Verifikacija smawewa emisije pra{kastih materija posle rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa na blokovima A1, A2 i A4 u TE Nikola Tesla

Transcription

1 Mili} D. Eri} 1*, Predrag Q. Stefanovi} 1, Dragica M. Kisi} 2 1 Laboratorija za termotehniku i energetiku, Institut za nuklearne nauke Vin~a, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija 2 JP Elektroprivreda Srbije, Beograd, Srbija Verifikacija smawewa emisije pra{kastih materija posle rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa na blokovima A1, A2 i A4 u TE Nikola Tesla Stru~ni rad UDC: : : Uvod Elektroprivreda Srbije mora da usaglasi svoj rad u pogledu emisija {tetnih i opasnih materija u vazduh sa zahtevima EU do godine. Planom EPS-a do godine, pored ostalih mera, predvi- ene su rekonstrukcije elektrofiltera na preostalim blokovima termoelektrana u sastavu JP EPS Srbije. U periodu godine ura ene su rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa na blokovima A1, A2, A4 i A5 TE Nikola Tesla. Isporu~ilac elektrofilterskih postrojewa je garantovao izlaznu koncentraciju pra{kastih materija koja je 50 mg/m 3, {to je potvr eno garancijskim ispitivawima prema standardu ISO Smawewe izlazne koncentracije pra{kastih materija je ostvareno pove}awem visine i broja talo`nih elektroda, dodavawem jo{ jednog poqa elektroda i poboq{awem strujno naponskih karakteristika sekcija elektrofiltera. U ovom radu su prikazani rezultati garancijskih ispitivawa kojima je potvr ena izlazna garantovana koncentracija pra{kastih materija za rekonstruisano elektrofiltersko postrojewe. Kqu~ne re~i: pra{kaste materije, emisija, elektrofilter, rekonstrukcija Radi o~uvawa `ivotne sredine, termoelektrane kao jedan od najve}ih zaga- iva~a, ula`u zna~ajna sredstva u izgradwu novih postrojewa za smawewe emisije pra{kastih materija, sumpornih i azotnih oksida. * Odgovorni autor; elektronska adresa: milic@vinca.rs 173

2 Dugogodi{wim ispitivawem emisije pra{kastih materija od strane ovla{- }enih institucija, pre rekonstrukcija elektrofiltera, utvr eno je da su najve}e emisije bile na blokovima A1 i A2, do 2000 mg/m 3, dok su na blokovima A3 do A6, od 80 do 400 mg/m 3. Najstariji blokovi A1 i A2, sa najni`im stepenom otpra{ivawa pre rekonstrukcije, imali su u ukupnoj emisiji ~estica lete}eg pepela udeo od 66% u TE Nikola Tesla A, a proizvodili su samo 15% od ukupne proizvodwe elektri~ne energije ove termoelektrane [1]. Analizom stawa elektrofilterskih postrojewa u Elektroprivredi Srbije, koja se nalaze u pogonu od 20 do 35 ili vi{e godina utvr eno je da su wihove performanse u odnosu na projektne vrednosti zna~ajno pogor{ane. Elektroprivreda Srbije je usvojila dugoro~ni pro gram modernizacije za smawewe zaga ewa okoline. U ciqu sni`ewa emisije ~estica na nivo ispod 50 mg/m 3, izvr{ene su rekonstrukcije postoje}ih elektrofilterskih postrojewa u TE Nikola Tesla na blokovima A1, A2, A4 i A5 i u TE Kostolac na blokovima A1 i A2. Na blokovima A1 i A2 TE Nikola Tesla elektrofilterska postrojewa su rekonstruisana i modernizovana u periodu od 1. juna do 6. novembra godine na bloku A2 i od 27. marta do 21. oktobra godine na bloku A1. Na bloku A4 TE Nikola Tesla elektrofilterska postrojewa su rekonstruisana i modernizovana u periodu od 13. marta do 6. decembra godine. Osnovni podaci o blokovima A1 i A2 Blokovi A1 i A2, nazivne snage 210 MW, uvedeni su u eksploataciju godine. Kotlovi sa sagorevawem ugqenog praha sa ugra enom re{etkom za dogorevawe, prirodnom cirkulacijom i me upregrevawem pare proizvedeni su u SES, Slova~ka. Osnovne projektne karakteristike kotlovskog postrojewa date su u tabl. 1 [2]. Parna turbina je trocilindri~na kondenzaciona K , snage 210 MW, proizvedena u Lewingradskom metalskom zavodu u Rusiji. Turbinsko postrojewe je rekonstruisano za potrebe daqinskog grejawa Obrenovca. Zagrevawe se vr{i parom na regulisanom pritisku iza Tablica 1. Osnovne projektne karakteristike kotlovskog postrojewa za blokove A1 i A2 Naziv veli~ine / parametra Vrednost Nominalna produkcija pare, [t/h] 650 Pritisak pregrejane pare, [bar] 136 Temperatura napojne vode, [ C] 240 Temperatura pregrejane / me upregrejane pare, [ C] 540 Pritisak me upregrejane pare, [bar] 24,5 Temperatura zagrejanog vazduha, [ C] 300 Temperatura izlaznih dimnih gasova, [ C] 160 ku}i{ta tur bine sredweg pritiska. Para se kondenzuje pomo- }u rashladnog sistema otvorenog tipa kondenzatora rashladnom vodom iz reke Save. Osnovni podaci o bloku A4 Blok A4, nazivne snage 308,5 MW, uveden je u eksploataciju godine. Kotao je sa sagorevawem ugqenog praha u letu sa ugra enom re{etkom za dogorevawe, prinudnom cirku- 174

3 lacijom i me upregrevawem pare. Proizveden je u SES, Slova~ka. Turbinu i gen er a tor proizveo je CEM, Francuska. Osnovne projektne karakteristike kotlovskog postrojewa date su u tabl. 2 [3]. Osnovni podaci o elektrofilterskim postrojewima Tablica 2. Osnovne projektne karakteristike kotlovskog postrojewa za blok A4 Naziv veli~ine / parametra Vrednost Nominalna produkcija pare, [t/h] 920 Pritisak pregrejane pare, [bar] 177,5 Temperatura napojne vode, [ C] 254 Temperatura pregrejane / me upregrejane pare, [ C] Broj oduzimawa 7 Horizontalni elektrofilteri proizvo a~a ELWO, iz Temperatura izlaznih dimnih gasova, [ C] 170 Poqske ugra eni su (po dva po bloku) na blokovima TE Nikola Tesla A1 i A2 tokom 2005/2006 godine i slu`e za pre~i{}avawe dimnih gasova koji nastaju tokom sagorevawa lignita, sl. 1 [2]. Na bloku A4 TE Nikola Tesla ugra ena su dva elektrofiltera po Lur gijevoj licenci tipa 2XEKE2-52/12/2x12-6/250 proizvedena od strane ZVVZ iz nekada{we ^SSR. To su elektrofilteri sa dve komore, a svaka komora je izdeqena na dve sekcije. Iza ulaznih konusa, a ispred komora su ugra eni perforirani limovi koji treba da obezbede ravnomerno strujawe dimnih gasova du` komore, uz istovremeno mehani~ko otpra{ivawe ulazne struje dimnog gasa. Svaka sekcija je opremqena sa po dva levka za skupqawe lete}eg pepela, {to ~ini ukupno osam levkova po elektrofilteru. Iz levkova se pepeo daqe vodi sistemom za prikupqawe pepela do bagerske 540 Pritisak me upregrejane pare, [bar] 37,9 Slika 1. Elektrofiltersko postrojewe ugra eno na blokovima A1 i A2 (1) nose}a konstrukcija, (2) le`i{ta elektrofiltera, (3) ku}i{te (komora) elektrofiltera, (4) levkovi za pepeo, (5) ove{ewa talo`nih elektroda ku}i{ta visokog napona, (6) talo`na elektroda, (7) emisiona elektroda, (8) ove{ewe emisionih elektroda, (9) ovesni ram emisionih elektroda, (10) otresa~i emisionih elektroda, (11) otresa~i talo`nih elektroda, (12) pogon talo`nih elektroda, (13) pogon emisionih elektraoda, (14) stepeni{ta, (15) elementi za sprovo ewe, (16) difuzor, (17) konfuzor, (18) nose}a konstrukcija seta ispravqa~a visokog napona, (19) ispravqa~i visokog napona, (20) ku}i{te visokog napona, (21) ovesni izolator, (22) reg u la tor revizionog otvora, (23) revizioni otvor, (24) termi~ka izolacija 175

4 stanice i daqe na deponiju pepela i {qake. Elektrofilteri su opremqeni sa dva tipa emisionih elektroda i jednim tipom talo`nih elektroda. Na ulaznim sekcijama ugra ene su emisione elektrode tipa ISODYN, a na izlaznim sekcijama tipa AS TER OID. Rekonstrukcija elektrofilterskih postrojewa Isporu~ilac opreme je imao zadatak da isporu~i nova postrojewa kod kojih koncentracija pra{kastih materija iza elektrofiltera treba da iznosi do 50 mg/m 3, zbog zadovoqavawa zakonskih normi, isto tako, to je jedan od tehni~kih zahteva, za ulazne parametare postrojewa za odsumporavawe (dobijawe gipsa zadovoqavaju}eg kvaliteta za komercijalnu upotrebu). Zahtevane izlazne koncentracije su ostvarene pove}awem povr{ine elektroda elektrofiltera i poboq{awem i uvo ewem novih tehni~kih re{ewa elektri~nog napajawa sekcija. U tabl. 3 date su osnovne tehni~ke karakteristike pre i posle rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa na blokovima A1, A2 i A4 na TE Nikola Tesla. Rezultati ispitivawa rekonstruisanih elektrofilterskih postrojewa Da bi se verifikovali ugovoreni parametri za rekonstruisana elektrofilterska postrojewa bilo je potrebno izvr{iti garancijska ispitivawa, koja je po ugovoru sa investitorom PD TE Nikola Tesla izvr{ila Laboratorija za termotehniku i energetiku Instituta za nuklearne nauke Vin~a, prema Programu garancijskih ispitivawa koje je dao investitor, zasnovanog na standardu ISO Prema programskom zadatku za blokove A1 i A2 izvr{ena su po dva ispitivawa za svaki blok, za definisane radne re`ime (re`im I ~90% i re`im II ~70% nominalne snage bloka). Na sl. 2 prikazani su rezultati ispitivawa emisije pra{kastih materija na blokovima A1 i A2 za sva ~etiri ispitivana radna re`ima [2]. Za prera~unavawe vrednosti na garantne uslove kori{}ene su korektivne krive koje je propisao proizvo a~. Garantni uslovi defini{u sadr`aj kiseonika od 6% u suvom dimnom gasu na temperaturi 273 K i pri pritisku od Pa. Na bloku A4 su izvr{ena ispitivawa za dva razli~ita re`ima elektri~nog napajawa elektroda elektrofiltera (kontinualno i impulsno) pri 100% nominalne Slika 2. Rezultati ispitivawa emisije pra{kastih materija na blokovima A1 i A2 snage bloka, odnosno prema programu garancijskih ispitivawa u- 176

5 Tablica 3. Osnovne tehni~ke karakteristike elektrofiltera (EF) pre i posle rekonstrukcije [4] Tehni~ke karakteristike za jedan EF Stari EF Novi EF Blokovi A1/A2 Godina pu{tawa bloka / rekonstrukcije EF A A1 Broj poqa sekcija 2 4 Aktivna du`ina EF, [m] 4,5 + 4,5 2,5 + 5,0 + 5,0 + 2,5 Aktivna visina elektropoqa, [m] 9,5 15 Protok dimnih gasova, normalni uslovi, vla`an gas, [Nm 3 /h] Projektovani stepen otpra{ivawa, [%] 98,5 99,9 Sekundarni napon vr{na vrednost bez optere}ewa, [kv] Sekundarna struja sredwa vrednost za poqe, [ma] Blok A4 Godina pu{tawa bloka / rekonstrukcije EF Broj poqa sekcija 4 4 Nadvi{eno i produ`eno ku}i{te Aktivna du`ina EF, [m] 5,98 + 5,98 3,5 + 3,5 + 3,5 + 3,5 Aktivna visina elektropoqa, [m] Protok dimnih gasova, normalni uslovi, vla`an gas, [Nm 3 /h] Projektovani stepen otpra{ivawa, [%] 99,0 99,9 Sekundarni napon vr{na vrednost bez optere}ewa, [kv] Sekundarna struja sredwa vrednost za poqe, [ma] 1600 za sve sekcije 1700 za sve sekcije kupno je izvr{eno 12 ispitivawa elektrofiltera. Pri 7 ispitivawa elektri~no napajawe elektroda elektrofiltera je bilo u kontinualnom re`imu (ispitivawa broj 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7), dok je pri 5 ispitivawa elektri~no napajawe bilo intermitentno (ispitivawa broj 8, 9, 10, 11 i 12). Zbog neadekvatnih polo`aja mernih ravni (zbog nedovoqne du`ine pravolinijskog dela kanala ispred merne ravni) ravnomernost strujnog poqa u mernom preseku je neodgovaraju}a, pa su shodno dogovoru pojedina ispitivawa obavqena istovremeno u mernim ravnima ispred i iza ventilatora dimnog gasa. Rezultati ispitivawa emisije pra{kastih materija na bloku A4 [3] prikazani su na sl. 3. Nakon ispitivawa, odba~en je jedan rezultat na desnom elektrofilteru (ispitivawe broj 9) jer je konstatovano da je u mernu sondu i wen fil ter upala krupna ~estica koja poti~e iz naslage kanala i time poremetila regularnost postupka merewa. 177

6 Imaju}i u vidu primewenu metodologiju, postupke ispitivawa kao i rad kotlovskog i elektrofilterskog postrojewa u realnim radnim uslovima, dobijene su slede}e vrednosti koncentracija pra{kastih materija na izlazu iz elektrofiltera za garantne uslove: za levi elektrofilter na osnovu 6 ispitivawa (ispitivawa broj 1, 2, 4, 5, 11 i 12) sredwa vrednost je 21,27 mg/m 3, za desni elektrofilter na osnovu 5 ispitivawa (ispitivawa broj 3, 6, 7, 8 i 10) sredwa vrednost je 49,6 mg/m 3. Koncentracija pra{kastih materija na izlazu za garantne uslove za celo elektrofiltersko postrojewe na bloku TE Nikola Tesla A4 je 35,4 mg/m 3. Pored garancijskih ispitivawa, tokom godine, izvr{ena su i periodi~na ispitivawa emisije pra{kastih materija u vazduh na svim blokovima TE Nikola Tesla. Izmerena emisija pra{kastih materija iznosila je: na bloku A1 276 mg/m 3, na bloku A2 109 mg/m 3 i na bloku A4 48 mg/m 3 [5]. Na blokovima A1 i A2 izmerene vrednosti su vi{e od propisanih grani~nih vrednosti (50 mg/m 3 ), i to nakon rekonstrukcije elektrofiltera, {to dovodi do zakqu~ka da je potrebno izvr{iti optimizaciju rada kotlovskog postrojewa, odnosno, potrebno je podesiti sistem sagorevawa i ostvariti dobru zaptivenost kotla, ~ime bi se omogu}ilo da elektrofiltersko postrojewe radi na projektovanim parametrima protoka i tem - per a ture dimnih gasova. Zakqu~ak Elektroprivreda Srbije, u skladu sa svojim mogu}nostima, ula`e zna~ajna sredstva u modernizaciju svojih postrojewa, jer kao prioritet ima smawewe emisije {tetnih i opasnih materija u vazduh. Izmerene emisije pra{kastih materija, na blokovima A1 i A2, iznosile su do 2000 mg/m 3 pre rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa, a nakon rekonstrukcije emisija je svedena ispod 50 mg/m 3 za garantne uslove. U~e{}e blokova A1 i A2 u ukupnoj emisiji ~estica lete}eg pepela, posle rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa, iznosi 21% u godini u TE Nikola Tesla A [6], {to je znatno mawe u odnosu na 66% pre rekonstrukcije. Na bloku A4 emisija pra{kastih materija godine iznosila je 92 mg/m 3 [6], dok je nakon rekonstrukcije svedena na vrednost ni`u od 50 mg/m 3, odnosno na 35,4 mg/m 3 za garantne uslove. 178 Slika 3. Rezultati ispitivawa emisije pra{kastih materija na bloku A4

7 Na osnovu izvr{enih merewa, obra enih rezultata i izvr{enih hemijskih analiza mo`e se zakqu~iti da su rekonstruisana i modernizovana elektrofilterska postrojewa na ispitivanim blokovima A1, A2 i A4 TE Nikola Tesla ispunila garancijske vrednosti koncentracija pra{kastih materija na izlazu iz elektrofilterskog postrojewa. Periodi~na merewa u godini pokazala su porast emisije pra{kastih materija na blokovima A1 i A2 na 47% u odnosu na ukupnu emisiju TE Nikola Tesla A. Na ovim blokovima je potrebno izvr{iti i optimizaciju rada kotlovskih postrojewa, ~ime bi se postigli projektovani parametri protoka i tem per a ture dimnih gasova koji su neophodni za uspe{an rad elektrofilterskih postrojewa. Literatura [1] ***, Za{tita `ivotne sredine, JP EPS, Beograd, jun [2] Stefanovi}, P., Perkovi}, B., Eri}, M., Garancijska ispitivawa elektrofiltera na blokovima A1 i A2 termoelektrane Nikola Tesla u Obrenovcu, NIV-LTE-347, Beograd, [3] Stefanovi}, P., Perkovi}, B., Eri}, M., Garancijska ispitivawa elektrofiltera na bloku A4 termoelektrane Nikola Tesla u Obrenovcu, NIV-LTE-387, Beograd, [4] Kisi}, A., Mili}, M., ]eran, N., Strugar, G., Stefanovi}, P., Eri}, M., Smawewe emisije pra{kastih materija posle rekonstrukcije elektrofilterskih postrojewa u TE Nikola Tesla A, Zbornik na kompakt disku, Simpozijum Elektrane 2008, Vrwa~ka Bawa, [5] Gavri}, M., Vlaj~i}, A., ^eperkovi}, B., Zelena kwiga Elektroprivrede Srbije, JP EPS, Beograd, [6] ***, Stawe `ivotne sredine u JP EPS za godinu, JP EPS, Beograd, Ab stract Re duc tion Ver i fi ca tion of the Par tic u late Matter Emission after Electrostatic Pre cipi ta tors Re con struc tion at Units A1, A2, and A4 of the TPP Nikola Tesla by Mili} D. ERI], Predrag Lj. STEFANOVI], and Dragica M. KISI] 1 Lab o ra tory for Ther mal En gi neer ing and En ergy, Vin~a In sti tute of Nu clear Sci ences, Uni ver sity of Bel grade, Bel grade, Ser bia 2 Elec tric Power In dus try of Ser bia, Bel grade, Ser bia Elec tric Power In dus try of Ser bia have to co or di nate their op er a tion in com pli - ance with EU re quire ments re lated on the lim i ta tion of emis sions of cer tain pol lut ants into the air from large com bus tion plants up to Among other mea sures, the re con - struc tions of the elec tro static pre cipi ta tors on the res i due units was planned un til

8 In pe riod be tween the re con struc tions of the elec tro static pre cipi ta - tors of the TPP Nikola Tesla A units were per formed (A1, A2, A4, and A5). Sup pli ers of electrostatic precipitators was guaranteed the outlet concentration of particulate matter 50 mg/m 3 and it was also con firmed by the guar an tee in ves ti ga tions in ac cor dance with stan dard ISO The re duc tion of the out let con cen tra tion of par tic u late mat ter was achieved by in creas ing of height and num ber of col lect ing elec trodes, add ing one ad di - tional field of elec trodes and en hance ment of cur rent and volt age char ac ter is tics of elec - tro static precipitator sec tions. This pa per pres ents the re sults of the guar an tee in ves ti ga tions which con firm guaranteed outlet concentration of particulate matter for the reconstructed electrostatic precipitators. Key words: par tic u late mat ter, emis sion, elec tro static precipitator, re con struc tion * Corresponding author; milic@vinca.rs Rad primqen: 20. februara Rad prihva}en: 8. marta CIP Katalogizacija u publikaciji Narodna biblioteka Srbije, Beograd llltermotehnika : ~asopis termi~ara Srbije = Jour nal of Ther mal En gi neers of Ser bia / glavni i odgovorni urednik Qubomir Jovanovi}. God. 1, br. 1 (1975) -. -Beograd: Dru{tvo termi~ara Srbije : Institut za nuklearne nauke Vin~a, Laboratorija za termotehniku i energetiku, cm Tromese~no ISSN X = Termotehnika COBISS.SR-ID