Potrubní a kabelové trasy (absorbér 1 a 2)
Projektové práce Elektro a SKŘ byly zahájeny na podzim roku 2016 zpracováním dokumentace pro stavební povolení a dalšími navazujícími stupni dokumentace Basic a Detail design. Z pohledu tvorby dokumentace se jednalo o mimořádně technicky a časově náročnou činnost, která byla úspěšně zvládnuta nejen za pomoci moderních projekčních nástrojů, ale také za podpory původní dokumentace odsíření obsahující důležité informace pro navazující projekční práce Elektro a SKŘ. V roce 2017 byl zahájen proces objednávání a výroby zařízení tak, aby byly klíčové dodávky pro etapu I (Linka L1) připraveny na stavbě v EMĚI již před zahájením odstávky kotlů K1 – K3, o rok později pro etapu II (Linka L2) kotle K4 - K6.
Půlroční odstávka původní technologie odsíření (Linka 1) byla naplánována pro etapu I v roce 2018 a pro Etapu II (Linka 2) v roce 2019. V souvislosti s technologickými odstávkami odsíření linky 1 a 2 bylo nutné nejprve zajistit beznapěťový stav a následně demontovat původní zařízení v příslušných rozvodnách vysokého a nízkého napětí včetně související kabeláže.
V rámci výše uvedených provozních souborů byly instalovány v letech 2018 - 2019 nové VN a NN rozvodny, snímače, technologický řídicí systém, EPS a emisní monitoring včetně zhotovení rozsáhlých nosných kabelových systémů a kabeláže Elektro a SKŘ.
VN rozvodny 6 kV (44 polí) jsou vybaveny rozvaděči ABB UniGear typu ZS1 (v provedení 4000 A a 1250 A) s ochranami REF 620 (6 kV/0,4 kV transformátory), REM 620 (6 kV pohony) a ochranami typu REM 615 pro kouřové ventilátory KV1 – KV6. Pohony kouřových ventilátorů o výkonu 1 500 kW jsou řízeny frekvenčními měniči Rockwell (1 600 kW).
V úsekových rozvodnách nízkého napětí bylo nahrazeno 5 původních transformátorů za nízkoztrátové transformátory 6 kV/0,4 kV 2 000 kVA typu Geafol, které dodala firma Siemens. Rozvodny NN (0,4 kV) jsou kompletně vyprojektovány a dodány na platformě přístrojové instrumentace OEZ Letohrad a Siemens v celkovém počtu 82 polí.
Pro záložní napájení míchadel vápencové suspenze v absorbérech 1 a 2, v podzemních jímkách a v pomocné skladovací nádrži byl nově instalován dieselgenerátor o výkonu 410 kVA, který pomocí vlastní automatiky ATS a povelů z nadřazeného technologického ŘS ZAT postupně připojuje při výpadku napájecí sítě pohony míchadel do provozu. S postupnou realizací projektu odsíření a navazujícího projektu snížení obsahu rtuti ve spalinách bylo nutné zohlednit požadavek na připojení dalších pohonů míchadel do záložní napájecí sekce, a proto bylo vzhledem k omezenému příkonu dieselgenerátoru 410 kVA nutné omezit záběrný proud vybraných míchadel pomocí softstartéru (Siemens).
Součástí díla byla dodávka nové akumulátorové stanice 2-220 V DC od společnosti Hoppecke pro napájení technologického ŘS, napájení ovládacích obvodů ve VN rozvodnách a pro napájení nouzového osvětlení. V prostoru akumulátorovny jsou instalovány snímače pro měření povolené koncentrace vodíku. Vyhodnocení je prováděno v monitorovacím systému Dega, který je propojen s technologickým ŘS ZAT Sandra Z200.
Technologické dodávky odsíření byly zčásti vybaveny zařízením polní instrumentace již při kompletaci ve výrobě a zbývající část snímačů (měření tlaku, teploty, hladiny, průtokoměry atd.) zajišťovala firma AFRY CZ pomocí subdodavatelů JSP Jičín, Siemens, Endress+Hauser a Wika. Pracovní rozsahy snímačů tlaku byly v JSP Jičín ověřeny a vydány kalibrační protokoly o nastavení. Pro vzdálený přístup byly snímače vybaveny komunikačním protokolem HART.
ŘÍDÍCÍ SYSTÉM
Významnou dodávku tvoří technologický řídicí systém ZAT SandRA Z200. Tento ŘS navazuje na platformu ŘS ZAT2000MP, který spolehlivě řídil technologické procesy původního odsíření EMĚI a doposud řídí technologii odsíření i EMĚII.
S ohledem na rozsah technologie a s tím související možnosti vzniku průmyslového rušení byl pro technologický řídicí systém ZAT Sandra Z200 instalován rozsáhlý systém optické kabeláže. Součástí technologických dodávek byly dílčí řídicí systémy, které bylo nutno spojit komunikačně s nadřazeným řídicím systémem ZAT. Pro tento účel byla vybudována separátní komunikační kabeláž Profibus DP, která propojuje jak řídicí systémy dodávané s technologií, tak i frekvenční měniče a multifunkční ochrany pohonů typu Simocode s nadřazeným technologickým systémem ZAT Sandra Z200. V elektrárně Mělník byla aplikována moderní automatizační řešení v kombinaci s komunikačními standardy (Profibus DP, Modbus) integrovanými do nadřazeného řídicího systému ZAT Sandra Z200. Jedním z moderních řešení byla implementace multifunkčních ochran typu Simocode (Siemens) pro pohony nízkého napětí. Aplikací nového řešení bylo dosaženo snížení rozsahu propojovací kabeláže mezi ŘS a elektro částí a významné úspory času při instalaci kabeláže.
Přípravné a projektové práce řídicího a informačního systému odsíření byly ve společném realizačním týmu ZAT, AFRY a Bilfinger zahájeny v prosinci 2017. Technologický ŘS byl po ukončení kompletace rozváděčů a IT technologie operátorských stanic a serverových částí podroben FAT testům v rozsahu kontrol jednotlivých signálů od vstupu ŘS po vizualizační část a také zejména funkční testování algoritmů řízení a simulačním zkouškám navozující chování technologie od jejího najetí po odstavení. Tímto způsobem byla návazně realizována každá etapa Díla, v konfiguraci procesních stanic řídicího systému 01CMC01/02 (Společná část), 01CMA01/02 (ABS1), 01CMB01/02 (ABS2), 01CMD01/02 (VYKLÁDKA VÁPENCE) a navazující technologie snížení obsahu rtuti ve spalinách 01CMF01/02.
ŘEŠILA SE I KYBERNETICKÁ BEZPEČNOST
Po provedení zkoušek FAT již navazovaly činnosti na stavbě, kde byly rozváděče ŘS připojeny na vazební část zařízení polní instrumentace a elektromotorické části. Po ukončení instalačních prací byly zahájeny individuální zkoušky, další verifikace algoritmů řízení a návazně úspěšné najetí technologie odsíření linky L1 v roce 2018. Rozsáhlé SAT testy prokazující způsobilost zařízení v tzv. kvalitativních ukazatelích byly prováděny v každé etapě I+II. Po uvedení příslušné etapy Díla do provozu byla jeho způsobilost završena komplexním vyzkoušením linky 1 v únoru 2019 a linky 2 v květnu 2020. V rámci implementace pravidel kybernetické bezpečnosti (ISO/IEC 27001) byly instalovány nové síťové prvky Hirschmann do stávající komunikační sítě společné pro odsíření a výměníkovou stanici (Mělník-Praha). V roce 2021 byly završeny penetračními testy kybernetické odolnosti, které obsahují kontroly opatření fyzických částí a kontrolou SW hardedingových nastavení. Tento proces byl koordinován útvarem ČEZ-IKB specialisty na IT technologie.
Nespornou výhodou nového systému ŘS ZAT Sandra Z200 byla schopnost integrace původních algoritmů řízení pro vykládku vápence. Podle dispozice technologických celků odsíření nové technologie byl ŘS rozdělen podle dílčích technologických částí (absorbér 1, absorbér 2, společná část a vykládka vápence) do čtyř samostatných celků řízení (procesní stanice 01CMA - 01CMD), integrovaných ve společném velíně do monitorovací nadstavby HMI (operátorské pracoviště). Společnost Bilfinger jako dodavatel technologie zpracovala vývojové řídicí algoritmy, které byly postupně upravovány a implementovány do ŘS ZAT SandRA Z200. Všechny procesní stanice ZAT jsou pro přenos dat propojeny dvojitou optickou redundantní kruhovou sítí.
Operátorské rozhraní tvoří dvě operátorská pracoviště, která umožňují komfortní dohled nad řízenou technologií odsíření. Jednotlivá pracoviště se skládají ze 4 monitorů, na kterých operátor může sledovat vybrané částí řízené technologie. Veškeré měřené veličiny je možné sledovat pomocí grafů zobrazujících závislost procesních pochodů. Integrovaný kamerový systém umožňuje operátorovi on-line sledovat provoz obou linek pasových filtrů v budově odvodnění SO03. Architektura části HMI je založena na platformě Wonderware Application Server (WAS) a Wonderware InTouch v konfiguraci výkonných virtualizačních terminálových serverů a tenkých klientů (operátorských mikrostanic) pro jednotlivá operátorská pracoviště HMI. Archivace provozních údajů technologie odsíření je zajištěna v datovém SQL serveru, který sbírá a archivuje veškerá měření vč. ovládání řízené technologie.
Provozní data z emisního monitoringu dodaného společností ORGREZ jsou po komunikační sběrnici MODBUS integrována do řídicího systému ZAT SandRA Z200. Stejně tak byly připojeny další systémy, příkladem je komunikace na dieselgenerátor, komunikace na blokový řídicí systém Emerson.
Pro řízení technologie odvodnění sádrovce obsahující odstředivky a vakuové pasové filtry byl instalován separátní ŘS Siemens S7-400, který byl komunikačně začleněn do nadřazeného systému ZAT Sandra Z200.
SAMOSTATNÉ SYSTÉMY
S ohledem na instalaci nových VN rozvoden a jejich ochran typu REF, REM 620 bylo nutné monitorovat vybrané hodnoty na samostatné operátorské stanici a z VN rozvoden přenášet stavové signály na centrální velín elektro.
Stávající systém EPS byl rozšířen o nové snímače a související kabeláže v nově instalovaných budovách čerpací stanice SO02 a odvodnění SO03. Měřené hodnoty jsou zobrazovány na velíně hasičského záchranného sboru.
Pro každou linku odsíření (L1 a L2) byl společností ORGREZ, a.s. instalován kompletní kontinuální emisní monitorovací systém (CEMS) pro měření, resp. vykazování emisních a technologických veličin (SO2, NOx, CO, CO2, O2 a TZL).
Koncepce kontinuálního měření je řešena v případě plynných znečišťujících látek analyzátory ABB Advance Optima AO2020 umístěných ve skříních klimatizovaných kontejnerů a pro měření koncentrace tuhých znečišťujících látek (TZL) ve spalinách jsou instalovány měřicí přístroje SICK (FWE 200DH), doplněné o měření množství spalin (FS 100).
Vizualizace měřených dat systému ORGREZ, a.s. je umožněna jednak na operátorských stanicích na společném velínu kotlů, tak také přímo u samotných analyzátorů pro účely diagnostiky a k servisním účelům.
ZKUŠENOSTI Z INSTALACE
V průběhu montáže strojní technologie byla protokolárně průběžně předávána připojovací místa pro instalaci snímačů technologických veličin a kabelových návazností Elektro a SKŘ. Montážní práce byly prováděny ve specifických podmínkách stavby, kde je technologie instalována ve výškách až 30 m. Z tohoto důvodu bylo ze strany vyššího dodavatele a konečného uživatele pravidelně kontrolováno dodržování všech bezpečnostních opatření a za celou dobu výstavby nedošlo k vážnému úrazu montážních pracovníků.
Vzhledem k rozsahu dodávek a s ohledem na postup montáže technologie bylo nutné přizpůsobit organizaci prací i na straně realizace Elektro a SKŘ. Díky zkušenostem našich montérů z jiných rozsáhlých staveb podobného charakteru (komplexní obnova elektráren Tušimice a Prunéřov) byla dodržována po celou dobu výstavby vysoká kvalita prací. Po ukončení montážních prací následoval proces individuálních zkoušek, kdy byly odzkoušeny všechny vnější návaznosti systému Elektro a SKŘ. Dalšími navazujícími procesy byla příprava k předkomplexnímu a komplexnímu vyzkoušení, kdy bylo úspěšně završeno mnohaleté úsilí projektantů, programátorů, montážních pracovníků a zkušebních techniků ke zprovoznění technologie odsíření elektrárny Mělník I.
ZÁVĚR
Po celou dobu realizace obou projektů probíhala úzká spolupráce pracovníků investora (společností Energotrans a ČEZ, a.s.) a technických pracovníků dodavatelských firem, kdy byly důsledně koordinovány dodávky a montážní práce s ohledem na smluvní termíny a důležitost dodávek tepla pro Prahu. Nová technologie odsíření zasahovala i do úprav technologie bloků/kotlů, kde probíhala výměna pohonů kouřových ventilátorů včetně souvisejících úprav blokových VN rozvoden.
Současně s obnovou technologie odsíření probíhala na šesti výrobních blocích obnova ŘS a proto bylo nutno v průběhu výstavby implementovat do ŘS bloků další signálové návaznosti z technologie odsíření. S ohledem na změny výkonů kotlů, tzn. i množství spalin, se automaticky reguluje i nově instalovaná technologie odsíření.
Projekt obnovy odsíření EMĚI patří mezi největší ekologické investice společnosti ČEZ/Energotrans v posledních letech a jak dlouho bude sloužit svému účelu, ukáže životní cyklus uhelné energetiky po roce 2030. Nespornou výhodou tak rozsáhlého projektu je fakt, že v průběhu realizace vyrostla vedle zkušených odborníků nová generace techniků, která může v budoucnosti zúročit získané zkušenosti v dalších energetických projektech připravovaných v České republice, popř. i v zahraničí.
Ing. Zdeněk Buchta,
vedoucí úseku Klasická energetika
Divize Energetika CZ & SK, AFRY CZ
