Fot. Kazimierz Netka.

Od mieszkanki węgla i koksu po pachnące zrębki jako paliwo dla miast.

Troska o jakość powietrza w Płońsku może być wzorem dla innych. Warto zajrzeć do tego miasta, szukając dobrego pomysłu na likwidację smogu poprzez zmniejszenie emisji pyłów i gazów z wytwórni ciepła. Do takiego wniosku doszliśmy, odwiedziwszy Płońsk, uczestnicząc w wyjeździe studyjnym, pt. „Energetyczne wykorzystanie biomasy. NFOŚiGW – jako instytucja wdrażająca POIiŚ – wspiera rozwój OZE”, zorganizowanym przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Historia rozwoju ciepłownictwa w Płońsku jest godna uwagi; pokazuje drogę jak od paliw kopalnych przechodzi się do odnawialnych źródeł energii przy wsparciu finansowym m.in. Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. O problemach, sukcesach, osiągnięciach w modernizacji systemu ciepłowniczego opowiadali nam m.in. burmistrz Płońska – Andrzej Pietrasik oraz prezes Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej w tym mieście – Dariusz Marczewski.

Płońsk to miasto niezwykłe, z kilku względów. Po pierwsze – z uwagi na położenie – przejeżdża tamtędy wiele samochodów do Warszawy i z powrotem, co ma niebagatelny wpływ na pogarszanie się jakości powietrza. Po drugie – Płońsk skutecznie dąży do poprawy sytuacji, a przykładem może być skanalizowanie miasta w niemal stu procentach, w oczyszczalni produkowany jest biogaz z osadów pościekowych. 80 procent potrzeb grzewczych odbiorców ciepła sieciowego zaspokajanych jest przy użyciu biomasy jako paliwa.

Fot. Kazimierz Netka

Płońsk to liczące około 23 tysiące mieszkańców miasto, położone 70 km na północ od Warszawy przy skrzyżowaniu dróg krajowych nr 7 i 10.

Teraz największym naszym wyzwaniem jest ochrona powietrza i zwiększenie mobilności – mówił Andrzej Pietrasik – burmistrz Płońska. Planowana jest budowa obwodnicy. Chcemy zrobić rewolucję w transporcie zbiorowym. 150 000 mieszkańców sąsiednich gmin przejeżdża przez Płońsk do Warszawy. Założyliśmy klaster energii, zarejestrowany przez Ministra Energii. Zmierzamy w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym, wykorzystując frakcję energetyczną odpadów z RIPOK-u. Chcemy spalić w Płońsku kilkadziesiąt tysięcy ton tych odpadów. Patrzymy, jak to odbywa się we Wiedniu, w Sztokholmie. To będzie ważne dla przyszłych cen energii. Mieszkańcy Płońska produkują rocznie średnio 430 kilogramów odpadów każdy. Dlatego, trzeba budować świadomość ekologiczną wśród mieszkańców miasta. Teraz jest taka zasada w mieście, że jeśli ktoś chce do ogrzewania używać energię z innego źródła niż z Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej, to musi uzyskać zgodę prezesa PEC. Chodzi zwłaszcza o powstające budynki jednorodzinne.

Początek zorganizowanego ciepłownictwa w Płońsku był w latach 70. XX wieku. Istniało wówczas w tym mieście kilka lokalnych kotłowni opalanych mieszanką węglowo – koksową. Po reformie administracyjnej przeprowadzonej w połowie lat 70-tych nadzór nad płońskim ciepłownictwem przejęło WPEC w Ciechanowie. W latach 1976 – 1978 wybudowana została Centralna Ciepłownia wyposażona w trzy kotły parowe OR-16 oraz kocioł wodny WR-10. Płoński Rejon Energetyki Cieplnej w strukturach WPEC w Ciechanowie funkcjonował do 31 grudnia 1991 r.

Z dniem 1 stycznia 1992 r. na jego bazie powstało Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku. W latach 1993-1995 zostały zlikwidowane wszystkie kotłownie lokalne a w ich miejscu wybudowano węzły ciepłownicze. Dostawiony został również nowy kocioł WRp-23. PEC w Płońsku jako przedsiębiorstwo państwowe funkcjonowało do 31 grudnia 1997 r. W tym dniu Gmina Miasto Płońsk powołało do życia spółkę prawa handlowego PEC w Płońsku Sp. z o.o. W 2005 r. Zarząd Spółki podjął decyzję o gruntownej modernizacji systemu ciepłowniczego miasta. Postanowiono wybudować układ, który w skojarzeniu produkowałby energię elektryczną i cieplną w oparciu o spalanie biomasy oraz zmodernizować układ przesyłania i dystrybucji energii cieplnej.

Modernizację systemu ciepłowniczego (I etap) wykonano w latach 2006 – 2007. Inwestycja została sfinansowana środkami pozyskanymi z Fundacji EKOFUNDUSZ oraz NFOŚiGW w Warszawie.

Zadania wykonane w ramach inwestycji: budowa elektrociepłowni opalanej biomasą o mocy 12,5 MWt i 2,08 MWe wraz z magazynem biomasy i infrastrukturą; wymiana sieci cieplnych tradycyjnych na preizolowane o długości 7.500 mb.; budowa 29 węzłów ciepłowniczych; budowa sieci parowej i kondensatu do zakładu „ Agrico” sp. z o. o.; budowa instalacji do współspalania miału węglowego i biomasy dla kotłów wodnych.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Modernizacja systemu ciepłowniczego Płońska w celu podniesienia jego sprawności oraz efektywnego wykorzystania energii cieplnej i elektrycznej w latach 2015-2018, w I etapie obejmowała: modernizację instalacji odpylania istniejącego kotła Wrm-15; przebudowę istniejącego kotła wodnego WR-10 na wodny kocioł o ścianach szczelnych opalany miałem węglowym o mocy około 7 MW; budowę sieci cieplnej do os. Żołnierzy Wyklętych w Płońsku w systemie rur preizolowanych, L=900 mb. W drugim etapie wykonano: montaż turbiny parowej 25 bar do współpracy z kotłem OS-14 w okresie letnim; wymianę istniejącej sieci kanałowej wodnej na sieć preizolowaną wodną, L=1000 mb.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Modernizacja instalacji odpylania istniejącego kotła WRm-15 pozwoliła na osiągnięcie niższych norm emisyjnych obowiązujących od 2016 r. Zapewniła dotrzymanie emisji pyłu nie większej niż 30 mg/Nm3 przy 100% obciążeniu kotła. W skład instalacji wchodzą: bateria cyklonów oraz pełnoprzepływowy filtr tkaninowy. Instalacja współpracuje z instalacją odsiarczania spalin.

Zastąpienie wyeksploatowanego kotła WR-10 kotłem wodnym WR-7EM o podwyższonej sprawności (średnioroczna sprawność kotła WR-10 < 64%, natomiast WR-7EM > 86%) i ekonomice pracy. Kocioł pełni funkcję rezerwowego kotła do przygotowania ciepłej wody w okresie letnim oraz szczytowego w okresie zimowym dla pokrycia bilansu mocy źródła ciepła na potrzeby grzewcze.

Dwuciągowy wodno-rurowy kocioł wodny WR-7EM posiada w I ciągu komorę paleniskową zbudowaną ze ścian szczelnych membranowych, a w drugim zabudowane są dwa pęczki konwekcyjne. W kanale blaszanym za kotłem zabudowany jest ekonomizer (regulator mocy cieplnej). Kocioł wyposażony jest w armaturę, osprzęt, układ schodów i podestów pozwalających na właściwą i bezpieczną jego eksploatację oraz w układy automatyki pozwalające na ograniczenie prac obsługowych do niezbędnego minimum. Kocioł posiada konstrukcję samonośną.

Modernizacja zakładała demontaż starej instalacji i montaż w jej miejscu nowej z wykorzystaniem istniejących fundamentów. Instalacja odpylania składa się z następujących urządzeń:

I stopień odpylania – multicyklon osiowy ze zsypem pyłu do odżużlacza; II stopień odpylania – filtr workowy; wentylator wyciągowy z przetwornicą częstotliwości; kanały spalin od kotła do włączenia w istniejący kanał spalinowy; przenośnik ślimakowy pyłu spod filtra do wanny odżużlacza.

Instalacja odpylania spalin zapewniła stężenia pyłu za urządzeniami odpylającymi <30 mg/Nm3 spalin suchych w warunkach umownych przy przeliczeniu na 6% O2 w pełnym zakresie mocy kotła.

Montaż turbiny parowej 25 bar do współpracy z kotłem OS-14 w okresie letnim

Do lipca 2017 w EC Płońsk jedną z instalacji zamontowanych i pracujących był zespół kogeneracyjny oparty o kocioł parowy OS-14 (12,5 MWt ) opalany biomasą i wykorzystujący turbinę parową przeciwprężną ok. 2,1 Mwel. Turbina wybudowana została jako dwustopniowa upustowo-przeciwprężna. W ostatnim okresie dla zwiększenia sprawności wytwarzania energii elektrycznej w wymienniku pod turbinowym zamontowano pompy próżniowe z pozostawieniem upustu międzystopniowego pary wodnej. Z uwagi na małą elastyczność pracy turbiny jej wykorzystanie do podgrzewu wody sieciowej na potrzeby ciepłej wody użytkowej jest niemożliwe. Praca kotła przy zapotrzebowaniu tylko na c.w.u. w mieście byłaby niestabilna.

W latach 2008-2013 wytwarzana przez kocioł para przeznaczana była na cele technologiczne oraz potrzeby c.w.u. Po rezygnacji odbiorcy pary technologicznej, aby ograniczyć spalanie miału węglowego, postanowiono wybudować kogeneracją „letnią” opartą o spalanie biomasy.

Biorąc pod uwagę powyższe uwarunkowania zapotrzebowania na moc cieplną w gorącej wodzie w okresie letnim, jako ETAP II modernizacji EC Płońsk przewidziano montaż mikro turbiny o mocy elektrycznej min. 200 kWel oraz mocy cieplnej 2,4 MWt. Założono pracę kotła OS-14 w okresie letnim z obniżonym ciśnieniem do 2,5 MPa. oraz temperaturą do 320oC.

Moc turbiny 200 kWel pokrywa w okresie letnim w 100% zapotrzebowanie źródła ciepła w zakresie energii elektrycznej. Nadwyżka energii elektrycznej oddawana jest do sieci. Moc cieplna odbierana w kondensatorze powinna zapewniać pokrycie 100% potrzeb cieplnych miasta w okresie letnim przez najbliższe lata. Po analizie przyjęto, że powinna ona wynosić ok. 2,5MWt.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Źródła finansowania modernizacji systemu:

Koszt całkowity 9.686.190,00 zł 100 %; Koszty kwalifikowane 9.278.888,92 zł 95,80 %; WFOŚiGW 8.589.200,00 zł 92,57 %; Środki własne 689.688,92 zł 7,43 %; Koszty niekwalifikowane 407.301,09 zł 4,20 %.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Wybudowano również instalację ograniczającą emisję tlenków azotu dla kotła spalającego biomasę. Emisja przed modernizacją – 550 mg/Nm3; Emisja po modernizacji – 350 mg/Nm3; Redukcja emisji ok. 35%. Przy spaleniu 25.000 ton biomasy rocznie, ograniczenie emisji tlenków azotu wyniesie ponad 6,7 ton. Łączny koszt inwestycji – 1.558.000 zł. Finansowanie: 1.470.000 zł – pożyczka z WFOŚiGW w Warszawie, 88.000 zł – środki własne.

Fot. Kazimierz Netka

Do odsiarczania spalin wykorzystywane jest coś w rodzaju proszku do pieczenia: Sodium Bicarbonate – wodorowęglan sodu – soda oczyszczona, zwana też sodą do pieczenia, około 200 kg na dobę. Odpad powstały z odsiarczania jest przekazywany do żużla.

Obecny system ciepłowniczy Płońska jest bardzo efektywny, gdyż około 80% energii cieplnej przekazywanej do sieci pochodzi ze źródeł odnawialnych.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Podsumowanie i wnioski

Modernizując instalacje odpylania i budując instalację odsiarczania spalin Spółka już spełnia normy emisji gazów obowiązujące w UE. Budując układ skojarzony bazujący na biomasie pracujący w okresie letnim ograniczamy spalanie miau węglowego o ok. 1500 Mg rocznie. Dzięki temu zmniejszeniu ulegnie emisja dwutlenku węgla o ponad 3000 Mg rocznie. 3000 EUA zastanie na rachunku Spółki. Nowy kocioł WR-7EM spala o min. 20 % mniej paliwa co również da korzyści ekologiczne dla środowiska i ekonomiczne dla Spółki. Porównując pracę kotła WR-10 w czerwcu 2015 r i kotła WR-7EM w czerwcu 2017 r, wytwarzając podobną ilość energii cieplnej , kocioł WR-10 spalił – 305 Mg opału, a kocioł WR-7EM – 232 Mg.

Źródło ilustracji: Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku

Pobierając energię elektryczną w 100 % z własnego turbozespołu Spółka również osiągnie wymierne korzyści ekonomiczne.

Modernizacja systemu ciepłowniczego Płońska (lata 2019 – 2020)

W lipcu 2018 r. został złożony wniosek do NFOŚiGW w Warszawie o dofinansowanie działań związanych z likwidacją niskiej emisji. Oto efekty: Całkowita długość sieci cieplnej i przyłączy: 4 485 mb; Liczba nowo wybudowanych węzłów cieplnych (w tym likwidacja źródeł indywidualnych): 147 szt.; Liczba nowo wybudowanych węzłów cieplnych (nie mających żadnego źródła ciepła): 2 szt.; Modernizacja istniejących węzłów polegająca na likwidacji węzła grupowego – 1szt. i budowie węzłów indywidualnych – 6 szt.; Modernizacja istniejących węzłów indywidualnych: 1 szt.;Budowa węzłów cieplnych: 156 szt. Szacunkowy koszt inwestycji ok. 7.955.000 zł.

W dniu 7 lutego 2019 r. podpisana została umowa na dofinansowanie w formie dotacji zadania pn. „Modernizacja systemu ciepłowniczego Płońska – poprawa efektywności dystrybucji ciepła i likwidacja niskiej emisji.” pomiędzy NFOŚiGW w Warszawie a Spółką PEC w Płońsku. Kwota dofinansowania (dotacja) 85% kosztów kwalifikowanych wyniosła 5.493.975 zł. Kwota pożyczki 15% kosztów kwalifikowanych – 969.525 zł. Środki własne Spółki – 1.491.000 zł. Zadanie będzie zrealizowane do dnia 30 września 2020 r.

Wskaźniki produktu/projektu: długość wybudowanej sieci ciepłowniczej – 4,5 km; liczba zainstalowanych indywidualnych węzłów cieplnych – 156 szt.; zmniejszenie zużycia energii pierwotnej – 17,6 GJ/rok; szacowany roczny spadek emisji gazów cieplarnianych – 1,2 tys. ton równoważnika CO2/rok; spadek emisji pyłów – 1,6 t/rok.

Przedsięwzięcie to obejmuje ulepszenie systemu ciepłowniczego w Płońsku poprzez modernizację istniejących i budowę węzłów cieplnych, wymianę istniejących sieci cieplnych kanałowych na preizolowane oraz budowę sieci cieplnej i przyłączy w celu podłączenia nowych odbiorców. Dzięki temu znacząco poprawi się sprawność przesyłu i dystrybucji energii cieplnej na odcinkach przewidzianych do modernizacji.

Wnioskodawcą jest Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Płońsku Sp. z o.o. Projekt ma charakter liniowy i będzie realizowany w województwie mazowieckim, powiecie płońskim, gminie Płońsk, na terenie miasta Płońsk.

Nadrzędnym zamierzeniem realizatorów projektu jest poprawa jakości powietrza poprzez zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery dzięki likwidacji źródeł niskiej emisji. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez budowę nowej sieci i przyłączy do nowych odbiorców, modernizację istniejącej sieci cieplnej oraz przyłączy, a także budowę i modernizację istniejących węzłów cieplnych. Wynikiem wdrożenia projektu będzie zmniejszenie zużycia energii pierwotnej, które pociągnie za sobą zmniejszenie emisji pyłów oraz gazów cieplarnianych, m.in. emisji CO2.

Łącznie w latach 2006 – 2019 z Fundacji EKOFUNDUSZ, NFOŚiGW w Warszawie i WFOŚiGW w Warszawie Spółka PEC pozyskała dofinansowanie w wysokości 45.626.700 zł, z czego kwota 16.772.975 zł jest to dotacja, natomiast kwota 28.853.725 zł stanowi dofinansowanie w formie preferencyjnych ( częściowo umarzalnych ) pożyczek.

Fot. Kazimierz Netka

– Jesteście w awangardzie życia ekologicznego. Cieszymy się, że mamy w tym swój udział. 80 procent energii z odnawialnych źródeł to wynik imponujący – mówił dyrektor Sławomir Kmiecik – rzecznik prasowy Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, podczas wizyty w Płońsku.

Jak uzyskano taki wynik? Dzięki dobremu wykorzystaniu paliwa ekologicznego – biomasy. Warto poznać zasady gospodarowania tym paliwem w Płońsku.

Zaopatrzeniem w biomasę dla Elektrociepłowni w Płońsku zajmuje się specjalnie do tego wydzielona komórka organizacyjna – dział logistyki paliwa. Biomasa na potrzeby Spółki pozyskiwana jest w drodze postępowania przetargowego. Aby zabezpieczyć ciągłość dostaw umowy z dostawcami podpisywane są na okres trzech lat. Ze złożonych ofert wybierane są trzy – cztery z najkorzystniejszą ceną. Ze względu na specyfikę pozyskiwania biomasy oraz bezpieczeństwo dostaw, Spółka stara się unikać korzystania z dostaw tylko jednego dostawcy. Biomasa dostarczana jest do zakładu z odległości nie przekraczającej 100 kilometrów. Niewielkie ilości biomasy pozyskiwane są we własnym zakresie, gdyż Spółka posiada sprzęt do produkcji i transportu zrębków.

Fot. Kazimierz Netka

W pierwszym okresie eksploatacji Elektrociepłowni ( lata 2008 – 2009 ) rozliczenie za dostarczaną biomasę następowała na podstawie obmiaru samochodu i obliczenia przywiezionych metrów przestrzennych towaru. Było to rozwiązanie mało korzystne dla Spółki gdyż dostawcy wykorzystując takie rozliczanie nie zawsze dostarczali towar o odpowiedniej jakości. Zrębki zawierały duże ilości igliwia oraz zanieczyszczeń. Mając to na uwadze Zarząd postanowił zmienić system rozliczania.

Doposażone zostało zakładowe laboratorium, ażeby można było oznaczać ciepło spalania, popiół, wilgotność i wartość opałową biomasy. Dostawcy otrzymują zapłatę za energię chemiczną dostarczonego towaru (zł/GJ). W umowach zawarte zostały również zapisy o karach za przekroczenia popiołu i wilgotności. Z każdego wjeżdżającego na teren zakładu samochodu (ponad 800 rocznie) pobierana była próbka biomasy i wykonywana jej analiza pod względem jakości. Taki system rozliczenia zdecydowanie zniechęcił dostawców do dostarczania biomasy złej jakości . a pojawiały się samochody z biomasą, gdzie kary za przekroczenia przewyższały wartość dostarczonego towaru.

Obecnie rozliczanie dostaw biomasy odbywa się podstawie tabeli, w której na podstawie przeprowadzonych analiz chemicznych dostarczanej biomasy (zbadano ponad 600 próbek) ustalono wartość kaloryczną w zależności od wilgotności całkowitej biomasy

Struktura dostaw biomasy do PEC Sp. z o. o.

Większość spalanej w Elektrociepłowni biomasy pochodzi z gospodarki leśnej oraz zakładów przeróbki drewna. Nieliczne ilości biomasy pochodzą z upraw roślin energetycznych. Średnio rocznie w Elektrociepłowni zużywa się ok. 25 tys. Mg biomasy o średniorocznej wartości opałowej 10,5 GJ/Mg, z czego produkuje się ok. 240 tys. GJ energii cieplnej. W strukturach dostaw 85% stanowi zrębka leśna, 13% zrębka z zakładów przeróbki drewna oraz 2% pozostała biomasa.

Zużycie biomasy

W sezonie grzewczym trwającym od października do kwietnia miesięcznie spalane jest ok. 3500 Mg biomasy z czego produkowane jest ponad 30 tys. GJ energii cieplnej. Z tej ilości energii 75% zasila miejski system ciepłowniczy, natomiast 25% przetwarzane jest na energię elektryczną, której produkuje się ok. 1300 MWh. W sezonie letnim spalane jest w ciągu miesiąca ok. 600 Mg biomasy z której produkuje się ok. 5 tys. GJ energii cieplnej przeznaczonej do produkcji ciepłej wody użytkowej, jak również ok. 120 MWh energii elektrycznej przeznaczanej na potrzeby własne źródła.

Biomasa dostarczana jest samochodami samowyładowczymi o ładowności ok. 25 Mg. Każdy samochód ważony jest przez magazyniera na zalegalizowanej wadze samochodowej. Pracownicy laboratorium pobierają próbkę ok. 5 kg, w celu określenia parametrów dostarczonego paliwa. Po dwóch, trzech dniach (w zależności od wilgotności) do działu logistyki paliwa podawane są wyniki analiz, na podstawie których wysyłana jest informacja do dostawcy o parametrach paliwa. Na podstawie tej informacji wystawiane są faktury.

Najczęściej biomasa ma wilgotność w przedziale od 30% do 55%. Sporadycznie zdarzają się dostawy biomasy o wilgotności poniżej 30% ( lato ) oraz powyżej 60%, szczególnie w okresie znacznych opadów śniegu

Magazynowanie

Dostarczana do Elektrociepłowni biomasa składowana jest w magazynie zadaszonym i na utwardzonym placu. Pod wiatą przechowuje się biomasę o małej wilgotności. Można tam zmagazynować ok. 800 Mg biomasy suchej. Na utwardzonym placu można zgromadzić ok. 4000 Mg biomasy o wyższej wilgotności. Spółka na sezon grzewczy gromadzi zapas biomasy w ilości ok. 2000 Mg. Na bieżąco dowożone jest miesięcznie ok. 3500 Mg biomasy.

Fot. Kazimierz Netka

Składowanie i magazynowanie biomasy sprawia wiele problemów. Podstawową zasadą jest tworzenie pryzm o wysokości do 4 metrów i dokładne zagęszczenie paliwa przy użyciu ciężkich pojazdów (spycharki, ładowarki). W takich warunkach biomasa może być magazynowana nawet do 6 miesięcy. Nie należy przetrzymywać suchej z mokrą zawierającą zielone frakcje, gdyż po dłuższym składowaniu ( powyżej 30 dni ) rozpoczynają się w hałdzie procesy fermentacyjne, co może doprowadzić do wydzielania się metanu i do zapłonu.

Ponadto, półka przez cały rok przyjmuje biomasę w postaci drobnych gałęzi z przecinek pielęgnacyjnych drzew, a w styczniu choinki. Rocznie pozyskuje w ten sposób ok. 100 Mg paliwa – wynika z informacji, które przekazano uczestnikom wyjazdu studyjnego, zorganizowanego przez NFOŚiGW.

Kazimierz Netka

Czytaj również na portalu: netka.gda.pl