Thermomodernization

Druga młodość węgla

Ciepło bez dymu

Tekst i fot: Jacek Balcewicz

Kiedy na jednej z rozpraw doktorskich w Akademii Górniczo-Hutniczej padło pytanie: jak górnictwo węglowe może być bardziej użyteczne zwłaszcza dla tej części polskiego społeczeństwa, której nie stać na ekskluzywne ciepło z gazu lub prądu, odpowiedź przyszła ze strony Katowickiego Holdingu Węglowego. Dr inż. Maksymilian Klank, prezes KHW stoi bowiem na stanowisku, iż w warunkach gospodarki wolnorynkowej każdy zakład, w tym także górniczy ma rację bytu o tyle, o ile istnieje zapotrzebowanie na jego produkty. Popyt jest jednak na szczęście takim zjawiskiem, które daje się aktywnie kształtować i kreować. Choćby poprzez budowę zorganizowanego systemu zaczynającego się od upowszechnieniu nowoczesnych, skutecznych i w pełni ekologicznych technik spalania węgla kamiennego poprzez wydobycie, odpowiednie przygotowanie paliwa, sprawny system sprzedaży i... odbiór oraz zagospodarowanie pozostałych odpadów.

Cztery lata temu Katowicki Holding Węglowy rozpoczął planową akcję promocji i wdrażania nowoczesnych kotłów węglowych, gwarantujących spełnienie norm emisji substancji toksycznych do powietrza. Pierwsze kotły z paleniskami retortowymi przyszły do Polski z krajów Unii Europejskiej, gdzie są dopuszczone do użytkowania i spełniają tamtejsze normy. Swoją konstrukcją, wyglądem, sposobem obsługi oraz kulturą pracy wcale nie odbiegają od nowoczesnych kotłów gazowych. Nic też dziwnego, że dość szybko na krajowym rynku pojawili się chętni do produkcji tego typu urządzeń. Dzisiaj jest ich już blisko... pięćdziesięciu. Krajowi producenci oferują jednostki o mocy od 25 do 1200 KWt i o sprawności od 78 do 84 proc. Kotły te są przeznaczone do ogrzewania mieszkań i domów jednorodzinnych, dużych obiektów komunalnych i przemysłowych takich jak: cegielnie, mleczarnie, zakłady przetwórcze oraz do zastosowania w ciepłowniach bazujących na źródłach rozproszonych i ciepłowniach o mocy do 5 MWt oraz do produkcji ciepłej wody użytkowej i technologicznej. Mogą być stosowane wszędzie tam gdzie nie ma możliwości technicznych i prawnych doprowadzenia np. gazu ziemnego jak również w lokalnych ciepłowniach - w obiektach znacznie odległych od źródła wytwarzania ciepła, których ogrzewanie w systemie zdalaczynnym byłoby nieopłacalne.

Nowe techniki 

W należących do Holdingu - Zakładach Energetyki Cieplnej w Katowicach działających przy dawnej kopalni Katowice - Kleofas- uruchomiono Centrum Nowoczesnych Technik Grzewczych opartych na węglu. Współpracuje ono z producentami kotłów oraz świadczy kompleksowe usługi w zakresie projektowania, inżynierii finansowej oraz montażu i serwisu tych urządzeń. A w należącym do "Katowickiego Węgla" - Zakładzie Przeróbczym "PROPAL" uruchomiono - na bazie wybranych typów węgli z katowickich kopalń - produkcję sortymentów węgla o handlowej nazwie EKORET spełniających wymagania nowoczesnych technologii spalania. Węgiel ten jest dystrybuowany luzem bądź w konfekcjonowany w papierowe torby bezpośrednio przez producenta jak również przez sieć ponad 200 Autoryzowanych Sprzedawców KHW posiadających 500 składów opałowych na terenie całego kraju. Podjęto współpracę z firmami projektowymi i architektonicznymi – głównie z rejonu Polski Północnej i Północno – Wschodniej - prowadzącymi budownictwo jedno i wielorodzinne oraz przemysłowe. O ile projektanci początkowo na węgiel patrzyli bokiem, o tyle kiedy inwestorzy zaczęli zaciskać pasa i kłaść główny nacisk nie tylko na wygląd obiektu, ale przede wszystkim na koszty późniejszej jego eksploatacji, ci którzy zaproponowali nowoczesne ogrzewanie oparte właśnie na węglu... wygrywali, albowiem węgiel jest nadal najtańszy. Ciepło z węgla kosztuje dzisiaj dokładnie od 14 do 18 zł za gigadżul, podczas gdy taka sama porcja energii uzyskana z wysokometanowego gazu ziemnego kosztuje 30 zł, a lekkiego oleju opałowego - aż 45 zł.

Nie koniec ery węgla 

To nieprawda, że węgiel odchodzi na zawsze do lamusa historii. Dr Leon Kurczabiński, główny analityk KHW zwraca uwagę, iż takie kraje jak: USA, RPA, Indie, Chiny czy Australia zakładają w swoich planach rozwojowych wzrost konsumpcji węgla. W Europie, gdzie liczącymi się producentami węgla kamiennego są jedynie Polska, Rosja i Wielka Brytania, ci którzy go importują odchodzą od jego zastosowania, wybierając bardziej szlachetny gaz ziemny. Ale w większości są to kraje zamożne, których sprawność gospodarki i nadwyżki w bilansie płatniczym pozwalają na zakup dowolnego paliwa z dowolnego kierunku.

Jak sytuacja rozwinie się w Polsce – trudno dzisiaj jednoznacznie wyrokować. Od 7 lat na polskim rynku surowców energetycznych widać systematyczny spadek konsumpcji paliw. Dzieje się to na skutek wygaszania energochłonnych gałęzi przemysłu, racjonalizacji i oszczędności w gospodarowaniu energią, termomodernizacji oraz wprowadzania na szerszą skalę wyrafinowanych technologii produkcyjnych. Ale też i gospodarka w ostatnim czasie nie rozwija się w takim tempie tak jakbyśmy tego wszyscy sobie życzyli. Najbardziej poszkodowany – jak do tej pory – w wolumenie konsumpcji jest węgiel, ale też węgiel nie jest – póki co - zastępowany żadnym innym medium energetycznym. Czy gaz jest w stanie wyprzeć węgiel? Takie pytanie pojawia się niemal odruchowo.

Trzeba w tym momencie zauważyć, iż polski system gazowniczy jest w stanie przyjąć obecnie 12–13 mld metrów sześciennych gazu rocznie. Zwiększenie konsumpcji wymagać będzie dodatkowych pieniędzy. Przyjmuje się, że każdy dodatkowy miliard metrów sześciennych będzie potrzebował... miliarda dolarów inwestycji. Z czego jedna połowa: to nowe sieci przesyłowe i rozdzielcze, a druga połowa to koszty konwersji źródeł ciepłą. Sprawia to, że w rzeczywistości dzisiejsza cena 1000 metrów sześciennych gazu szacowana na 120-130 dolarów będzie w istocie znacznie wyższa.

 1200 kotłów w Tychach 

Obecnie kompleksowe programy wdrażania niskoemisyjnych kotłów realizują Tychy, gdzie do tej pory zainstalowano 307 kotłów niskoemisyjnych a docelowo będzie ich aż 1200. Program ten jest finansowany ze środków szwajcarskich, Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz samorządowych. Nowoczesnymi kotłami węglowymi zainteresowane są samorządy: Wodzisławia Śląskiego, Jaworzna, Sosnowca, Mysłowic oraz gminy powiatu mikołowskiego. Katowickie Zakłady Energetyki Cieplnej eksploatują kilka takich kotłowni ogrzewających szkoły, jedna z nich jest zlokalizowana w samym sercu Katowic i ogrzewa katowicki „Miastoprojekt”. Przed rokiem 1998 to jest przed rozpoczęciem przez Katowicki Holding Węglowy skoordynowanych działań na rzecz upowszechnienia niskoemisyjnych kotłów węglowych, zapotrzebowanie na te urządzenia nie przekraczało, w skali kraju ok. 1500 sztuk rocznie. W roku 2001 ich sprzedaż wyniosła 4100 sztuk, co odpowiada zapotrzebowaniu na co najmniej 40.000 ton węgla rocznie. Łącznie od 1998 roku zainstalowano w Polsce 15.700 sztuk wysokosprawnych kotłów węglowych nowej generacji. Jest to efekt wspólnych działań promocyjnych prowadzonych m.in. w rejonie Podbeskidzia oraz w województwach: Śląskim, Dolnośląskim, Małopolskim, Podkarpackim, Łódzkim, Wielkopolskim, Opolskim, Kujawsko–Pomorskim, Zachodniopomorskim i Mazowieckim. Podobny zakres współpracy podjęto z Wojskowym Biurem Węglowym oraz Regionalnymi Zarządami Infrastruktury Wojskowej. Działania promocyjne zaczęła organizować również większość Autoryzowanych Sprzedawców KHW S.A.

Ekonomia w ekologii 

W ekonomii zawarta jest ekologia – mówi dr Krystyna Kubica z zabrzańskiego Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla, bo jeżeli spalamy węgiel z większą sprawnością to siłą rzeczy emisja spalin jest niższa, zaś same spaliny czystsze, a energia chemiczna zawarta w kopalinie lepiej spożytkowana. Na jakość procesu spalania ma wpływ wiele czynników, nie tylko sam kocioł i zastosowane paliwo, ale nawet konstrukcja komina. Dr Kubica podkreśla, że nawet biomasa powszechnie postrzegana jako proekologiczne paliwo, spalana w nieumiejętny sposób może prowadzić do emisji w spalinach bardzo szkodliwych dioksyn czy kancerogennych, a więc uważanych za rakotwórcze odmian węglowodorów.

Już w latach 1995-96 w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Gliwicach podjęto prace mające na celu przygotowanie technicznych podstaw standaryzacji metod oceny energetyczno-emisyjnej paliw stałych i urządzeń grzewczych małej mocy. Na zlecenie Ministerstwa Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa opracowano założenia projektu systemu atestacji paliw stałych oraz urządzeń grzewczych dla potrzeb gospodarki komunalnej. Wybudowano i uruchomiono stanowisko testowania paliw stałych i urządzeń grzewczych, które powstało przy współpracy z EC Energy Centre w Katowicach, CRE w Cheltenham w Wielkiej Brytanii oraz współdziałaniu Rady Społecznej przy Wojewodzie Katowickim, Wydziału Ekologii Urzędu Wojewódzkiego w Katowicach i Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Zasobów Wodnych w Katowicach. Stanowisko testowania paliw i kotłów wchodzi w skład Zespołu Laboratoriów Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla, który uzyskał certyfikat laboratorium akredytowanego zgodnie z EN 45001 wydany przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji oraz Polskie Centrum Akredytacji w Warszawie. Opracowana i wdrożona kompleksowa metoda ocena efektywności ekologiczno-energetycznej paliwa, urządzenia grzewczego lub układu paliwo-kocioł dostarcza pełnych informacji o paliwie i urządzeniu w aspekcie wymagań ochrony środowiska.

W oparciu o rezultaty szeregu badań energetyczno-emisyjnych kotłów produkcji krajowej oraz zagranicznej przy współdziałaniu z Wydziałem Ekologii Urzędu Wojewódzkiego w Katowicach opracowano kryteria efektywności energetyczno-ekologicznej, które stanowią podstawę do promowania urządzeń grzewczych na paliwa stałe w ramach działań jednostek samorządu terytorialnego na rzecz ograniczania tzw. niskiej emisji. Opracowane kryteria stały się także podstawą do finansowania badań energetyczno-emisyjnych oraz promowania racjonalnego użytkowania węgla jako paliwa energetycznego w realizacji zadań związanych z „programem obniżenia emisji do powietrza poprzez zastosowanie lub wykorzystanie niskoemisyjnych źródeł ciepła opalanych węglem na terenie woj. Śląskiego, współfinansowanych ze środków rządu Szwajcarii i WFOŚiGW w Katowicach”.

Stoker z retortą 

Do najbardziej nowoczesnych i najefektywniejszych konstrukcji kotłów realizujących „czystą technologię spalania węgla” zaliczają się tzw. kotły „retortowe” typu „stoker” z ciągłym, automatycznie sterowanym podawaniem paliwa oraz regulowaną i kontrolowaną ilością powietrza wprowadzanego do komory spalania. Przebieg procesu spalania węgla w tym kotle można porównać do spalania oleju opałowego w palniku. Konstrukcja tych kotłów umożliwia uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej i ekologicznej. Kotły tego typu charakteryzują się dużymi możliwościami regulacji mocy w szerokim zakresie od 20 do 100 proc. mocy znamionowej, przy równoczesnym nieznacznym spadku sprawności cieplnej co skutkuje prawie płaską, cieplną charakterystyką pracy kotła. Kotły tego typu posiadają samoczyszczące się palenisko retortowe, w którym spala się określona porcja paliwa, jaka jest niezbędna do otrzymania temperatury zadanej przez użytkownika na sterowniku elektronicznym. Kotły pracują w układzie wodnym otwartym, oraz nie wymagają stałej obsługi. Obsługa kotłów ogranicza się tylko do uzupełnienia paliwa w zasobniku oraz odprowadzenia popiołu. Kotły dla indywidualnych gospodarstw domowych mogą pracować bezobsługowo przez 2 do 5 dni. Zaletą tych kotłów jest również możliwość spalania w nich biomasy w postaci peletów drzewnych oraz mieszaniny peletów i węgla. Obecnie można zaobserwować dynamiczny rozwój produkcji tego typu urządzeń na rynku krajowym, przy czym polskie kotły charakteryzują się podobnym lub nawet wyższym standardem w porównaniu do kotłów produkcji zachodniej. Są też już przedmiotem eksportu.