ZEVO v Chotíkově
Maximální účinnost zařízení, ekonomický provoz a efektivní využívání zdrojů je v Plzeňské teplárenské (PLTEP) dlouhodobě prioritou. V současnosti, kdy celý energetický sektor je ovlivněn vysokou cenou povolenky CO2 a zejména pak vysokou volatilitou cen energií na trhu, je maximální účinnost výroby nutností. I proto jsme jako další oblast pro vylepšení zvolili využití odpadního tepla spalin a snížení největší ztráty při spalování – komínové ztráty.
Odpadní tepla vznikají v každé výrobě, PLTEP a ZEVO (obrázek č. 1) není výjimkou. Proto jsme nejprve všechny tyto ztráty zmapovali, vyčíslili jejich možný přínos a náklady na využití a teprve následně jsme stanovili priority pro jejich eliminaci.
Jako první jsme pro využití odpadního tepla stanovili ZEVO Plzeň, kde byl navržen systém dodatečného tepelného výměníku ve spalinách před komínem. Energie spalin je předána ve výměníku topné vodě a systému centrálního zásobování teplem.
Technologickým zařízením pro vyvedení odpadního tepla spalin je navržen spalinový výměník spaliny / voda (obrázek č. 2), kde teplonosným médiem jsou spaliny odcházející ze systému čištění spalin ZEVO Plzeň, pracovním (ohřívaným) médiem je oběhová / topná voda horkovodního systému ZEVO Plzeň. Spalinový výměník je konstrukčně řešen jako trubkový vícesvazkový výměník. Spaliny jsou vedeny vně trubek teplosměnných svazků. Svazky jsou plně oddělitelné od ostatních tlakových částí a jsou vybaveny povinou výbavou pro tlakové zařízení. Spalinový výměník je provozován mimo oblast kondenzace spalin. Na straně spalin je Spalinový výměník zapojen jako bypass „stávajícího“ spalinovodu (obrázek č. 4). Je umístěn vně budovy, paralelně s výstupním spalinovodem, z objektu čištění spalin do komína, na ocelovou nosnou konstrukci. Stávající vstupní a výstupní spalinovod je opatřen elektricky ovládanými vzduchotěsnými klapkami pro plné oddělení výměníku na straně spalin od stávajícího spalinového systému ZEVO Plzeň.
Spalinový výměník – je konstruován pro záchyt citelného tepla spalin přenosem spaliny / topná voda. Získané teplo je využito v systému dálkového vytápění, tj. pro částečný ohřev oběhové topné vody horkovodního systému ZEVO.
Na straně oběhové topné vody je výměník propojen se stávajícím horkovodním systémem ocelovým potrubím. Aby se zajistilo správné proudění a regulace topné vody je systém doplněn o dvě oběhová čerpadla a trojcestný regulační ventil topné vody. Dvě oběhová čerpadla (jedno v provozu, jedno v pohotovostním režimu) dopravuji studenou vratnou vodu z potrubí tepelné sítě a vracejí ohřátou do potrubí sítě vytápění města. Pokud se jedno oběhové čerpadlo zastaví, druhé se automaticky uvede do provozu. Čerpadla jsou řízena frekvenčními měniči.
Provoz výměníku
Výměník je provozován mimo oblast kondenzace kyselých složek spalin a mimo oblast kondenzace vodní páry. Rosný bod teploty spalin může kolísat v závislosti na složení paliva. Teplota studené vratné vody se může pohybovat v rozmezí mezi 55-70 °C. Je nutné zajistit provoz mimo oblast kondenzace spalin – od této teploty je regulován třícestný ventil, který přepouští část “ohřáté vody” zpět do sání oběhových čerpadel tak, aby nedocházelo ke kondenzaci na chladných teplosměnných trubkách (obrázek č. 5). Regulace je nastavena tak, aby výstupní teplota spalin byla trvale na teplotě 80 °C. Tato teplota je také minimální dovolenou výstupní teplotou spalin z výměníku. Výstupní teplotu spalin je možné nastavit v rozsahu 80–90 °C. Výstupní teplota topné vody je nastavena na teplotu 105 °C. Tato teplota je také minimální dovolenou výstupní teplotou z výměníku. Výstupní teplotu topné vody je možné nastavit v rozsahu 105–115 °C. Minimální teplota topné vody na vstupu do výměníku je navržena na teplotu 65 °C.
Shrnutí
Zařízení je, od zprovoznění na podzim roku 2024, v plném provozu a s maximálním možným využitím energie spalin. Teplota spalin je téměř konstantně udržována na 80 °C, což proti původní teplotě 150 °C je značné zlepšení. Roční dodávku tepla lze očekávat až 54 720 GJ (při provozu 8000 hodin za rok) a návratnost cca 7 let. Podobné zařízení již připravujeme na další naše zařízení, tentokrát na kotel 130 MWt a 40 MWt výkonu v areálu Teplárna (obrázek č. 5).
Ing. Pavel Veselý, vedoucí ZEVO Plzeň
Ing. Jan Skřivánek, výrobní ředitel, Plzeňská teplárenská
