EMISIJA AZOTNIH OKSIDA IZ TERMOELEKTRANA JP EPS I MOGUĆNOSTI NJENOG SMANJENJA Vladimir V. Jovanović *, Dragoslava D. Stojiljković *, Nebojša Manić *, Aleksandar Jovović * Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet * Apstrakt: U procesima sagorevanja fosilnih goriva nastaje sedam različitih oksida azota, ali samo dva, NO i NO 2 se smatraju značajnim sa aspekta zagađenja vazduha i oni se razmatraju kao NO x. Koncentracije NO u produktima sagorevanja su u granicama od 100 do 1.000 mg/m 3. Iz procesa sagorevanja emituje se relativno mala količina NO 2, najčešće 5-10%, osim u slučaju procesa sagorevanja u dizel motorima. Koncentracije NO 2 u produktima sagorevanja su u granicama od 10 do 100 mg/m 3. Azot suboksid (N 2 O) koji, takođe, nastaje u nekim procesima sagorevanja ima potpuno različito dejstvo na životnu sredinu. Ovaj oksid azota se potpuno odvojeno razmatra od drugih oksida azota jer doprinosi efektu staklene bašte. Pri sagorevanju uglja u sprašenom stanju, koncentracije N 2 O su manje od 10 ppm, tako da se ovaj oksid azota posebno ne razmatra. U Republici Srbiji, veliki izvori zagađenja životne sredine su termoelektrane koje se nalaze u Kolubarskom i Kostolačkom basenu lignita. Iz termolektrana EPS-a emituju se velike količine azotnih oksida. Prema podacima za 2008. godinu, emisija azotnih oksida je iznosila 58.000 tona. Imajući u vidu približavanje Republike Srbije Evropskoj Uniji, i obavezu Srbije da svoje zakone prilagodi evropskim, u ovom radu će biti prikazani rezultati merenja emisije NO x iz termoelektrana JP EPS i mogućnosti njenog smanjenja. Ključne reči: azotni oksidi, emisija, termoelektrane, smanjenje emisije EMISSION OF NITROGEN OXIDES FROM THERMAL POWER PLANTS OF PE EPS AND POSSIBILITES FOR ITS REDUCTION Vladimir V. Jovanović *, Dragoslava D. Stojiljković *, Nebojša Manić *, Aleksandar Jovović * University of Belgrade, Faculty of Mechanical Egineering* Abstract: In the processes of fossil fuels combustion seven different oxides of nitrogen are generated, but only two, NO and NO 2 are considered significant in terms of air pollution, and they are considered as NO x. Concentrations of NO in the flue gas are in the range of 100 to 1,000 mg/m 3.
From the combustion process, relatively small quantity of NO 2 is emitted, usually 5-10%, except in the case of the combustion process in diesel engines. The concentrations of NO 2 in the combustion products were in the range of 10 to 100 mg/m3. Nitrous oxide (N 2 O), which also occurs in certain combustion processes has a completely different effect on the environment. This oxide of nitrogen is considered completely separate from other oxides of nitrogen because it contributes to the greenhouse effect. In pulverized coal combustion, the N 2 O concentrations are less than 10 ppm, so this the nitrogen oxide is not particularly considered. In Serbia, the large sources of air pollution are the power plants that are located in Kolubara and Kostolac lignite basins. From thermal power plants of PE EPS large amounts of nitrogen oxides are emitted. According to data from the year 2008, nitrogen oxides emissions amounted to 58,000 tons. Taking into account the approachment of the Republic of Serbia to the European Union, and obligation of Serbia to adapt its legislation to the European, this paper will present the results of measurements of NO x emissions from power plants of PE EPS and possibilities of its reduction. Key words: nitrogen oxides, emission, power plants, emission reduction 1. UVOD U Republici Srbiji, veliki izvori zagađenja životne sredine su termoelektrane koje se nalaze u Kolubarskom i Kostolačkom basenu lignita. Iz termolektrana EPS-a emituju se velike količine čestica, sumpor dioksida i azotnih oksida. Prema podacima za 2008. godinu [1], emisije štetnih materija iz svih termoelektrana EPS-a iznose: čestice 23.569 t/god. SO 2 262.882 t/god. NO x 58.000 t/god. Na Slici 1 prikazana je struktura emisije NO x po pojedinim blokovima termoelektrana EPS-a. U periodu od 2004. godine do danas, u termolektranama EPS-a izvršena je rekonstrukcija ili zamena postojećih filtera sa ciljem da se smanji emisija čestica. Istovremeno, u EPS od 2006. godine realizovane su studije i projekti za smanjenje emisije sumpornih oksida iz TE Kostolac B (B1 i B2) i TE Nikola Tesla (A3-A6 i B1 i B2) kao priprema za izgradnju postrojenja za odsumporavanje dimnih gasova. S obzirom na emisije azotnih oksida iz termoelektrana EPS-a i zakonsku regulativu koja se odnosi na ograničenja emisije iz Velikih postrojenja za sagorevanje VPS, u narednom periodu predviđeno je preduzimanje i odgovarajućih mera za smanjenje emisije azotnih oksida u skladu sa Ugovorom o osnivanju Energetske zajednice i Odlukom Ministarskog saveta Energetske zajednice od 24. oktobra 2013.
Б2 5242 7777 Б1 5335 9485 А6 1395 А5 1585 5182 А4 396 3549 А3 А2 А1 145 239 531 1726 1742 2478 2605 3529 5059 TE Kostolac TE Morava TE Kolubara TE Nikola Tesla 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Emisija NO x (t/god) Slika 1: Struktura emisije NO x po pojedinim blokovima termoelektrana EPS-a u 2008. godini [1] 2. NASTAJANJE AZOTNIH OKSIDA U KOTLOVIMA TERMOELEKTRANA KOJI SAGOREVAJU UGALJ U SPRAŠENOM STANJU Dominantno čvrsto gorivo za pogon savremenih termoelektrana je ugalj različitog kvaliteta koji se uglavnom sagoreva u sprašenom stanju. Sagorevanje uglja je uglavnom oksidacija organskog materijala u uglju i načelno se odvija u tri procesa koji se nastavljaju ili preklapaju jedan s drugim: 1. početno zagrevanje čestice uglja i oslobađanje vlage, 2. oslobađanje, paljenje i sagorevanje volatila (gorivih isparljivih materija), i 3. paljenje i sagorevanje koksnog ostatka. Šematski prikaz procesa sagorevanja čestice uglja u sprašenom stanju je prikazan na Slici 2. Slika 2: Sagorevanje čestice uglja (shematski prikaz)[2]
Azotni oksidi su jedan od produkata sagorevanja za koje su osnovna znanja o mehanizmima reakcija na osnovu kojih oni nastaju relativno dobro razvijena. Hemijski sastav, strukturna i fizička svojstva goriva i njegovo ponašanje za vreme sagorevanja suštinski utiču na oslobađanje NO x. Konačan proizvod komplikovanih reakcija tokom procesa sagorevanja je praktično samo azot monoksid (NO) koji je dominantan azotni oksid u dimnim gasovima. Na današnjem stepenu razvoja nauke i tehnike opšte su prihvaćena tri mehanizma za nastanak azotnih oksida: termički, promptni i gorivi. Na Slici 3 [3] je dat prikaz koncentracija azotnih oksida nastalih prema ovim mehanizmima u zavisnosti od temperature u ložištu, a na Slici 4 grafički prikaz stvaranja i transformacije azotnih oksida za vreme sagorevanja uglja. Za čvrsta goriva (ugljevi) koja mogu da sadrže značajne količine organski vezanog azota, gorivi NO x je značajan. Azot vezan u gorivu se veoma različito pretvara u NO x. Stepen pretvaranja se kreće od 15 do 100% i to je načelno veći što je manji sadržaj azota u gorivu. Važna strategija za smanjenje emisije gorivog NO x je kontrola viška kiseonika (smanjenje na najmanju moguću meru). Prema podacima iz literature [4], gorivi NO x je dominantan i čini oko 70 80% od ukupno nastalog NO x. Slika 3: Koncentracija azotnih oksida nastalih prema različitim mehanizmima u zavisnosti od temperature u ložištu Na osnovu velikog broja istraživanja na laboratorijskim i industrijskim postrojenjima utvrđeno je da su najvažniji parametri koji utiču na obrazovanje NO+ pri sagorevanju uglja u sprašenom stanju: konstrukcija gorionika i sistem za sagorevanje radni parametri kotla karakteristike uglja. Detaljan uticaj navedenih parametara prikazan je u Tabeli 1.
Slika 4: Grafički prikaz stvaranja i transformacije azotnih oksida za vreme sagorevanja uglja [5] Tabela 1: Podela uticajnih činilaca na emisiju NO x iz kotlova sa sagorevanjem uglja u sprašenom stanju Konstrukcija kotla Radni parametri kotla Karakteristike uglja sistem za sagorevanje (čeoni, naspramni, tangencijalni), kapacitet ili nazivna snaga (MCR, MWe ili protok vodene pare), vrsta gorionika (konvencionalni ili sa smanjenom emisijom NO x ), broj i snaga gorionika, brzina oslobađanja toplote u zoni gorionika, vremena boravka, prisustvo ulaza za vazduh za smanjenje emisije NO x. opterećenje, broj mlinova u radu, višak vazduha ili kiseonika, nagib gorionika, podešavanja krilaca za vrtloženje na gorioniku. sadržaj volatila, koeficijent goriva (C fix /VM), toplotna moć, odnos ugljenika i vodonika u uglju (C/H), sadržaj azota, raspodela azota u volatilima i koksnom ostatku forme u kojima je vezan azot, brzina devolatilizacije. 3. POSTOJEĆE STANJE EMISIJE AZOTNIH OKSIDA ZA BLOKOVE TERMOELEKTRANA JP EPS Na osnovu dostupnih podataka [6] o godišnjim merenjima emisije štetnih i opasnih materija iz kotlova posmatranih blokova (TENT A1 do A6, B1 i B2, TE Kostolac A1 i A2, B1 i B2, TE Morava, TE Kolubara) za period 2006. do 2011. godina napravljena je rekapitulacija izmerenih vrednosti emisije azotnih oksida iz svakog od posmatranih kotlova. Izuzetak je jedino TE Kolubara
A, za koju su prikazani samo rezultati merenja za Blok 5, s obzirom da je to jedini blok koji stalno radi. Na slikama 5, 6, 7, 8, 9 i 10 su uporedno prikazani rezultati merenja koncentracije azotnih oskida (NO i NO 2 svedeni na NO 2 ) i normalne uslove (pritisak p=101,3 kpa, T=273 K) i referentni sadržaj kiseonika za ovu vrstu ložišta (O 2 =6 %v/v), kao i odgovarajuće vrednosti koncentracije kiseonika za kotlove blokova izabranih kao primer. Pored toga na svakom dijagramu su unete granične vrednosti emisije (GVE) za NO x prema važećim propisima u EU i prema novim propisima (Odluka ministarskog saveta Energetske zajednice od oktobra 2013) koji treba da stupe na snagu od 01. janauara 2018. godine. 1200 NO x O 2 TE Obrenovac А2 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Važeća GVE za NO x Referenetna vrednost O 2 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 2,0 Buduća GVE za NO x 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina Slika 5: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TENT A2 0,0
1200 NO x O 2 TE Obrenovac А4 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Referentna vrednost O 2 Važeća GVE za NO x 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 Buduća GVE za NO x 2,0 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina Slika 6: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TENT A4 0,0 1200 NO x O 2 TE Obrenovac B2 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Referentna vrednost O 2 Važeća GVE za NO x 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 Buduća GVE za NO x 2,0 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina Slika 7: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TENT B2 0,0
1200 NO x O 2 TE Kostolac А2 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Važeća GVE za NO x Referentna vrednost O 2 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 Buduća GVE za NO x 2,0 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina 0,0 Slika 8: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TE Kostolac A2 1200 NO x O 2 TE Kostolac B2 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Referentna vrednost O 2 Važeća GVE za NO x 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 Buduća GVE za NO x 2,0 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina 0,0 Slika 9: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TE Kostolac B2
1200 NO x O 2 TE Morava 12,0 1000 10,0 800 8,0 NO x (mg/m 3 ) 600 400 Važeća = buduća GVE za NO x prema Uredbi Referentna vrednost O 2 6,0 4,0 O 2 (%v/v) 200 Buduća GVE za NO x prema Directive 2010/75/EC 2,0 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Godina 0,0 Slika 10: Vrednosti koncentracije NO x i O 2 u periodu 2006-2011 za TE Morava 4. POTREBE PREDUZIMANJA ODGOVARAJUĆIH MERA ZA SMANJENJE EMISIJE AZOTNIH OKSIDA U VAZDUH Potrebe preduzimanja odgovarajućih mera za smanjenje emisije azotnih oksida u vazduh proizilaze iz uvođenja strožijih graničnih vrednosti emisije (GVE) za kotlove koji sagorevaju ugalj u sprašenom stanju. U Republici Srbiji na snazi je Uredba graničnim vrednostima emisija zagađujućih materija u vazdih (SG RS 71/10 i 6/2011 ispr.) kojom je deifinisan način, postupak, učestalost i metodologija merenja emisije zagađujućih materija u vazduh. Prema ovoj Uredbi, definisana su velika postrojenja za sagorevanje (VPS) kao postrojenja koja se koriste za proizvodnju energije čija je toplotna snaga jednaka 50 MW th, nezavisno od vrste goriva koja se koriste (čvrsta, tečna ili gasovita). Vrednosti emisija za okside azota (NO x ) izražene kao NO 2 prikazane su u Tabeli 2. Tabela 2: Granične vrednosti emisije za okside azota izražene u mg/m 3 (udeo O 2 6% za čvrsta goriva) Vrsta goriva Granična vrednost emisije (mg/m 3 ) (1), (2) Čvrsta goriva 50 do 500 MW th 600 > 500 MW th 500 od 1. januara 2016. godine 50 do 500 MW th 600 > 500 MW th 200
(1) Za postrojenja sa toplotnom snagom većom od 500 MWth koja od dana stupanja na snagu ove uredbe ne rade više od 2.000 sati godišnje u petogodišnjem proseku do 31. decembra 2015. godine granična vrednost emisije je 600 mg/m3 i osnov je za određivanje njihovog doprinosa Nacionalnom planu za smanjenje emisije iz postojećih postrojenja za sagorevanje. Od 1. januara 2016. godine, za postrojenja koja neće raditi više od 1.500 sati sati godišnje u petogodišnjem proseku, granična vrednost emisije je 450 mg/m3. (2) Do 1. januara 2018. godine za postrojenja koja su u 12-mesečnom periodu, do 31. decembra 2009. godine radila i nastavljaju da rade na čvrsta goriva ili čiji je isparljivi sadržaj manji od 10%, granična vrednost emisije je 1.200 mg/m3. Prema skupu zakona iz oblasti zaštite životne sredine, koji su stupili na snagu decembra 2004. godine, obaveza JP EPS je da uskladi rad svojih objekata sa njihovim odredbama do 2015. godine. To znači da će i po nacionalnim propisima, koji se usaglašavaju sa regulativom EU, za nove objekte i objekte koji se revitalizuju morati da budu primenjene mere zaštite u skladu sa najboljim dostupnim tehnikama (BAT). U okviru procesa pridruživanja EU i usklađivanja domaćih propisa sa evropskim, najvažniji propisi kojima su određene GVE za azotne okside za kotlovska postrojenja koja se koriste u JP EPS su: Direktiva o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja 96/61/EC (Integrated Pollution Prevention and Control IPPC Directive 96/61/EC, 1996) Direktiva o velikim postrojenjima za sagorevanje 2001/80/EC (Large Combustion Plants LCP Directive 2001/80/EC EC, 2001a) Direktiva o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja 2008/1/EC (Directive 2008/1/EC - Integrated pollution prevention and control) Direktiva o industrijskim emisijama integrisano sprečavanje i kontrola zagađenja (Directive 2010/75/EC - Industrial emissions - integrated pollution prevention and control). Važeći domaći propisi su usaglašeni sa prva tri navedena propisa u EU kao što se vidi na osnovu uporednog prikaza datog u Tabeli 3. Tabela 3: Uporedni prikaz zakonske regulative za granične vrednosti emisije NO x (mg/m 3 ) u Republici Srbiji i EU za stara nova postrojenja za sagorevanje uglja u sprašenom stanju Toplotna snaga (MW) Republika Srbija Evropska Unija 50 500 600 600 > 500 500 / 200 (1) 500 / 200 (1) (1) Druga vrednost stupa na snagu 01.01.2016. godine Međutim, kada su u pitanju najnoviji trendovi (Direktiva o industrijskim emisijama integrisano sprečavanje i kontrola zagađenja (Directive 2010/75/EC - Industrial emissions - integrated pollution prevention and control), postoje razlike između nacionalne i evropske regulative (Tabela 4). Tabela 4: Uporedni prikaz zakonske regulative za granične vrednosti emisije NO x (mg/m 3 ) u Republici Srbiji i EU (najnoviji propisi) Toplotna snaga (MW) Republika Srbija Evropska Unija 50 500 600-50 100 450 100 300-200 >300 200 > 500 500 / 200 (1) -
(1) Druga vrednost stupa na snagu 01.01.2016. godine S obzirom na preuzete obaveze i proces pridruživanja EU, potrebe preduzimanja odgovarajućih mera za smanjenje emisije azotnih oksida u vazduh iz termoelektrana JP EPS izvršene su u skladu sa zahtevima Direktive o industrijskim emisijama integrisano sprečavanje i kontrola zagađenja (Directive 2010/75/EC - Industrial emissions - integrated pollution prevention and control). Pri sagledavanju potrebe preduzimanja odgovarajućih mera za smanjenje emisije azotnih oksida polazni materijal je bila Moguća dinamika povlačenja kapaciteta EPS pripremljena krajem 2012. godine i prikazana u Tabeli 5. Na osnovu dinamike prikazane u Tabeli 5 može se zaključiti da JP EPS planira da u naredne četiri godine stavi van pogona najstarije i najmanje objekte (TE Kolubara A1-A4). Posle njih, za stavljanje van pogona, planirani su sledeći najmanji i najstariji objekti TE Kolubara A5, TENT A1 i A2, TE Morava i TE Kostolac A1. Imajući u vidu da novi (strožiji) propisi o emisiji stupaju na snagu od 01.01.2016. godine to znači da će ovi objekti imati radni vek od najmanje 5 godina u tim uslovima. Olakšavajuća okolnost za ove objekte je da su relativno male snage (osim TENT A1 svi blokovi su ispod 300 MW toplotne snage) tako da i posle stupanja na snagu novih propisa za njih ostaje na snazi ista GVE (600 mg/m 3 ).
Tabela 5: Moguća dinamika povlačenja kapaciteta EPS Blokovi Planirani izlazak iz pogona TENT A1 1.1.2021 TENT A2 1.1.2022 Kolubara A1 1.1.2018 Kolubara A2 1.1.2018 Kolubara A3 1.1.2019 Kolubara A4 van pogona Kolubara A5 1.1.2020 Morava 1.1.2021 Kostolac A1 1.1.2021 Kostolac A2 1.1.2024 Analizom rezultata godišnjih merenja u periodu 2006.-2011. može se zaključiti da navedena postrojenja (TE Kolubara A5, TENT A1 i A2, TE Morava i TE Kostolac A1) uglavnom (za posmatrani period većinom su rezultati godišnjih merenja bili ispod GVE) zadovoljavaju ovaj zahtev tako da za njih nije potrebno uvođenje mera za smanjenje emisije azotnih oksida. Preostale termoelektrane koje su planirane za izlazak iz pogona su TENT A1 (01.01.2021.), TENT A2 (01.01.2022.) i TE Kostolac A2 (01.01.2024.). Sva tri bloka su prema važećim propisima radila uglavnom u granicama dozvoljene GVE, sa prosečnom vrednosti emisije NO x oko 400 mg/m 3. Ovaj podatak ukazuje da će posle stupanja na snagu novih propisa sva tri bloka prekoračiti novu GVE. Znači da će za sve ove blokove, morati da se primene mere za smanjenje emisije azotnih oksida. Blokovi koji nastavljaju sa radom (TENT A3 do A6, B1 i B2 i TE Kostolac B1 i B2) se načelno mogu podeliti u dve grupe: obrenovačke koji rade na lignit Kolubara i kostolačke koji rade na lignit Kostolac. Usled razlike u sadržaju azota u gorivu kostolački blokovi su i prema važećim propisima uglavnom prekoračivali postojeću GVE ili su bili na samoj granici, dok su obrenovački blokovi uglavnom bili ispod GVE (TENT A3 do A6 i B1) ili na samoj granici i malo iznad nje (TENT B2). U svakom slučaju, prosečne vrednosti izmerenih koncentracija NO x ukazuju da će za sve ove blokove biti potrebna primena mera za smanjenje emisije NO x. Na Slici 11 dat je pregled najmanjih, najvećih i srednjih vrednosti emisije NO x za svaki kotao u navedenim blokovima za posmatrani period (2006.-2011.).
800 700 Najmanja vrednost Srednja vrednost Najveća vrednost 600 NO x (mg/m 3 ) 500 400 300 200 GVE od 01.01.2016. 100 0 TENT A2 TENT A3 TENT A4 TENT A5 TENT A6 TENT B1 TENT B2 TE Kostolac A2 TE Kostolac B1 TE Kostolac B2 Slika 11: Vrednosti emisije NO x (mg/m 3 ) iz kotlova za koje je potrebno primeniti mere za smanjenje 5. MOGUĆNOSTI SMANJENJA EMISIJE AZOTNIH OKSIDA U VAZDUH U Studiji [7] su detaljno prikazane moguće mere za smanjenje emisije NO x u vazduh. Prema podacima o efikasnosti primenjenih mera za smanjenje emisije azotnih oksida izloženih u ovoj Studiji, kombinovanom primenom gorionika sa niskom emisijom NO x i višestepenim dovođenjem vazduha može se ostvariti smanjenje od 35-70%. Imajući u vidu srednje vrednosti koncentracija NO x na osnovu rezultata godišnjih merenja emisije (Slika 11) i smanjenje od 60% (realni slučaj) može se zaključiti da bi svi blokovi TENT Obrenovac radili sa emisijom NO x ispod nove GVE. Pri tome bi blokovi A1, A2, A6 i B2 bili veoma blizu GVE. Međutim, ukoliko se posmatraju najveće izmerene vrednosti, pored ovih blokova i blokovi A4 i B1 bi premašili GVE. Ove činjenice treba imati u vidu pri izboru opreme za smanjenje emisije NO x. Primena istih mera u TE Kostolačke termoelektrane bi omogućila zadovoljenje nove GVE za blokove A2 i B2, dok bi blok B1 bio malo (7 mg/m 3 ) iznad GVE. Međutim, ukoliko se uzmu u obzir najveće izmerene vrednosti, izabrane mere bi omogućile zadovoljenje GVE samo za blok A2. Na osnovu izloženog može se zaključiti da je potrebna kombinovana primena gorionika sa niskom emisijom NO x i višestepeno dovođenje vazduha u kotlovima svih navedenih blokova kako bi se zadovoljila buduća GVE. Za one blokove kod kojih na osnovu srednjih vrednosti emisije i usvojenog smanjenja od 60% nije moguće zadovoljiti novu GVE (praktično samo TE Kostolac B1),
pored ovih mera treba dodatno predvideti primenu finansijski najpovoljnijih sekundarnih mera (Selektivna nekatalitička redukcija SNKR). U pomenutoj Studiji [7], kao i u Studiji za potrebe Energetske zajednice [8], obavljena je ekonomska analiza predloženih mera. Smanjenje emisije azotnih oksida predstavlja trošak u proizvodnji električne energije i koji u zavisnosti od iznosa može imati uticaja na cenu električne energije. Povećanje cene električne energije neće biti posebno značajno za razmatranje konkurentnosti proizvodnje, jer će smanjenje emisije azotnih oksida biti uvedeno na svim termoelektranama EPS, a ove mere već postoje ili su planirane na većini termoelektrana u regionu [8]. Raspoloživi podaci iz literature o investicionim i operativnim troškovima, ukazuju na značajne razlike u vrednostima. Ove razlike su posledica kako različitih metodologija koje su korišćene (različite vrste troškova koje su obuhvaćene), tako i različitih termolektrana za koje su troškovi određivani (deo troškova zavisi i od specifičnosti termolektrane,...). Pregled ovih podataka je dat u Tabeli 6. Tabela 6: Prikaz troškova primene različitih metoda za smanjenje emisije azotnih oksida [9] Stepen Troškovi Troškovi Dostupnost smanjenja ugradnje eksploatacije rada emisije NO x Metoda za smanjenje emisije NO x /kwth /kwth /t % % Dodatna potrošnja električne energije Optimizacija rada gorionika 1 1 20-30 100 nema Recirkulacija nije 15 (za čvrsta 2 dimnih gasova poznato goriva) 100 nema Višestepeno nije dovođenje 5 poznato vazduha 40 100 nema Gorionici sa nije niskom 5 poznato emisijom NO x 40 100 nema SKR 50-70 1.300-1.500 95 95 povećanje 0,6 % SNKR 15-30 750-900 < 50 95 povećanje 0,2 % Kombinovano SO 2 /NO x 80-110 600 povećanje 0,2 % Rezultati proračuna potrebnih ulaganja za termolektrane u sastavu EPS prikazani su u Tabeli 7 [7, 8].
Tabela 7: Ukupni troškovi primene različitih metoda za smanjenje emisije azotnih oksida po blokovima termoelektrana JP EPS [7, 8] Kombinacija - gorionici sa niskom Termoelektrana emisijom NO x i višestepeno dovođenje vazduha ( ) [8] Kombinacija - gorionici sa niskom emisijom NO x i višestepeno dovođenje vazduha ( ) [7] TENT A1 4.000.000 4.410.000 TENT A2 4.000.000 4.410.000 TENT A3 5.700.000 6.405.000 TENT A4 6.600.000 6.468.000 TENT A5 6.600.000 6.478.500 TENT A6 6.600.000 6.478.500 TENT B1 13.600.000 13.104.000 TENT B2 13.600.000 13.104.000 TE Kostolac A2 4.200.000 4.410.000 TE Kostolac B1 9.800.000 7.318.500 TE Kostolac B2 9.100.000 7.318.500 Ukupno 83.800.000 79.905.000 Ukupni investicioni toškovi za uvođenje mera za smanjenje azotnih oksida na razmatranim termolektranama iznosili bi oko 80.000.000. Pri razmatranju investicionih troškova moraju se uzeti u obzir i drugi bitni faktori, a pre svega planirani izlazak iz pogona pojedinih blokova termoelektrana, kao i predviđeni radni vek rada sistema za smanjenje emisije azotnih oksida. Ovi parametri utiču na proračun faktora povraćaja kapitala. Za određivanje faktora povraćaja kapitala u dostupnoj literaturi [10, 11] korišćena je kamatna stopa od 7% i radni vek postrojenja od 30 godina. U našim uslovima, za proračun se može usvojiti kamatna stopa od 7 %, ali će vek rada postrojenja biti kraći, što će uticati i na veće vrednosti faktora povraćaja kapitala i zavisiće od rada veka postrojenja. Prikazane troškove treba umanjiti za visinu godišnje naknade za emisije, koja za NO2 iznosi 4.000 dinara/t [12]. 6. ZAKLJUČAK Na osnovu obaveza koje je Republika Srbija preuzela u okviru procesa pristupanja EU i usaglašavanja domaćih propisa sa propisima EU, JP EPS u bliskoj budućnosti mora da preduzme odgovarajuće mere za smanjenje emisije azotnih oksida u vazduh iz kotlova njenih termoelektrana. Prema rezultatima istraživanja u okviru Studije [6] predviđeno je sledeće: 1. Primena mera za smanjenje emisije azotnih oksida je neophodna za sve blokove termoelektrana JP EPS toplotne snage veće od 500 MW koji ostaju u pogonu posle 01.01.2016. godine (TENT A1-A6, B1-2, TE Kostolac A2, B1-2).
2. Tehnički opravdano i realno primenljivo rešenje za kotlove u svim ovim blokovima je primena kombinovanih primarnih postupaka zasnovanih na gorionicima sa niskom emisijom NO x i višestepenim dovođenjem vazduha. 3. Za blokove kod kojih su vrednosti emisije azotnih oksida za usvojeni stepen smanjenja emisije od 60% bliske (+10%) novoj GVE (200 mg/m 3 ) preporučuje se razmatranje primene dodatnih (sekundarnih) mera za smanjenje emisije azotnih oksida i to SNKR postupka kao finansijski najpovoljnijeg. REFERENCE [1] Gavrić M., Vlajčić A., Čeperković B.: Zelena knjiga Elektroprivrede Srbije, Elektroprivreda Srbije, ISBN 987-7302-023-5, pp. 1-160, Beograd, 2009. [2] Stojiljković, D., Obrazovanje azotnih oksida pri sagorevanju domaćih lignita u sprašenom stanju, Doktorska teza, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 1999. [3] Zelkowski, J., Kohlecharakterisierung und Kohleverbrennung, VGB PowerTech., Essen, 2004. [4] Soud, H., Fukasawa, K., Developments in NOx abatement and control, IEACR/89, IEA Coal Research, London, 1996. [5] Carpenter, A., Davidson, R., et. al., NOx emissions and control, IEA Clean Coal Centre, London, UK, 2006. [6] ***, Pojedinačna merenja emisija zagađujućih materija u vazduh, ukupno 57 izveštaja o obavljenim merenjima na kotlovima različitih TE u okviru JP EPS u periodu 2006. 2011., Rudarski institut Beograd Zemun, Laboratorija za zaštitu životne sredine [7] Stojiljković D., Jovović A., Jovanović V., Manić N., Radić D., Obradović M., Todorović D., STUDIJA PRAVCI OPTIMALNOG SMANJENJA EMISIJA AZOTNIH OKSIDA IZ TERMOELEKTRANA I TOPLANA JP ELEKTROPRIVREDA SRBIJE, Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, Beograd, 2012. [8] South East European Consultants, Ltd., Study on the Need for Modernization of Large Combustion Plants in the Energy Community, Project No: PS-339 Final report, Vienna, November 2013, [9] Prof. Dr.-Ing. N. Orfanoudakis, Dr.-Ing. A. Vakalis, Dr.-Ing. K. Krallis, As. Prof. Dr.-Ing. A. Hatziapostolou, Prof. Dr. -Ing. N. Vlachakis: EMISSION REDUCTION TECHNIQUES & ECONOMICS IN COAL-FIRED POWER PLANTS, 2005. [10] ***, Best Available Control Technology Analysis, Appendix B, Fly Energy Center - Sierra Pacific Resources, Las Vegas, 2007.
[11] William H. Yelverton: Coal Utility Environmental Cost - CUECost Workbook Development Documentation, Version 5.0, U.S. Environmental Protection Agency Office of Research and Development Air Pollution Prevention and Control Division, EPA/600/R-09/131, 2009. [12] ***, Uredba o vrstama zagađivanja, kriterijumima za obračun naknade za zagađivanje životne sredine i obveznicima, visini i načinu obračunavanja i plaćanja naknade, Sl. glasnik RS", br. 113 od 20. decembra 2005, 6/07, 8/10, 102/10), Beograd, 2005.