Prebudovanie existujúceho zariadenia odsírenia

• Foto

Podstatnou črtou špecifikácie pre zdokonalenie odsírenia bola premisa, že by z prestavby nemala vyplynúť zvýšená hodnota tlakovej straty z obavy, že by inak došlo k obmedzeniu maximálneho výkonu elektrárne (výpadok hlavného ventilátora ODS). Táto požiadavka, aby sa v súvislosti s potrebným výrazným zvýšením výkonu odlučovania nielenže dodržala nová hraničná hodnota, ale aj aby sa zvládol podstatne zvýšený obsah síry v uhlí, predstavovala špeciálnu výzvu.

KONCEPCIA

Jadro vývoja koncepcie pre riešenie existujúcej problematiky tvorilo využitie tzv. Trays (slovensky segmenty TRAY, alebo „misy“). Jedná sa pritom o špeciálne zabudované diely podobné misám so sitovým dnom, ktoré umožňujú výrazné zväčšenie plochy látkovej výmeny a predĺženie doby kontaktu medzi dymovými splodinami obsahujúcimi SO₂ a tekutou pracou suspenziou tým, že sa vytvorí bublajúca vrstva pozostávajúca z pracej suspenzie a bubliniek plynov. Tým sa zvyšuje efektivita premeny látky a skutočný výkon odlučovania je možné posunúť bližšie k teoreticky možnej fyzikálno-chemickej hornej hranici. Táto hodnota je daná pomerom cirkulujúceho objemu pracej suspenzie a objemu dymových splodín (tzv. pomer L/G) a závisí teda od počtu inštalovaných rozstrekových rovín, ako aj od výkonu jednotlivých obehových čerpadiel.

Rovina TRAY podľa návrhu firmy Steinmüller Engineering sa skladá z jednotlivých modulov, ktoré sú riešené podľa individuálnych požiadaviek. Jeden takýto modul je ako príklad ukázaný na obr. 2.

Technológia Tray využíva pomerne jednoduchý princíp. Napriek tomu jej úspešné nasadenie závisí od mnohých faktorov, ktoré musia byť vo fáze navrhovania navzájom vyvážené. Napríklad dodatočná strata tlaku závisí nakoniec vo veľkej miere „výšky nahromadenia“ bublajúcej vrstvy v TRAY moduloch, ktorá však zasa vyplynie z rovnováhy medzi plynnými a kvapalnými časticami v protiprúde. V princípe platí, že čím vyššia je výška nahromadenia, tým väčšia je aj tlaková strata, o to vyšší je aj nárast účinnosti absorpcie.

V tomto zmysle spočíval podstatný problém v tom, aby sa už vopred určila maximálne povolená, tzn. ďalšími opatreniami kompenzovateľná strata tlaku a aby sa na tomto základe dosiahol čo najvyšší nárast účinnosti. Pritom musia byť zohľadnené všetky jednotlivé „odpory prúdenia“, z ktorých sa skladá komplexný systém práčky. Sem patrí napríklad pôvodne sedem rozstrekových rovín, s ich dýzami pracujúcimi čiastočne v protiprúde a odlučovače kvapiek v hornej časti práčky, ale samozrejme aj straty prúdenia v dôsledku rozdelenia a presmerovania samotných plynných splodín. Pri riešení tejto úlohy sa ako mimoriadne nápomocné ukázalo byť uskutočnenie CFD simulácií.

OPATRENIA PRESTAVBY

Pred prestavbou bolo Odsírenie osadené celkovo 7 rozstrekovými rovinami. Aby sa vytvoril potrebný priestor, bola najprv, pri pohľade zospodu, kompletne demontovaná rozstreková rovina č. 2 a otvory pre potrubia boli na telese absorbéra uzavreté slepými prírubami. Oporná konštrukcia roviny bola použitá na uloženie, resp. na podopretie roviny s trays (tácňami) v absorbéri. Na tento účel bola táto konštrukcia upravená podľa výpočtu statiky a doplnená o nosníky a lišty.

Aby sa kompenzovala časť straty tlaku, spôsobenej tácňami, boli ostatné roviny vybavené novými dýzami. Na rozdiel od pôvodne inštalovaných axiálnych trysiek boli použité dvojsmerné tangenciálne dýzy. Rozdelenie pomeru súbežného a protiprúdneho podielu jednotlivých trysiek bolo pritom prispôsobené špeciálnym požiadavkám v tomto projekte, aby sa dosiahlo optimálné využitie efektu tryskového prúdenia na zníženie tlakových strát.

Aby sa umožnila inštalácia dvojitých tangenciálnych trysiek, boli príslušné rozvodné rúry (header) v absorbéri otočené o 90° okolo osi rúr. Tým sa hrdlá trysiek dostali do vodorovne zoradenej polohy (viď obr. 3).

Ďalšie úspory tlakovej straty sa dosiahli prebudovaním odlučovačov kvapiek. Pritom boli demontované obe existujúce vrstvy s odlučovačmi plochého typu a nahradené lamelovými odlučovačmi vo vyhotovení s tvarom sedlovej strechy. Boli pritom riešené tak, aby sa znovu mohli využiť existujúce podpery a ventily doterajšieho systému čistenia. Okrem toho boli uskutočnené menšie úpravy, ako napríklad preložka miest dávkovania vápenca na vyššie ležiace rozstrekové roviny.

VÝSLEDOK

Uskutočnené opatrenia viedli vo svojom súčte k výraznému zvýšeniu výkonu odsírenia. Počas normálnej prevádzky elektrárne pred jej opatreniami posilnenia, predstavovala priemerná záťaž SO₂, ktorá bola privádzaná do odsírenia asi 6 000 kg/h, pri koncentráciách SO₂ v oblasti 8 000 mg/Nm³. V súčasnosti sa prevádzka vykonáva často s koncentráciami v oblasti 11 000 mg/Nm³, so špičkovými hodnotami až do 14 500 mg/Nm³, z čoho vyplývajú záťaže vyše 12 000 kg/h. Napriek výrazne vyššiemu zaťaženiu je odsírenie schopné plniť naň kladené požiadavky, takže je zabezpečené splnenie hraničnej hodnoty emisií 200mg/Nm³, platné od roku 2016.

Pritom je požiadavka, aby sa v dôsledku prestavby negenerovali žiadne ďalšie tlakové straty, splnená aj pri rozdielnych výkonoch kotlov, takže nie je obmedzená pružnosť prevádzky.

V porovnaní so stavom pred prestavbou sa teraz na dosiahnutie potrebného výkonu odlučovania v prevádzke vyžaduje neustále prevádzka minimálne o jednu rozstrekovú rovinu menej, takže sa ušetrí elektrický výkon 500 kW potrebný pre prevádzku príslušného čerpadla práčky, čo sa pozitívne prejaví na relatívnych prevádzkových nákladoch odsírenia.

Rebuilding the existing desulfurization plant
As part of the renovation measures in the Nováky power plant, it was necessary to rebuild the existing desulphurisation plant, which is shown in Fig. 1. A number of requirements had to be met at the same time that, on the one hand, come from the emission limit of 200 mg/Nm SO_x in force under an EU directive at the beginning of 2016 and, secondly, from the renovation measures for boilers and other parts of the plant, which prepare the plant operator for an expected change in the quality of coal.

Autoři

• Kaiser Sven
• Dr. Binkowski Stefan