Systém pro omezení klenbování dřevní štěpky ve standardním zásobníku uhlí v Elektrárně Hodonín

V r. 1997 byla v Elektrárně Hodonín dokončena výstavba dvou fluidních kotlů (každý o výkonu 170 t/h páry). Vzhledem ke stále problematičtějším dodávkám lignitu bylo postupně rozhodnuto o přechodu části výroby na obnovitelný zdroj energie - biomasu. Od roku 2004 jsou v Elektrárně Hodonín realizovány zásadní investice do zkvalitnění zařízení pro spalování biomasy. Šlo zejména o nové zásobníky a dopravní linky biomasy do kotle FK2, včetně technologie pro zavážení biomasy na skládce paliva, dopravní linku na peletky z biomasy u kotle FK2, kolové nakladače pro manipulaci s biomasou, novou laboratoř biopaliv a automatický vzorkovač biomasy na spotřebě. V r. 2009 byla dokončena úprava jednoho z bloků hodonínské elektrárny s fluidním kotlem FK2, která postupně umožnila spalování čisté biomasy až do 75 % jmenovitého výkonu kotle. Maximální výkon nově instalovaných dopravních tras je celkem 50 t/h biomasy. Zařízení disponuje elektrickým výkonem až 35 MW a denně si vyžádá až 1200 tun biomasy (především lesní štěpka a další produkty vzniklé zpracováním dřeva).  V rámci této investiční akce byly také na fluidní kotelně instalovány nové provozní zásobníky na biomasu. Dva ocelové zásobníky ve tvaru hranolu, každý o kapacitě 60 t, jsou umístěny v bunkrové stavbě v prostoru vybouraných původních zásobníků uhlí. Kapacita zásobníků je přibližně na 2 hodiny provozu.
 
Evropská podpora zelených energií a výkupní cena elektrické energie v posledních letech přispěla ke snahám řešit spalování dřevní štěpky i ve fluidním kotli FK1 určeném pro spalování uhlí. Dřevní štěpka se ze skládky dopravuje do původních zásobníků paliva. V těchto zásobnících projektovaných na uhlí však nastal problém s klenbováním štěpky, jejichž kvalita nebyla navíc vždy stejná.

Počátek klenby se zpravidla vytváří ve spodních částech zásobníků v koutech šikmých stěn. Od těchto míst potom klenba materiálu narůstá směrem nahoru a dosáhne i k čistě svislým stěnám zásobníku. Pro odstranění klenbovaní nefungují klasické metody jako u uhlí. Např. vzduchové dělo nerozruší celou klenbu dřevní štěpky, pouze v ní prostřelí malý otvor.

Společnost Tespo engineering s.r.o. Brno navrhla funkční systém pro omezení klenbování dřevní štěpky ve stávajících zásobnících na uhlí.  

Zásobník uhlí s namontovanými rozrušovacími hrably, 3D návrh Tespo engineering

Hlavní části systému proti klenbování dřevní štěpky:

  • a) Rozrušovací hrabla (desky), umístěné ve spodní části zásobníku
  • b) Hydraulický systém s agregátem,  písty a rozvody zajišťuje pohyb desek
  • c) Řídící jednotka pro ovládání celého systému pohybu hrabel

Instalace rozrušovacích desek a hydraulického pohonu v zásobníku uhlíRozrušovací hrabla namontovaná do zásobníku uhlí pro FK1
a) Rozrušovací hrabla (desky) umístěné ve spodní části zásobníku:
Systém proti klenbování dřevní štěpky nazvaný - RH3 obsahuje celkem tři rozrušovací hrabla. Dvě hrabla jsou zavěšena na dvou hydraulických válcích (užší šikmé stěny zásobníku) a třetí, největší hrablo, je zavěšené na třech hydraulických válcích (nejširší stěna zásobníku).
Rozrušovací hrabla jsou usazena na vodící kluzné lišty, kotvené závitovými tyčemi přes stěnu zásobníku. Rozrušovací desky, kryty válců, vodící kluzné lišty jsou vyrobeny z Hardoxu.
Rozrušovací hrabla jsou tvarově a konstrukčně upravena tak, že pohybem směrem dolů tlačí materiál směrem k výsypu.

 

b) Hydraulický systém s agregátem, písty a rozvody:
Hydraulický agregát tvoří kompaktní celek. Základní částí je nádrž s odnímatelným víkem. Na víku je připevněn hydraulický pohon, filtr, odvzdušňovací filtr a blok s hydraulickými prvky. Agregát je umístěn v záchytné vaně, pro případ úniku oleje.
Hydraulické válce jsou usazeny do konzol, které jsou v případě betonového zásobníku kotvené  šroubovým spojem přes stěnu zásobníku. Na konzoly válců je následně nasazen profilový kryt, který slouží jako ochrana hydraulických pístnic a hydraulického vedení.
 

c) Řídící jednotka pro ovládání celého systému pohybu hrabel:
Řídící jednotka je nainstalována v těsné blízkosti hydraulického agregátu. Obsahuje odjištění a spínání hydraulického agregátu, ovládání rozrušovacích hrabel, vyhodnocení nízké hladiny a vysoké teploty oleje v jednotce, vyhodnocení výpadku dopravníku štěpky pod zásobníkem, napojení dálkového ovládání hrabel, programovací automat, drobnou elektrovýbavu a hlavní vypínač.

Jeden ze zásobníků uhlí FK1 upravený pro dřevní štěpku
Hydraulická a řídící jednotka systému rozrušení klenby dřevní štěpky

Pohyb rozrušovacích hrabel je možné zvolit buď automatický nebo i ruční ovládání z místa řídící jednotky nebo z místa plnění zásobníků. První poznatky z provozu tohoto unikátního zařízení ukázaly, že je možné pohybem desek v zásobníku se štěpkou udržet průchodnost výpadového otvoru bunkru. Ukázalo se také, že na rozrušování klenby biomasy v zásobníku má podstatný vliv algoritmus pohybu rozrušovacích desek. Řídící systém byl tedy rozšířen o možnost uživatelského nastavení posloupností pohybů jednotlivých desek a o ruční dálkové ovládání každé rozrušovací desky samostatně. Provozní technici v Hodoníně postupem času našli optimální algoritmy, které zajistí kontinuální výpad dřevní štěpky ze zásobníku.
 
Elektrárna Hodonín ročně vyrobí zhruba 400 milionů kWh elektřiny. Z biomasy pochází více než 200 milionů kWh elektřiny, což znamená pokrytí roční spotřeby více než 60 tisíc jihomoravských domácností. Současně je evropským unikátem v dodávce přeshraničního tepla. V roce 2014 dodala do slovenského města Holíč zhruba 90 000 GJ z celkově vyrobených 550 000 GJ tepla (z toho 350 000 GJ pocházelo ze spalování biomasy).

Úprava FK1 nyní umožňuje celoroční výhodnější využití provozu obou kotlů při spalování biomasy a přispěje k  dalšímu  provozování  výroby elektrické energie v Elektrárně Hodonín za ekonomicky přijatelných podmínek. Ve srovnání s dodávkou nových provozních zásobníků paliva pro FK2 představuje toto zařízení jen zlomek investice.