Technické riešenie výmeny automatického monitorovacieho systému merania emisií na technologickom zariadení blokov č. 1 a 2 ENO B

• Foto

Sprísnené emisné limity podľa IED (2010/75/EÚ) pre existujúce zariadenia (povolenie na prevádzku udelené pred 7. 1. 2013) spaľujúce tuhé palivá vyžadovali na blokoch č. 1 a 2 ENO B a odsírení realizáciu úprav, ktoré riešili ekologizáciu a predĺženie životnosti technologických zariadení. Emisné limity pre existujúce zariadenia (povolenie na prevádzku udelené pred 7. 1. 2013) spaľujúce tuhé palivá platné po 1. 1. 2016 sú:

V štádiu prípravy investičnej akcie sme museli pre jednotlivé podprojekty zadefinovať umiestnenie ovládania nových celkov, kabeláže a následné vyvedenie signálov do jestvujúceho riadenia. Samostatnú kapitolu tvorila výmena alebo doplnenie nových meracích prístrojov, ktoré museli spĺňať ten najmodernejší štandard. Išlo o mimoriadne zložitú prácu, nakoľko sme inštalovali nové zariadenia do pôvodného, často sme museli doslova na mieste riešiť priestorové problémy – hlavne ovládacích plošín. To všetko spôsobovalo nápor na časový harmonogram, nakoľko naša činnosť nadväzovala na činnosti dodávateľov veľkých technologických celkov.

Postupne sme zabezpečili a zrealizovali:

• výmenu automatizovaného monitorovacieho systému (AMS) sledujúceho množstvo emisií v spalinovodoch bloku č. 1 ENO B okrem TZL (tuhé znečisťujúce látky),
• výmenu automatizovaného monitorovacieho systému (AMS) sledujúceho množstvo emisií v spalinovodoch bloku č. 2 ENO B okrem TZL,
• výmenu automatizovaného monitorovacieho systému (AMS) sledujúceho množstvo emisií v spalinovode za odsírením spalín blokov č. 1 a 2 ENO B,
• dodávku a montáž systémov na meranie množstva recispalín blokov č. 1 a 2 ENO B,
• výmenu vyhodnocovacej časti meraní AMS – od zberu nameraných dát až po generovanie výsledných emisných protokolov pre životné prostredie v zmysle platnej legislatívy.

Meracie prístroje AMS blokov č. 1 a 2 ENO B sú na zvislých úsekoch spalinovodov medzi výstupmi z elektrostatických filtrov a spalinovými ventilátormi, meracie prístroje AMS odsírenia sa nachádzajú na spalinovode odsírenia pred vstupom do komína. Vhodnosť miesta inštalácie prístrojov bola overená meraniami vykonávanými akreditovanou meracou skupinou.

Všetky spalinovody blokov č. 1 a 2 ENO B a odsírenia sú osadené samostatnými analyzátormi CO, NO_x, SO₂, O₂, CO₂, TZL, prietoku, teploty a tlaku spalín, spalinovod odsírenia má aj analyzátor vlhkého O₂ priamo v spalinovode. Kvôli vyhodnoteniu hmotnostných tokov a výpočtu poplatkov za emisie je potrubie recispalín blokov vybavené samostatným meraním prietoku, teploty a tlaku spalín. Pôvodné silnoprúdové napájanie AMS zo zdroja 3 x 400 V bolo doplnené silnoprúdovým prívodom zo zaisteného zdroja nepretržitého napájania 230 V pre napojenie analyzátorov a datalogera. Všetky pôvodné príruby na spalinovodoch pre sondy AMS sme nahradili novými, vyrobenými z nerezovej ocele.

Pre inštaláciu nových káblových rozvodov pre AMS blokov č. 1 a 2 ENO B a odsírenia sme využili predovšetkým existujúce káblové trasy. Nové káblové trasy sme zriadili pre uloženie vyhrievaných vedení od odberových sond k jednotlivým analyzátorom a pre káble k meraniam prietoku na potrubiach recispalín. 

Meracia metóda insitu, ktorú využívali pôvodné analyzátory, bola nahradená extraktívnou metódou s odstránením vlhkosti. Plynné vzorky sú zo spalinovodov kontinuálne odoberané a dopravované vyhrievaným vedením do systému pre úpravu vzorky a do analyzátorov plynov.

Pre meranie koncentrácií plynov slúži multikomponentný analyzátor ServoPro 4900 od firmy Servomex. Na meranie SO₂, CO, NO_x analyzátor využíva infračervený plynovo-korelačný princíp, ktorý patrí medzi časovo najstabilnejšie. Na meranie O₂ využíva paramagnetický prevodník kyslíka. Tieto použité princípy sa vyznačujú vysokou odolnosťou voči všetkým reálne možným, hlavne interferujúcim vplyvom. Na meranie CO₂ slúži analyzátor MGA 12 využívajúci princíp infračervenej absorpcie.

Na meranie tuhých znečisťujúcich látok na spalinovodoch bloku č. 2 sa aj naďalej používajú existujúce analyzátory SICK Dusthunter DHT100, pre meranie tuhých znečisťujúcich látok na spalinovode odsírenia bol nainštalovaný analyzátor PCME QAL 181 WS. Prístroj od spoločnosti PCME je špeciálne určený na kontinuálny monitoring a zaznamenávanie koncentrácie tuhých častíc vo vlhkých emisiách na báze extrakcie spalín a priameho odrazu svetla od meraných častíc certifikovanou sondou.

Na meranie prietoku v spalinovodoch blokov č. 1 a 2 ENO B, odsírenia a recispalín slúži ultrazvukový analyzátor D-FL 220 od nemeckej spoločnosti DURAG. Bezkontaktná ultrazvuková technika merania zaisťuje vysokú presnosť a reprodukovateľnosť, ako aj zredukované nároky na údržbu, pretože prevodníky sú izolované od dymového plynu prostredníctvom ofukového vzduchu a merajú rýchlosť prietoku priamo.

Spalinovody blokov, odsírenia ako aj potrubie recispalín sú vybavené meraním teploty a absolútneho tlaku spalín pre potreby prepočtu meraných koncentrácií a prietokov na štandardné stavové podmienky.

Na spalinovodoch blokov č. 1 a 2 ENO B nie je kontinuálne meranie vlhkosti spalín. Pre účely prepočtu koncentrácií a prietokov z vlhkých na suché spaliny je využívaná konštanta vlhkosti zistená počas prvej a periodických funkčných skúšok. 

Na meranie obsahu vlhkosti spalín v spalinovode odsírenia je použitý analyzátor O₂ ServoTough Fluegas 2700 v kombinácii s paramagnetický detektorom O₂ analyzátora ServoPro 4900. Meranie využíva princíp rozdielu obsahu kyslíka v prevádzkových a vysušených spalinách.

Analyzátor ServoTough Fluegas 2700 meria hodnotu mokrého O₂ priamo v spalinovode. Meranie suchého O₂ paramagnetickým prevodníkom je uskutočňované na konci vzorkovacieho systému za chladičom. Na základe porovnania oboch meraných signálov O₂ je následne vyhodnotená koncentrácia H₂O vo vzorke.

Systém zberu a spracovania dát je riešený komplexne pre AMS blokov č. 1 a 2 a odsírenia. Jeho štruktúra je navrhnutá tak, aby zabezpečila redundanciu kategórie HOT/STANDBY, teda prevzatie funkcie poškodeného servera druhým serverom v reálnom čase, bez prerušenia komunikačných, riadiacich, archivačných alebo vizualizačných funkcií. Komunikačné trasy sú zaslučkované pre zaistenie neprerušeného prenosu dát v prípade poruchy niektorej z prenosových vetiev. Systém zberu a spracovania dát pozostáva z troch samostatných dataloggrov pre AMS blokov č. 1 a 2 a odsírenia a dvoch redundantných AMS serverov.

V rámci modernizácie Elektrární Nováky boli v roku 2015 zaradené do technológie nové technologické celky, ktorých úlohou je trvalé zníženie emisií. Zároveň boli vymenené zastarané meracie zariadenia za nové, najmodernejšie svojho druhu. Samotné riadiace systémy neboli však menené, ich výmenu sme zrealizovali už v priebehu rokov 2010 (blok č. 2 ENO B) a 2011 (blok č. 1 ENO B), kedy boli nainštalované nové, jedny z najmodernejších a najspoľahlivejších riadiacich systémov Ovation (Emerson Process Management) s garantovaným servisom, dodávkou náhradných dielov, dostatočnou výkonovou rezervou a ktoré umožňujú aj ďalšie rozširovanie aplikačných a optimalizačných funkcií.

V súvislosti s inštaláciami nových technológií (inštalácie a pripojenie nových technologických celkov, ale aj odpojenie pôvodných prvkov merania, ovládania a regulácie) stála pred technickým inžinieringom ďalšia náročná úloha – vyvedenie a zapojenie týchto nových technologických celkov do pôvodných riadiacich systémov. Tieto úpravy spočívali v doplnení a rozšírení hardvérových komponentov (napr. vstupno/výstupných kariet, oddeľovacích relé, komunikačných modulov, ...) a v úpravách aplikačného softvéru (napr. zmeny rozsahov, sekvencií, regulácií, algoritmov, vizualizácie, alarmov, ochrán, archivácie údajov, grafov, trendov, výpočtov, ...).

Kvalitu našej práce, odbornosť pri výbere, umiestnení meracích zariadení, zbere a spracovaní nameraných hodnôt sme postupne overovali v rámci skúšobnej prevádzky. Postupným „ladením“ technológie sme splnili hlavný cieľ investície – zníženie emisií pod požadovanú úroveň, a tým aj zníženie ekologickej záťaže.

Oautorovi: V roku 1976 ukončil štúdium na Strednej priemyselnej škole elektrotechnickej v Liptovskom Hrádku a následne nastúpil do Elektrární Nováky ako zmenový pracovník merania a regulácie. Popri zamestnaní študoval na Slovenskej technickej univerzite v Bratislave (Elektrotechnická fakulta, katedra Technickej kybernetiky), ktorú ukončil v roku 1992. Postupne prešiel pozíciami zmenového pracovníka, technológa opráv údržby Meranie a Regulácia, projektanta Elektro a Meranie a Regulácia. Od roku 2014 pôsobí na útvare inžinieringu, na pozícii špecialistu pre riadenie projektov klasických elektrárni.

A technical replacement solution of an automatic monitoring system of emission measurement for unit 1 and 2 ENO B technological devices
A reduction of emissions and protection of environment belongs to main goals of power plant during a projecting and realization of investment stocks. For the reason of an adherence to NO_x, SO₂, TZL (solid environmental pollutant) emission limits, its constant monitoring, evaluation and reporting to District department of environment in Prievidza and Slovak inspection of environment, is Power Station Nováky. as a big source of pollution, with exception of other obligations coherent with a securing of operation, obligated to constantly observe and maintain emission measurements.

Autor

• Ing. Hepner Rudolf