Πρωτογενή μέτρα μείωσης οξειδίων του αζώτου στον ΑΗΣ Αγίου Δημητρίου

Abstract

Την τελευταία δεκαπενταετία υπάρχει μεγάλη ευαισθητοποίηση όσον αφορά το θέμα της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Εκτός από το γνωστό σε όλους διοξείδιο του θείου SO2, μια πολύ σημαντική πηγή ρύπανσης είναι τα ΝΟX. Οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον και στον άνθρωπο είναι σημαντικότατες και ο έλεγχος τους αποτελεί πρόκληση της σύγχρονης επιστήμης. Αν και περισσότερο γνωστή στο ευρύ κοινό είναι η προσπάθεια μείωσης τους στις μηχανές εσωτερικής καύσης, η ισχύουσα νομοθεσία και τα αυστηρότερα όρια εκπομπών που θα εφαρμοστούν από το 2016 για τις εκπομπές από μεγάλες εγκαταστάσεις καύσης, καθιστούν απαραίτητο την μείωση τους και στις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Έχουν αναπτυχτεί πολλές τεχνικές μείωσης των εκπομπών ΝΟX τα τελευταία χρόνια. Η τεχνολογία καύσης, ανταποκρινόμενη στις επιταγές του μέλλοντος, φρόντισε να εφοδιάσει τους παραγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας με τεχνικές επιλογές για τον έλεγχο των εκπομπών είτε πρόκειται για κατασκευαστικές λύσεις σε καινούργιες μονάδες, είτε για την αναβάθμιση των παλαιών. Στον ΑΗΣ Αγ. Δημήτριου υπάρχουν 5 μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μονάδες I,II,III και IV (έτος κατασκευής 1984-5) δεν διαθέτουν κάποια τεχνολογία μείωσης εκπομπών ΝΟX. Η μονάδα V (1997) διαθέτει μια από τις ευρέως διαδεδομένες τεχνολογίες για τον έλεγχο της καύσης, το σύστημα έγχυσης αέρα πάνω από την φλόγα (OFA). Η τεχνολογία αυτή ανταποκρίνεται σε παλαιοτέρα όρια εκπομπών που θεσπίστηκαν από την ΕΕ. Όμως η ΔΕΗ Α.Ε καλείται να αναβαθμίσει τις μονάδες με τέτοιο τρόπο ώστε οι εκπομπές μετά το 2016 να περιοριστούν σε 200 mg/Nm3 ξηρού καυσαερίου σε οξυγόνο αναφοράς 6%. Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια να μελετηθεί ο τρόπος βελτιστοποίησης της χρήσης του συστήματος OFA προς όφελος των εκπομπών NOX αλλά και να διευκρινιστούν οι παράγοντες που επηρεάζουν τις εκπομπές NOx τόσο σε επίπεδο λειτουργίας του λέβητα όσο και σε ότι αφορά την ποιότητα του καυσίμου. Είναι φυσιολογικό σε μια τόσο πολύπλοκη εγκατάσταση όπως ο σταθμός παραγωγής ενέργειας, τα διαφορά συστήματα που υπάρχουν, να αλληλεπιδρούν και να αλληλοεξαρτώνται. Ένα σημαντικό στοιχείο το οποίο επηρεάζει τις εκπομπές NOX είναι η κατάσταση των μύλων της μονάδας, οι οποίοι αποτελούν μέρος του λέβητα που είναι η «καρδιά» του συστήματος της ηλεκτροπαραγωγής. Μελετάται ο τρόπος που η κατάσταση τους επηρεάζει σημαντικούς παράγοντες στην δυσεπίλυτη εξίσωση της μείωσης των εκπομπών καθώς και οι ρυθμίσεις του αέρα που πρέπει να επιδιώκονται ώστε να υπάρχει σταθερή καύση με ελάχιστες εκπομπές ΝΟx χωρίς όμως να ξεφεύγουν στον αντίποδα οι εκπομπές CO ακαύστων. Η ποιότητα του λιγνίτη φαίνεται ότι έχει ελάχιστη συμμετοχή στις εκπομπές ΝΟx και μόνον στο μέγιστο φορτίο καθίσταται αυτό αισθητό σε περιπτώσεις που η ποιότητα του λιγνίτη είναι εξαιρετική. Η περιεκτικότητα του αζώτου στο λιγνίτη είναι σχεδόν πάντα σταθερή (τουλάχιστον για τα κοιτάσματα Πτολεμαΐδας) με αποτέλεσμα να μην προκύπτουν διακυμάνσεις από αυτή την πηγή. Με τις ισχύουσες διατάξεις της Νομοθεσίας, δεν υπάρχει ανάγκη για βελτίωσης των εκπομπών NOX (<500 mg/Nm3) αλλά μέχρι το 2016 θα πρέπει να έχουν γίνει επενδύσεις ώστε να υπακούουν οι μονάδες στα νέα όρια. Ευτυχώς όμως, η τυχόν επένδυση είναι μικρής κλίμακας και αφορά την καλύτερη διευθέτηση του αέρα καύσης (σταδιακή εισαγωγή του) με αποτέλεσμα να είναι μια σχετικά απλή μηχανολογική εγκατάσταση χωρίς χρήση χημικών προσθέτων (π.χ αμμωνίας ή ουρίας) όπως συμβαίνει σε μονάδες λιθάνθρακα. Η εργασία αυτή σκοπό έχει να συμβάλει στην κατανόηση των λειτουργικών παραμέτρων που επηρεάζουν τα NOx και ιδιαίτερα στην κατανόηση α) της λειτουργίας του διαθέσιμου συστήματος ελέγχου της καύσης καθώς και β) της επιρροή των μύλων στην παραγωγή NOX και CO.