GDF SUEZ Energia Polska S.A. 2011 Odkryjmy energię na nowo 2011-11-02 GDF SUEZ Energy Europe
Produkcja energii elektrycznej z biomasy w aspekcie bezpieczeństwa pracy ludzi oraz maszyn i problemów technicznych w Elektrowni Połaniec
Zawartość: 1. GDF SUEZ w Polsce - Elektrownia Połaniec. 2. Instalacje technologiczne do produkcji zielonej energii. 3. Bezpieczeństwo ATEX przy wspólnym spalaniu biomasy z węglem kamiennym w GSEP. 4. Zakres Projektu ATEX opisany Trójkątem bezpieczeństwa. 5. Trójkąt bezpieczeństwa ATEX. 6. Warstwy ochronne w Trójkącie bezpieczeństwa. 7. System tłumienia i odprzęgania wybuchów na instalacji młynowej. 8. Pomiary jakości funkcjonowania firmy 9. Wybrane inwestycje ATEX na układach technologicznych biomasy. 10.Problemy techniczne związane ze wspólnym spalaniem biomasy z paliwami kopalnymi.
1. GDF SUEZ W POLSCE - ELEKTROWNIA POŁANIEC Biuro Marketingu i Sprzedaży w Katowicach Wisła Warsaw Biuro Zarządu w Warszawie Elektrownia w Połańcu Elektrownia w Połańcu jest elektrownią parową z mocą osiągalną 1 800 MW opalaną węglem kamiennym wspólnie spalanym z biomasą. Posiada otwarty obieg chłodzenia oraz instalację odsiarczania spalin dla wszystkich bloków energetycznych. Podstawowe parametry pracy Elektrowni w 2010 roku: - Produkcja energii brutto: 8,7 TWh -Zużycie węgla: 3,6 Mt -Zużycie biomasy: 0,764 Mt Wskaźniki emisji: - NOx 1.41 kg / MWh brutto -SO 2 1.20 kg / MWh brutto -Pył 0,08 kg / MWh brutto Sprawność 35% Dyspozycyjność 94% Katowice Połaniec GDF SUEZ Energy Europe
2. INSTALACJE TECHNOLOGICZNE DO PRODUKCJI ZIELONEJ ENERGII. (1) Produkcja Zielonej Energii Od września 2004 roku wyprodukowaliśmy ponad 3 TWh energii z paliwa biomasowego Wykonano: 2004 2008 2010 2011 Uruchomienie instalacji do przygotowania i podawania zrębków drewna odpadowego w ilości 500 kt/rok Uruchomienie linii transmisyjnej agro-biomasy: wydajność - 70 kt/rok, Rozpoczęcie budowy bloku o mocy 190 MW opalanego 100% paliwem biomasowym Zielony Blok. Uruchomienie 2012r. Uruchomienie instalacji do magazynowania i podawania biomasy agro tzw. Biomasa II
2. INSTALACJA PRZYGOTOWANIA I TRANSPORTU BIOMASY ETAP I (2) Drewno: mokre (pnie, wióra), suche (granulat). Agro-biomasa: brykiet ze słomy/siana, granulat /łupiny z owoców, granulat ze słonecznika, pestki owoców i inne rodzaje. Dozownik Przenośnik taśmowy Główny rębak Linia transportu pni drzewnych Składowisko pni drzewa Silos buforowy Składowisko rozdrobnionego drewna, odpadów tartacznych Do zbiornika biomasy Linia transportowa rozdrobnionego drewna, odpadów tartacznych Drugi rębak Linia boczna agro - biomasy Składowisko biomasy agro
2. INSTALACJA DO ROZŁADUNKU, MAGAZYNOWANIA I TRANSPORTU BIOMASY POZALEŚNEJ - BIOMASA II (3) Cel Zapewnienie wymaganego prawem udziału biomasy agro w ogólnej ilości spalanej biomasy Zapewnienie odpowiedniego magazynu dla biomasy agro Zwiększenie ilości spalanej biomasy agro Odpylnia 1 Kruszenie brykietów Odpylnia 2 Silosy magazynowe Transport z silosów Stanowisko rozładunku samochodów Transport do silosów Odpylnia 3
2. ZIELONY BLOK projekt w trakcie realizacji (4) Kocioł fluidalny Bufor biomasy agro Magazyn biomasy agro 1. Zielony blok będzie największą jednostką na świecie opalaną wyłącznie paliwem biomasowym. 2. Dzięki wykorzystaniu najnowocześniejszych rozwiązań technicznych nowy blok energetyczny będzie spełniał rygorystyczne wymagania emisyjne 3. Nowa jednostka zastąpi pracę bloku węglowego 4. Budowany w oparciu o technologię kotła fluidalnego minimalizuje ryzyko pożaru i wybuchu paliwa pochodzącego z biomasy 5. Zielony blok będzie NAJBARDZIEJ SPRAWNYM w Połańcu i jednym z najbardziej sprawnych w Polsce z uwagi na modernizację turbozespołu parowego 6. W Zielonym bloku" będą spalane odpadki cięć sanitarnych z lasów oraz biomasa pochodzenia rolniczego, głównie pelety ze słomy. Jego moc będzie wynosić 190 MW, co umożliwi produkcję energii dla potrzeb ponad 400 tyś gospodarstw domowych oraz obniżenie emisji dwutlenku węgla o 1,2 miliona ton rocznie. Magazyn zrębków drzewnych Podawanie i rozdrabnianie biomasy
2. ZIELONY BLOK - widok z kamery na budowę zielonego bloku 2011-08-31 (5)
3. BEZPIECZEŃSTWO ATEX PRZY WSPÓLNYM SPALANIU BIOMASY Z WĘGLEM KAMIENNYM W GSEP POLANIEC (1) Naszym wspólnym celem i obowiązkiem jest: Zapewnienie bezpieczeństwa i ochrona zdrowia pracowników, wobec zagrożeń wynikających z występowania stref zagrożenia wybuchem. Ochrona majątku firmy przed skutkami pożaru i wybuchu, Dążenie do zintegrowania bezpieczeństwa z procesem technologicznym. Twierdzimy, że: Spełnienie wymogów na poziomie formalnym i minimalnym nie gwarantuje zapewnienia bezpieczeństwa i nie jest efektywne ekonomicznie! Dotyczy to w szczególny sposób zakładów o znacznym potencjale, w tym Energetyki. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że potencjalne straty materialne spowodowane wybuchem w Elektrowni będą miały katastrofalne skutki. 10
3. BEZPIECZEŃSTWO ATEX PRZY WSPÓLNYM SPALANIU BIOMASY I WĘGLA KAMIENNEGO W GSEP (2) Cechy naszego działania: Dążenie do ciągłej poprawy bezpieczeństwa. Zagrożenie może pojawić się niespodziewanie, dlatego konieczne jest: ciągłe: monitorowanie poziomu bezpieczeństwa we wszystkich warstwach ochronnych doskonalenie wszystkich działań w ramach prowadzonego projektu. Innowacyjność w monitorowaniu i wizualizacji postępów projektu. Opracowany w ramach Projektu ATEX Trójkąt Bezpieczeństwa jest innowacyjnym, prostym narzędziem do tworzenia OGOLNEGO OBRAZU /poglądu, umożliwiający pomiar/monitorowanie postępu działań. Stałe doskonalenie procesu technologicznego w celu efektywnego wykorzystania aktywów. Utrzymanie dochodów z produkcji zielonej energii na poziomie co najmniej roku 2010 i wysokim standardzie bezpieczeństwa ludzi i majątku. 11
4. ZAKRES PROJEKTU ATEX OPISANY TRÓJKĄTEM BEZPIECZEŃSTWA Aby system zabezpieczeń był maksymalnie skuteczny i kompleksowy, musi w swej mechanice uwzględniać różne poziomy i obszary działania. Nie wystarczą tu tylko działania techniczne i inwestowanie w systemy ochronne. W trosce o bezpieczeństwo, konieczne jest także: polityka firmy, ukierunkowana na ciągłą poprawę bezpieczeństwa ATEX. wysoki poziom kultury ludzi uczestniczących w procesie, doskonalenie środków organizacyjnych, poprawa w zakresie prewencji. Właściwe zdefiniowanie poziomów, nazwanych w Projekcie warstwami, jak też konkretnych obszarów w poszczególnych warstwach, pozwoliło na usystematyzowaniu zabezpieczeń na każdym etapie pojawiającego się zagrożenia. To z kolei pozwoli na ich optymalne wykorzystanie. Mając świadomość, że stan równowagi pomiędzy stopniem zagrożenia, a skutecznością zabezpieczeń może być nietrwały, należy czynić starania, by te ostatnie były na wyższym poziomie niż możliwe zagrożenie. Wzrastająca wrażliwość na sprawy ATEX w GSEP, oraz powyższe założenia doprowadziły do opracowania, w październiku 2010 r. Trójkąta Bezpieczeństwa. 12
5. TRÓJKĄT BEZPIECZEŃSTWA ATEX 13
6. WARSTWY OCHRONNE W TRÓJKĄCIE BEZPIECZEŃSTWA (1) Warstwa I polityka firmy Co? Ochrona zdrowia pracowników i majątku firmy: 1 wypadek na 10 lat z udziałem człowieka, ale ze zwolnieniem lekarskim nie dłuższym niż 5 dni i BEZ TRWAŁEGO USZCZERBKU ZDROWIA. Straty materialne nie większe niż 5 MPLN i utraconej produkcji nie większej niż ekwiwalent 10 tygodni pracy bloku w okresie dziesięcioletnim. Dlaczego chcemy to osiągnąć? chcemy chronić wszystkich pracowników wspierających realizację naszych procesów, i być wiarygodnym podmiotem, który zawsze wywiąże się z przyjętych na siebie zobowiązań, w stosunku do Klientów... Warstwa II kultura 1. wiedza i świadomość ryzyka z zakresu ATEX szkolenia, treningi scenariuszy awaryjnych, 2. Przestrzeganie procedur, instrukcji oraz zasad bhp i ppoż. 3. rzetelność w wypełnianiu obowiązków. 14
6. WARSTWY OCHRONNE W TRÓJKĄCIE BEZPIECZEŃSTWA (2) Warstwa III środki organizacyjne 1. Czytelne oznakowanie stref zagrożenia wybuchem, graficzna dokumentacja klasyfikacyjna stref zagrożenia wybuchem. Minimalizacja czynności obsługowych = krótszy czas przebywania ludzi w strefach zagrożenia. Systemy monitorujące pobyt pracowników w strefach zagrożenia. 2. Systematyczna aktualizacja Dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem. Wdrożenie i aktualizowanie instrukcji bezpieczeństwa. Zasady wykonywania prac związanych z obsługą, remontem i utrzymaniem porządku. 3. Dobry poziom utrzymania czystości, 4. Instrukcje i harmonogramy oraz zasady dokumentowania pomiarów, badań, oględzin i przeglądów stanu technicznego urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym. 5. Algorytmy pracy urządzeń i instalacji.
6. WARSTWY OCHRONNE W TRÓJKĄCIE BEZPIECZEŃSTWA (3) Warstwa IV środki prewencyjne przeciwdziałające / obniżające ryzyko wystąpienia zagrożenia. 1. napędy elektryczne - ATEX, 2. układy sterownicze i procesowa aparatura kontrolno-pomiarowa - ATEX, 3. urządzenia i maszyny nieelektryczne - odpowiedni dobór, połączenia wyrównawcze, 4. instalacje elektryczne pomocnicze (remontowe, ostrzegawcze itp.) i oświetleniowe ATEX 5. Systemy pomiarowe oraz detekcji zagrożeń pożar/ ATEX, separacja elektromagnetyczna, 6. obudowy, osłony pyłoszczelne, 7. Instalacje odpylania i odkurzania. Warstwa V instalacje zabezpieczające, systemy i urządzenia ochronne zmniejszające skutki potencjalnych zdarzeń. 1. sieć wody p.poż., 2. systemy wykrywania i gaszenia iskier, 3. Instalacje wodne: mgłowe, zraszaczowe i tryskaczowe, 4. Instalacja pary do gaszenia pożarów w młynach węglowych, 5. Inne instalacje gaśnicze (CO 2, N 2 ), 6. systemy odpowietrzania wybuchu, 7. systemy tłumienia wybuchu, 8. bariery ogniowe, systemy odsprzęgające, 9. Infrastruktura budowlana przegrody, przepusty, drogi ewakuacji itp. 16
7. SYSTEM OCHRONNY TŁUMIENIA I ODPRZĘGANIA WYBUCHÓW NA INSTALACJACH MŁYNOWYCH (1) Podstawowe elementy systemu ochronnego FIKE/CORONA to: a) centrala sterująca układami tłumienia i odprzęgania wybuchów b) detektory; po jednym w komorze mielenia i komorze pirytowej c) zestaw butli HRD: jedna butla HRD na kanale gorącego powietrza do młyna jedna butla HRD na komorze pirytowej dwie butle HRD na komorze mielenia, jedna butla HRD na odsiewaczu d) zestaw butli SRD: jedna butla SRD na rurze zsypowej, dwie butle SRD na pyłoprzewodach (po jednej na każdym).
7. SYSTEM OCHRONNY TŁUMIENIA I ODPRZĘGANIA WYBUCHÓW NA INSTALACJI MŁYNOWEJ WYKRESY WYBUCHU. (2) Na wykresie szczegółowym wybuchu widzimy czas pomiaru wybuchu 400 ms przed i 400 ms po wybuchu. 1000 ms = 1s.
7. SYSTEM OCHRONNY TŁUMIENIA I ODPRZĘGANIA WYBUCHÓW NA INSTALACJI MŁYNOWEJ (3) 1. Pomiar ciśnienia jest zależnie od typu młyna i jego kubatury i struktury wewnętrznej ustawiany na podstawie ciśnienia statycznego zadziałania, jak np.: dla zaworów bezpieczeństwa ciśnienie obliczeniowe. 2. Aktywacja następuje po przekroczeniu danego ciśnienia nastawy po wcześniejszym potwierdzeniu, że krzywa przyrostu w czasie dp/dt jest odpowiednią charakterystyczną dla danego typu wybuchu w danym urządzeniu. 3. Znajomość tych parametrów jest zależna najbardziej od doświadczenia firmy montującej. 4. Wybuch jest bardzo szybki i zależy nam na tym, żeby złapać deflagrację a nie detonację ponieważ nie ma technicznej możliwości, żeby ją zatrzymać. 5. Nie ma także możliwości ręcznego załączenia systemu w celu przewidzenia wybuchu. Przyrost ciśnienia jest niesamowicie szybki i nie ma możliwości aby oko ludzkie uchwyciło pierwszą jego fazę!
8. POLITYKA, MAJĄTEK, PROCEDURY, O.K., ALE JAK TO MIERZYĆ I CZY ORGANIZACJA UŻYWA ODPOWIEDNICH NARZĘDZI? Zaufanie jest dobre, ale sprawdzanie / kontrola jest lepsza POMIARY DOBROWOLNE KONTROLE co najmniej raz na rok audyt Laboreleca, co najmniej raz na rok audyty wewnątrzzakładowe wizyty na obiektach (dyrekcji, inspektorów BHP). Jak wdrożyć w organizacji T-Rex (Technikal Return Experience), zalecenia, AAR (After Action Review), i inne -najlepsze z doświadczeń? Czy i jak je weryfikować? Czy są w zgodzie z prawem? Jak ułatwiać ich przestrzeganie? 20
9. WYBRANE INWESTYCJE NA UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH BIOMASY ETAP I (1) Awaryjny, automatyczny zrzut biomasy z silosa buforowego Instalacja odpylania pomieszczenia drugiego rębaka. Elektroseparator przed drugim rębakiem Instalacja centralnego odkurzania 1 z 3 Automatyczna instalacja zraszaczowo - mgłowa wzdłuż przenośników biomasy detekcja czujkami GSME Klapy eksplozyjne na silosie buforowym 21
9. PRZYKŁADOWE INWESTYCJE NA UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH BIOMASY ETAP I (2) Wyjścia ewakuacyjne z galerii skośnej nawęglania Obudowa przesypów i zasypów zasobników paliwa na galerii przykotłowej Instalacja azotu do gaszenia pożaru w silosie buforowym. Modernizacja podajników paliwa do młynów węglowych bariery ogniowe Stacja pomp wody demi do instalacji mgłowej galerii skośnej nawęglania Radarowe pomiary poziomu paliwa w zasobnikach oraz detekcja CO 22
9. ZABEZPIECZENIA NA INSTALACJI BIOMASY ETAP II (wybrane) (3) Instalacje odpylania Odpowietrzanie wybuchów klapy eksplozyjne z przerywaczami ognia Detekcja iskier i gorących punktów z automatyką gaszenia. Systemy HRD i SRD. Instalacje zraszaczowe i tryskaczowe. 23
10. PROBLEMY TECHNICZNE ZWIĄZANE ZE WSPÓLNYM SPALANIEM BIOMASY Z PALIWAMI KOPALNYM. (1) szlakowania kotłów - spowodowane jest ono zdecydowanie niższą temperaturą topliwości popiołu pochodzącego z biomasy rolniczej, która wynosi tylko ok. 800 C. W efekcie występuje znaczne pogorszenie wymiany ciepła z powodu zarastania układów rurowych, czyli straty sprawności kotła. Dodatkowo konieczne są częstsze odstawienia i oczyszczanie kotła ze szlaki. zasypywanie II ciągu kotłów popiołem - doprowadzić do zgaszenia płomienia w kotle. oprócz utraty sprawności dodatkowo może procesy korozyjne powierzchni ogrzewalnych kotła, parownika i układów przegrzewaczy - ze względu na wysoką alkaliczność popiołu z biomasy. Najbardziej agresywnym rodzajem biomasy ze względu na właściwości korozyjne jest słoma, o dużym udziale chloru korozja chlorowa, pogorszenie przemiału mieszanki węglowo biomasowej biomasa ma skłonność do sklejania, tworzenia elastycznej warstwy pod kulami i wydzielania substancji oleistych, które mogą niszczyć uszczelnienia młyna, wzrost części palnych w popiele i żużlu spowodowany porywaniem z młyna dużych i lekkich cząstek niezmielonej, włóknistej biomasy do kotła,
10. PROBLEMY TECHNICZNE ZWIĄZANE ZE WSPÓLNYM SPALANIEM BIOMASY Z PALIWAMI KOPALNYM. (2) przy zastosowaniu technologii współmielenia wzrasta zużycie energii na potrzeby własne, konieczność dopasowania charakterystyki układu automatycznej regulacji kotła do nowych warunków, niższa żywotność instalacji, zwłaszcza młynowych zdarzenia tj. pożary / wybuchy negatywne wpływają na stan techniczny urządzeń. trudności w wymieszaniu biomasy z węglem (rozwarstwianie się tych dwóch paliw), co powoduje niestabilność procesu spalania, oblepianie elektrod w elektrofiltrach drobinami biomasy,
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ GDF SUEZ Energy Europe