Rozmrazovacie tunely - uhlie sa už rozmrazuje novou technológiou

• Foto

Pri dovoze paliva do elektrárne Nováky dochádza v zimnom období k zamŕzaniu uhlia v železničných vozňoch, čo znemožňuje jeho vykládku v požadovanej kvalite a bez určitých technických opatrení by bola časť uhlia vrátená späť k dodávateľovi. Jedným z opatrení je rozmrazovanie paliva v rozmrazovacích tuneloch RZT 1 a RZT 2.

Stav pred realizáciou
V rozmrazovacích tuneloch RZT 1 a RZT 2 bol ako ohrievacie médium na rozmrazovanie uhlia používaný horúci vzduch od kotlov blokov č. 3 a 4 ENO B o teplote max. 360°C, ktorý bol po prechode zmiešavacou komorou schladený na cca. 120°C. Z nej bol ďalej vháňaný do vnútorného priestoru rozmrazovacích tunelov a v nich bol rozvádzaný po oboch stranách rozmrazovacích tunelov betónovými kanálmi. Systém vykazoval viacero nedostatkov, z ktorých hlavný spočíval v obtiažnej a nepružnej regulácii tepla v rozmrazovacích tuneloch zapríčinenou kolísaním tepla horúceho vzduchu prichádzajúceho od kotlov. Konvekčný systém rozmrazovania paliva však musel zohľadňovať vplyv teploty na ložiská a podvozkový systém železničných vozňov, ktorý bol obmedzený na maximálne 60°C. Teplota vzduchu potrebná na rozmrazovanie uhlia musela byť korigovaná, aby nedochádzalo k poškodzovaniu železničných vozňov a principiálne sme nedokázali využiť maximálny potenciál konvekčného systému rozmrazovania paliva.

Fáza prípravy
Výzvou pre útvar inžinieringu bolo v rámci riešenia spojiť viacero požiadaviek: naďalej využívať existujúce priestory rozmrazovacích tunelov, zabezpečiť efektívne a kontinuálne rozmrazovanie, dosiahnuť najvýhodnejšie obstarávacie náklady, optimalizovať prevádzkové náklady, minimalizovať náklady na údržbu, riešiť celý proces rozmrazovania v automatickom režime s minimalizovaním požiadaviek na obsluhu zariadenia a znížiť tepelné straty pri zvyšovaní spoľahlivosti a presnosti regulácie celého systému riadenia. Pre splnenie technických a ekonomických požiadaviek boli predovšetkým zanalyzované možné teoretické východiska. Teplota hmoty je jedným z prejavov jej energie, akým je napríklad tepelné kmitanie molekúl hmoty.

Táto energia sa môže v zásade šíriť troma spôsobmi:

• konvekciou – prúdením,
• kondukciou – vedením,
• elektromagnetickým vlnením – sálaním.

Prvý a druhý spôsob šírenia tepelnej energie využívajú práve konvekčné teplovzdušné vykurovacie systémy. V tomto prípade sa tepelná energia vzduchu zohriateho od konvektorov alebo teplovzdušných výmenníkov šíri do priestoru postupným odovzdávaním energie – tepla, pričom sa samotný zdroj tepla ochladzuje. Nevyhnutnou podmienkou takéhoto šírenia tepla je hmotné prostredie, pretože odovzdávanie energie – tepla prebieha bezprostredným dotykom molekuly hmoty s vyššou teplotou s molekulou hmoty s nižšou teplotou.

Je zrejmé, že pre konvekčne vykurovaný priestor platí pravidlo, podľa ktorého teplota vzduchu (zohriateho konvektormi) je vyššia (maximálne rovná) než teplota okolitých predmetov (ktoré sa majú od neho zohriať).

Pri treťom spôsobe šírenia tepelnej energie – sálaním – nejde o odovzdávanie tepla vedením (konvekciou), ale elektromagnetickým vyžarovaním určitej vlnovej dĺžky. Energia elektromagnetického vyžarovania sa mení na teplo až po dopade vlnenia na povrch predmetov, ktoré túto energiu absorbujú. Platí tu fyzikálna symetria medzi vyžarovaním a pohlcovaním energie čierneho telesa. Ak teleso zohrievame, začne emitovať elektromagnetické vlnenie (energiu) do svojho okolia. Ak je táto energia pohltená iným telesom, spôsobí to jeho zohriatie. Táto vlastnosť je využívaná pri sálavom zohrievaní, kde ako zdroj vykurovacích systémov sa použijú infražiariče. Žiarenie infražiaričov môže prebiehať ako vo viditeľnej (svetlé infražiariče), tak i v infračervenej časti spektra (tmavé a supertmavé infražiariče). Priemyselný vykurovací systém musí spĺňať širšie komplexné požiadavky, ktoré sú charakterizované:

• Energetickou náročnosťou.
• Ekonomickou efektívnosťou.
• Ekológiou.

V roku 2014 bolo po vyhodnotení dostupných informácií, na základe technických a ekonomických aspektov a možných rôznych alternatív riešenia na útvare Inžinieringu manažérsky rozhodnuté, že v procese rozmrazovania energetického uhlia bude využitá nová technológia na princípe infražiarenia ohrevu materiálov s aplikáciou nasadenia elektrických priemyselných infražiaričov s emisivitou žiarenia 0,97 a sálavou účinnosťou 0,88. Rozmrazovanie uhlia infražiaričmi je lacnejšie, pretože ide o priame vykurovanie bez ďalšieho energonosiča ako je para, teplá či horúca voda. Z toho vyplýva, že objekty so sálavým vykurovaním vykazujú podstatne nižšie straty ako s vykurovaním konvekčným spôsobom.

Fáza obstarávania
Oddelenie inžinieringu pripravilo technickú špecifikáciu pre výber Zhotoviteľa. Začiatkom roka 2015 sa uskutočnil proces obstarávania. V rámci procesu obstarávania najlepšie technicko-ekonomické riešenie navrhla spoločnosť Austyn International s. r. o. Bratislava, ktorá celé dielo realizovala prostredníctvom svojich subdodávateľov. Spoločnosť Austyn International s. r. o. pôsobí na trhu riadenia prevádzky priemyselných objektov a administratívy - vetrania, vykurovania a osvetlenia so zámerom dosiahnutia najnižších možných prevádzkových nákladov pri zabezpečení potrieb prevádzkovateľa. Technické riešenie uvedenej spoločnosti v plnej miere akceptovalo stanovené technické požiadavky Objednávateľa Slovenských elektrární, a.s..

Fáza prípravy staveniska a realizácie diela
Základným dokumentom, z ktorého sme v tejto etape vychádzali, bol Zhotoviteľom spracovaný a Objednávateľom odsúhlasený projekt organizácie výstavby, projekt zariadenia staveniska a časový harmonogram realizácie.

Realizácia projektu bola zahájená 31. 8. 2015 s rozvinutím prác v nasledovnom rozsahu: demontáž jestvujúcej technológie v oblasti rozmrazovacích tunelov, demontáž technológie z kompresorovej stanice s následnými stavebnými úpravami objektu na novú vnútornú rozvodňu. V novej rozvodni vn/nn 6/0,4 kV je umiestnený transformátor 6/0,4kV 2000 kVA, suchý s liatou izoláciou v prevedení Eko Design, ktorý spĺňa požiadavky smernice Európskej únie č. 2009/125/ES a nariadenie komisie Európskej únie č. 548/2014 z 21. 05. 2014 a rozvádzač HR 1400V/3600A pre napojenie technológie rozmrazovania v tuneloch. Elektrické napájanie novej rozvodne bolo realizované z hlavnej 6 kV rozvodne R 03 ENO A, ktorá slúži ako zdroj vlastnej spotreby pre napájanie podružných rozvádzačov a spoločných prevádzok. V rozvodni bola realizovaná čiastočná rekonštrukcia kobky 3R03 s nainštalovaním nového vákuového vypínača a prístrojových transformátorov prúdu. Ostané prístroje ostali pôvodné s novým nakonfigurovaním digitálnej ochrany na prevádzkové parametre. Prívod do novej rozvodne rozmrazovacích tunelov je zabezpečený káblami 3x NA2XS(F)2Y 1x400/35 12/20kV. Postupne boli v rozmrazovacích tuneloch namontované káblové rozvody, infražiariče a systém riadenia procesu rozmrazovania. Realizácia bola ukončená 21. 12. 2015 po vykonaní kompletných skúšok s následným dolaďovaním celého systému v mesiaci január 2016. Konfigurácia nainštalovania priemyselných elektrických infražiaričov v rozmrazovacom tuneli č. 1 je rozdelená na jednotlivé sekcie podľa predpokladaného počtu na rozmrazenie paliva železničných
vozňov po jednotlivých sekciách alebo súčasné prevádzkovanie všetkých sekcií za účelom optimalizovania spotreby elektrickej energie.

• I. sekcia - 5 železničných vozňov,
• II. sekcia - 2 železničné vozne,
• III. sekcia - 2 železničné vozne.

Konfigurácia algoritmu je nasledovná:

• Prevádzkovaná: I. sekcia = 5 železničných vozňov
• Prevádzkovaná: I. - II. sekcia = 7 železničných vozňov
• Prevádzkovaná: I. - II. – III. sekcia = 9 železničných vozňov

Nainštalovanie priemyselných elektrických infražiaričov v RZT 2 bolo len za účelom temperovania železničných vozňov nad bodom mrazu pre zamedzenie ďalšieho premŕzania uhlia. Kvôli rozmrazovaniu energetického paliva v železničných vozňoch je v rozmrazovacích tuneloch nainštalovaných celkovo 450 kusov priemyselných elektrických infražiaričov s výkonom 3,6 kW a 108 kusov žiaričov s výkonom 1,2 kW s inštalovaným výkonom 1749 kW. Proces rozmrazovania je riadený plne automaticky systémom AGS na základe vstupných údajov o počte železničných vozňov, vonkajšej teploty, vnútornej teploty v rozmrazovacích tuneloch a vlhkosti. Systém funguje autonómne, na základe zosnímania požadovaných vstupných údajov dôjde k automatickému výpočtu času rozmrazovania železničných súprav. Celý proces kontroluje obsluha na zauhľovacom velíne.

Súprava vagónov je do RZT 1 navigovaná na presné miesto (v rozdielnych konfiguráciách 5, 7 alebo 9 vagónov), jej presné umiestnenie je kontrolované svetelnou rampou, ktorá následne signalizuje svetleným semaforom umiestneným z vonkajšej strany rozmrazovacieho tunela. Kým súprava vagónov nie je v správnej polohe, svieti na semafore červené svetlo a je zablokované zapnutie rozmrazovania. Po pristavení vagónov a uzavretí vonkajšej brány rozmrazovacieho tunela stlačí posunovač tlačidlo “Pripravené na rozmrazovanie“ a informuje obsluhu na velíne o počte pristavených vagónov. Obsluha velína cez operátorské pracovisko uvedie proces rozmrazovania do prevádzky. Systém vypočíta čas potrebný na rozmrazovanie vagónov, na operátorskom pracovisku obsluhy indikuje činnosť zariadenia, predpokladaný čas ukončenia rozmrazovacieho cyklu a zostávajúci počet hodín/minút. Po uplynutí času je obsluha na velíne informovaná, že je ukončený proces rozmrazovania a následne zabezpečí presun vagónov do hlbinných zásobníkov.

Počas realizácie investičného projektu boli v pravidelných intervaloch vykonávané pracovné rokovania so Zhotoviteľom za účelom hodnotenia postupu prác a operatívneho riešenia technických problémov, ktoré sa vyskytli. Mimoriadna pozornosť bola venovaná stavu bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci vo väzbe na organizáciu práce, používanie ochranných pracovných prostriedkov pracovníkmi Zhotoviteľa a postupnosťou prác v súlade s bezpečnými pracovnými postupmi. Za účelom zaistenia maximálnej bezpečnosti pri práci bol vypracovaný Plán bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci v súlade s Nariadením vlády Slovenskej republiky č. 396/2006 Z. z.. Všetky strany zúčastnené na realizácii investičného projektu vytvorili vhodné podmienky pre bezpečnú realizáciu prác a vykonávali všetky potrebné opatrenia, aby zabránili akýmkoľvek nehodám a udalostiam, ktoré by mohli viesť k poškodeniu zdravia, k ťažkému alebo smrteľnému zraneniu osôb či poškodeniu majetku alebo životného prostredia.

Stav po realizácii
Aby sme mohli vôbec uvažovať o procese uvádzania zariadení do prevádzky, museli byť splnené technické a legislatívne požiadavky a predložené podklady:

• protokoly o ukončení montáže,
• správy o vykonaní odborných prehliadok a skúšok vyhradených technických zariadení elektrických,
• osvedčenia z úradných skúšok,
• osvedčenia o kusovej skúške,
• vyhlásenia o zhode,
• protokol z nosných konštrukcii,
• protokol o ukončení funkčných skúšok,
• protokol o nastavení elektrických ochrán,
• protokol oukončení predkomplexných skúšok,
• protokol o ukončení komplexných skúšok,
• protokoly o zaškolení pracovníkov prevádzky a údržby.

Neoddeliteľnou súčasťou uvádzania diela do prevádzky bol i aktuálny stav dokumentácie diela.

Zhodnotenie
Vďaka novému technickému riešeniu rozmrazovania energetického uhlia v zimnom období bola výrazne zvýšená spoľahlivosť dopravy paliva do kotlov výrobných blokov č. 1 a 2 ENO B a fluidného kotla FK 1 ENO A, čo má vplyv na stabilizovanie dodávok elektrickej energie do energetickej sústavy a dodávok tepla pre vykurovanie mesta Prievidza. Investičný projekt na základe novátorského technického riešenia podstatne znížil náročnosť obsluhy a údržby na výkon prác, zvýšil úroveň bezpečnosti a spoľahlivosti prevádzkovania technického zariadenia bez zmeny na stav obslužného personálu.

O autorovi: V roku 1975 ukončil štúdium na Strednom odbornom učilišti elektrotechnickom v Žiline, následne začal študovať popri zamestnaní na Strednej priemyselnej škole elektrotechnickej v Partizánskom. Štúdium v odbore silnoprúd úspešne ukončil maturitnou skúškou v roku 1979. V Elektrárňach Nováky pracuje od roku 1975, kde postupne prešiel pozíciami majster elektroúdržby, a od roku 1987 hlavný majster odboru údržby elektrodielne. Od roku 2005 po vzniku Centrálnej údržby Slovenských elektrární pracoval vo funkcii vedúceho oddelenia realizácie opráv elektro. Od roku 2009 pôsobí na útvare Technického inžinieringu a rozvoja ako Špecialista správy projektu klasika – elektro.

Thawing tunnels – Coal is already being thawed with a new technology
In the preparation process of the investment project „Reconstruction of thawing tunnels“ in Power Station Nováky, the attention was drawn predominantly to the thorough analysis of the real condition current technology and technical condition of devices have, by which whole process of thawing energetic coal stored in rail wagons is ensured in winter months. For this, we use thawing tunnels (RZT 1, RZT 2) To which are, before a coal-unloading, inserted loaded rail wagons and then they‘re thawed. For the thawing of coal, a hot air from boilers in the unit number 3 and 4 ENO B are used. A shutdown of manufacturing units number 3 and 4 ENO B was fixed for 31.12.2015 for the reason of not fulfilling established European Union emission limits valid until 1.1.2016. For this reason, it was unavoidable to find a new technical solution to ensure thawing of energetic coal.

Autor

• Štálnik Peter