Systémy čištění spalin z pohledu optimalizace provozních nákladů

ÚVOD

Mezi nejčastěji diskutované možnosti patří ekologizace stávajícího provozu versus výstavba nového zdroje (uhelného, plynového, biomasového). Není výjimkou ani úvaha o uzavření provozu. Důvodem jsou totiž relativně značné náklady, a to jak investiční, tak i provozní.

Tento příspěvek se věnuje především stránce provozních nákladů v rámci ekologizace stávajících zdrojů, která bývá často neprávem opomíjena. A to jak v rámci rozhodování, tak i bohužel často v rámci konkrétního výběrového řízení, kde jediným hodnotícím kritériem bývá pouze cena. Přičemž provozní náklady jsou z dlouhodobého hlediska mnohem významnější položkou v rámci ekonomiky provozu. Navíc, díky inženýrskému přístupu, lze docílit dalších úspor provozních nákladů zefektivněním stávajících technologií čištění spalin. Tento fenomén se pokusíme demonstrovat ve dvou vybraných případových studiích. S ohledem na obchodní tajemství není bohužel možné uvést informace o provozovateli ani konkrétní provozní data.

PŘÍPADOVÁ STUDIE 1: ZEFEKTIVNĚNÍ ODSÍŘENÍ UHELNÉHO KOTLE ZMĚNOU MÍSTA DÁVKOVÁNÍ

Případová studie představuje zefektivnění odsíření uhelného kotle o výkonu 220 t/h změnou místa dávkování sorbentu. Původní technologie odsíření byla řešena injektáží suchého sorbentu na bázi mletého hydrogenuhličitanu sodného do proudu spalin. Zvolení správného teplotního okna pro injektáž sorbentu má pozitivní vliv na ekonomiku provozu této technologie. Pokud provozovatel investuje do procesu, který zajistí dávkování sorbentu do spalin o vhodné teplotě, zvýší se nejen účinnost čištění spalin, ale zároveň se i výrazně sníží množství dávkovaného přípravku. V tomto konkrétním případě byl celý proces řešen a navržen tak, aby bylo dosaženo co nejvyšší účinnosti redukce a vmaximálně možné míře byly minimalizovány spotřeby médií, utilit a energií.

Na následujícím grafu je zobrazen vývoj investičních a provozních nákladů v čase, přičemž je porovnávána původní technologie odsíření a její technologické zefektivnění. Výše investičních nákladů původní technologie je patrná na svislé ose nákladů, stejně jako investice do zefektivnění.

Z grafu je patrné, že i přes vyšší počáteční investici do zefektivnění technologie je návratnost této investice pouze v řádu několika měsíců od počátku provozu. Za tři roky lze díky tomuto zefektivnění dosáhnout úspor v řádech jednotek milionů EUR.

PŘÍPADOVÁ STUDIE 2: ZEFEKTIVNĚNÍ TECHNOLOGIE PRO REDUKCI HCL VE VÝROBĚ VÁPNA ZMĚNOU GRANULOMETRIE SORBENTU

Dle platné legislativy platí pro provozy výroby vápna specifické emisní limity na HCl ve spalinách. Protože úroveň koncentrace emisí HCl pod zákonný limit není možné zajistit pouze optimalizací vypalovacího procesu, provozovatel nainstaloval technologii, která je založena na injektáži jemně mletého suchého sorbentu - hydrogenuhličitanu sodného - do proudu spalin. Jedná se o hydrogenuhličitan sodný s jemnou granulometrií, který provozovatel přímo nakupuje od dodavatele. Pořizovací náklady jemně mletého sorbentu jsou zhruba o třetinu vyšší než u sorbentu hrubší granulometrie. Tento cenový rozdíl při provozních spotřebách vytváří značný potenciál pro technicko-ekonomické zefektivnění provozu.

Zefektivnění spočívá v doplnění stávající technologie o provozní soubor mletí sorbentu. Tak je možné připravit in-situ čerstvě jemně mletý sorbent a ten ihned dávkovat do
proudu spalin. Následující graf reprezentuje porovnání investičních a provozních nákladů technologie dávkování sorbentu před a po zefektivnění.

Z analýzy vyplývá, že prostá návratnost zefektivnění technologie dávkování je pouze tři roky. Roční úspory při běžném provozu jsou řádově ve stovkách tisíců EUR. Výše uvedené ekonomické vyhodnocení navíc ještě nezahrnuje pozitivní efekt snížené spotřeby sorbentu ke které dochází díky možnosti použití čerstvě mletého sorbentu (spotřeba se snižuje řádově v jednotkách %).

ZÁVĚR

Případové studie ilustrují aplikaci inženýrského přístupu, díky kterému je stávající technologický proces efektivnější a tím se výrazně snižují provozní náklady. A právě provozní náklady hrají klíčovou roli v ekonomice provozu uhelného zdroje. Závěrem uvádíme doporučený postup v rámci ekologizace uhelného zdroje, který se v praxi již několikrát osvědčil, stručně popsaný v následujících bodech:

• Pokud je to procesně možné, nechat provést provozní zkoušky, nejlépe s různými druhy sorbentů.
• Nechat si zpracovat „nezávislé“ vyhodnocení ve formě studie proveditelnosti, ve které budou reflektovány výsledky provozních zkoušek a provedeno technickoekonomické zhodnocení alternativních technologických řešení. Ekonomické zhodnocení by mělo být provedeno na základě ověřených cen sorbentů, médií a energií.
• Hodnotící kritérium výběrového řízení na realizaci vhodného technologického řešení není pouze cena, ale technicko-ekonomicky vyvážené řešení (se zřetelem k investičním a především provozním nákladům, které u těchto technologií hrají klíčovou roli).

Flue gas cleaning systems in terms of operational cost optimization
At present operators of small-and medium-size coal fired plants are about to decide how to comply with legislative requirements on tightening emission limits. This article refers to possible savings of operational costs in the framework of existing plant ecologization thanks to application of engineering approach.

Autoři

• Bc. Kerberová Veronika
• Ing. Šarlej Marek Ph.D.