Prozkoumali jsme jedinou černouhelnou elektrárnu v Česku

Navštívili jsme jedinečnou černouhelnou elektrárnu, která stojí jen několik stovek metrů od česko–polské hranice v Dětmarovicích. Na místě navíc vznikly unikátní fotografie z generální opravy turbogenerátoru.

Dětmarovický kolos stojí nedaleko česko-polské hranice. | foto: Rosťa Jančar, Technet.cz

Dětmarovická elektrárna je v Česku jediná, která spaluje černé uhlí. „Je navržena tak, aby vše bylo logicky u sebe. Dokonce je záměrně postavena v těsném sousedství hlavní železniční trati kvůli snadnému zásobování palivem,“ říká Václav Turoň, vedoucí odboru řízení provozu. Jako palivo také bylo logicky zvoleno černé uhlí, které se těžilo v okolních dolech. Ostatní tepelné elektrárny na území republiky přitom využívají méně výhřevné a ekologicky méně šetrné hnědé uhlí.

Zdroj: mapy.idnes.cz, © PLANstudio

Dětmarovice prošly v srpnu 2006 modernizací počítačového řízení elektrárny. Nucená výluka byla využita k dalším pracím. Mimo jiné proběhla i generální oprava čtvrtého bloku, turbogenerátoru a vylepšení elektrostatických filtrů. Měli jsme tedy možnost vidět i detaily a místa, která jsou za běžného provozu skryta i očím zaměstnanců ČEZ.

V kanceláři vedoucího odboru řízení provozu dětmarovické elektrárny dostanu od sekretářky přilbu a ujímá se mne můj průvodce Petr Gvuzd. Zná nejen dobře samotný provoz, ale ví také o místech, ze kterých je dobrý výhled na obří stroje. Václav Turoň nám ještě udělí povolení ke vstupu na střechu kotelny. Z ní později pořídím většinu fotografií z areálu elektrárny. Z okolních rybníků a jezer je v ovzduší mlžný opar. Ten se bohužel na záběrech nedá přehlédnout.

Skládka paliva

Palivo pro dětmarovickou elektrárnu se nejprve homogenizuje, aby černé uhlí mělo po celý rok stálou kvalitu. Je to nezbytný proces kvůli optimalizaci provozu kotlů, odsíření či odstranění oxidů dusíku.

_{Homogenizace se provádí tak, že stroj na obrázku jezdí podél hromady a postupně přidává jednotlivé vrstvy uhlí. To se pak uloží postupně do mnoha navzájem rovnoběžných vodorovných vrstev. Uhlí se sype ze shazovacího vozu na hromadu dlouhou 425 , širokou 40 a vysokou 11 metrů. Na obrázku vidíte sypání uhlí z pásového dopravníku shazovacího vozu stroje na skládku. Průměrná denní spotřeba paliva pro jeden blok (a těch má EDĚ čtyři) je asi 1700 tun (to je jeden nákladní vlak s asi 35 vagóny).}

_{Až je hromada nasypána, těží se kolesem z čela.
Stroj k těžbě skládky má dvě ramena, která slouží k rozrušení uloženého uhlí. Odtěžené uhlí se dopravuje ke kotlům pásovými dopravníky, které mají celkovou délku kolem 940 m.}

_{Energetické černé uhlí se dopravuje z  černouhelných dolů (z území okresu Karviná) po železnici. Dopravu paliva z dolů až do kotle zajišťuje v dětmarovické elektrárně společnost OKD Doprava.
Elektrárna musí fungovat za všech klimatických podmínek. Pokud panují dlouhodobě velké mrazy, uhlí ve vagonech zamrzne a nejde vysypat. Proto je součástí elektrárny rozmrazovací tunel, který vidíte uprostřed fotografie.}

Na skládce paliva jsou celkem tři hromady energeticky vydatného černého uhlí, které se nehodí pro topení v domácnosti. Jde o zrna uhlí, která velikostí připomínají velká zrna písku.

_{Na fotografii je v popředí hromada, která se právě sype, uprostřed je částečně odtěžená s těžebním zařízením a korečkovým dopravníkem. V pozadí připravená skládka taktéž s těžebním zařízením.}

Kotelna

Kotelna je dlouhá 186, široká 33 a vysoká 61 metrů. Budova kotelny přímo navazuje na objekt strojovny. Na obrázku je v popředí budova strojovny, na níž navazuje vysoký objekt kotelny. Na budovou kotelny navazují provozy čištění spalin a komíny.

K jednotlivým částem kotle je přístup ze šesti obslužných podlaží. Na fotografiích vidíte střechu kotelny s výfuky – tlumiči hluku pojistných ventilů kotle. Vzhledem k výkonu má každý kotel celkem čtyři pojistné ventily. Možná znáte pojistný ventil kotle ústředního topení. Proto na pravé fotografii pózuje můj průvodce Petr Gvuzd, abyste získali představu o rozměrech výfuků.

V obří budově se nacházejí čtyři kotle. Nejsou to žádní drobečkové. Každý měří kolem 52 metrů. Abyste lépe získali představu o velikosti zařízení, tuto výšku má například sedmnáctipodlažní budova. Velikost kotle je dána jeho výkonem 650 tun páry za hodinu. Kotle jsou zavěšené, protože výška zahřátého kotle v provozu je o půl metru větší, než jakou má studený kotel. Proto na něm musí být vše přizpůsobeno tepelné dilataci.

Podle konstrukce jsou kotle průtlačné, dvoutahové, obsahují granulační spalovací komoru. Jejich účinnost se pohybuje okolo 91 procent. Pochází z produkce Vítkovic.

Každý kotel má mlecí zařízení, které se skládá ze čtyř mlecích okruhů s kroužkovými mlýny o výkonu 36 tun za hodinu. Uhlí se rozemele na velmi jemnou frakci, která připomíná hladkou mouku. Po rozemletí se vhání s horkým vzduchem do kotle. Kotle se najíždějí zemním plynem. K zapálení plynových hořáků se používá elektrická jiskra.

Jak vzniká pára

Mezi kotlem a turbínou je uzavřený okruh vody. Do nejchladnější části kotle se přivádí z kondensátorů turbíny nebo zásobních nádrží voda. Ta se nejprve předehřívá na teplotu 240 °C. Pak se přivede na teplotu varu, která je v kotli 373 °C - voda je zde totiž pod tlakem. Proto má vyšší teplotu varu, než máte doma v otevřeném hrnci. Teprve nyní se voda v předehřívácích přemění na páru. Vzniklá pára se dále přehřívá na 540 °C. Je to takzvaná přehřátá pára. Nejvyšší teplota v ohništi kotle je 1400 stupňů Celsia. Pokud by kotel nebyl napájen vodou, při této teplotě by se roztavil.

Čištění spalin

Oxidy dusíku odstraňuje vhodná technologie při spalování. Tou je zařízení DENOX. Použitý princip je geniálně jednoduchý a přitom nesmírně účinný. Nad práškové hořáky se přivádí přídavný spalovací vzduch. Při následujícím vysvětlování čištění spalin se setkáte s kostrbatým vyjadřováním, které milují technici pro jeho přesnost. Ze spalovacích procesů probíhajících při výrobě elektřiny a tepla vznikají vedlejší energetické produkty (VEP). Elektrárna Dětmarovice vyprodukuje ročně cca 300 000 tun VEP. Z tohoto množství je 90 procent popelovin. Kupodivu se jedná o žádanou surovinu, která se prodává firmám ze stavebnictví. Popeloviny se používají především jako přísada do cementu, betonu či pórobetonu. Dokonce se exportují až do Rakouska či Maďarska. Zbylých 10 procent VEP představuje energosádrovec, který je produktem odsíření z mokré vápencové vypírky. Energosádrovec spolu s částí popelovin slouží k rekultivačním účelům na Ostravsku. Pouze přebytky VEP se ukládají na složiště elektrárny.

Teplota spalin, které opouští kotel, je jen 140 stupňů Celsia. Od popelovin se čistí ve třech stupních. Nejhrubší částice (velikostí připomínají písek) zachytí gravitační filtr. Zde nejtěžší částice padají do zásobníku strusky.

Druhý stupeň čistění je tvořen pytlovými filtry, které pracují podobně jako sáček ve vysavači.

Třetí stupeň tvoří elektrostatické odlučovače. Každý kotel je opatřen čtyřmi elektrostatickými odlučovači typu Lurgi a dvěma kouřovými ventilátory. Na obrázku vlevo vidíte soustavu elektrostatických filtrů pro jeden kotel.

Pravá fotografie nabízí pohled na odkryté elektrostatické filtry, na kterých probíhají modernizační práce. Cílem modernizace je zvýšení účinnosti nad 99,9 procent.

Odsiřovací zařízení začalo fungovat 6. srpna 1998, dodala ho firma Mitsubishi. Skládá se ze dvou absorbérů (vždy jeden pro dva výrobní bloky). Technologicky se jedná o odsíření s mokrou vápencovou vypírkou popelovin zbavených spalin. Na obrázku vpravo vidíte modrou budovu odsíření, ze které vedou mohutné kouřovody do komínů elektrárny. Dále na tomto obrázku je vpravo vidět sací otvor kotle a vlevo dole elektrostatické filtry. Na obrázku vpravo vidíte vykládku, sklad a mlýnici vápence, který se vozí v zakrytých vagónech ze Štramberku.

Kotelna
Rozměry budovy kotelny	délka 186 m šířka 33 m výška 61 m
Počet obslužných podlaží kotle	6
Výška kotle	52 metrů
Počet kotlů	4
Výkon kotle za hodinu	650 tun páry o teplotě 540°C
Účinnost kotle	91%
Průměrná potřeba paliva pro 1 kotel za 24 h	1 700 tun černého uhlí
Maximální teplota v kotli	1 400°C
Teplota spalin na výstupu z kotle	140°C
Čištění spalin	Popeloviny: gravitační filtry pytlové filtry elektrostatické filtry Oxidy síry: mokrá vápencová vypírka Oxidy dusíku: DENOX

Strojovna 

Turbogenerátor je stroj, kde je na společné hřídeli turbína a generátor. Soustrojí vyrábí z energie páry elektrickou energii. Turbína nejprve přemění energii páry na mechanickou otáčivou energii. Tuto mechanickou energii poté přemění generátor na elektrický proud.

Turbína má celkem tři části, které se liší provozním tlakem. Nejmenší průměr má vysokotlaká část turbíny, do které se přivádí pára z kotle o teplotě 540 °C a tlaku 17MPa. Dále pára proudí do středotlaké a nakonec do nízkotlaké části, která má největší průměr. Při výstupu z turbíny má pára velmi malý tlak a teplotu 30 °C.

Část páry se odebírá z turbíny a jde do ohřívačů vody (na fotografii mají žlutou barvu). Ohřátá voda se používá pro potřeby elektrárny a také pro vytápění nedaleké Orlové. Tímto teplem se vytápí asi 8 800 bytů. Takový způsob společné výroby elektrické energie a tepla se nazývá kogenerační výroba.

Do kotle se musí přivést až 650 metrů krychlových vody za hodinu. To je množství vody v bazénu dlouhém 20, širokém 10 a hlubokém 3,25 metru.

K tomuto napájení kotle kondenzátem se používají napáječky. Každý turbogenerátor má tři. Na obrázku vlevo je turbonapáječka. Název stroje je dán tím, že „čerpadlo“ uvádí do pohybu turbína, která je poháněná parou z kotle. Hlavní výhodou turbonápaječky je nezávislost na elektrické energii (nesnižuje množství vyrobené energie).

Elektronapáječka na levé fotografii také složí k napájení kotle vodou, ale je poháněna elektrickou energií. Používá se proto při náběhu výrobního bloku. Dále slouží jako záloha.

Turbogenerátor
Elektrický výkon	200 MW
Počet otáček hřídele za minutu	3 000
Součásti soustrojí	turbína kondensátor generátor budič
Části turbíny	1. vysokotlaká část    2. středotlaká část    3. nízkotlaká část
Rozměry soustrojí	délka 40 m šířka 10 m výška 5 m
Vstupní teplota a tlak páry	540°C 17 MPa
Výstupní teplota páry před kondenzací	30°C
Napětí na generátoru	15 750 V

Jak se odvádí vyrobená elektrická energie

Vyrobený proud se vede do blokového transformátoru (obr. vlevo nahoře), kde se transformuje z napětí 15 750 Voltů na 110 kilovoltů. Dále se vede přes odpojovače (obr. vpravo nahoře) do vedení vysokého napětí (obr. dole).

Řízení elektrárny

 Z filmů, třeba z Obecné školy, nejspíš máte představu velínu elektrárny jako místnosti plné přístrojů. Velín dětmarovické elektrárny neplní panely s měřícími přístroji od roku 1996. Vše se řídí a sleduje (v těsném sousedství strojovny elektrárny) pomocí počítačů. Na fotografii vlevo sledujete velín EDĚ v době odstávky celé elektrárny, která byla 9. až 12. 7. 2006. V této době se měnil řídící systém Siemens TXP za výkonnější. Proto u monitorů není obsluhující personál.

Na obrázku uprostřed sledujete elektrovelín. V době odstávky elektrárna odebírá ze sítě elektrický proud.
Na pravé fotografii vidíte kontrolní monitor dozorného elektrárny. Ten na něm sleduje řazení jednotlivých rozvoden a vývody elektřiny na celé elektrárně.

Generální oprava turbogenerátoru TG4

Na fotografiích vidíte probíhající generální opravu na čtvrtém turbogenerátoru. Vzadu je stator generátoru, nízkotlaká část je zakryta dřevěnými podlážkami a dále je dole vidět středotlakou část turbíny. Turbogenerátor je dlouhý 40, široký 10 a vysoký 5 metrů. Má hmotnost 250 tun a v běžném provozu je zcela zakryt krytem, kterému zaměstnanci elektrárny říkají autobus.

Na fotografii vlevo je spodní část středotlakého tělesa turbíny. Vpravo vidíte jedno z rozváděcích kol turbíny a částečně ucpávkový prostor turbíny.

Na fotografii vlevo se na podlaze strojovny po dobu generální opravy „odkládají“ jednotlivé díly turbíny. Dělníci v pozadí jsou u vysokotlakého dílu a v popředí je nízkokotlaká části turbíny. Dále na obrázku jsou rozváděcí lopatky a středotlaký díl turbogenerátoru. Vpravo: tyto rozváděcí lopatky přivádějí páru na turbínu. Samy se netočí, ale směrují páru pod optimálním úhlem na lopatky turbíny.

Obnažené statory budiče v popředí a generátoru v pozadí. Budič vyrábí proud pro napájení rotoru generátoru. V generátoru vzniká napětí o velikosti 15 750 voltů. Ze soustrojí je vyňat rotor, který má 3000 otáček za minutu (50 Hz)

Na turbíně částečně odkrytého soustrojí TG3 vidíte v popředí izolované potrubí vedoucí do středotlaké části turbíny, pod krytem se nachází nízkotlaká část turbíny a do ní vedoucí potrubí.

Na obrázku vlevo vidíte vinutí statoru generátoru, ve kterém se indukuje elektrický proud. Ten, který třeba používáte právě pro svůj počítač, na kterém čtete článek. Na fotografii sledujete v popředí stator generátoru a v pozadí stator budiče. Vodiči, které mají tvar písmene U, se odvádí z generátoru vyrobená elektrická energie.

V běžném provozu se budič a generátor nachází v těchto místech.

Chladící okruh elektrárny

Na řece Olši je v Dětmarovicích, v části Koukolná, vybudován jez, který zajišťuje vodu pro EDĚ.

Voda se odvádí přirozeným způsobem do zásobního jezera.

Voda ze zásobního jezera v Koukolné se přivádí do úpravny vody. Zde se voda upravuje pro potřeby jednotlivých technologií. Pro turbínu a horkovod do Orlové se vyrábí voda bez minerálů, tzv. DEMI voda. Ta zabraňuje vzniku kotelního kamene.

Pro chladící okruh se vyrábí největší množství vody. Ke kondenzování se používá nečistot zbavená voda z řeky Olše, která koluje také v uzavřeném okruhu. Pouze doplňuje odpařenou vodu v chladících věžích.

Proč se používá chladící okruh

Na konci turbíny odchází pára o teplotě 30 °C (pod malým tlakem) a vede se do kondenzátoru. Kondenzátor se nachází pod nízkotlakou částí turbíny. Páře se odebírá velké množství tepla (aby zkondenzovala z plynného skupenství na kapalné). Kondenzát se dále vede do zásobních nádrží nebo kotle v uzavřeném okruhu.

Při velmi vysokých teplotách je chladící okruh přetěžován. Extrémní zátěži je vystaven chladící okruh také v období velmi nízkých teplot, kdy hlavní nebezpečí představuje led a námraza.

 
Z kondenzátorů turbín se vede chladící voda mohutným potrubím do nedalekých chladících věží.

Chladící věže mají přirozený tah a jsou 100 m vysoké. Rozprašuje se v nich chladící voda. Ta se ochlazuje stykem s okolním vzduchem a také vypařováním.

Velikost nasávacích otvorů vzduchu chladící věže můžete odhadnout pomocí výšky sloupů přibližně dvoumetrového oplocení.

Dětmarovická elektrárna na leteckém snímku ze serveru Mapy.cz. Na snímku je vidět rozmístění jednotlivých provozů elektrárny, železniční trať Bohumín – Český Těšín a řeku Olši, která v těchto místech je již státní hranicí s Polskem.

---

Co znamenají použitá slova a zkratky

• EDĚ: zkratka slov Elektrárna Dětmarovice. Ve společnosti ČEZ a. s., v označování elektráren platí pravidlo, že první písmeno znamená slovo elektrárna a následující dvě písmena jsou z názvu obce, na jejímž území je postaven zdroj.
• DEMI voda: voda zabavená minerálů, které způsobují vznik kotelního kamene. Používá se v uzavřeném okruhu mezi turbínou a kotlem či v horkovodu pro vytápění.
• Kogenerační elektrárna: tepelná elektrárna, která vyrábí kromě elektrické energie také teplo pro vytápění. Z turbíny se do ohřívačů vody odvádí část páry o vhodné teplotě.
• Kondenzát: voda vzniklá kondenzací páry v kondenzátoru.
  
• Kondenzátor: místo pod nízkotlakou částí turbíny, ve kterém probíhá kondenzace.
  
• Najíždění kotle: proces, při kterém se ve studeném kotli „začíná topit“ a vyrábět pára potřebná pro rozjezd bloku.
  
• Přehřátá pára: pára o vysokém tlaku a teplotě. Tato pára se chová jako „běžný plyn“.
  
• Přifázování: připojení generátoru elektrárny do elektrické sítě. Kmitočet všech tří fází generátoru musí být shodný ve všech parametrechs kmitočtem v el. síti.
  
• TG: turbogenerátor
  
• vn: vysoké napětí

Elektrárna Dětmarovice
Instalovaný výkon	4 x 200 MW
Roční výroba tepla	800 TJ
Roční výroba el. energie	2,5-3 TWh
Rok uvedení do provozu	1975 - 1976
Odsířeno od roku	1 998

V Elektrárně Dětmarovice prověřují, jak odstranit ekologické zátěže po bývalém podniku Ostramo

Tato informace způsobila v okolí řadu fám. Proto zveřejňujeme odkazy:

Tiskové prohlášení společnosti ČEZ 

Rozhodnutí Krajského úřadu Moravskoslezského kraje   

Vyjádření ředitele EDĚ v obecních novinách (24MB)

Ekolist: Ostravské laguny by se brzy měly začít likvidovat 

Fakta a data: Čistá Ostrava bude asi spalovat kaly z lagun na více místech

Český rozhlas: Spalování jedovatých kalů v elektrárně Dětmarovice