W ostatnich latach nastąpił znaczny wzrost zainteresowania biomasą. Szczególnie cennym materiałem biomasa stała się dla energetyki, która w związku z zapisami unijnych dyrektyw jest zobligowana do produkcji określonej części energii ze źródeł odnawialnych.
Roman Burgiel
Od paru lat nastąpił gwałtowny rozwój energetyki opartej na tzw. współspalaniu, w którym biomasa stanowi część materiału dostarczanego do kotła, bądź też na wyłącznym spalaniu biomasy. W efekcie tych zapisów powstały największe na świecie kotły bazujące na tej technologii. Biomasa energetyczna została podzielona na dwie grupy: leśną oraz pozaleśną (tzw. agro). W obrębie tych grup występuje jeszcze sporo podgrup, gatunków itp. Biomasa może występować w postaci naturalnej jako np. łuski kokosowe, łuski nasion słonecznika czy pestki lub też w postaci przetworzonej – jako pelety. Pelet jest to sprasowany w formie mikrobrykietu materiał organiczny oparty na biomasie drzewnej lub agro. W wyniku sprasowania otrzymujemy produkt o mniejszej objętości, a równocześnie niższej wilgotności oraz wyższej energetyczności.
Zanim biomasa zostaje dostarczona do kotła, podlega ona wstępnej obróbce na miejscu, czyli w elektrowni lub elektrociepłowni. Dzięki temu obiekty te miejscami przypominają zakłady drzewne i mają całą technologię znaną tej branży przemysłu. W przypadku pracy na leśnych odpadach drewnianych występują tutaj stanowiska z rębakami, przenośniki, przesypy, muldy wyładowcze, obrotnice wagonowe czy stanowiska wyładunku samochodowego.
Każdy z tych procesów cechuje powstawanie znacznego zapylenia, a mając na uwadze, że pyły powstające w tych operacjach charakteryzuje podatność na zapłon, a równocześnie wybuchowość, wszystko musi odbywać się w ściśle kontrolowany sposób. Jedną z bardziej istotnych instalacji w tym przypadku jest instalacja odpylania, towarzysząca całej drodze transportu oraz obróbki biomasy do kotła. W przypadku biomasy leśnej – ale nie peletów – operacji jest znacznie więcej. Na miejscu instalowane są rębaki, przesypy oraz punkty załadunku, które wymagają odpylenia.
FOT. 1 Filtry do odpylania biomasy (z rębaka i przesypów) z panelami dekompresyjnymi
Instalacje są wykonane w standardzie ATEX, wyposażone w zabezpieczenia aktywne, tzw. układy tłumienia wybuchu, lub też pasywne – typu panele eksplozyjne, drzwi eksplozyjne lub inne podobne. Wszystkie elementy układu muszą być wykonane w tym standardzie. Groźbą jest pożar lub co gorsza wybuch pyłu, które to zjawiska niestety od czasu do czasu się zdarzają w naszych elektrowniach. Tak więc właściwa gospodarka pyłami jest wymogiem prawnym, a równocześnie absolutną koniecznością zabezpieczającą ludzi oraz obiekty przed znacznymi zniszczeniami.
Budowa instalacji odpylania linii wyładunku, transportu oraz obróbki biomasy częściowo przypomina instalacje odpylania do podobnych układów transportowych obsługujących linie do węgla kamiennego oraz brunatnego. Podstawowym elementem w tym wypadku jest dobór właściwego odpylacza o dużej skuteczności filtracji, odpowiedniego do filtracji pyłów o dużej koncentracji oraz czasami dużej wilgotności. Ten ostatni parametr jest szczególnie istotny w przypadku biomasy leśnej, przetwarzanej na miejscu i składowanej na otwartych składowiskach.
Bardzo istotnym parametrem w procesie odpylania jest właściwe zaprojektowanie ssaw odciągowych oraz wyliczenie właściwej wydajności instalacji. Ta ostatnia kwestia ciągle jest powodem wielu problemów w eksploatacji instalacji. Niestety, ogólnie rzecz biorąc, wydajność musi być znaczna, a oszczędności w tym zakresie są powodem wielu konfliktów pomiędzy wykonawcą-projektantem a inwestorem. Co to jest znaczna wydajność? Taka, która w zależności od obiektu sięga od dziesiątków tysięcy do grubych setek tysięcy m³/h. Tak duże wydajności niosą za sobą znaczne moce wentylatorów, a tym samym dużą konsumpcję energii. Równocześnie rurociągi są sporej wielkości, a miejsca zajmowane przez układy odpylaczy – również.
Filtry wyposażone są w układy zabezpieczające przed wybuchem oraz przed pożarem. Od spodu zamocowane są układy dozowników celkowych lub układy podwójnych przepustnic ze zbiornikiem pośrednim, służące do automatycznego, ciągłego odbioru pyłu. Dalej pył jest transportowany z powrotem do układów zasilających kotły za pomocą przenośników ślimakowych, kubełkowych lub też transportu pneumatycznego.
Całość biomasy jest transportowana do silosów i dalej do kotłów energetycznych. Silosy o średnicach trzech, pięciu i więcej m oraz wysokości od ok. 10 m zapełnione są biomasą, która ma tendencje do generowania reakcji, szczególnie w przypadku dużej wilgotności materiału.Ta sytuacja może spowodować powstawanie gazów, które mogą być również wybuchowe. Równocześnie w trakcie załadunku zbiorników tworzy się duża koncentracja pyłów, zwłaszcza w górnej części zbiornika. Mieszaniny pyłów i gazów tworzą mieszaniny hybrydowe o dużym ryzyku zapłonu i wybuchu. W takim wypadku stosowane są układy oddechowe w postaci filtrów nasilosowych. Filtry te są wyposażone we własny wentylator, włączany w cyklu automatycznym, lub też są bez wentylatora i pozwalają swobodnie wypływać nadmiarowi powietrza ze zbiornika. Typ filtra jest uzależniony od metody dostarczania biomasy do silosu. Oczywiście w każdym przypadku filtry są wykonane w wersji zgodnej z dyrektywą ATEX, odpowiednią do typu pyłów i zagrożeń, jakie występują. Filtry nasilosowe nie rozwiązują całego problemu związanego z zabezpieczeniem silosu za pomocą paneli eksplozyjnych lub też układów tłumienia wybuchu, ale są koniecznym elementem tego systemu zabezpieczeń.
FOT. 2 Instalacja centralnego odkurzania wykonana dla Elektrowni Opole
Innymi instalacjami koniecznymi w układach gospodarki biomasą są instalacje centralnego odkurzania. Instalacje te pozwalają utrzymywać pełną czystość, zabezpieczają przed gromadzeniem się pyłów na posadzce, konstrukcjach oraz wokół urządzeń.
Podsumowując, chciałbym zaznaczyć, że świadomość koniecznych instalacji w obiektach energetycznych niewątpliwie rośnie, i to zarówno u projektantów, wykonawców, jak i inwestorów. Jedną z przyczyn tego zjawiska są niestety wydarzenia typu wybuchy pyłów. Niemniej jednak należy zauważyć, że firm oraz projektantów w pełni biegłych w projektowaniu i realizacji tego typu systemów jest ciągle w naszym kraju nie tak wielu. Niestety, ciągle spotykamy się z błędnie wykonanymi instalacjami nie tylko pod kątem zastosowanych zabezpieczeń, osprzętów czy urządzeń peryferyjnych, ale również skuteczności filtracji i żywotności filtrów w pracy w mocno zapylonym środowisku.
Autor jest prezesem zarządu firmy BART Sp. z o.o. w Sosnowcu
