Firma VWS MEMSEP byla pro tento ambiciózní projekt vybrána jako dodavatel obchodního balíčku OB11 - Chemická úpravna vody. Tento balíček je součástí 3. etapy projektu uvolnění staveniště, a pokud pomineme demontážní práce, byl prvním významným technologickým celkem, jehož realizace byla v Ledvicích zahájena. Úspěšné dokončení této etapy, zejména zprovoznění jednotlivých technologických zařízení v rámci PS 12 - chemická úpravna vody a PS 14 - úpravna chladící vody, bylo nutnou podmínkou jak pro zahájení přípravných prací pro výstavbu klíčových technologií, tak i pro splnění požadavku nepřerušeného provozu stávajících bloků po celou dobu výstavby. Z těchto důvodů byl projekt pod drobnohledem všech subjektů účastnících se výstavby NZ a zároveň sloužil jako testovací a referenční projekt pro ostatní obchodní balíčky.

Prioritním cílem VWS MEMSEP proto bylo nejen provést dílo požadované kvality, ale také dodržet termíny realizace a předat včas štafetový kolík pro zahájení výstavby vlastního nového zdroje. Za pouhých dvanáct měsíců od podpisu smlouvy dokázal VWS MEMSEP nejen vypracovat projektovou dokumentaci a vybudovat novou halu chemické úpravny vody, ale také dodat, namontovat a zprovoznit úpravnu vody tak, že bylo možné odstavit a demontovat původní CHÚV II, zabírající místo pro výstavbu nového zdroje.

Obchodní balíček OB11 se skládá ze tří provozních souborů:

PS12 - Chemická úpravna vody
PS13- Úprava turbínového kondenzátu
PS14 - Úprava přídavné chladící a cirkulační vody

Technologická zařízení souboru PS12 zajišťují výrobu přídavné vody pro napájení parních kotlů NZ a B4 a v přechodném období také pro bloky B2 a B3 v množství max. 210 m³/h. Surová voda je přiváděna ze dvou zdrojů - z Labe nebo alternativního zdroje z nádrže Všechlapy. V souladu s koncepčním projektem je odstraňována většina suspendovaných látek a podstatný podíl organického znečištění čiřením v kyselé oblasti, následně filtrována na pískových filtrech a demineralizována na ionexových pryskyřicích. V rámci tohoto souboru je také upravován kondenzát pro stávající bloky B2 a B3 a neutralizovány agresivní vody vzniklé při regeneraci ionexových filtrů.

Tab. 1.  Surová voda

Čiření vody pro demineralizační linku probíhá ve dvou jednotkách čiřičů Actiflo^® typu APW3, každá o nominálním výkonu 115 m³/h. Kompaktní technologie Actiflo^® v sobě kombinuje výhody zátěžové koagulace a usazování v lamelové nádrži. Díky přídavku jemného mikropísku do upravované vody během čiřícího procesu je výrazně urychlena tvorba vloček a zejména jejich následná sedimentace. Hydraulická doba zdržení v reaktoru je tak výrazně zkrácena. Technologie má řadu provozních výhod např. rychlý náběh i odstavení a především vysokou flexibilitu v reakci na změnu průtočného výkonu i kvality surové vody.

Tab. 2. Čiřená voda

Před demistanicí je čiřená voda filtrována na třech pískových filtrech o průměru 3000 mm. Nominální výkon každého filtru je 70 m³/h.

Pro demineralizaci je aplikována dvoustupňová technologie s plnými kolonami s provozem shora dolů a s protiproudou regenerací. Z vody za katexovým stupněm je v rámci každé linky odstraněn CO₂ v provzdušňovací věži. Demineralizační linky pracují v zapojení 2+1, krátkodobě 3+0 (při plném zatížení jednotek). Nominální výkon jedné linky je 70 m³/h.

Finální úpravou je pak doúprava směsi demineralizované vody a katexovaného vratného kondenzátu na dvojici směsných filtrů o nominálním průtoku 210 m³/h.

Vedle výroby napájecí vody pro stávající bloky a v budoucnu i pro nový zdroj jsou součástí PS12 i další dílčí provozní soubory - úprava teplárenského vratného kondenzátu, úprava turbínového kondenzátu pro bloky B2, B3, nádrže a stáčení chemikálií a zásobní nádrže demivody a kondenzátu.

Provozní soubor PS 13 obsahuje zejména úpravu turbinového kondenzátu pro nový zdroj, která odstraňuje z okruhu jak korozní zplodiny, tak rozpuštěné soli z případného průsaku chladící vody v kondenzátoru. Kondenzát je upravován na třech filtrech pracujících paralelně v zapojení 3+0 a obsahujících směsné lože silně kyselého katexu a silně bazického anexu. Před směsnými filtry jsou předřazeny filtrační katexy pro zachycení železa a ostatních mechanických nečistot.

V provozním souboru PS14 je připravována voda pro doplňování chladícího okruhu nového zdroje. Úprava přídavné chladící vody je dimenzována na max. 1400 m³/h, což odpovídá potřebě vody při zahuštění v chladícím okruhu rovném 2. Požadovaný výkon je zajištěn instalací čtyř čiřičů Actiflo^® typu APW4, každá o nominálním výkonu 350 m³/h. Průměrný výkon úpravy přídavné vody je uvažován kolem 1000 m³/h se zahuštěním max. 3, při kterém jsou dodrženy limity stanovené vodohospodářskými orgány do vodoteče. PS 14 obsahuje kromě vlastního technologického zařízení pro úpravu vody - čiření s čerpadly surové a upravené čiřené vody, také podávací čerpadla surové vody pro DEMI stanici, kalová čerpadla s čerpadly odpadních pracích vod a DPS 14.02 předúprava kalů.

V souboru PS 14 jsou zahrnuta také čerpadla systému hasicího zařízení nového zdroje a stávajících bloků. Tato čerpací stanice je rovněž využívána jako zdroj vody pro technologii mlžení přesypů zauhlování.

Jako každá nová technologie byla i aplikace technologie zátěžového čiření v kyselé oblasti v provedení Actiflo^®  od počátku provázena nedůvěrou. Rezervovaný postoj investorů k  novým moderním řešením, která nejsou obecně rozšířena, je vyvolán často obavami o zajištění bezproblémové funkce neznámé technologie, zajištění servisu nebo náhradních dílů, přičemž informace o provozu takové technologie z mnoha desítek zahraničních referencí nejsou pro rozhodnutí o nákupu dostatečným stimulem.

VWSM MEMSEP nabízel technologii Actiflo^® již na projekt "Komplexní obnova elektrárny Tušimice II". V rámci výběrového řízení však byly na straně zadavatele prezentovány právě výše popsané pochybnosti a obavy z nové technologie a výsledkem byl neúspěch ve výběrovém řízení.

Díky cílené osvětové činnosti, která zahrnovala nejen technické prezentace nového typu čiření v rámci různých seminářů a návštěvy provozovaných instalací v zahraničí, ale také předvedení mobilní testovací jednotky na několika lokalitách v ČR, se podařilo seznámit se zátěžovým čiřením širší odbornou veřejnost.  Kompaktní technologie Actiflo^®  tak byla v konečné fázi preferována zpracovatelem koncepčního projektu pro předúpravu vody pro CHÚV v Ledvicích , přičemž jedním z hlavních důvodů pro tuto volbu byly minimální prostorové nároky této technologie v porovnání s klasickým řešením. 

Obr. 1. V grafu jsou uvedeny týdenní hodnoty mezi 10.-17.11.2009. Nejvyšší červená křivka grafu znázorňuje hodnoty Fe v μg/l měřené za pískovým filtrem, prostřední zelená křivka hodnotu za anexem a spodní modrá pak hodnoty železa za směsným filtrem (garantovaná hodnota za pískovými filtry je 150 μg/l a za směsnými filtry 5 μg/l). Srovnávacím měřením nezávislou organizací byla také ověřena a potvrzena přesnost in-line měřících přístrojů.

Vhodnost zařazení této technologie byla ještě před vypsáním zakázky dlouhodobě ověřována v pilotním měřítku na mobilní jednotce s nominálním průtokem 40 m³/h přímo v lokalitě elektrárny Ledvice.  Zkušenosti z těchto pilotních testů byly následně využity při technických úpravách standardních čiřičů.

Přes toto všechno se v době uvádění do provozu projevila nedůvěra až averze vůči technologii a jejímu dodavateli, mnohdy živená neúspěšnou konkurencí. Tento postoj se projevil zejména  v etapě zprovozňování technologie přehnaným akcentováním nedostatečné účinnosti technologie čiření při odstraňování železa, jehož obsah byl smluvně určen jako dílčí garantovaný parametr.  Přitom bylo zřejmé, že díky celkovému chemickému složení zdrojové vody, relativně nízkému přirozenému obsahu železa ve zdrojové vodě a nakonec i požadavku provozovatele na použití železitého koagulantu, bude dosažení tohoto parametru problematické.

Tento akcent se zdá málo pochopitelný hlavně z toho důvodu, že za tímto stupněm čiření následují další stupně úpravy vody, a překročení stanoveného limitu tak má nevýznamný vliv jak na výslednou kvalitu přídavné vody, tak na průtočné nebo bilanční charakteristiky technologie.

Přestože se průměrné hodnoty obsahu železa v čiřené vodě pohybovaly v průměru kolem garantované hodnoty 0,4 mg/l a kvalita výstupní vody za demineralizační linkou splňovala všechny požadované parametry z hlediska anorganického složení i z hlediska redukce obsahu CHSK, nebyla dosahovaná účinnost pro provozovatele akceptovatelná.

Ve snaze plně vyhovět budoucímu provozovateli jsme se v první fázi uvádění do provozu soustředili na řešení tohoto pseudoproblému. Za plného provozu stávajících bloků bylo vyzkoušeno několik variant chemického režimu včetně úpravy pH a úpravy dávky koagulantu (z chemických rozborů je více než zřejmé, že vyšší hodnoty železa v čiřené vodě jsou způsobeny vnesením do systému touto cestou).  Tyto úpravy vedly sice ke snížení tohoto parametru za čiřením, ale za cenu zhoršení kvality vody na výstupu za směsnými filtry (bez překročení garantovaných parametrů). 

Proto dodavatel VWSMEMSEP provedl, vědom si garančních, smluvních ale i finančních komplikací, zásadní rozhodnutí „obětovat" dílčí a mezistupňový garantovaný parametr obsah železa v čiřené vodě a plně se soustředit na maximální kvalitu výsledné vody na výstupu ze směsných filtrů a dodat provozovateli technologii, která bude spolehlivě plnit její základní cíl, a to napájení nového nadkritického bloku.

V tomto rozhodnutí nám pomohlo logické členění obchodních balíčků vyhlašovatele, kdy jsme jako jediný dodavatel ručili za technologii jako celek od čerpání surové vody po výstupní parametry za SF.

Z dnešního pohledu se jeví provozní testování v úvodní fázi zprovoznění technologie jako ztráta času i když na druhou stranu byly identifikovány slepé cesty a naopak také způsoby, jak v budoucnu zajistit stabilní kvalitu přídavné vody pro nový zdroj i při kolísavé nebo nepříznivé kvalitě vody zdrojové. 

Po přijmutí zásadního rozhodnutí byl ověřován vliv alkalizace zdrojové vody při nižších hodnotách alkality na účinnost čiření a alkalizace čiřené vody na účinnost filtrace v období standardní kvality zdrojové vody. Výsledkem těchto zkoušek byla instalace dávkovacího zařízení pro alternativní úpravu a řízení pH zdrojové vody a čiřené vody před pískovými filtry. Navíc bylo optimalizováno složení filtrační náplně pískových filtrů. Tímto řešením byla výrazně zvýšena účinnost filtrace a reálně sledované hodnoty obsahu železa na výstupu z filtrů jsou trvale hluboko pod garantovaným limitem. Zároveň byla zachována nebo i mírně zlepšena vysoká účinnost kyselého čiření na odstraňování organických látek, které mohou způsobovat vyšší vodivost kotelní vody.

Vzhledem k tomu, že od uvedení do předběžného provozu uplynul již téměř rok a od předání do zkušebního provozu 6 měsíců, bylo možné vyhodnotit a porovnat provozní parametry a konkrétně pak parametr obsahu železa v různých fázích technologie předúpravy a demineralizace. Pro ilustraci jsou v grafu na obrázku č. 1 uvedeny náhodně vybrané hodnoty získané kontinuálním měřením na provozním in-line analyzátoru železa (kompletní data získaná v průběhu šesti měsíců zkušebního provozu jsou k dispozici u autora tohoto příspěvku).  

Tab. 3. Bilance spotřeby chemikálií

Z bilancí spotřeby chemikálií je zřejmé, že pro alkalizaci čiřené vody jsou dávky alkalizačního činidla (NaOH) tak nízké, že v celkové spotřebě louhu nejsou překračovány požadované garantované limity.

Jak opakovaně dokazují zahraniční studie i nepřeberné zkušenosti každého provozovatele, lze u technologických zařízení podobného typu dosáhnout až o 50% lepších provozních výsledků než při uvádění do provozu, přičemž velkou roli hraje zvyšování kvalifikace a každodenní získávání zkušeností obslužného personálu.  

Dlouhodobým provozem technologie zátěžového čiření Actiflo^®  byly prokázány její přednosti a zároveň byla potvrzena role VWS MEMSEP s.r.o. jako profesionálního a spolehlivého dodavatele technologických zařízení pro úpravu vody v energetice.

Ing. Pravoslav Liška
pravoslav.liska@veoliawater.com
VWS MEMSEP s.r.o.
U Nikolajky 13, 150 00 Praha 5
www.memsep.cz

Tab. 4. VPF, DL, SF: