Technologie v provozech SU

Poté, co je část hnědého uhlí vytěženého v lomech Sokolovské uhelné tlakově zplyněna a vyčištěna v technologii Rectisol od nežádoucích příměsí, míří výsledný energetický plyn k finálnímu zpracování do paroplynové elektrárny.

Paroplynová elektrárna Vřesová (PPC) je jedním z nejmodernějších energetických zdrojů v Evropě a v České republice jde, z hlediska využití i návaznosti na technologii zplyňování uhlí, o zcela unikátní zařízení. O jeho výstavbě se začalo uvažovat již počátkem koncem 20. století, když tehdejší vláda rozhodla o ukončení výroby svítiplynu. Právě jeho produkce totiž byla jednou ze stěžejních pro zpracovatelskou část ve Vřesové.

"V letech 1991 až 1993 tak byl projekčně zpracován záměr přechodu z výroby svítiplynu ve Vřesové na takzvaný energetický plyn, který by následně sloužil jako zdroj pro kombinovanou výrobu tepla a elektrické energie," vysvětluje David Najvar, vedoucí sekce PPC Sokolovské uhelné. Toto řešení totiž umožňovalo v maximální možné míře využít stávající technologii zpracování uhlí.

Ještě v roce 1993 pak montáží konstrukce ocelové haly strojovny odstartovala výstavba v té době nejmodernější elektrárny na kontinentu. Na podzim 1995 začaly provozní zkoušky jejího prvního bloku o výkonu 200 MW, a o rok později se přidal i blok druhý o stejné kapacitě.

Unikátnost řešení PPC spočívala přitom hned ve dvou rovinách. Zatímco ostatní elektrárny obdobné konstrukce u nás využívají výhradně zemní plyn, ve Vřesové toto nákladné palivo měla už od počátku nahradit právě výroba vlastního energoplynu, přičemž zemní plyn měl sloužit pouze pro start a odstavení elektrárny. Má totiž nižší rychlost hoření, a tak snižuje bezpečnostní rizika v těchto nejcitlivějších fázích provozu. Toto řešení pak umožňuje stabilní provoz elektrárny i ve chvílích, kdy kvůli vysokým nákladům na zemní plyn ostatní plynové zdroje slouží pouze jako záloha pro případ výpadku uhelných zdrojů nebo pokud by došlo k narušení stability přenosové soustavy.

Srdcem elektrárny jsou dvě plynové turbíny 9171 E, dodané společností General Electric - Alsthom, o průměru tři metry. "V těch se za teploty 1100 °C spaluje směs energoplynu s atmosférickým vzduchem, který do elektrárny přivádí přes třístupňovou filtraci mohutný kompresor na společné hřídeli s turbínou. Každý s kapacitou až 1,6 milionu metrů krychlových vzduchu za hodinu," popisuje začátek výrobního procesu Najvar.

Samotné turbíny pak pracují při 3000 otáčkách za minutu a vzhledem k náročným podmínkám, kterým jsou jejich materiály vystavené, je lopatkování jak na rotorové tak statorové části vyrobeno ze speciálních slitin. Ty pak, kvůli lepší ochraně, ještě pokrývá speciální keramická vrstva. Navíc první dva stupně lopatkování jsou duté a chlazené vzduchem. Jen díky tomu dokázala turbína beze škod přečkat i více než 100 tisíc hodin provozu.

Každá z turbín roztáčí generátor, který vyrábí první část elektřiny produkované PPC o výkonu přibližně 135 MW. Horké spaliny o teplotě 520 stupňů následně míří do kotlů na odpadní teplo. Ty vyrobila brněnská firma ABB-PBS, a z hlediska technologického principu jde v podstatě o výměníky, ve kterých se teplo využívá k výrobě páry. Kotle jsou dvoutlaké. To znamená, že pomocí tepla vyrábí z vody páru o tlaku 7,3 MPa s teplotou zhruba 500 °C a o tlaku 0,5 MPa a teplotě 210 stupňů.

Obojí pára následně míří do parních turbín. Ty se od předchozích plynových liší především tím, že se v jejích komorách již nic nespaluje a roztáčí je jen přiváděná pára. Mají také výrazně větší lopatkování, menší rotor, a celkově i menší průměr který dosahuje pouze dvou metrů.

"Parní turbína je dvoutlaká se dvěma regulovanými odběry s možností provozu v plně kondenzačním režimu. Při něm pára na konci zkondenzuje zpět na kondenzát, který je znovu použit jako napájecí voda pro kotle. Ale zároveň turbína umožňuje odebírat část páry, která následně míří do parních rozvodů zpracovatelské části," dodává Najvar. nominální výkon této části elektrárny pak dosahuje 57 MW.

Pro kondenzaci páry v obou parních turbínách se používá chladící voda, která je následně zpět ochlazena ve stometrové chladící věži a ta je společná pro oba bloky PPC s objemem systému 10 tisíc tun vody. Odtud se pak ochlazená voda vrací zpět do elektrárny. Vyrobená elektřina je pak vyvedena zapouzdřenými vodiči o napětí 11,5 kV na blokové transformátory, odkud je dál vedena vedením 220kV do rozvodny Vítkov nedaleko Sokolova.

Od svého vzniku do současnosti slouží PPC především jako špičkový zdroj vyrovnávající přenosovou soustavu. Umožňuje to především vysoká rychlost změny výkonu elektrárny. Zatímco klasické tepelné elektrárně trvá přechod z minimálního na maximální výkon i několik hodin, v případě PPC je to podle režimu 7 až 20 minut.

PPC