeň míchání tvoří míchací nádoba s míchadlem, společná vždy pro dva mixéry.

Pod stropem podlaží +10,300 m, kde jsou osazeny mixery, je zavěšen nad každým mixerem míchací šnekový dopravník určený pro dopravu a vzájemné předmíchání suchých složek (popílek a vápno). V každém popílkovém sile je umístěna dvojice mixerů EHM 145. Do mixeru je dále zaústěn přívod sádrovcové suspenze a samostatný přívod záměsové vody doplňované v rozsahu dané receptury. Všechny pevné látky (popílek, vápno, sádrovec) jsou dávkovány hmotnostně s přesností max. ±3%.

V mixéru EHM 145 zamíchaná, homogenní koncentrovaná suspenze bez suchých hrudek a částic, jako polotovar pro výrobu litého granulátu (LG), vždy ze dvojice mixerů pokračuje do míchací nádoby vybavené vertikálním míchadlem (druhý stupeň míchání), kde pokračuje proces míchání a sjednocení konzistence. Pro měření viskozity suspenze je využit samostatný měřící okruh.

Z míchací nádoby je koncentrovaná suspenze přečerpávána do domíchávací nádrže aditivovaného litého granulátu v PS 32 odstředivým čerpadlem. Na dopravním potrubí vedoucím do domíchávací nádrže aditivovaného litého granulátu jsou nainstalovány armatury, průtokoměr a měřič hustoty.

Jako záměsové voda je využívána odpadní voda z provozu Nového zdroje. Množství záměsové vody (korekční vody) dávkované do mixérů je řízeno na základě aktuálně dávkovaného množství sušiny a vody obsažené v rozplavené suspenzi (požadovanou vlhkost výsledné suspenze navolí operátor). V průběhu provozu může docházet k přímému odběru a expedici jemné frakce popílku (popílek z 2. tahu) a celé produkce energosádrovce (EGS) a tím ke změně vlastností koncentrované suspenze vyráběné v MC.

Proplach míchacích zařízení
Proplach mixerů, míchacích nádob, rozplavovacích nádob suspenze EGS, čerpadel a dopravních potrubí při ukončení provozu se provádí záměsovou vodou nejčastěji přímo do domíchávače litého granulátu, alternativně lze v případě potřeby provést proplach i do akumulační nádrže proplachové vody. V případě proplachu do domíchávače LG je proplachová voda z MC doplňována další vodou a využita pro proplach trasy trubní dopravy na složiště.

Zásobní nádrž sádrovcové suspenze (ZNSS)

ZNSS slouží ke skladování zahuštěné sádrovcové suspenze z FGD (OB09). Systém ZNSS jako celek je řízen plně automaticky. Sádrovcová suspenze je zahuštěná na hydrocyklonech (součást FGD) na obsah cca 50% sušiny o hustotě cca 1 500 kg/m³.

Technologické zařízení ZNSS
ZNSS je vybavena jedním vertikálním míchadlem, které zajišťuje homogenizaci sádrovcové suspenze v celém objemu nádrže. Je vybaveno čtyřmi axiálními míchacími elementy na společné hřídeli. Při výpadku elektrického proudu je ve velmi krátké době nastartován náhradní zdroj el. proudu (dieselagregát). ZNSS je vybavena dvěma snímači hladiny (bezkontaktními radary).

Potrubní smyčka ze ZNSS do VEP a zpět
Pro dopravu zahuštěné sádrovcové suspenze ze ZNSS do MC (VEP-OB 10.1) slouží dvě odstředivá kalová čerpadla, instalovaná v čerpadlovně v těsné blízkosti nádrže. Při běžném provozu je pracovní vždy pouze jedno čerpadlo a druhé je připraveno pro záskok. Regulace dopravovaného množství sádrovcové suspenze je prováděna změnou otáček příslušného čerpadla. 

Při výpadku čerpadla dojde k automatickému najetí čerpadla v záskoku a současně k automatickému proplachu čerpadla v poruše.

Technologické zařízení vypouštěcí jímky ZNSS včetně potrubních rozvodů
V blízkosti ZNSS je situována vypouštěcí jímka, která slouží jednak pro sběr oplachové vody a úkapů a jednak umožňuje před odstávkou ZNSS její úplné vyčerpání. Vypouštěcí jímka ZNSS je vybavena vertikálním míchadlem, kalovým čerpadlem a snímačem hladiny (bezkontaktní radar). Z jímky lze oplachovou vodu či zbytky sádrovcové suspenze vyčerpat buď zpět do ZNSS, nebo do míchacího centra.

SPOLEČNÉ ZPRACOVÁNÍ VEP V ELEKTRÁRNĚ LEDVICE

Způsob nakládání s vedlejšími energetickými produkty v elektrárně Ledvice se již před výstavbou nového zdroje vyznačoval vysokou technickou úrovní, zejména spolehlivý provoz trubní dopravy čerpatelného stabilizátu ze směsi vysokoteplotního popílku, REA produktu a fluidních popílků má charakter evropské a světové novosti.

Vedení elektrárny ve snaze udržet a upevnit znalostní náskok v oblasti nakládání s VEP předložilo návrh na realizaci zcela nového, ekonomicky výhodného způsobu společného zpracování všech VEP v provozních podmínkách po uvedení nového energetického zdroje do provozu a následném odstavení dvou starých kotlů K2 a K3 a zadalo v roce 2011 firmě ECO-BUILDING BRNO s.r.o. vypracování technicko- ekonomické studie se záměry:

• Vytvořit optimální podmínky pro společné zpracování všech VEP takovým způsobem, aby litý granulát vyráběný v míchacím centru nového zdroje byl ve velké expediční nádrži (domíchávači LG) mísen s čerpatelným stabilizátem G2 z fluidních popelovin a všechny složky pak byly ve formě směsného litého granulátu čerpány do prostoru výsypky povrchového dolu.
• V důsledku zpracování fluidních popelovin obsahujících volné vápno a bezvodý síran vápenatý jako pojivové složky společně s VEP z nového zdroje minimalizovat spotřebu drahého práškového vápna.
• V souvislosti s realizací společného ukládání VEP v Elektrárně Ledvice po odstavení starých kotlů vyloučit, nebo alespoň výrazně snížit investiční náklady na úpravu a modernizaci starých provozů.
• Snížit náklady na provoz zařízení pro zpracování VEP v ELE.
• Alespoň do doby dokonalého osvojení výroby směsného litého granulátu v podmínkách společného zpracování VEP a jeho dopravy do vnitřní výsypky SD-DB ponechat plně funkční strojně-technologické vybavení míchacího centra MC II (B4) a trubní přepravy produktu na odkaliště Fučík.

Řešitel studie v polovině roku 2012 předložil návrh možných způsobů dopravy fluidních popelovin v čerpatelné formě do domíchávače NZ ELE, vzdáleného cca 500 metrů od míchacího centra MC II, s využitím stávajících i nových technologických zařízení s tím, že u jednotlivých navržených technických řešení byly uvedeny jejich výhody a nevýhody. V průběhu řešení zadaného úkolu a provedení řady laboratorních technologických zkoušek byla pracovníky řešitele a elektrárny Ledvice podána PUV, následně v 03/2013 byl udělen UV 25109 Vápenatá čerpatelná kompozitní směs.

Po odsouhlasení ČEZ, a.s., ELE /ČEZ, a.s., PT/ŠKODA PRAHA začaly v srpnu 2013 práce na projektové dokumentaci OB10 Propojení VEP (ECO-BUILDING BRNO s.r.o.). Systém technologií propojení VEP byl zrealizován v průběhu let 2015 až 2016.

Vlastní řešení zahrnuje především provedení úpravy (modernizace) stávající technologie míchacího centra II (MC II), do kterého byla mj. doplněna nová čerpadla a potrubní systémy. Fluidní popely jsou dopravovány v podobě čerpatelné suspenze pomocí nových kalových čerpadel dopravními potrubími do domíchávače LG NZ. Vzájemné propojení technologií je řešeno pomocí dvou potrubí světlosti DN 100 (jedno pracovní a druhé záložní) a jednoho potrubí světlosti DN150, přičemž délka každého potrubí činí cca 500 m, Potrubí DN 100 je využíváno při současném provozu obou bloků B4 a B6. Při samotném provozu bloku B4 je využíváno potrubí DN 150.

V rámci modifikace technologie byly provedeny dílčí úpravy jak zařízení MC II (B4), tak také OB 10.2 – Vnější VEP (B6) a tyto se promítly i do možnosti řízení provozu z jednoho operátorského pracoviště (velínu VEP B6). V průběhu 1. pololetí 2017 byla tato nová technologie firmou ECO-BUILDING BRNO s.r.o. uvedena do provozu.

Litý granulát, vyráběný v domíchávači LG NZ, je mísen s čerpatelnou suspenzí G2 vyráběnou v MC II z fluidních popelů a ve formě aditivovaného litého granulátu dopravován z prostoru nové čerpací stanice NZ (B6) pomocí čerpadel potrubím DN200 do ukládacího prostoru ve vnitřní výsypce SD a.s. – Dolu Bílina.

Mixing centre and gypsum suspension storage tank of Nový zdroj Elektrárna Ledvice 660 MWe
The firm ECO-BUILDING BRNO s.r.o. was, in the context of construction of Nový zdroj Elektrárna Ledvice 660 MWe (NZ ELE), operated and owned by ČEZ, a.s., the sub-contractor of the higher contractor OB10.1 - Internal Management VEP and OB10.2 - External Management VEP of the firm KLEMENT a.s. The subject of the order was project, engineering and supply work on technological equipment of the mixing centre for processing of fly ash (MC), calcium sulphate, lime and mixing water into the form of pumpable concentrated ash suspension - intermediate product for production of cast additive-treated granulate (CG). One part was a comprehensive supply of technology including engineering, production assembly and commissioning of technological machines and equipment of the mixing centre (system for fluidisation of fly ash accumulation silos 1 and 2, dry dispatch of fly ash, system for batching fly ash, powder lime, calcium sulphate in the form of gypsum suspension and dehydrated calcium sulphate, mixing and transport of pumpable concentrated fly ash suspension to cast granulate mixer) and technology of gypsum suspension supply tank (GSST), representing a system for pumping condensed gypsum suspension from the 50 m³ tank to the 2500 m³ GSST, supply of GSST mixing equipment and subsequent transport of suspension from GSST to mixing centre MC).

Autoři

• Ing. Bílý Miroslav CSc.
• Ing. Ivan Martin