Instalacja odazotowania spalin metodą SOFA – kocioł WP-70 nr 5, EC Zofiówka

Inwestycja polegała na zaprojektowaniu instalacji odazotowania spalin metodą SOFA (Separated OverFire Air) dla kotła wodnego WP-70 nr 5 w Elektrociepłowni Zofiówka, należącej do Spółki Energetycznej „Jastrzębie" S.A. (grupa JSW). Celem inwestycji była redukcja emisji tlenków azotu z około 600 mg/m³ do poziomu poniżej 400 mg/m³ w całym zakresie obciążeń kotła – z zachowaniem dotychczasowej wydajności, parametrów wody ciepłowniczej oraz sprawności kotła.

Projekt został zrealizowany w układzie wielopodmiotowym: inwestorem była Spółka Energetyczna „Jastrzębie" S.A., generalnym wykonawcą SBB Energy S.A., a głównym projektantem biuro projektowe BMH Projekt. W naszym zakresie znalazło się opracowanie projektu budowlanego w branżach architektonicznej, konstrukcyjnej oraz uzupełniających, wraz z projektem zagospodarowania terenu.

Czym jest SOFA?

Separated OverFire Air to metoda pierwotna redukcji tlenków azotu polegająca na wprowadzaniu dodatkowych strumieni powietrza ponad strefę intensywnego spalania w komorze paleniskowej. W odróżnieniu od metod wtórnych typu SCR czy SNCR, które oczyszczają spaliny po procesie spalania, SOFA modyfikuje sam proces spalania – obniża temperaturę w strefie tworzenia NOx termicznych i ogranicza ich emisję u źródła. Rozwiązanie tańsze w eksploatacji i często wystarczające dla obiektów średniej mocy.

Zakres opracowanej dokumentacji

W naszym zakresie znalazły się:

• projekt zagospodarowania terenu – uzgodnienia z istniejącą infrastrukturą zakładu
• projekt architektoniczny – modernizacja pomostów obsługowych i osprzętu kotła wewnątrz hali kotłowej, z zachowaniem charakterystycznych parametrów budynku
• projekt konstrukcyjnyobejmujący:
  • kolektor powietrza SOFA o przekroju 970 × 800 mm wyprowadzony z istniejących kanałów gorącego powietrza, z czterema odejściami 400 × 470 mm prowadzącymi do dysz SOFA zabudowanych na lewej i prawej ścianie kotła
  • kompensatory tkaninowe zapewniające swobodę przesuwu osiowego i pionowego kanałów pracujących w wysokiej temperaturze
  • klapy regulacyjne na kanale dolotowym i zwrotnym powietrza
  • demontaż istniejących pomostów obsługowych na poziomach +12,9 m i +15,0 m wraz z biegami schodów
  • nowe pomosty obsługowe na poziomach +11,07 m, +13,17 m i +13,67 m wraz z komunikacją w postaci schodów dwubiegowych łączących nowe pomosty z istniejącym poziomem +17,10 m
  • konstrukcje wsporcze podwieszone do istniejącej konstrukcji nośnej budynku kotłowni
• projekty branżowe uzupełniające dokumentację projektu budowlanego

Kanały powietrza zaprojektowano z blachy stalowej grubości 4 mm z izolacją termiczną i zewnętrzną obudową z blachy osłonowej. Konstrukcje stalowe wykonano ze stali S235JR w klasie EXC2 zgodnie z PN-EN 1090-2, z zabezpieczeniem antykorozyjnym przemysłowym zestawem farb (Hempadur Mastic + Hempathane Topcoat). Obliczenia statyczne wykonano metodą elementów skończonych na przestrzennym modelu konstrukcji.

Wyzwanie inżynierskie

Inwestycja wymagała integracji nowych konstrukcji z gęstą zabudową hali kotłowej w warunkach pracującego obiektu – w tym z istniejącą konstrukcją nośną kotła (ramowy układ z dwugałęziowych słupów I360p, posadowiony na osobnych ławach fundamentowych), istniejącymi kanałami gorącego powietrza o przekroju 2000 × 1000 mm oraz pomostami obsługowymi. Konstrukcje zaprojektowano z uwzględnieniem obciążeń termicznych (Δt = 260°C) i ciśnieniowych (1,9 kPa) działających na kanały powietrza, a także specyficznych warunków geotechnicznych terenu w obrębie obszarów górniczych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego – z osadami antropogenicznymi i wymaganiami związanymi ze szkodami górniczymi.