Od momentu uruchomienia bełchatowskiej elektrowni, w procesach wytwarzania energii pojawiały się coraz doskonalsze rozwiązania techniczne, z jednej strony pozwalające na uzyskiwanie lepszych parametrów produkcyjnych i obniżanie kosztów produkcji, z drugiej – na spełnianie coraz bardziej surowych wymagań prawnych w zakresie ograniczania emisji przemysłowych do atmosfery.

Dlatego już w latach 90 - tych powstał w Elektrowni Bełchatów program rozwoju kompleksowej modernizacji jej obiektów. Obejmował on inwestycje proekologiczne i modernizacyjno-odtworzeniowe, usprawniające i optymalizujące proces wytwarzania, budowę nowego bloku o mocy 800 – 900 MW oraz stworzenie lokalnego rynku energii elektrycznej – mówi Sławomir Zawada, prezes zarządu PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna.

W 2000 r. w Elektrowni Bełchatów wdrożono Strategię Rozwoju Mocy Wytwórczych. Jej trzy zasadnicze filary opierały się na budowie nowego bloku energetycznego, kompleksowym programie rekonstrukcji i modernizacji bloków energetycznych 3 - 12 oraz realizacji inwestycji ekologicznych.

Celem strategii było utrzymanie przez bełchatowską elektrownię pozycji lidera na krajowym rynku, w tym zachowanie lub nawet zwiększenie możliwości produkcji energii elektrycznej. Wówczas elektrownia wytwarzała 19,1 – 20,3 proc. krajowej produkcji energii elektrycznej – mówi Marek Ciapała, dyrektor Elektrowni Bełchatów.

Modernizacje bloków 3 – 12, zaplanowane na lata 2007 - 2016, obejmowały także rekonstrukcję wszystkich podstawowych urządzeń, układów technologicznych i instalacji w elektrowni. Dzięki temu wydłużył się okres międzyremontowy w bełchatowskiej elektrowni, a także wzrosła jej sprawność i dyspozycyjność. Modernizacja spełniła europejskie wymogi ochrony środowiska. Jednak głównymi celami „Kompleksowego Programu Rekonstrukcji Technicznej i Modernizacji Elektrowni Bełchatów” było zsynchronizowanie zakończenia eksploatacji bloków energetycznych z pełnym wykorzystaniem zasobów węgla z Pola Bełchatów i Szczerców, dopasowanie zdolności wydobywczych kopalni z możliwościami wytwórczymi w elektrowni i stworzenie podstaw do optymalizacji procesu wytwarzania energii elektrycznej przez oba podmioty gospodarcze. Wcześniej, bo w latach 1997 - 2004, wykonano rewitalizację wszystkich 12 turbin, co pozwoliło na wzrost mocy każdego turbozespołu o 10 MW (z 360 MW na 370 MW) i obniżenie jednostkowego zużycia ciepła średnio o 210 kJ/kWh. Przeprowadzona w latach 2007 – 2016 Kompleksowa Rekonstrukcja i Modernizacja bloków 3 – 12 pozwoliła na obniżenie emisji tlenków azotu (NOx) i tlenków węgla (CO) do poziomu wymaganego przez Dyrektywę IED, czyli poniżej 200 mg/Nm3 oraz pyłu poniżej 20 mg/Nm3.

Kolejnym istotnym założeniem było wydłużenie żywotności urządzeń, które podlegały modernizacji, do łącznego czasu ok. 320 tysięcy godzin pracy. W efekcie uzyskano podniesienie mocy bloków od 10 - 20 MW, czyli do poziomu 380 - 390 MW w zależności od bloku oraz obniżenie jednostkowego zużycia ciepła i podniesienie sprawności pracy bloków.

Należy jednak podkreślić, że do zawartej pomiędzy PGE GiEK a Polskimi Sieciami Elektroenergetycznymi umowy o świadczenie usług przesyłania energii elektrycznej, został podpisany aneks dotyczący podwyższenia z dniem 21 marca 2017 r. mocy osiągalnej bloku nr 2. Tym samym moc osiągalna elektrowni wzrosła do 5 472 MW.

W trosce o środowisko

Wiele działań inwestycyjnych i modernizacyjnych miało charakter proekologiczny i dotyczyły one wszystkich obszarów związanych z wpływem działalności elektrowni na środowisko.

Funkcjonujący w Elektrowni Bełchatów system ochrony środowiska obejmuje nie tylko ochronę powietrza, ale także ochronę wód, gospodarkę zasobami wodnymi, odpadami oraz ochronę przed hałasem – tłumaczy Sławomir Zawada. – Szczególnie wiele uwagi poświęcono redukcji emisji dwutlenku siarki. Do 2012 r. na wszystkich blokach wybudowano instalacje odsiarczania spalin, dzięki czemu zredukowano emisję tego związku o 470 tys. ton rocznie. Uzyskano tym samym sprawność odsiarczania powyżej 95 proc. w całym zakresie obciążeń ruchowych IOS przy zakładanym istotnym zwiększeniu stężenia SO2 w spalinach wlotowych do IOS, przy jednoczesnym dotrzymaniu ww. emisji SO2. Warto podkreślić, że to właśnie Elektrownia Bełchatów była prekursorem budowy tego typu instalacji w naszym kraju. Pierwsza instalacja odsiarczania spalin została oddana do użytku w 1994 r. dla bloku 10, a ostatnia dla bloków 1 i 2 w roku 2012 – wyszczególnia prezes PGE GiEK.

Ze względu na nowe wymagania emisyjne, które zaczęły obowiązywać od 1 stycznia 2016 r. oraz wyeksploatowanie się poszczególnych części instalacji odsiarczania spalin, w 2011 r. podjęto decyzję o ich modernizacji i rewitalizacji. Realizacja kompleksowej modernizacji obejmowała absorbery, pompy cyrkulacyjne, układy przygotowania sorbentu oraz odwadniania gipsu, a także budowę instalacji dawkowania kwasów organicznych. We wszystkich instalacjach odsiarczania spalin stosowana jest popularna w polskiej energetyce metoda mokra wapienno-gipsowa. Jednym ze sposobów dotrzymania standardów w zakresie emisji SO2 jest także spalanie węgla o jak najmniejszej zawartości siarki. Dodatkowo, aby sprostać bardzo rygorystycznym wymaganiom środowiskowym w 2013 r. wybudowano instalację dawkowania kwasu organicznego dedykowaną do IOS bloków 2 – 12, która ma na celu podniesienie sprawności poszczególnych IOS, a tym samym ograniczenie emisji SO2 zgodnie z wymaganiami środowiskowymi. Wybudowana instalacja dozowania kwasów pozwala na stosowanie jednego z dwóch rodzajów kwasów tj. kwasu mrówkowego lub adypinowego do każdego z absorberów IOS.

Obecnie w Elektrowni Bełchatów zainstalowanych jest łącznie 13 absorberów instalacji odsiarczania spalin (IOS) opartych o metodę mokrąwapienno-gipsową, z czego 11 jest zabudowanych na blokach 1 - 12, a dwa na bloku 858 MW. Bloki 3-12 mają odrębne absorbery IOS, bloki 1 i 2 mają jeden wspólny absorber, natomiast blok o mocy 858 MW został wyposażony w 2 absorbery mokrego odsiarczania spalin.

Zastosowanie mokrych instalacji odsiarczania spalin, oprócz redukcji SO2, przyniosło także obniżenie emisji pyłów. Do ich niemal 100 - procentowej redukcji służą jednak elektrofiltry. Dzięki systematycznym modernizacjom tych urządzeń ich skuteczność utrzymuje się na bardzo wysokim poziomie – tłumaczy Sławomir Zawada.

Aby ograniczyć emisję tlenków azotu (NOx) w elektrowni wprowadzono metody polegające na usprawnieniu procesu spalania. Zmodernizowano układ podawania powietrza i palników pyłowych, układy automatycznej regulacji oraz elementy wykonawcze urządzeń ciągów technologicznych odpowiedzialnych za realizację zoptymalizowanych parametrów pracy kotłów. W wyniku tych działań we wszystkich blokach elektrowni osiągnięto redukcję NOx o ok. 40 proc.

W 2014 r. zakończono modernizację ostatnich IOS bl. 5 i 6, kończąc tym samym proces dostosowania się do Dyrektywy IED. Modernizacja polegała między innymi na zabudowaniu półki sitowej, której zadaniem było zapewnienie wyrównania rozpływu spalin, wydłużenie czasu kontaktu spalin z zawiesiną sorpcyjną, a tym samym podniesienie sprawności IOS. Ponadto w ramach modernizacji IOS bl. 5 i 6 wymieniono wykładziny chemoodporne absorbera i kanałów spalin, zabudowano dwie nowe linie układu odwadniania (2 x 12 szt. wirówek gipsu) w miejsce wyeksploatowanych filtrów taśmowych.

Woda dla elektrowni

Oprócz bloków energetycznych w Elektrowni Bełchatów zmodernizowano również inne obiekty bezpośrednio związane z pracą gospodarki pozablokowej. Modernizacja objęła praktycznie wszystkie urządzenia technologiczne i obiekty budowlane.

Do 2012 r. popiół i żużel składowane były w postaci pulpy popiołowo-żużlowo-wodnej na dwóch składowiskach. Jednak z oceny ilości odpadów paleniskowych wynikało, że do czasu zakończenia eksploatacji węgla pojemność składowisk nie będzie wystarczająca – mówi Marek Ciapała. Dlatego opracowano nową technologię składowania popiołu w postaci tzw. suspensji, zwanej chudym betonem. W latach 2013-2014 wybudowana została nowa instalacja wytwarzania i transportu suspensji na składowisko – dodał dyrektor elektrowni.

Wdrożona technologia jest najkorzystniejszym rozwiązaniem dla środowiska, a dzięki niej elektrownia nie zajmuje kolejnych terenów pod składowiska, tylko wykorzystuje obecnie eksploatowane składowisko Lubień. Natomiast część popiołu i żużel są nadal składowane w technologii hydrotransportu na drugim składowisku, zlokalizowanym na zwałowisku wewnętrznym Kopalni Bełchatów.

Niezwykle istotne były także modernizacje istniejących oraz budowa nowych pompowni wody uzupełniającej.

Dobra jakość wody pozyskiwanej z odwodnienia kopalni w porównaniu z wodą rzeczną i przesuwanie się odkrywki w kierunku Szczercowa były impulsem budowy nowej pompowni „Chabielice”. Natomiast celem modernizacji istniejących pompowni było m.in. zagwarantowanie wody o wysokich parametrach jakościowych i zautomatyzowanie procesu uzdatniania wody. Dzięki temu wyeliminowano awaryjność urządzeń i obniżono koszty eksploatacji stacji przygotowania wody. Odtworzono także zdolności produkcyjne stacji przygotowania wody do obiegu kotłowego w Elektrowni Bełchatów.

Natomiast zakres modernizacji układów wody pitnej i chłodzącej obejmował odtworzenie oraz unowocześnienie urządzeń instalacji w zakresie branży technologicznej, instalacyjnej, budowlanej, ciepłowniczej, elektrycznej, automatycznej i teletechnicznej. Układ wody pitnej Elektrowni Bełchatów, który podlegał modernizacji, obejmował ujęcie wody pitnej „Słok” ze studni głębinowych, stacje uzdatnia wody, pompownię i hydrofornię wraz ze zbiornikiem magazynowym oraz kolektorami łączącymi wymienione obiekty. Bezpośrednio z tego ujęcia zasilani są odbiorcy wody pitnej z rejonu miejscowości Słok.

Region też ważny

Elektrownia Bełchatów jest niezwykle ważna dla rozwoju regionu i jego mieszkańców. Wyznaczając kierunki inwestycyjne nie zapominano także i o tej roli. Dla potrzeb powstającej strefy ekonomicznej w gminie Kleszczów, podjęta została decyzja o utworzeniu lokalnego rynku energii. Na bazie mocy wyprowadzanej z bloku nr 12 zbudowano w latach 2000 - 2001 rozdzielnię EBE o napięciu 110 kV. Z niej zasilane są rozdzielnie Bogumiłów, Chabielice, Kleszczów oraz odbiorcy Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów. W ramach połączeń z siecią energetyczną PGE Dystrybucja Oddział Łódź - pełni ona także rolę pewnego źródła zasilającego większy region.

W celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy bloków energetycznych oraz zapewnienia zasilania w energię elektryczną nowych modernizowanych instalacji i urządzeń wybudowano dodatkowe rozdzielnie potrzeb ogólnych, o napięciu 6 kV.

Przy realizacji kompleksowej modernizacji pamiętano także, że bełchatowska elektrownia jest jedynym dostawcą ciepła dla miasta Bełchatów. Dostarcza także ciepło dla własnych potrzeb oraz okolicznych firm. Dlatego przy modernizacji sieci ciepłowniczych elektrowni zastosowano regulację ilościowo-jakościową, co pozwoliło zmniejszyć zużycie energii elektrycznej przez silniki pomp, ograniczyć straty przesyłowe i w pełni wykorzystać wyprodukowane ciepło. Odtworzono także zdolności produkcyjne elektrolitycznej wytwórni wodoru. W jego skład wchodził zbiornik magazynowy wodoru, wiata magazynowo - rozprężna, rurociągi, zbiornik tlenu i armaturę odcinającą i zabezpieczającą.

Elektrownia Bełchatów jest liderem wśród polskich wytwórców energii. Stale utrzymuje ponad 20-procentowy udział w produkcji Krajowego Systemu Elektroenergetycznego, a to oznacza, że aż 1/5 krajowej energii elektrycznej pochodzi z Bełchatowa.

Artykuł został również opublikowany w nr 5/2017 dwumiesięcznika Energetyka Cieplna i Zawodowa.