Nový záložný nábehový zdroj

• Foto

Po roku 2015 bol počet tepelných zdrojov v Elektrárňach Nováky zredukovaný zo sedem na tri. Reálne však predstavujú už len dva skutočne nezávislé tepelné zdroje, pretože bloky č. 1 a 2 ENO B majú spoločné odsírenie spalín. Pri krátkodobom výpadku fluidného kotla FK 1 a blokov č. 1 a 2 je možné podľa odborných odhadov a skúseností nabehnúť kotle do cca 3 hodín bez potreby cudzej pary. Výpadok odsírovacieho zariadenia na viac ako 24 hodín spôsobí ale spoločné odstavenie blokov č. 1 a 2 ENO B. Pri poruche odsírenia musia ísť obidva bloky do odstávky po 24 hodinách z ekologických dôvodov.

Na základe takejto radikálnej zmeny v elektrárni vznikla po roku 2015 reálna hrozba spoločného výpadku zostávajúcich tepelných zdrojov. Na vyriešenie tohto problému sa museli pracovníci inžinieringu zamerať už 2 – 3 roky skôr, keď bolo jasné, že sa významne zníži počet tepelných zdrojov v elektrárni.

V ČOM TKVIE HLAVNÝ PROBLÉM PRI NÁBEHU TEPELNÝCH ZDROJOV ELEKTRÁRNÍ NOVÁKY?

Ťažší a komplikovanejší nábeh veľkých tepelných zdrojov v ENO spočíva v používaní mazutu ako nábehového a stabilizačného paliva v elektrárni. Toto palivo je totiž za bežných teplôt husté. Musí sa zohriať na minimálnu prevádzkovú teplotu v rozmedzí 70 až 150°C, aby sa dalo použiť v nabiehacích a stabilizačných kotlových horákoch. Ohrev mazutu sa vykonáva pomocou tzv. cudzej pary o teplote cca 240–260°C, tlaku 0,6 MPa a potrebným prietokovým množstvom pre tepelné zdroje cca 20 t/h.

Pretože zdroje nedokážu po dlhšom výpadku znova nabehnúť samé, hrozilo, že môže dôjsť k odstaveniu elektrárne na dlhšie obdobie (viac ako 48 hodín) a musel by byť vyhlásený stav núdze v oblasti dodávok tepla v sústave centrálneho zásobovania teplom. Táto skutočnosť by výrazne znížila prevádzkovú spoľahlivosť elektrárne ako dodávateľa tepla mestu Prievidza obzvlášť v zimných mesiacoch.

Cieľom projektu bolo zvýšiť prevádzkovú spoľahlivosť elektrárne inštalovaním záložného nábehového zdroja, a tak zabezpečiť nábeh aspoň jedného tepelného zdroja Elektrárne Nováky po roku 2015 v prípade vynúteného výpadku zostávajúcich tepelných zdrojov v dôsledku neočakávaných udalostí a náhodných porúch.

Ak je v prevádzke aspoň jeden zdroj, dokážeme ním nahriať pred a počas štartu druhý nabiehaný zdroj. Tak tomu bolo do konca roku 2015. Po tomto dátume sa však situácia zmenila, spoločnosť musela tento fakt brať do úvahy a prostredníctvom svojho útvaru inžiniering ho riešiť. Riešením bola buď zmena nabiehajúceho a stabilizačného paliva alebo zabezpečenie ohrevu mazutu malým nezávislým zdrojom. Ekonomika nákladovosti uprednostnila záložný nábehový zdroj. Elektráreň Nováky je po roku 2015 schopná štartu zo studeného stavu, v prípade že by boli všetky jej veľké tepelné zdroje či už plánovane alebo vplyvom súhry náhod naraz odstavené.

Paru potrebných parametrov v súčasnosti vyrobí a dodá malý autonómny záložný nábehový zdroj inštalovaný v prevádzke s parným prepojením na všetky tri tepelné zdroje – FK 1, bloky č. 1 a 2 ENO B. Ako palivo bola vybratá motorová nafta. Pre uvažovanú dĺžku nábehu približne do 16 – 17 hodín je vytvorená pohotovostná zásoba až na cca. 24 hodinovú prevádzku.

Záložný nábehový zdroj je počas svojho nábehu autonómny z hľadiska schopnosti samostatného automatického nábehu na svoje prevádzkové parametre, s vyvedením svojho parného výkonu do existujúceho parného prepojenia ENO A s ENO B. Je navrhnutý tak, aby svojím vyhotovením a výkonom splnil parametre pre „cudziu paru“ nevyhnutnú k nábehu jedného z ktoréhokoľvek kotlov blokov č. 1 a 2 prevádzky ENO B a fluidného kotla FK 1 prevádzky ENO A. Má overenú technológiu, zabezpečuje ekonomickú, bezpečnú a spoľahlivú prevádzku z pohľadu svojho určenia. Zdroj je uvažovaný vyslovene na núdzovú prevádzku v rozsahu max. 240 h/rok. Z tohto dôvodu sa na takýto zdroj tepla neuplatňujú emisné limity v zmysle Vyhlášky MŽP SR č. 410/2012 Z.z.

Návrh a technickú špecifikáciu vypracoval inžiniering za asistencie dotknutých pracovníkov závodu, technickú dokumentáciu a realizáciu vykonala firma ROEZ, s. r. o. z Levíc. Posúdenie, odsúhlasenie technickej dokumentácie a samotná realizácia prebiehali tiež pod dohľadom pracovníkov odborných útvarov inžinieringu a s podporou pracovníkov dotknutých útvarov závodu. V súčasnej dobe je záložný nábehový zdroj prevádzkyschopný v prípade potreby účinného nasadenia.

Základné parametre kotla:

• Identifikačný názov: UL-SX 22000 firmy BOSCH
• Výstupné médium: prehriata para
• Menovitý parný výkon: 21,20 t/h
• Maximálny trvalý parný výkon: 21,20 t/h (pri dodržaní teploty pary 270°C)
• Minimálny parný výkon: 5,00 t/h
• Menovitý tlak prehriatej pary: 0,7 MPa (g)
• Teplota prehriatej pary: 270°C
• Teplota napájacej vody: 105°C
• Menovitý tepelný výkon kotla: 15,24 MW – pri 25°C
• Menovitý tepelný príkon kotla: 16,94 MW (motorová nafta) – pri 25°C
• Teplota spalín za kotlom: 262°C

Účinnosť kotla pri vzťažnom palive (NM) a teplote okolia 25°C a pri:

• menovitom parnom výkone 89,3 %
• maximálnom trvalom parnom výkone 88,8 %
• minimálnom výkone 91,3 %
  
  
• Typ spaľovacieho procesu: pretlakový
• Regulačná schopnosť kotla: 25 až 100 % menovitého výkonu
• Palivo hlavné (vzťažné palivo): Nafta motorová (letná, prechodná, zimná)
• Palivo alternatívne: Zemný plyn
• Palivo pre zapaľovanie horáka: propán-bután

Pri podmienke, že záložný nábehový zdroj je v „základnej pozícii“, t. j. všetky zariadenia sú pripravené na nábeh, pomocné kvapaliny a zásobovanie elektrickou energiou sú k dispozícii, je zdroj schopný dosiahnuť nasledovné nábehové časy:

• Studený nábeh - teplota NV 17°C až 28°C ≤ 3,6 hodín
• Teplý nábeh - teplota NV ≥ 28°C ≤ 1,5 hodín (počiatočný stav kotla: 1,21 bar, 105°C)
• Horúci nábeh - teplota NV ≤ 105°C ≤ 0,5 hodín (počiatočný stav kotla: 5 bar, 150°C)
• Spotreba paliva – 1 425 kg/h (cca 1,70 m³/h)

Čerpanie nafty sme navrhli z existujúcich nádrží 2 × 25 m³ palivového hospodárstva závodu dvojplášťovým potrubím DN 40 PN 10 dĺžky 616 bm. Potrubie je monitorované v celej dĺžke podtlakovým indikátorom. Kvôli veľkej vzdialenosti medzi hlavnými palivovými nádržami a kotlom záložného zdroja, či prípadnému doplňovaniu hlavných nádrží a lepšej obsluhe dopravy nafty bola zriadená päť kubíková stabilizačná nádrž tesne pri ZNZ, na ktorú je napojený palivový horák kotla. Horák je dvojpalivový s možnosťou spaľovania zemného plynu. Tak isto aj konštrukcia kotolne je navrhnutá ako plynová, aby bolo v budúcnosti umožnené bezproblémové napojenie záložného zdroja na zemný plyn. Zdroj má svoj vlastný samonosný komín s výškou 37,9 m pred ktorý je zaradený tlmič hluku. V budove kotolne je okrem kotla aj napájacia nádrž s celkovým objemom 12 m³ a prevádzkovým 8,4 m³ aj s odplyňovačom.

Teplota napájacej vody je 103 až 105°C. Pre rýchly nábeh môže kotol získať napájaciu vodu zo systému FK 1, ak to okolnosti umožňujú, t.j. teplota napájacej vody v systéme FK 1 má v tom čase vyššiu teplotu, ako je teplota napájacej vody vlastnej napájacej nádrže záložného zdroja. ZNZ má svoju vlastnú chemickú úpravu napájacej vody z dôvodu ochrany vnútorných povrchov paro-kondenzátneho systému proti korózii. Chemikálie sú dávkované priamo do napájacej nádrže.

Zdroj má svoj lokálny riadiaci systém umiestnený v rozvádzači ktorý bol súčasťou dodávky kotla. Rozvádzač sa nachádza v priestoroch kotolne. Pre riadenie kotla a úpravy vody je použitý systém SIMATIC S 300 CPU 314C-2-PN-CP. Ovládanie je riešené cez lokálny dotykový ovládací panel TP 1200. Samotný systém je zodpovedný za riadenie, monitorovanie a bezpečnostné funkcie kotla a TUV. Je schopný autonómneho riadenia pripojenej technológie bez zásahu nadradeného DCS, ale neumožní bezobslužný automatický nábeh celej technológie „na jedno tlačidlo“ a bezobslužnú prevádzku kotolne. Pri prevádzkovaní kotla musí obsluha postupovať podľa prevádzkových predpisov. Kotol je možné nabehnúť len lokálne z panela v rozvádzači.

Nadradený systém riadenia DCS je jestvujúci DCS systém riadenia fluidného kotla OVATION. Nová technológia kotolne je monitorovaná z tohto systému. HW a SW systému bol doplnený o nové signály z lokálneho PLC a z nových meraní a spotrebičov prídavnej technológie. Okrem meraní a pohonov, ktoré sú súčasťou dodaných balených jednotiek, (kotol, TUV) boli do DCS inštalované zariadenia priamo pripojené HW do nadradeného systému.

Záložný nábehový zdroj bol ukončený v požadovanom termíne a kvalite. Nakoľko je určený pre štart v prípade núdze jedného veľkého tepelného zdroja elektrárne, bude jeho spoľahlivosť overovaná prekontrolovaním a spustením každých šesť mesiacov.

O autorovi: V roku 1976 vyštudoval Strednú priemyselnú školu strojnícku v Považskej Bystrici, následne študoval na Slovenskej vysokej škole technickej, strojnícka fakulta v Bratislave odbor Energetické stroje a zariadenia, ktorú ukončil v roku 1981. Po ukončení vysokej školy pracoval postupne od roku 1981 v štátnom podniku Banské stavby Prievidza ako konštruktér a samostatný odborný ekonóm, v roku 1994 vo firme REGA s.r.o. ako obchodno-montážny pracovník, v rokoch 1995 až 2001 v Hornonitrianskych baniach Prievidza ako samostatný konštruktér. V Elektrárňach Nováky pracuje od roku 2001, kde postupne prešiel pozíciami vedúci oddelenia konštrukcie, technik správy údržby a od roku 2009 pôsobí na oddelení technického inžinieringu a rozvoja na pozícii Špecialista správy projektu – turbíny.

New backup start-up source
The Nováky power plant (ENO) has two plants. Both plants ENO A (FK 1) and ENO B (units 1 and 2) are responsible for both generating electricity and supplying heat as support services for its customers. High demands for reliability and quality are especially placed on the support services. In terms of the operational reliability of the plant, which is the main and particularly important factor in the provision of support services like supplying heat to the city of Prievidza and other customers, the power plant is again operating at a high level thanks to the building of a backup startup source.

Autor

• Ing. Geschwandtner Milan