Systém odsíření spalin Elektrárny Opatovice

• Foto

Majitel tepelné elektrárny Opatovice (EOP) se rozhodl nainstalovat dva nové absorbéry do existující elektrárny. Celkový výkon elektrárny spalující hnědé uhlí je celkem 363 MWel a celková tepelná kapacita je 932 MWt. V elektrárně je instalováno šest kotlů. V důsledku přísnějších emisních hodnot byla nezbytná výměna stávajících odsiřovacích jednotek, které již byly zastaralé. Změna v charakteristikách používaného paliva navíc povede k vyšší vstupní koncentraci SO₂, a to až na 10,582 mg / Nm³ (při 6 % O₂), zatímco emise čistého plynu musí být sníženy na méně než 200 mg/Nm³ (při 6 % O₂).

Smlouva na dodávku byla podepsána se společností Tenza a.s. v říjnu 2013 – generálním dodavatelem odsíření. Spojení zkušených odborníků společností Tenza a Hamon Enviroserv bylo zárukou dodržení i pevně stanoveného harmonogramu projektu. Hamon Enviroserv byla dodavatelem procesního a detailního engineeringu a dodavatelem klíčových komponent, jako byla například recirkulační čerpadla a trysky. Komerční provoz první odsiřovací jednotky byl spuštěn 21. března 2016.

FUNKCE ABSORBÉRŮ

Hlavními technologickými součástmi mokrého čištění spalin jsou dva absorbéry, které jsou rozděleny do dvou hlavních linek, přes které proudí spaliny. Součástí je i absorpční jímka, která slouží k zachycení použitého sorbentu (kalu). Aby se zabránilo tvorbě nánosu v absorpční jímce, kal je neustále aktivován za pomoci míchacích zařízení. Kal (použitý sorbent), nasátý z absorpční jímky, je opět jemně rozprášen po proudu a proti proudu spalin skrz úrovně pater. Správné uspořádání trysek v rozprašovacích patrech je nezbytně nutné pro zvýšení účinnosti absorbéru. Optimalizace průtoku je proto extrémně důležitá pro výslednou úroveň odsíření. Hlavním úkolem absorpční jímky je rozpuštění vápence, krystalizace a oxidace na sádru. Proto musí být minimální velikost jímky závislá na hmotnostním průtoku SO₂, který má být absorbován. Kal z absorbéru obsahuje hydrosiřičitan a je shromážděn v jímce absorbéru. Nový vápenec používaný na čištění spalin je do jímky stále postupně přidáván k zajištění toho, aby kapacita odsíření absorbéru zůstala konstantní. Kal je následně znovu čerpán do absorpční zóny. Dmýcháním vzduchu do absorpční jímky se ze síranu vápenatého formuje sádra. Kal obsahující sádru je jímán pryč z absorpční jímky.

V absorpční zóně reaguje SO₂ ze spalin se sorbentem za tvorby hydrosiřičitanu. Spaliny vstupují do absorbéru nad hladinou jímky a proudí skrze absorpční zónu, která se skládá z překrývajících se úrovní pater a dále pak do odstraňovače kapek. V odstraňovači kapek jsou kapky z absorpční zóny vráceny do procesu. Na výstupu z absorbéru je čistý plyn nasycen a může být tak díky své vlhkosti odstraněn. Projektový objem průtoku každého absorbentu je 810 000 m³/h. Každý absorbér má průměr 11 metrů v postřikové zóně a 16,5 metru v oxidační zóně.

MODELOVÁNÍ PROUDĚNÍ

Jak již bylo zmíněno, nejdůležitějším faktorem pro řádný provoz odsiřovací jednotky je rovnoměrné proudění spalin proti proudu a uvnitř vlastního absorbéru. Spojení obou fází (kapky a plynu) a jejich termodynamické chování, lze simulovat pouze pomocí simulace Eulerian-Lagrangian ve specifickém software v kombinaci s vlastními doplňky vyvinutými na míru.

Během fáze navrhování a řešení systému odsíření bylo detailně analyzováno proudění uvnitř kouřovodů a absorbéru. Modelování díky softwaru umožňuje technikům hodnotit výkonnost (teplotní profil, rozložení rychlosti, rozložení tekutin, odpařování vody a podobně), a to v jakémkoli bodě návrhu a podle toho, jak se výkon zařízení mění s různými úpravami - jakými jsou například nastavení řídících plechů, pozice trysek, změna typu trysek a podobně). Na následujícím obrázku jsou znázorněny trajektorie kapiček pro různé časové kroky.

SIMULACE

Za pomoci simulace CFD, kterou provedli experti společnosti Hamon Enviroserv, je chování dvoufázového průtoku graficky ilustrováno a detailně porovnáno. Všechny změny v návrhu tak mohou být detailně analyzovány a rychle stanovena optimalizovaná kombinace typů trysek a jejich přesná pozice. S tímto přístupem jsou jak kouřovod, tak i řídící plechy a všechny hlavní technologické vestavby absorbéru a potrubního systému optimalizovány a konečně definovány s přihlédnutím na všechny možné provozní stavy. Montáž byla zahájena u jednotky č. 4 koncem roku 2014. Zkoušky jednotky č. 4 byly započaty v březnu 2015 a trvaly, včetně testů a úprav, až do února 2016. U jednotky č. 3 se začalo se zkouškami následně mezi květnem a zářím roku 2016. Oba systémy jsou úspěšně provozovány od března 2016.

Flue gas desulphurization system at the Opatovice Power Plant
The successful performance test in 2016 of the desulfurization system, which consists of two absorbers based on wet limestone technology, saw the completion of the installation of the high-performance desulfurization system at the Opatovice power plant, which belongs to the EPH group. Two new and modern absorbers replaced the old installation of two absorbers, whose operation consisted of a wet limestone scrubber.

Autoři

• Dr. Bautsch Claudia
• Knoche Britta