PROGRAM BLOKI 200+

Komisja Konkursowa NCBR pozytywnie oceniła Metodę poprawy elastyczności bloków klasy 200MW, opracowaną przez Konsorcjum Wykonawców, w skład którego wchodziły Polimex Mostostal S. A. – Lider Konsorcjum, Polimex Energetyka sp. z o.o., Politechnika Warszawska, Energoprojekt - Warszawa S.A., Transition Technologies S.A., Transition Technologies – Advanced Solutions sp. z o.o., Transition Technologies-Control Solutions sp. z o.o.

Realizacja Programu odbywała się na podstawie zawartej pomiędzy NCBiR oraz Konsorcjum Umowy o wykonanie i finansowanie projektu w programie „Bloki 200+”, której przedmiotem było przeprowadzenie prac B+R, zmierzających do opracowania innowacyjnej, referencyjnej, testowej, nowatorskiej, niskonakładowej technologii modernizacji bloków energetycznych parowych, podkrytycznych, klasy 200MWe, opalanych węglem kamiennym lub węglem brunatnym, zmierzającej do zmiany podstawowych parametrów pracy i utrzymania i dostosowania ich do nowych wymagań i określonego reżimu pracy z większą zmiennością obciążenia i z dużą liczą odstawień i uruchomień.

Działania wchodzące w skład Metody, zostały zrealizowane na bloku referencyjnym nr 4 o mocy 241MWe, pracującym w Enea Elektrownia Połaniec S.A., Zawada 26, 28-230 Połaniec, a następnie przebadane celem potwierdzenia zakładanych parametrów.

Opracowana i wdrożona przez Konsorcjum Metoda jest uniwersalnym rozwiązaniem, które może być wdrażane na innych blokach parowych, w szczególności podkrytycznych klasy 200MWe. Proponowane rozwiązania mogą być wdrażane kompleksowo bądź przez implementację wybranych komponentów. Metoda opiera się o ogólnodostępne na rynku elementy technologii, nie wymaga prac modernizacyjnych ingerujących w konstrukcję bloku i pozwala na osiągnięcie założeń Programu Bloki 200+.

ZNACZENIE PROJEKTU DLA POLITYKI ENERGETYCZNEJ

W dniu 29.03.2022  Rada Ministrów przyjęła założenia do aktualizacji (PEP2040) – wzmocnienie bezpieczeństwa i niezależności energetycznej, przedłożone przez Ministra Klimatu i Środowiska. Proponowane zmiany  w PEP2040 uwzględniają zwiększenie dywersyfikacji technologicznej i rozbudowa mocy opartych o źródła krajowe. Konsekwentnie realizowane będzie dążenie Polski do pokrycia zapotrzebowania na moc elektryczną zdywersyfikowanymi technologicznie źródłami krajowymi w celu utrzymania wysokiego stopnia niezależności energetycznej. Uwzględniono również wykorzystanie krajowych złóż węgla kamiennego, które może ulegać okresowemu zwiększaniu w sytuacji zagrożenia bezpieczeństwa energetycznego państwa. Dla zapewnienia ciągłości dostaw podjęte zostaną działania mające na celu utrzymanie gotowości do pracy jednostek węglowych zgodnie z ich technicznym czasem życia, który jest dłuższy niż wynika to z przesłanek ekonomicznych, wrażliwych na ceny uprawnień do emisji CO2.

Elementem nowego dokumentu będzie plan wykorzystania istniejących jednostek wytwórczych z uwzględnieniem możliwości zwiększenia efektywności i okresu funkcjonowania bloków węglowych wraz z niezbędnymi działaniami modernizacyjnymi i utrzymaniowymi na rzecz zapewnienia właściwego poziomu mocy stabilnych i właściwego bilansowa.

W  ramach  „Programu  Bloki  200+  Innowacyjna  technologia  zmiany  reżimu  pracy  bloków energetycznych  klasy  200  MWe” , powstałego z inicjatywy Zespołu ds. nowych technologii wytwarzania energii Narodowego Centrum Badan i Rozwoju,  opracowano  nowe rozwiązania techniczne, pozwalające na dostosowanie bloków energetycznych do zmieniających się warunków eksploatacji i nowych wyzwań związanych z pracą KSE, tak aby mogły one przepracować kolejne 15 -20 lat.

Niskonakładowa  modernizacja  bloków  podkrytycznych  i  dostosowanie  części  z  nich  do eksploatacji,   jako   jednostek   szczytowo-rezerwowych może  być przez   pewien   czas alternatywą dla inwestycji w nowe bloki energetyczne dużych mocy i dawałaby szansę na lepsze  zharmonizowanie  tych  inwestycji  w  czasie  z  rozwojem  technologii  skutkującym obniżeniem  kosztów  generacji  energii  elektrycznej  w  OZE  czy  obniżeniem  kosztów magazynowania energii.

Konferencja podsumowująca realizację programu Bloki 200+ - Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - Portal Gov.pl (www.gov.pl)

REALIZACJA PROGRAMU

Celem Projektu Bloki 200+ było pracowanie Metody w ramach realizacji Programu Bloki 200+ umożliwia dostosowanie jednostek wytwórczych klasy 200 MWe, stanowiące prawie 25% mocy zainstalowanej w KSE na bezpieczną transformację Polityki energetycznej Polski.

Cel miał zostać osiągnięty poprzez realizację zadań cząstkowych:

• Grupa I Zadanie 1: Skrócenie czasu rozruchu ze stanu zimnego – 5 h
• Grupa I Zadanie 2: Skrócenie czasu rozruchu ze stanu ciepłego – 2,5 h
• Grupa I Zadanie 3: Skrócenie czasu rozruchu ze stanu gorącego – 1,5 h
• Grupa I Zadanie 4: Zmiana gradientu przyrostu mocy – 4 % mocy znamionowej MW/min
• Grupa I Zadanie 5: Minimalna moc przy stabilnej/długotrwałej pracy na paliwie podstawowym (Minimum Techniczne Jednostki Wytwórczej) z dotrzymaniem aktualnych parametrów emisyjnych - 40% mocy osiągalnej
• Grupa II Zadanie 1: Wzrost sprawności wytwarzania energii elektrycznej (netto) w obszarze od Minimum Technicznego Jednostki Wytwórczej do 60% wartości mocy osiągalnej bez znaczących ingerencji/modyfikacji w układ przepływowy turbiny
• Grupa III Zadanie 3: Zmniejszenie emisji pyłu w spalinach zgodnie z wymogami BAT dla emisji pyłu

Konsorcjum opracowało zestaw działań modernizacyjnych składających się na opracowaną Metodę:

D01    Zabudowa parowej nagrzewnicy, powietrza do młynów na by-passie głównego kanału powietrza pierwotnego do młynów węglowych w budynku kotłowni:

• Podgrzew powietrza pierwotnego do młynów  węglowych do 110ºC;
• Wygrzewanie młynów węglowych;
• Szybsza „zgoda” na podanie pyłomieszanki do młynów;
• Ograniczenie zużycia mazutu podczas uruchomienia bloku;
• Skrócenie czasu rozruchu ze stanów: zimnego, ciepłego, gorącego;
• Największy wpływ na skrócenie czasu rozruchu;
• Para technologiczna z kolektora międzyblokowego 1,7 MPa.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 1 ROZRUCH ZE STANU ZIMNEGO - 5 h
• GRUPA I ZADANIE 2 ROZRUCH ZE STANU CIEPŁEGO - 2,5 h
• GRUPA I ZADANIE 3 ROZRUCH ZE STANU GORĄCEGO - 1,5 h

D02    Wykonanie częściowego by-passu ECO w postaci kanałów gorących spalin z kanału II ciągu kotła sprzed ECO w kotłowni do kanału zewnętrznego spalin za LUVO do SCR (po obydwu stronach kotła):

• Utrzymywanie temperatury spalin przed wlotem do SCR >321 ºC;
• Umożliwienie osiągniecia minimum technicznego 40% WMT;
• Praca w zakresie 40-80% WMT;
• Praca SCR w zakresie 40-100% WMT z zadaną wartością tlenków azotu  NOx = 150 mg/m3usr;
• Utrzymywanie temperatury spalin na wylocie z elektrofiltru > 130 ºC.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA III ZADANIE 3 ZMNIEJSZENIE EMISJI PYŁU W SPALINACH

D03    Zabudowa stacji ciepłowniczej związanej z utrzymaniem cyrkulacji w rurach opadowych z walczaka:

• Utrzymywanie temperatury wody kotłowej w parowniku  >190 ºC podczas postoju bloku;
• Utrzymywanie odwróconej cyrkulacji w parowniku kotła;
• Wyrównanie temperatury metalu walczaka miedzy górną a dolną częścią  max Δ=20 ºC.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 1 ROZRUCH ZE STANU ZIMNEGO - 5 h
• GRUPA I ZADANIE 2 ROZRUCH ZE STANU CIEPŁEGO - 2,5 h

D04    Grzanie walczaka parą technologiczną 1,7 MPa:

• Utrzymywanie temperatury wody kotłowej w parowniku  >190 ºC podczas postoju bloku;
• Utrzymywanie odwróconej cyrkulacji w parowniku kotła;
• Odwrócona cyrkulacja wody kotłowej  realizowana przez belkę odmulin z wymieniona armaturą;
• Wyrównanie temperatury metalu walczaka miedzy górną a dolną częścią  max Δ=20 ºC.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 1 ROZRUCH ZE STANU ZIMNEGO - 5 h
• GRUPA I ZADANIE 2 ROZRUCH ZE STANU CIEPŁEGO - 2,5 h

D05    Zabudowa falowników wentylatorów podmuchowych (WP) w połączeniu z wymianą silników napędowych wentylatorów:

• Ograniczenie zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne;
• Wpływ na wzrost sprawności bloku netto;
• Możliwość ubiegania się o tzw. białe certyfikaty;
• Praca bloku w zakresie 40-100% WMT w pełnej regulacji z zachowaniem charakterystyki tlenu O2 w spalinach;
• Praca falowników w funkcji by-pass - sterowanie kierownicami wentylatora.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA II ZADANIE 1 WZROST SPRAWNOŚCI

D06    Zabudowa falowników w układzie zasilania wentylatorów spalin (WS) w połączeniu z wymianą silników napędowych wentylatorów:

• Ograniczenie zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne;
• Wpływ na wzrost sprawności bloku netto;
• Możliwość ubiegania się o tzw. białe certyfikaty;
• Praca bloku w zakresie 40-100% WMT w pełnej regulacji z zachowaniem charakterystyki tlenu O2 w spalinach;
• Praca falowników w funkcji by-pass - sterowanie kierownicami wentylatora.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA II ZADANIE 1 WZROST SPRAWNOŚCI

D07    Wymiana klapy szczelnej odcinającej za WS do czopucha spalin przed IOS:

• Uszczelnienie ścieżki spalin na elektrofiltrem;
• Ograniczenie wychłodzenia kotła i ciągu spalin podczas postoju bloku;
• Skrócenie czasu rozruchu ze względu na utrzymanie wyższej temperatury w komorze paleniskowej kotła.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 1 ROZRUCH ZE STANU ZIMNEGO - 5 h
• GRUPA I ZADANIE 2 ROZRUCH ZE STANU CIEPŁEGO - 2,5 h
• GRUPA I ZADANIE 3 ROZRUCH ZE STANU GORĄCEGO - 1,5 h

D08    Obniżenie ciśnienia w walczaku z 15,5 MPa do wartości wymaganej dla zapewnienia odpowiedniej cyrkulacji w układzie parownika kotła:

• Pomiar eliminujący ryzyko ustania naturalnej cyrkulacji w ekranowych i rurach opadowych z walczaka podczas pracy bloku 40% WMT;
• Pomiar umożliwiający obniżenie ciśnienia w walczaku do 11,5 MPa w sposób bezpieczny;
• Zmniejszenie zużycia paliwa (energii chemicznej w paliwie);
• Wzrost sprawności bloku netto.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA II ZADANIE 1 WZROST SPRAWNOŚCI
• GRUPA III ZADANIE 3 ZMNIEJSZENIE EMISJI PYŁU W SPALINACH

D09    Układ recyrkulacji spalin elektrofiltru:

• Utrzymanie temperatury spalin w zakresie pracy bloku 40-60%WMT > 140 ºC;
• Wyeliminowano ryzyko kwaśnej kondensacji spalin w elektrofiltrze;
• Zwiększenie prędkości liniowej spalin i wyeliminowanie ryzyka osadzania się pyłu w IV strefy elektrofiltru;
• Wyeliminowanie ryzyka zdjęcia gwarancji wykonawcy modernizacji elektrofiltu przez utrzymywanie strumienia objętości spalin jak dla 60% WMT – gwarancja wykonawcy modernizacji poprawności działania 57-100% WMT.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA II ZADANIE 1 WZROST SPRAWNOŚCI
• GRUPA III ZADANIE 3 ZMNIEJSZENIE EMISJI PYŁU W SPALINACH

D10     Dostawa akustycznego system do pomiaru rozkładu temperatury w komorze paleniskowej – AGAM:

• Pomiar pola temperatury w komorze paleniskowej kotła;
• Sprzężony z programem SILO – optymalizator spalania ;
• Wpływ na stabilną pracę kotła w zakresie 40-60% WMT –utrzymanie temperatury pary w poszczególnych rejonach kotła.

Działanie to pozwoliło na realizację zadań:

• GRUPA I ZADANIE 5 MINIMALNA MOC PRZY STABILNEJ PRACY
• GRUPA II ZADANIE 1 WZROST SPRAWNOŚCI

Zrealizowano również działania składające się na rozwiązanie informatyczne i kontrolno-pomiarowe umożliwiające prognozowanie wpływu szybkich startów, odstawień i zmienności obciążenia (oraz związanych z tym czynności ruchowych) na wskaźniki awaryjności i dyspozycyjności bloku oraz optymalizację ekonomiczną eksploatacji bloku z uwzględnieniem jego bieżącego i prognozowanego stanu pracy oraz aspektów materiałowych, emisyjnych i sprawnościowych:

D11     Dostawa serwera obliczeniowego na potrzeby monitorowania, optymalizacji oraz zaawansowanej regulacji procesu technologicznego,

D12     Dostawa systemu BOTK (Blok Ograniczeń Termicznych Kotła),

D13     Dostawa systemu do optymalizacji procesu spalania,

D14     Dostawa systemu do zaawansowanej regulacji temperatur pary,

D15     Dostawa systemu do zaawansowanej regulacji mocy oraz ciśnienia pary,

D16     Dostawa systemu do analizy wpływu zwiększonej elastyczności pracy bloku na wskaźniki awaryjności i dyspozycyjności wraz z optymalizacją ekonomiczną z uwzględnieniem obecnych i przewidywanych warunków pracy bloku,

D17     Dostawa systemu do zaawansowanej diagnostyki młynów wyposażonego w moduł automatycznego reagowania w celu zapobiegania awariom młynów,

D18     Dostawa systemu estymującego gotowość palnika rozruchowego do odpalenia.

Opracowana i wdrożona przez Konsorcjum Metoda, składa się z ogólnodostępnych elementów technologii na rynku i pozwala osiągnąć założone cele Programu Bloki 200+, które pokazano w tabeli 1.

Tabela 1. Wyniki Pomiarów I i Pomiarów II

W zawiązku z transformacją energetyczną, która zakłada zwiększenie udziału OZE oraz ograniczenie udziału konwencjonalnych źródeł energii w produkcji energii elektrycznej, uelastycznienie pracy bloków tj. obniżenie minimum technicznego, skrócenie czasu rozruchu z różnych stanów cieplnych bloków pozwoli wyeliminować ryzyko wystąpienia przerw w dostawie energii elektrycznej.

Opracowana Metoda umożliwia dostosowanie jednostek wytwórczych klasy 200 MWe, stanowiące prawie 25% mocy zainstalowanej w KSE na bezpieczną transformację Polityki energetycznej Polski.

W celu zagwarantowania w perspektywie kilku najbliższych lat bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej należy zapewnić terminowe oddawanie do eksploatacji realizowanych obecnie oraz zaplanowanych do realizacji źródeł wytwórczych JWCD, o sumarycznej mocy ok. 5,8 GW, a także utrzymanie w eksploatacji możliwie największej części zdolności wytwórczych istniejących źródeł.

Więcej o wynikach programu na stronie:

Efekty programu NCBR dają szansę na dalszą eksploatację bloków 200+ - Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - Portal Gov.pl (www.gov.pl)

Polimex Energetyka Sp. z o.o.

Biuro Projektu Bloki 200+
al. Jana Pawła II 12,
00-124 Warszawa

Bloki200@polimex.pl

Ziaja Jolanta – Dyrektor Projektu - mobile: +48 663 880 235
Poleszuk Patrycja – Koordynator ds. Administracyjnych - mobile: +48 695 160 511