Zplyňování hnědého uhlí a možnosti využití technologie

V centru trojice největších západočeských lázní, v lázeňském trojúhelníku, je od šedesátých let minulého století provozován zpracovatelský závod, který využívá hnědé uhlí těžené z ložisek v západní části podkrušnohorského revíru, položeného podél hranice s Německem (Saskem). Společnost Sokolovská uhelná, právní nástupce, a. s., která na ložisku působí, je po dokončení privatizace již plně v soukromém vlastnictví. Z roční těžby přibližně 10 milionů tun hnědého uhlí společnost ročně prodává v tuzemsku i zahraničí kolem 6 milionů tun a ze zbývajících 4 milionů tun ročně vyrábí 3500 GWh elektrické energie, 300 tisíc tun briket a zásobuje přilehlou průmyslovou a sídelní aglomeraci teplem v množství zhruba 2700 TJ. Rozšířením výrobních kapacit elektrické energie o paroplynovou elektrárnu na celkových 620 MWe se společnost stala důležitým výrobcem elektrické energie v republice a tržby za elektrickou energii již přesahují polovinu celkových tržeb společnosti.

Společnost dlouhodobě investuje do modernizace a ekologizace svých těžebních, a zejména zpracovatelských procesů. Při své činnosti úzkostlivě respektuje okolí, jednak s ohledem na eventuální ovlivnění lázeňských termálních pramenů (především Karlových Varů), jednak koncepční činností při zahlazování důsledků své práce.

Od roku 1969 je v provozu tlaková plynárna, která je součástí komplexu technologií založených na zpracování hnědého uhlí z vlastních lomů. Jednotlivé technologie byly uváděny do provozu postupně od poloviny šedesátých let. Po nahrazení svítiplynu zemním plynem nebyla technologie zplyňování hnědého uhlí opuštěna, ale stala se základem výroby elektrické energie v moderní paroplynové elektrárně o celkovém výkonu 400 MW. Zpracovatelský závod ve Vřesové obsahuje kromě tlakového zplynění i teplárnu, briketárnu a technologie pro čištění odpadních vod a likvidaci plynných emisí.

Technologie zplyňování uhlí

Hnědé uhlí, těžené ve vlastních lomech, se po rozdrcení předsouší a třídí. Jemná frakce je spalována v klasické teplárně, hrubá frakce tvoří vsázku pro tlakovou plynárnu. Uhlí je zplyňováno směsí kyslíku a páry v generátorech se sesuvným ložem (Lurgi). Vyrobený surový plyn se čistí vypírkou metanolem v zařízení RECTIZOL a odsířením plynů ze selektivní vypírky se získává kyselina sírová (95% hm). Oproti svítiplynu má vyčištěný plyn vyšší obsah CO₂ (zatímco svítiplyn obsahoval pouze 9–10 % CO₂, energoplyn obsahuje 24–25 %).

Tlak vyčištěného plynu za čisticím zařízením 2,1–2,5 MPa umožňuje, aby byl použit v plynové turbíně; po vyčištění je plyn prakticky bez síry a neobsahuje žádné dusíkaté látky. Tím je předurčen jako ekologické palivo pro následnou technologii elektrárny.

Technologie výroby elektřiny

Paroplynová elektrárna Vřesová je tvořena dvěma identickými bloky, které jsou složeny z plynové turbíny FRAME 9E (9171 E), spalinového kotle, parní turbíny PP 60–71, zařízení pro vyvedení elektrického výkonu, řídicího systému bloku a pomocného a společného zařízení.

Energoplyn získaný tlakovým zplyněním uhlí se v technologii elektrárny používá jako základní palivo, doplňkovým palivem, které umožňuje rychlé změny výkonů bloku, a palivem záložním je zemní plyn.

Emise kysličníku siřičitého jsou dány pouze zbytkovým obsahem sirovodíku v energoplynu po vypírce, emise kysličníků dusíku jsou dány především mechanizmem jejich vzniku. Protože plynné palivo neobsahuje dusíkaté sloučeniny a kysličníky dusíku vznikají pouze oxidací vzdušného dusíku, je limitní hodnotou obsahu kysličníků dusíku 45 ppm při 15 % kyslíku ve spalinách.

Zpracování a energetické využití odpadů

Technologie společného zplyňování hnědého uhlí a odpadů nabízí široké možnosti a nesrovnatelné výhody oproti prostému spalování odpadů. V intenzivně redukčním prostředí ve zplyňovacím generátoru je chemicky zcela vyloučena tvorba nebezpečných oxidovaných polyaromátů (PCDD, PCDF), naprostá většina chloru je redukována na plynný HCl, který je vymýván jako chloridy do alkalických fenolových vod. Vypírka surového plynu zajišťuje hluboké čištění a odprášení plynu na parametry, jichž žádný jiný spalovací proces nemůže dosáhnout. Vzniklý plyn je pak bez problémů spalován v plynových turbínách se všemi výhodami, které přináší paroplynové zařízení.

Pro možnost energetického využití odpadů jsou důležitým kritériem jeho fyzikálně mechanické vlastnosti a jeho chemické složení. Vzhledem k tomu, že teploty tuhé fáze mohou dosahovat v oxidační zóně hodnot okolo 1200–1300 °C, je nezbytné vyloučit ze zpracování takové materiály, které by výrazně snížily bod tání popela pod 1300 °C.

Perspektivy a záměry

Další rozvoj společnosti a provoz její především energetické a plynárenské části je nutno soustavně spojovat s její ekologizací a s využíváním čistých uhelných technologií. To umožní provozovat technologii zplyňování hnědého uhlí tak dlouho, dokud nebudou vyčerpány uhelné zásoby v sokolovské pánvi.

Zplyňování uhlí a výroba elektrické energie v paroplynové elektrárně ve Vřesové jsou zajímavým příkladem spojení klasické uhelné technologie s moderní technologií elektrárenskou. Vznikla tak účinná jednotka s výhodnými regulačními vlastnostmi, která umožní využít pro výrobu „čisté“ elektřiny hnědé uhlí.

www.suas.cz