Biomasszára alapozott távfűtőmű Gyömrőn
2013/10. lapszám | VGF&HKL online | 5538 |
Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A magyar energiapolitika programjába vette a megújuló energiaforrások fokozott mértékű felhasználását, kiaknázását. A tervek szerint 2020-ra 14,65%-ra kell emelni részarányukat a magyar energiahordozó-struktúrában. A megújuló energiaforrások hazai alkalmazásában az egyik legnagyobb lehetőséget a biomassza jelentheti. 2011-ben biomasszára alapozott távfűtőművet valósítottak meg Gyömrőn a Harmónia Idősek Falvának fűtésére és használati meleg vízzel történő ellátására.
A beruházó az Idősek Falva épületegyüttes tulajdonosa, valamint a komplexum részét képező városi uszoda, melyet évente mintegy 45 ezer vendég látogat, üzemeltetője. Az óvodás és iskolás gyermekek úszásoktatása is itt történik.
A fűtőmű a komplexum részeként az alábbi épületeket látja el: Harmónia épület, Dália épületek (3 db), Szivárvány épület, Nefelejcs épület, Borostyán épületek (2 db), uszoda.
Az Idősek Falva komplexum épületeiben idősek, fogyatékosok és pszichiátriai betegek számára szociális ellátást biztosító intézményeket működtetnek. Az ellátottak száma 450 fő, a teljes kiszolgáló személyzet létszáma 180 fő. Az Idősek Falva teljes infrastruktúrája magába foglalja a rendelőket, fizikoterápiás termeket, tornatermeket, imatermeket, foglalkoztató helyiségeket, internetes könyvtárat, éttermeket, büfét, cukrászdát, szépségszalont, vegyesboltokat és fogorvosi rendelőt.
A komplexum Szivárvány Háza
Mind a szociális intézmények, mind az uszoda hőenergiával történő ellátása korábban hagyományos gázüzemű kazánokkal történt. Az energiaárak emelkedése az utóbbi években elviselhetetlen terheket rótt az üzemeltetőkre. Több alternatíva is felmerült a költségek csökkentésére, az energia kiváltására. Az alternatívák között szerepelt egy faelgázosító reaktor gázmotorral, illetve faapríték kombinálása napkollektorokkal és napelemekkel. A beruházásra azonban minimális hely állt rendelkezésre, így a nagy helyigényű ötleteket (napelem és napkollektor) sajnos nem lehetett megvalósítani. Az épületnek, melyben jelenleg a távfűtőmű kazánjai üzemelnek, valamivel több mint 200 m2 területet tudott a beruházó biztosítani.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
A beruházó a tervező javaslata alapján és az elkészült gazdaságossági számításokat figyelembe véve két ütemre osztotta a beruházást. Első ütemben a leggazdaságosabb, faaprítékos távfűtés valósult meg, mellyel ki lehet váltani a komplexum teljes fűtési és használatai melegvízigényét. A fűtőmű feladata tehát a szociális intézmények és az uszoda teljes mértékű hő- és használati melegvízellátása. Második ütemben pedig egy faelgázosító mini fűtőerőművet tervez megvalósítani a beruházó, mely ellátná a komplexum villamosenergia-igényét, és a hulladékhővel egész évben lehetne biztosítani a használati melegvízellátást.
A projekt finanszírozása
A projekt első ütemének előzetesen becsült költsége meghaladta a 200 millió Ft-ot. A beruházás megvalósítására az üzemeltető pályázatot is tervezett benyújtani az Új Széchenyi Terv - Zöld Gazdaságfejlesztési Program keretében. A projekthez kapcsolódó pályázati lehetőség a KMOP-3.3.3.-11. - Megújuló energiafelhasználás növelése (Közép-Magyarország) című pályázati felhívás volt. A projekt elnyerte a megpályázott maximális 100 millió forint támogatást, mely a projekt teljes beruházási költségének mintegy 46%-át jelentette. A támogatás biztosította, hogy a beruházás így elfogadható megtérülés mellett valósulhasson meg, és ezzel lehetővé vált, hogy egy hazai település legnagyobb földgázt fogyasztó intézményében áttérhessenek megújuló energiaalapú hőtermelésre, hozzájárulva ezzel a megújuló energiaforrás-felhasználás hazai növekedéséhez.
A Fűtőmű
A fűtőmű épületében a kazánok és a közösségi terek nyertek elhelyezést. A kazánok a pinceszinten találhatók, ahol 1 db Herz Biofire 500 (500 kW) és 1db Herz Biofire 1000 típusú (1000 kW) faaprítékkazán került telepítésre. A kazánok tüzelőanyag-ellátását 2 db rugós behordómű biztosítja, melyek egy-egy behordó csigával az erre kialakított átmeneti tárolóba szállítják a faaprítékot. Az átmeneti tárolóból függőleges faaprítékszállító rendszeren keresztül jut a tüzelőanyag a felső behordó csigákhoz, majd a csigákból a kazánok átmeneti tárolójába. A behordás teljesen automatikus. Az alapanyagtárolást egy úgynevezett heti tároló biztosítja. A heti tároló kialakítása átlagosan 2-3 heti alapanyag betöltését teszi lehetővé a leghidegebb téli időszakban.
A füstgázemisszióra vonatkozó előírások betartása érdekében kazánonként egy, illetve két ciklon került beépítésre. A keletkező szilárd égéstermék hamukihordó csigák segítségével jut el az erre kialakított hamutárolóba, amely az épület keleti oldalán került elhelyezésre csapadéktól védett, fedett részen. A hamutárolót éves átlagban két-, illetve négyhetente szükséges üríteni.
Az épületek fűtése direkt rendszerű. A fűtési vizet a hálózatban a téli időszakban egy Grundfos CRE 45-3-2 szivattyú keringeti. Beépítésre került tartalékként további 1 db Grundfos CRE 45-3-2, a nyári üzemre pedig 1 db Grundfos CRE 32-3 szivattyú. A kazánkörben a vizet egy Grundfos UPS 80-120 (Biofire 1000 kW) és egy Grundfos UPS 50-120 (Biofire 500 kW) keringteti.
A kazántérben 2 db 17 000 literes fűtési puffertároló került elhelyezésre. A rendszer melegedésekor kitágult víztérfogatát egy Eder ST-M1 + MKN és két Eder EG-2000 tágulási tartályból álló nyomástartó rendszer veszi fel. A rendszer feltöltése vízkezelő berendezésen keresztül történik. A hálózat névleges hőfoklépcsője 90/60 °C, amely időjáráskövető szabályozással rendelkezik.
A hőtávvezeték-hálózat
A teljes komplexum 6 hektáron terül el. A fűtőműtől az ellátandó épületekig Logstor típusú előreszigetelt, földbefektetett acél hőtávvezeték-csőpár került lefektetésre szivárgásjelző rendszerrel. A Logstor-rendszer nyomvonalhossza összesen 530 méter, a teljes hálózat nyomvonalhossza 615 méter. A vezetékátmérő DN 25-100 között változik a fellépő igények szerint.
A nyomvonal nagyobb részén a vezetékeket átlagosan 0,8-1 m mélyen fektették a földbe, amelyek, ahol lehet, elkerülik a szilárd útburkolatokat. Három szakaszon a hőtávvezetékpár nem földbe fektetve került telepítésre:
- a Borostyán épületek kazánházáig az 1. számú épület nyugati oldalát elérve a padlástérben halad tovább a vezetékpár hőszigetelt burkolatban vezetve,
- a gerincvezeték egy szakasza a Szivárvány épületének tetőterén, majd ismét földbe fektetve halad tovább,
- a Dália 2 és 3 épület között az átjáró fölött hőszigetelt burkolatban halad a gerincvezeték.
Ezeken a szakaszokon utólag szigetelt feketeacélvezetékek kerültek elhelyezésre. A nem föld alatt és épületen belül futó vezetékeket 10 W/m elektromos fűtőszállal látták el.
A csövek szigetelésében egy rézvezeték fut végig. Ez a vezeték egy elektromos potenciálkülönbségre alapuló szivárgásjelző rendszerhez csatlakozik, amely meghatározza a meghibásodás pontos helyét, ha a csövet vagy a szigetelést bármilyen kár éri. Az épületek hőszükséglete a transzmissziós és filtrációs hőveszteség, valamint a használati melegvízigények alapján lett meghatározva. A gázkazánok teljes kiváltására képes a fűtőmű, azonban a meglévő gázkazánok nem kerültek eltávolításra biztonsági okok miatt. Az épületekben FÉG VESTALE modulkazánok, illetve TERMO ÖVColor 55 típusú kazánok vannak beépítve.
Az épületek fűtési rendszerei
A meglévő radiátoros fűtési rendszerek 80/60 °C névleges hőfoklépcsőre lettek méretezve. A Szivárvány és Nefelejcs épületekben padlófűtési kör is ki lett alakítva. A gépházakba Aqotec hőátvevő állomások kerültek. Az új távvezetékrendszer változó tömegáramú, ennek megfelelően a hőközpontok mennyiségi szabályozással rendelkeznek. A rendszer hidraulikai stabilitását az egyes hőközpontokba beépítendő differenciál-nyomásszabályzó készülékek biztosítják. A motoros szabályzószelep és a differenciál-nyomásszabályzó egy készülékbe épített, ún. kombinált szerelvény. A hőátadást forrasztott lemezes hőcserélők végzik. A hőközpont belső szekunder oldali keringtetését külön szivattyú végzi, így a meglévő fűtési rendszer hidraulikája változatlan marad. A hőátvevő állomások a meglévő osztó-gyűjtőkhöz csatlakoznak. Beépítésre került továbbá egy-egy pillangószelep a kazán és az osztó-gyűjtő közé, amelyekkel kizárható a kazán a rendszerből. A meglévő nyomástartó berendezéseknek az új rendszerbe való átkötése szükséges volt a helyszíni adottságoknak megfelelően. A hőfogadó állomások Aqotec szabályzókkal lettek ellátva.
Fűtőmű-épület
Az épület kivitelezése 2011 nyarán kezdődött, és 2011 novemberében már a próbaüzem zajlott. A kazántér és az aprítéktároló a pinceszinten kapott helyet az optimális helykihasználás érdekében. Az aprítéktároló -5 méteren, a kazántér -3 méteren található. A földszinten a vezérlés és egyéb gépészeti szerelvények helyezkednek el. A két puffertároló mintegy 7 méteres magassággal és egyenként 17 000 literes kapacitásával a pinceszinttől a földszintig terjed.
Az épület kivitelezésének kezdete
Tároló és alapanyagbehordás
A föld alá süllyesztett aprítéktároló lehetővé teszi, hogy az üzemeltetőnek az apríték beszállítása után egyéb aprítékmozgatási feladata már ne legyen. Egy önkihordós jármű betölti az aprítékot a tárolóba, ahonnan a csigás behordás bolygatóval teljesen automatikusan működik.
Kazánok
A kazánok kiválasztásánál fontos szempont volt a kompakt felépítés és kis helyigény. A Herz Biofire aprítéktüzelésű kazánjai érzékenyek az apríték minőségére, nedvességtartalmára és méretére, de sajnos ez a kis tűztér hátránya. A kazánok csigás beadagolóval rendelkeznek, amely után bolygatott éklétrás tűztérben ég el az apríték. A tűztér végén található az automatikus hamukihordás. A tüzelőberendezés után oldalt helyezkedik el a hőcserélőrész, mely automata hőcserélőtisztítással rendelkezik. Végül a füstgáz károsanyag-kibocsátásának csökkentésére az 500 kW-os kazánnál 1 db, az 1000 kW-osnál 2 db ciklon (multiciklon) került letelepítésre. A pinceszintről a kazánoknak egy csigás hamukihordó rendszere van, amely az épület melletti hamutároló konténerbe szállítja a keletkező hamut. Évente mintegy 1200 tonna aprítékot tüzelnek el a kazánok, és ebből 24 tonna hamu keletkezik.
A komplexumban a magas használati melegvíz-felhasználás miatt a reggeli és esti órákban hirtelen jelentkezik a hőigény. A biomasszakazánok nem alkalmasak a teljesítmény azonnali leadására. Amennyiben hőigény jelentkezik, és a kazán csak parázsoltató üzemmódban van, több 10 perc lehet, mire leadja a maximális teljesítményt, szemben a gázkazánnal. Ezért került beépítésre a 2 db puffertároló (2x17 m3). A kazánok vezérlése a puffertároló hőmérséklete alapján működik, így mindig maximális hatékonysággal üzemelnek a kazánok.
Amennyiben a puffertároló kihűlt, a kazán bekapcsol, és felfűti az adott hőmérsékletre a puffert, majd utána kikapcsol. A komplexum fűtése és melegvízigénye pedig a pufferről történik, és nem jelentenek problémát a csúcsigények. A puffertárolók összesen majdnem 2x500 kW teljesítmény leadására képesek 1 óra alatt (1000 kWh). A vezérlésbe be van táplálva, hogy hajnali 4-5 óra között fűtse fel a puffertárolót maximumra, és utána a reggeli csúcs idején, 1 órán keresztül rendelkezésre áll a két kazán 1500 kW-tal és a puffertároló 1000 kW-tal. Ha a csúcs nem ilyen élesen jelentkezik, akkor a rendelkezésre álló 1000 kWh-t elosztva is fel tudják használni, így akár 4 órán keresztül 2x125 kW teljesítmény áll rendelkezésre.
A biomasszakazánoknál elengedhetetlen a méretezett puffertároló telepítése. Ezzel akár megspórolható feleslegesen beépített kazánteljesítmény is, és az aprítéktüzelés hatásfoka is jelentősen megnő.
Tágulási tartály
A rendszer tágulását egy zárt, vezérlővel ellátott tágulási tartály veszi fel 2x2000 literes tárolóval. A maximális üzemi nyomás 3 bar, melyet az automatika 2,5 bar-on tart üzem közben. Ha a nyomás 3 bar fölé nőne, akkor a kazánoknál található 2x2 db biztonsági szelep, amelyek automatikusan kinyitnak.
Vezérlés, irányítástechnika
A biomassza távfűtőműveknek speciálisan kifejlesztett irányítástechnikájuk van, mely több hőmérsékleti és nyomáskülönbségi adat alapján vezérli a rendszert. Gyömrőn több hibajelző is be lett kötve a rendszerbe, melyről telefonos értesítést kap az üzemeltető. Hibát jelezhet a kazán, a vízelőkészítő berendezés, a nyomástartó rendszer, az adagoló és akár a távhőhálózatban üzemelő szivárgásjelző rendszer is. A vezérlésnek kialakítottak egy kezelőfelületet, amelyen számos paraméter nyomon követhető, például külső hőmérséklet, víz hőmérséklet, kazán által megtermelt energia, hálózat által kiadott energia, puffertároló-hőmérséklet és még sorolhatnánk. Az irányítástechnika című képen szintén látható, hogy a hálózat 433 kW hőenergiát ad ki, amikor a kazánok szinte 0 kW-ot termelnek. Ez a puffertárolós vezérlésnek köszönhető.
Fontos, hogy a hőátadó állomások és az irányítástechnika egy kézből jöjjenek. Minden épületben Aqotec hőátadó állomások kerültek telepítésre, melyeket folyamatosan vezérel a rendszer. A mellékelt képen a legnagyobb, 500 kW-os modul látható. Az optimális üzemelés érdekében a rendszer törekszik a legnagyobb ∆T elérésére a távhőhálózatban, mely jelenleg 90 ˚C előremenő mellett 60-65 ˚C-os visszatérő hőmérsékletet jelent. A szekunderoldal további szabályozásával akár 55 ˚C-os előremenő hőmérséklet is elérhető lenne, mellyel villamos energiát és aprítékot lehetne megspórolni.
Energetikai mutatók
A legfontosabb kérdés, hogy milyen főbb energetikai mutatókkal rendelkezik a rendszer a beüzemelést követően? Éves szinten 40%-al csökkent a fűtési költség a beüzemelés óta. 1189 tonna faaprítékot használ fel a fűtőmű egy fűtési szezonban, és maximálisan 13-14 ezer GJ hőt termel a leghidegebb teleken. Az elégetett aprítékból 25 tonna hamu keletkezik.
A gépészeti berendezések üzemeltetéséhez 100-140 ezer kWh villamos energiát használ a fűtőmű, ami a megtermelt hőenergia maximum 5%-a lehet. Az apríték beszerezhetőségével és a mennyiségekkel nincsen probléma, de több beszállítónál is problémát okozott a minőségi követelmények betartása, legyen az akár a nedvességtartalom vagy a méret. Amíg ki nem alakult a jelenlegi beszállítói kör, az apríték többször okozott meghibásodást a behordásban, illetve az apríték rossz minősége miatt nem megfelelő paraméterekkel ment a kazán.
