DITHERM zajišťuje žáru odolné vyzdívky pro nový nadkritický kotel v Ledvicích Autoři: Roman Fišer Ing. Mojmír Nesvačil Ing. Michael Souček
Projekový manažer, Ditherm a.s. Manažer projekce a inženýringu, Ditherm a.s. Obchodní manažer, Ditherm a.s.
Česko bude mít moderní nadkritický kotel
Společnost ČEZ a.s. zahájila v roce 2008 výstavbu nadkritického kotle v Elektrárně Ledvice s výkonem 660 MWe. Hlavním dodavatelem kotle je firma ALSTOM POWER. Nejvíce zajímavou novinkou kotle je poměr tlaku a teploty přehřáté páry. V kotli budou totiž působit pára o průměrné teplotě 600°C a tlak 27,3 MPa. Už při tlaku 22 MPa (tzv. kritickém tlaku) přestává být pára dvoufázová a při tlaku nad touto hodnotou se mění voda přímo v páru. Při tlaku pod 22 MPa a teplotách páry do 540°C vzniká dvoufázová směs syté vody a páry, tzv. mokrá pára. Zvýšením tlaku a teploty páry se podařilo zvýšit účinnost kotle o necelých 50 %. Běžně využívaná teplota páry je do 540°C při tlaku kolem 17 MPa.
DITHERM jako hlavní dodavatel žáruvzdorných vyzdívek
Společnost ALSTOM POWER vybrala ve výběrovém řízení, kterého se účastnily firmy ze čtyř evropských zemí, společnost DITHERM – s tradicí a znalostí regionu, s odborným know-how a vysoce kvalitním technickým i projekčním týmem v oboru žáru odolných vyzdívek tepelných agregátů. Rozsah spolupráce sahá od zpracování detail designu až po dodávky materiálu a montáže vyzdívek včetně kotvících systémů. DITHERM je zároveň odborným konzultantem při návrhu vyzdívek a kotev. DITHERM vytvořila projektový tým, jenž spolupracuje na základě principů a nástrojů projektového řízení. Tým je veden Projektovým manažerem Romanem Fišerem. Projekční tým vede Mojmír Nesvačil.
1/7
Obr. 1 – 3D dispozice kotle.
Nejmodernější kotel v ČR potřebuje kvalitní engineering a high tech
Při zpracování návrhu vyzdívek vycházela DITHERM z podkladů a požadavků dodaných ALSTOM POWER. Velký důraz je kladen na specifikaci teplotního a mechanického zatížení vyzdívek v jednotlivých částech kotle. Na základě těchto požadavků jsou selektivně navrhovány vyzdívkové materiály do jednotlivých částí kotle. Ve složitějších částech kotle je pro specifikaci materiálu a jeho množství využíváno 3D modelování, ze kterého je možno čerpat spoustu informací jako například objemy jednotlivých materiálů a ověření tvaru tvarovek do jednotlivých částí kotle. 3D model také slouží k ověření, zda navržená tloušťka vyzdívky je reálná. Zejména ve složitějších částech, jako např. v mlýnech, kde se vyzdívka navrhuje pod ocelové pancíře, je modelace ve 3D dobrým pomocníkem.
Obr. 2 – 3D model mlýnu
2/7
Modelováním ve 3D také upřesňujeme technologii montáže ve složitých, špatně přístupných nebo stísněných prostorech kotle, toto slouží k ověření reálnosti navržené technologie. Při specifikaci vyzdívek volila DITHERM nejkvalitnější materiály, které jsou dostupné na trhu. Toto bylo nutné z důvodů přísných mechanických a tepelně izolačních požadavků zákazníka.
Složení vyzdívky odpovídá vysoké provozní náročnosti nadkritického kotle V sušicích šachtách je použito několik druhů materiálů pracovní vrstvy. Pod vstupem paliva, kde dochází k vysokému namáhání abrazí, volila DITHERM materiály, které mají vysokou odolnost proti abrazi (ASTM <5 cm3) s přídavkem jehliček z nerezové oceli. V hlavě sušicí šachty byl volen beton odolný proti abrazi a s ohledem na dlouhou životnost vyzdívek (8 let) byl volen litý beton (LCC) nízkým podílem cementu. Ke kotvení monolitických vyzdívek je použit systém plovoucích kotev, který zamezuje hraničnímu zatížení kotevních prvků v přechodech jednotlivých vrstev vyzdívek a při změnách teploty. V ostatních částech kotle umístila DITHERM do pracovní vrstvy šamotové radiální tvarovky, které jsou rozměrově navrženy přesně pro daný tvar sušicí šachty. Jako izolační zdivo v sušicích šachtách volila DITHERM materiály s nejvyšší kvalitou, kterou trh nabízí. Materiály vybrala DITHERM z důvodu moderního designu sušicích šachet. Běžné sušicí šachty na stávajících kotlích mají tloušťku vyzdívky 550 mm, sušicí šachty navržené pro nadkritický kotel v Ledvicích mají tloušťku vyzdívek v průměru 440 mm, a to především z důvodu úspory místa a nákladů na ocelové konstrukci. Specifikou vyzdívek sušicích šachet pro nadkritický kotel je právě jejich malá tloušťka, proto je zde kladena velká opatrnost na tepelnou prostupnost vyzdívek, aby se dosáhlo předepsané teploty na plášti sušicích šachet.
3/7
Obr. 3 – Ukázka z projektové dokumentace
V nejteplejších částech jsou voleny dva druhy izolačních materiálů a s klesající teplotou postupně přechází v jeden druh materiálu. Volba izolačních materiálů je závislá na teplotě použití jednotlivých izolačních materiálů. S ohledem na přesnost aplikace vyzdívek v některých částech kotle se při navrhování vyzdívek zabývá DITHERM každým detailem s ohledem na montáž i splnění zadaných parametrů. Pro dodržení maximálních izolačních vlastností a přesností aplikace byly voleny tvarovky tak, aby vznikaly co nejmenší spáry v izolačních vrstvách. V běžné praxi se používají běžné formáty cihel (nepoužívají se klíny apod.), které se buď upravují přímo na stavbě, nebo větší spáry v izolačních vrstvách jsou kompenzovány větší tloušťkou vyzdívek. Z důvodu malého prostoru na montáž přímo na stavbě není možné upravovat velké množství tvarovek přímo na stavbě, navíc při úpravách dochází k výraznému ztratnému (vzniká velké množství odpadu). Speciální technologii volila DITHERM do výsypky kotle. Pro kotel je požadován materiál s vysokým obsahem silicia karbidu, který zabraňuje tvorbě „nápeků“. DITHERM dále vybrala speciální licencované kotevní prvky, z důvodu montáže kotevních prvků na membrány mezi trubkami, mezi kterými je malý prostor. Kotevní prvky se vyznačují také vysokou flexibilitou. Jednotlivé kotevní prvky jsou pootočeny oproti ostatním v okolí o 90°. Kotvy také umožňují dilatační pohyb vyzdívek ve všech směrech, což výrazně snižuje riziko trhlin ve vyzdívce. Běžně používané kotvy tímto způsobem montovat nelze. Kotevní prvky budou navařovány svorníkově, což výrazně zkracuje dobu montáže. Vyzdívka v těchto místech tvoří ochranu tlakového systému a tloušťka vyzdívky je zde volena malá. Pro tuto část kotle udala DITHERM metodu tzv. shootcrete, je to podobné torkretování, ale betony
4/7
nanášené touto technologií jsou mechanicky na stejné úrovni jako betony lité, což u torketování nelze zaručit. K návrhu vyzdívek přistupovala DITHERM s maximální důrazem na chemické složení jednotlivých materiálů a technologické postupy při montáži materiálu. Nadkritický kotel v Ledvicích je totiž ojedinělý svou nejmodernější technologií ve své době i náročný na provoz. Systém nadkritických kotlů má velikou budoucnost s ohledem na vysokou účinnost a s ohledem i na palivo, které bude spalováno i ekologičnost.
Příprava projektu a úroveň komunikace tvoří 60 % úspěchu
Před samotnou realizací projektu nastavila firma ALSTOM POWER jak komunikační kanály využívající nejmodernější techniku, tak principy řízení projektů vedoucí k efektivní a týmové spolupráci (planning, realizing, evaluating, project meetings, team cooperation). Způsob práce ALSTOM POWER klade na dodavatele profesionální znalost zásad a postupů projektového řízení. Pro účely předávání velkého množství dat (např. Výkresové dokumentace v detailu) vytvořil ALSTOM POWER server FTP. Zde jsou ukládány a dále podle pověření zpřístupněny veškeré informace pro realizaci výstavby elektrárny, a to všemi dodavateli. Jakmile jeden ze subjektů data uloží, přijde ostatním, pokud jsou na data napojeni, zpráva oznamující přítomnost dat (Transmittal). Systém výrazně urychluje předávání dat mezi subjekty a profesionalizuje porady a jednání, při kterých je nutné řešit podrobnosti a neměnit kontext zadání a dohod – informace jsou centrálně řízené, přístupné a nemizí. Od dodavatelů to vyžaduje jak moderní technické zázemí, tak znalost se systémem pracovat. Zástupci ALSTOM POWER stanovili pro operativní koordinaci jak při přípravě, tak realizaci projektu pracovní schůzky s dodavateli, dále také s Bezpečnostními techniky a Manažery kvality. Je vyžadována vysoká úroveň projektové dokumentace (např. Plány kvality, Plány zkoušek, Claim list aj.). Komunikačním jazykem projektu je angličtina. ALSTOM POWER koordinuje s DITHERM práce především s ohledem na výstavbu ocelové konstrukce, ostatních technologií a zajištění staveniště v okolí kotle. Závazným a rozhodujícím dokumentem mezi oběma stranami je elektronicky vedený harmonogram, jenž vyžaduje zajištění a znalost stejného softwaru u obou subjektů (MS Project). DITHERM je také povinna pravidelně zpracovávat Progress Report, kterým jsou postupy prací sledovány a zaznamenány dále do harmonogramu. Tyto nástroje urychlují vzájemnou komunikaci při časových změnách a po dobu projektu pomáhají vyhodnotit kritické cesty, jimž mohou po vzájemné dohodě účastněné strany předcházet. Harmonogramy dodavatelů jsou navíc napojeny na centrální harmonogram ALSTOM POWER, kdy software kritické uzle celkové výstavby ihned rozkryje. Může tak dojít ke včasné re-organizaci prací a postupů.
5/7
Bezpečnost a logistika vyžadují nejvyšší profesionalitu a přípravu Celý projekt výstavby nadkritického kotle v Ledvicích doprovází nejpřísnější pravidla na bezpečnost práce a ochranu zdraví. Kromě samozřejmého bezpečnostního vybavení pracovníků (např. vesty, úpony, ochranné doplňky OOPP) a jejich školení, musí být staveniště a jeho jednotlivé účelové plochy řádně označené a všechny subjekty jsou povinny vést dokumentaci stavby. Každý týden probíhají koordinační schůzky Bezpečnostních techniků. Nemenší důraz je kladen na kvalitní a bezpečné zařízení stavby a zajištění logistiky stavby. Z důvodu malého prostoru u kotle je nutné mít v těsné blízkosti kotle jen nejnutnější materiál, nářadí a zařízení staveniště. DITHERM bude mít na stavbě materiálovou zásobu pouze na 24 – 36 hodin práce. Ostatní materiál i zázemí budou umístěny mimo staveniště. Z těchto důvodů bylo nutné vytvořit plán závozu materiálu (jak od dodavatelů, tak i z externího skladu).
6/7
Obr. 4 – V otevřeném prostoru bude vystavěn kotel, v pravé části volného prostoru je vidět i část sušicí šachty.
7/7
