Odsiřování elektráren: Snížení emisí a technologie

Přísnější limity pro emise síry, oxidů dusíku a tuhých znečisťujících látek nutí majitele teplárenských zdrojů instalovat elektrostatické filtry nebo tkaninové filtry se zhášeči jisker, a to především u zdrojů spalujících biomasu nebo jiná méně kvalitní paliva.

Tento článek se zaměřuje především na odsíření spalin z tepelného zdroje, což znamená odstranění sloučenin síry z plynných produktů spalování, a to spalin na výstupu z kotlů, případně filtrů pro zachycení tuhých znečišťujících látek (TZL).

U pevných paliv, především uhlí, které je využíváno ve většině stacionárních zdrojů tepla v České republice, je síra vázána již v palivu jako součást hořlaviny.

Pyritová síra v uhlí je ta forma síry, která je v případě nerozptýleného výskytu v palivu relativně dobře odstranitelná klasickými metodami, mezi které patří např. úprava v hydrocyklonech. Účinnost těchto metod je však mnohdy omezená.

V některých zdrojích můžeme dále nalézt metodu odstraňování síry přímo ve spalovací komoře, ovšem v dnešní době je tato metoda využívána hojně pouze u fluidních kotlů, kde je jednodušší rozprášení aditiva do spalovací komory, čímž se dosahuje dostačující účinnosti odsíření.

Čtěte také: Podrobnosti o odsíření

Jedná se o suchou metodu dávkování aditiva přímo do spalovacího procesu v nejvhodnějším teplotním oknu. Aditivum za vysokých teplot zreaguje s vázanou sírou a vznikají stabilní sloučeniny jako např. CaSO4, MgSO4 atd. Nejobvyklejší užívaná aditiva jsou např. vápna hašeného Ca(OH)2.

Právě zmíněné fluidní kotle jsou vhodné z toho důvodu, že tato aditiva setrvají ve spalovacím procesu dlouhou dobu v optimálních podmínkách. Ovšem i u těchto ohnišť reaguje s palivem pouze určitá část přiváděného aditiva.

Další hojně používaná metoda je tzv. polosuchá metoda odsíření. Tato metoda je upřednostňována hlavně pro elektrárenské bloky o instalovaném výkonu max. do 300 MW. Vyznačuje se především tím, že produkt odsíření je vhodný pro trvalé uložení na běžnou skládku, ale není příliš vhodný pro další použití jako druhotná surovina. Principiálně se jedná o jednoduchý proces lehce zvládnutelný v praxi.

Mokrá vápencová vypírka

Poslední a v dnešní době nejvíce využívanou metodou je tzv. mokrá vápencová vypírka. Je to nejrozšířenější metoda v uhelné energetice a víceméně jediná dnes používaná metoda moderních elektráren.

Základním rozdílem oproti předešlým metodám je ten, že se jedná o mokrou vypírku proudu spalin reakčním činidlem v reaktoru současně za vzniku tzv. end-produktu (energosádrovec), který může být nadále použit jako druhotná surovina pro využití ve stavebnictví jako základy silničních pojezdů nebo výrobu např. sádrokartonu.

Čtěte také: Metody odsiřování

Pracovní schéma - Mokrá vápencová metoda

Celý proces se skládá z řad dílčích procesů, které realizují jednotlivé zóny odsiřovacího reaktoru. Tento reaktor se často nazývá absorbér.

Základním principem je přivedení nevyčištěných spalin do absorbéru, kde dochází ke sprchování těchto spalin vápencovou suspenzí v několika úrovních. Návrh konstrukce, počet sprchovacích úrovní a volba typu trysek většinou vychází z CFD simulací pro dosažení co největší mezifázové plochy reagentu a spalin pro co nejdokonalejší vyčištění.

Vyčištěné spaliny odchází poté horní částí absorbéru do stávajícího komína elektrárny. Na výstupu těchto spalin z absorbéru bývá kontinuální měření nejen emisí spalin, ale především teploty spalin tak, aby bylo zajištěno, že je tato teplota vždy alespoň o 10 °C vyšší než je teplota rosného bodu spalin za daného tlaku. V praxi se tato teplota spalin pohybuje v rozmezí 68-58 °C.

Absorbér bývá většinou kovová nádoba výšky kolem 17 m s vnitřním pogumováním v několika vrstvách. Sprchovací úrovně jsou vždy nejméně 2, avšak v praxi mnohdy 3. Nad těmito sprchovacími úrovněmi je nadále zařízení, tzv. odlučovač kapek, který snižuje hmotnostní úlet vody ve spalinách, a tím také ztráty pracovního média. Jedná se většinou o žaluziové mřížky s tryskami pro oplach, který bývá automaticky systémem ASŘTP prováděn vždy v řádech několika desítek minut.

Spodní část absorbéru je tvořena jímacím dnem, kde zůstává určitá hladina sádrovcové suspenze. V Těchto místech je do absorbéru zaváděn oxidační vzduch z míchadel oxidačního vzduchu. Dále tu jsou umístěna míchadla absorbéru pro promíchání suspenze a vytvoření tak dokonalejšího prostředí pro oxidaci.

Čtěte také: Vodní elektrárny a životní prostředí

Z důvodu abrazivního prostředí jsou vždy tato potrubí ze sklolaminátu, označovaného jako FRP. Tato metoda je velmi účinná a efektivní, avšak potřebuje velké prostory pro vápencové hospodářství, pro zajištění procesní vody pro proplachy všech čerpadel, výstavbu nových budov s nádržemi pro sádrovcovou a vápencovou suspenzi a mnohé další provozní média potřebná pro kontinuální čištění proudu spalin.

Metoda je často označována jako WLST FGD a dosahuje účinnosti až 98,5 %. Výsledný produkt je pak získáván tak, že z jímací části absorbéru je odtahovými čerpadly odsávána sádrovcová suspenze, která je dále odváděna do míchacího centra za účelem odvodnění. Z míchacího centra je dále suspenze odváděna do zahušťovače, který v praxi dokáže odvodnit suspenzi až na 30 % hm.

Investice do ekologizace v ČR

Dle nedávného prohlášení Teplárenského sdružení ČR bude nutné do teplárenských zdrojů v ČR investovat do konce příštího roku 18 mld. Kč, aby byly dodrženy stanovené přísnější emisní limity. V současnosti probíhá retrofit 3 velkých elektráren, a to teplárny Karviná, elektrárny Opatovice a elektrárny v Českých Budějovicích.

Tyto projekty jsou nejen ekonomicky velmi nákladné (řádově miliardy korun), ale také velmi složité po technické stránce výstavby a návaznosti jednotlivých technologií. Realizace takového rozsáhlého projektu bývá vždy nesnadný úkol. Jednak je třeba výstavba díla v investici za několik stovek miliónů korun. Dále je třeba naplánovat veškeré dodávky a subdodávky zařízení na stavbu, napojení technologií v krátkém okamžiku a napojení a zprovoznění během odstávky kotlů. Zajistit se musí také přeložky potrubních mostů a veškerých inženýrských sítí v okolí stavby.

Emisní výjimka pro Elektrárnu Počerady

Krajský úřad Ústeckého kraje udělil výjimku z nových evropských emisních limitů Elektrárně Počerady. Největší česká uhelná elektrárna se tak zařadí do ekologizačního programu po bok dalších domácích zdrojů, které jsou zatím klíčové pro stabilitu a bezpečnost elektrizační soustavy. Částečná a časově omezená výjimka se vztahuje pouze na emise rtuti a vyprší již po čtyřech letech. Mezitím provozovatel Vršanská uhelná připravuje kompletní ekologizaci za miliardy korun.

„Nové Počerady budou díky nejvýznamnější ekologizaci od 90. let jednou z nejčistších elektráren v Česku. Stopové emise rtuti jsou velkou výzvou pro celý sektor, vždyť nový evropský limit nesplní více než polovina všech zdrojů! V současnosti analyzujeme vhodné technologie, které jsou na trhu. Protože však v takovém rozsahu v ČR dosud nebyly použity, stejně jako všichni ostatní se pohybujeme na úrovni aplikovaného výzkumu. Investice do Nových Počerad se budou pohybovat v řádu miliard korun. Jako první proběhne rekonstrukce výrobního bloku 6, která bude zahrnovat opravu kotelny, turbíny a zařízení strojovny a také opatření pro snížení prašnosti a intenzifikaci odsíření.

Technologie pro úpravu spalin

Pro úpravu spalin v tepelných elektrárnách, cementárnách, spalovnách, ocelárnách a dalších provozech, které produkují životnímu prostředí nebezpečné emise, lze s úspěchem použít dvoulátkové trysky nebo jednolátkové trysky se zpětným tokem. Kompletní systém, zahrnuje jak lanzny s tryskami, tak čerpací a regulační jednotku, která je napojena na centrální systém řízení.

Regulace vstřikování probíhá na základě informací o množství spalin vstupujících do reakčního prostoru a také na základě dosažených parametrů na konci procesu. Při výrobě elektrické energie z fosilních paliv patří k důležitým opatřením pro čistotu ovzduší odsiřování kouřových plynů.

Při mokré metodě odsíření rozstřikují trysky do absorbéru vápencovou suspenzi a dochází k absorbci oxidů síry. Kouřové a odpadní plyny z technologických procesů jsou znečištěny chemickými látkami a mechanickými částicemi. Před výstupem z komína do ovzduší je nutné je čistit. Při čištění plynů prochází plyn clonou kapek rozstřikované kapaliny, která na sebe váže obsažené nečistoty.

Kapky s nečistotami, které jsou unášeny plynem, se oddělují od proudu plynu v odlučovači kapek. Tím se zabrání úniku provozních nečistot obsažených v kapalině do ovzduší.

Realizace projektu odsíření dvou kotlů v Elektrárně Třebovice přinese roční snížení emisí SO2 minimálně o 374 tun a emisí tuhých znečišťujících látek minimálně o 3 tuny za rok. Realizace odsíření přispěje ke zlepšení životního prostředí na Ostravsku.

V rámci projektu v Elektrárně Třebovice byla za stávajícími elektroodlučovači instalována polosuchá vápenná odsiřovací technologie. Výstavba byla zahájená v květnu 2013 a odsiřovací jednotka byla úspěšně uvedena do provozu v listopadu 2014 při splnění nejpřísnějších emisních limitů platných v Evropské unii. V Olomouci by mělo dojít ke snížení emisí CO minimálně o 6,1 tun, SO2 o 29,5 tun, CO2 o 4000 tun, NOx o 18,7 tun a emisí tuhých znečišťujících látek minimálně o 0,6 tun.

tags: #odsiřování #elektráren #snížení #emisí #technologie

Oblíbené příspěvky:

• Strojvedoucí zproštěn obžaloby
• Udržitelné obaly
• Výlety do přírody v Ústí nad Labem
• Ekologické katastrofy v Asii
• Územní systém ekologické stability krajiny