Elektrárna Dětmarovice

Elektřina se vyrábí převodem mechanické práce na práci elektrickou. Zdrojem mechanické práce – pohybu turbín – je teplo, jeho zdrojem je černouhelné prachové energetické uhlí.

Elektrárna Dětmarovice patří mezi elektrárny regulační, což znamená, že najíždí a odstavuje své bloky dle pokynů dispečera Energetického dispečinku. Bloky jsou dobře regulovatelné v rozpětí 50 – 100% jmenovitého výkonu (např. u 200 MW bloku v EDĚ je to rozsah 100-200 MW). Regulaci výkonem uskutečňuje celostátní energetický dispečink.
Nevýhodou je na druhé straně poměrně nízká účinnost výroby. Pouze kolem 35% energie ukryté v uhlí se přemění na elektřinu.

PROVOZ
EDĚ má 4 výrobní bloky každý o jmenovitém elektrickém výkonu 200 MW.
Výrobní blok tvoří uhelné mlýny, kotel, turbína, generátor, vývodový transformátor, odlučovač popílku, zařízení k odsíření a chladící věže.
Společným zařízením výrobních bloků je zauhlování, odstruskování a odpopílkování, čerpací stanice a přivaděče vody do elektrárny, chemické úpravny vody, komíny, rozvodny, vývodové linky vyrobeného elektrického výkonu, některá pomocná zařízení, nutná k provozu odsiřovacích jednotek apod., centrální kompresorová stanice, přívod plynu s vysokotlakou redukční stanicí plynu.
 Vodní hospodářství elektrárny
Zdrojem vody pro EDĚ je řeka Olza, u ní v Koukolné stojí čerpací stanice surové vody, která čerpá a dopravuje vodu do elektrárny. Před vstupem do elektrárny se surová voda mechanický vyčistí průtokem přes síta a pískové filtry. Podle toho k jakému účelu se pak používá, se dále upravuje ve dvou chemických úpravnách. Nejčistší ,takzvaná demi voda, slouží k napájení kotlů. Ta se alkalický čeří a demineralizuje na ionexových filtrech v DEMI stanici. Elektrárna má uzavřený okruh vody. Přesto však dochází ke značným ztrátám. Menší ztráty jsou způsobeny netěsností systému. K větším ztrátám dochází v chladicích věžích, kde se chladí voda ohřátá při ochlazování páry v kondenzátorech turbín.
Například v chladící věži jednoho 200 MW bloku se ochladí za hodinu asi 22 tisíc m3 vody z teploty 32 na 22 °C. Přitom ztráta vody odparem z této věže je asi 300 t/hod. Protože v našich podmínkách není jiný druh chlazení možný, znamená to, že např. EDĚ o výkonu 800 MW musí svůj vodní okruh doplňovat až max. 2000 t/h vody.

- Okruh vody a páry – kotelna
Chemicky upravená a všech nečistot zbavená demineralizována voda se dopravuje vysoce výkonnými odstředivými čerpadly do kotlů. Kotel výrobního bloku o elektrickém výkonu 200 MW je schopen vyrábět až 650 tun páry/hod při tlaku téměř 16,5 MPa. Elektrárenské kotle v EDĚ jsou průtlačného typu. Jsou umístěny v budově vysoké 65 m , vlastní kotel má tvar obraceného „U“. V přední části kotle je spalovací komora, uprostřed je mezitah a v druhé části „U“ pak zadní tah kotle. Spalovací komora je velký dutý prostor obdélníkového průřezu, jehož stěny jsou tvořeny trubkami o průměru 36 mm. V každém rohu spalovací komory jsou nad sebou umístěny čtyři práškové a tři zapalovací hořáky. Trubky také tvoří strop, přední a střední části kotle, včetně zadního tahu. Plášť kotle tvoří membránové stěny svařené z trubek, tepelně odolná izolace a vnější oplechování.
Voda vstupuje do kotle v zadním tahu do tzv. ekonomizéru, kde se předehřívá. Pak je zavedena do výparníku , což jsou trubky, které tvoří stěny spalovací komory. Ve výparníku voda přebírá teplo ze spalovacího uhlí a mění se na páru. Pára se na parametry vysokotlaké páry (16,2 MPa/540°C) ohřívá v přehřívácích. Přehříváky jsou tvořeny svazky trubek umístěných do proudu spalin v horní části spalovací komory, v mezitahu a zadním tahu kotle pára z nich je vedena parovody do vysokotlaké části turbíny.
Vratná pára z vysokotlaké části turbíny se na parametry středotlaké páry (3,6 MPa /540°C) ohřívá v přihřívacích, které jsou umístěny v mezitahu a zadním tahu kotle. Pára je od nich vedena parovody ke středotlakému dílu turbíny a následně k nízkotlakému dílu.
- Okruh vody a páry – strojovna
Hlavní části zařízení strojovny je turbína. Turbíny 200 MW, jejichž výrobcem byla Škoda Plzeň, mají tři části – vysokotlakou, středotlakou a nízkotlakou. V turbíně se tepelná energie přeměňuje v kinetickou energii otáčejícího se rotoru. Rotor turbíny je pevně spojen s rotorem alternátoru, kde se tato energie mění v energii elektrickou. Celé soustrojí se otáčí konstantní rychlostí 3000ot/min při frekvenci sítě 50 Hz.
Pára, která v turbíně předá svou energii, odchází do parního prostoru kondenzátoru, kde se ochlazuje a kondenzuje. Systémem čerpadel se čerpá znovu přes ohříváky do kotle. Tím je okruh vody a páry uzavřen. Chladícím médiem v kondenzátoru je voda z chladícího okruhu. Ta se teplem z kondenzující páry ohřeje cca o 10°C a vede se do chladící věže. Zde se rozstřikuje proti proudu vzduchu. Vzduch ji ochlazuje na původní teplotu, voda padá do bazénu pod věží a vrací se do vodního prostoru kondenzátoru za pomocí čerpadel chladící vody.
S chodem turbíny souvisí celá řada dalších zařízení, např. regenerace, olejové hospodářství, vyvedení vyrobeného výkonu atd.
 Palivové hospodářství
EDĚ využívá jako základní suroviny pro výrobu elektřiny černé energetické uhlí. Černé uhlí má průměrnou výhřevnost 23 MJ/kg.
EDĚ je postavena v blízkosti dolů. Uhlí se dopravuje na elektrárnu v samovysýpavacích železničních vagónech Wap. U elektrárny jsou 3 pohotovostní skládky uhlí, každá o kapacitě 95 000 tun.

Ze skládky se uhlí přesouvá pásovou dopravou do zásobníku surového uhlí u kotlů. Odtud jej odebírají řetězové podavače a svodkami padá palivo do kroužkových mlýnů. Každý kotel má 4 mlýny, přičemž 3 mlýny stačí na plný výkon 200MW. Ve mlýnech se pak uhlí mele na jemný prach, který se spolu s předehřátým vzduchem vhání práškovými hořáky do spalovací komory kotle. Kotle, ve kterých se spaluje takto upravené palivo, se nazývají práškové kotle. Vyhořívající uhelný prach předává svou tepelnou energii napájecí vodě ve výparníku a v předehřívacích, čímž se vytváří pára.
 Elektročást
Elektrický proud se vyrábí v třífázových synchronních alternátorech. Alternátory jsou poháněny parními turbínami, proto se jim říká turboalternátory.Alternátor se skládá ze statoru a rotoru. Střídavý elektrický proud se vyrábí tak, že stejnosměrný proud v otáčejícím se rotoru vytváří silné magnetické pole. To protíná frekvenci 3000 ot/min, tj. 50 Hz vodiče uložené v drážkách statoru a tím vytváří střídavý el. proud. Vyrobena el. energie se transformuje blokovým transformátorem – z napětím 15,75 kV na 121 kV a vedením 121 kV je vyvedena do příslušných rozvoden velmi vysokého napětí. Na vývod generátoru je mimo blokového transformátoru připojen odbočkový transformátor, z kterého se napájí elektrozařízení výrobního bloku, jehož největšími spotřebiči jsou napájecí čerpadla, uhelné mlýny, oběhová čerpadla chladící vody, atd.
Elektrický výkon alternátoru je regulován množstvím páry přiváděným do turbíny. Alternátor má celou řadu pomocných zařízení, např. olejové, vodíkové a vodní hospodářství, která slouží k chlazení a mazání generátoru.
 Odpopílkování
V proudu vzduchu uhelný prach v kotli vyhořívá. Nepatrná část nespalitelných zbytků prachu se speče a padá jako struska do drtičů strusky. Na kotli je 5 těchto drtičů.
Většinu nespalitelného podílu unáší horký vzduch z kotle. V horní části kotle přehřívají tyto spaliny páru v přehřívácích a přihřívácích. V zadním tahu pak předehřívají vodu v ekonomizéru a vzduch ve vzduchovém ohříváku. Po výstupu z kotle spaliny vstupují do elektrostatického odlučovače popílku (EO). Odlučovač je velká komora, ve které jsou do proudu spalin umístěny tzv. sršící a usazovací elektrody. Sršící elektrody jsou dráty napájené stejnosměrným proudem o vysoké napětí, které nabíjejí kladným nábojem prolétávající částečky prachu. Ty jsou pak přitahovány záporně nabitými sběracími elektrodami. Z nich je popílek pravidelně oklepáván do výsypek EO. Tento způsob zachytávaní popílku je velmi účinný, dosahuje hodnoty až 99,8%.
Z výsypek se popílek dopravuje pneumaticky (vzduchem) dále do popílkových sil. Odtud je odvážen železničními vagóny, nebo autocisternami k odběratelům.
 Odsiřovací zařízení
V EDĚ bylo v roce 1998 uvedeno do provozu odsiřovací zařízení, u něhož se využívá metoda mokré vápencové vypírky.
Kouřové plyny odcházejí z kotlů přes odlučovače popílku kouřovodem do odsiřovací jednotky, které se říká absorbér. V absorbéru procházejí několikastupňovou sprchou, kterou je rozstřikována vápencová suspenze. Při styku vápencové suspenze s kouřovými plyny pak dochází k chemickým reakcím mezi oxidem siřičitým a dalšími plyny a vápencem. Vzniká tuhý produkt, který zůstane v absorbéru. Zde se zároveň zachytí ještě část popílku, který se neodstranil v elektrostatických odlučovačích. Vápencová suspenze se získává mletím kusového vápence s vodou. Výsledným produktem odsiřovacího procesu je energosádrovec., což je v podstatě čistý síran vápenatý. Energosádrovec lze využít v stavebnictví a přidává se k popílku spolu s vápnem do tzv. stabilizátu. Jeho možné využití je i při stavbě komunikací.
Pokud má odsiřovací zařízení 200 MW bloku účinnost 90% spotřebuje za hodinu cca 2 t vápence a vyčistí 1 260 000 m3 kouřových plynů.

Dětmarovická elektrárna se skládá ještě z mnoha dalších zajímavých i specifických části jako je např. MaR (měření a regulace), suchý odběr popílku a výroba stabilizátu nebo teplárenská část.