List Saveza energeti~ara
Broj 3-4 / Godina IX / Decembar 2007.
UDC 620.9
ISSN br. 0354-8651
ekonomija „ ekologija
„ ekonomija „ ekologija
energija
Energija/Ekonomija/Ekologija
Broj 3-4, decembar 2007.
Osniva~ i izdava~
Savez energeti~ara
Predsednik SE
Prof. dr Nikola Rajakovi}
Sekretar SE
Nada Negovanovi}
Glavni i odgovorni urednik
Prof. dr Nenad \aji}
Adresa Redakcije
Savez energeti~ara
11000 Beograd
Knez Mihailova 33
tel. 011/2183-315, faks 011/2639-368
E-mail:[email protected]
www.savezenergeticara.org.yu
Kompjuterski prelom
EKOMARK
Dragoslav Je{i}
[tampa
„Akademska izdanja“,
Beograd
Godi{nja pretplata
- 6.000,00 dinara
- za inostranstvo 12.000,00 dinara
Teku}i ra~un SE
broj 355-1006850-61
Re{enjem Ministarstva za
informisanje Republike Srbije
^asopis je upisan u Registar
sredstava javnog informisanja
pod brojem 2154.
Prema mi{ljenju Ministarstva za
nauku i za{titu `ivotne sredine
Republike Srbije ^asopis je
publikacija od posebnog
interesa za nauku.
Sva prava zadr`ana. Radovi su
{tampani u izvornom obliku uz
neophodnu tehni~ku obradu.
Autori odgovaraju za svoje
stavove i saop{tene podatke u
radovima. Nijedan deo ove
publikacije ne mo`e biti
reprodukovan, presnimavan ili
preno{en bez prethodne
saglasnosti Izdava~a.
IZDAVA^KI SAVET
Dr Aleksandar Popovi}, ministar
rudarstva i energetike
Ana Pe{ikan, ministar za nauku i
za{titu `ivotne sredine
Milo{ Bugarin, predsednik PKS
Prof. dr Jeroslav @ivani},
predsednik UO JP EPS
@eljko Popovi}, predsednik UO
NIS, a.d., Novi Sad
Dr Vladimir \or|evi}, gen. dir.
JP EPS
Sr|an Bo{njakovi}, gen. direktor
NIS a.d., Novi Sad
Vladan Karamarkovi}, pom.
min. rudarstva i energetike
Milutin Prodanovi}, pom. min.
rudarstva i energetike
Ljubo Ma}i}, dir. Agencije za
energetiku
Dragan Vignjevi}, dir. JP
Elektromre`e
dr Milo{ Milankovi}, dir. JP
Srbija gas
Zlatko Dragosavljevi}, dir. JP
PEU
Bo{ko Buha, dir. PD TE Nikola
Tesla d.o.o.
Dr Radomir Milovi}, predsednik
UO EP CG a.d.
Drago Davidovi}, predsednik
SE R.Srpske
Pantelija Daki}, gen dir. EP
Republike Srpske
Neboj{a Lemaji}, dir. JP
Transnafta
Sa{a Ili}, NIS a.d. dir.NIS TNG
Igor Kora}, NIS a.d.,dir.NIS
Naftagas
Dragan Vu~ur, dir.
NIS-PETROL
Dragan Stankovi}, dir. PD HE
\erdap, d.o.o.
Ilija An|elkovi}, NIS a.d.,NIS
Petrol, dir. RNP
Dr Tomislav Simovi}, gen. dir.
Montinvest
Vladan Markovi}, dir. JKP
Beogradske elektrane
Svetozar Maleti}, dir. JKP
Novosadska toplana
Vladan Pirivatri}, gen. dir. HK
Energoprojekt
Milorad Markovi}, predsednik
HK Minel
Marko Pejovi}, podpredsednik
SE
Mr Goran Jak{i}, Rafinerija ulja
Beograd
Zoran Manasijevi}, zam. dir. JP
EPS
Vitomir Kravaru{i}, dir. PD
Panonska elektrane, d.o.o.
Branislav \or|evi}, dir. PD
Elektrovojvodina d.o.o.
Rodoljub Markovi}, dir. PD
Elektrosrbija,d.o.o.
Dr Dragan Kova~evi}, dir.
Instituta "Nikola Tesla"
Dr Vladan Batanovi},
gen.dir.Institut "Mihajlo Pupin"
Dr Zlatko Rako~evi}, dir.
Instituta Vin~a
Prof. dr Miodrag Popovi},
dekan Elektrotehni~kog
fakulteta, Beograd
Prof. dr. Milo{ Nedeljkovi},
dekan Ma{inskog fakulteta
Beograd
Prof. dr. \or|e Ba{i},Tehni~ki
fakultet Novi Sad
Prof.dr. Milun Babi}, Ma{inski
fakultet,Kragujevac
Mr Dobrosav Vasili}, Galenika
a.d.
Dr Vladimir @ivanovi}, SE
Vladimir Mo~nik,SE
Dr Nemanja Popovi}, SE
Dragojlo Ba`alalac, SE
REDAKCIONI ODBOR
Dragomir Markovi}, JP EPS,
dir. Direkcije za strategiju i investicije
Dr Aca Markovi}, zam. dir. Agencije
za energetiku
Prof. dr Branislav Toma{evi}, zam.
dir. JP Elektromre`e
Dr Ozren Oci}, NIS a.d, Petrol-RNP
Prof. dr Petar \uki}, TMF
Dr Miroslav Ignjatovi},
potpredsednik SE
Dragan Nedeljkovi}, novinar
Dr Vojislav Vuleti}, gen. sekretar
Udr`enja za gas
Mom~ilo Cebalovi}, EPS, dir.
za odnose s javno{}u
Neboj{a ]eran, PD TENT, d.o.o.
Savo Mitrovi}, Sever Subotica
Prof. dr Ne{o Miju{kovi}, JP EMS
Dr Branislava Lepoti}, pom. dir.
JP Transnafta
Radi{a Kosti}, JP EMS
Dr Danilo [ukovi}, dir. Instituta za
dru{tvene nauke
Dr Maja \urovi}, Ministarstvo nauke
i za{tite `ivotne sredine
Dr Du{an Nestorovi}, NIS RNP
Dr Predrag Stefanovi}, Institut Vin~a
Ivica Ristovi}, JP PEU
Dr Du{an Unkovi}, NIS, a.d.
Miroslav Sofroni}, PD TENT, d.o.o.
Mile Danilovi}, dir. Termoelektro “ENEL”
Prof. dr Ilija Vujo{evi}, ETF Podgorica
Prof. dr Milo{ Gruji}, RGF
Slobodan Petrovi}, Udru`enje
toplana Srbije
Roman Muli}, SE
Dobrica Filipovi}, NIS In`enjering
Mr Neboj{a Radovanovi}, PKS
Miroslav Nada{ki, pom. direktora
JKP Novosadska Toplana
Zoran Jovanovi}, dir. “Zastava
Energetika”
Mr Mi{ko Markovi}, EP CG
Tomislav Mi}ovi}, NIS dir. za
odnose sa javno{}u
Sadr`aj
[005] IP. \uki}
Strate{ke koordinate dovr{etka reformi energetike u Srbiji
[011] M. Petrovi}
Savremena termoenergetika - stanje i perspektive razvoja
[018] G. \uki}, Z. Stojanovi}, B. Dimitrijevi}
Pokazatelji kvaliteta elektri~ne energije u svetlu svetskih
standarda
[024] R. Muli}, O. Doklesti}, J. Jeri~, N. Jev|evi}
Savremene tehnologije za dobijanje biodizela
[029] V. Grkovi}, I. Pesinjan{ki
Kombinovanje postrojenja gasnih i parnih turbina - [anse i
mogu}nosti za primenu u Srbiji
[033] I. [kokljev, V. Maksimovi}
Reaktivna snaga u formulaciji ATC ograni~enja u mre`i otvorenog
pristupa
[041] D. Milanovi}, V. [ija~ki @erav~i}, G. Baki}, M. \uki}, B. Raji~i},
B. An|eli}
Statisti~ki pokazatelji kvaliteta eksploatacije termoelektrana na
fosilna goriva
[045] P. [ekelji}, G. Baki}
Optimizacija mera odr`avanja cevnog sistema kotla snage 600MW
u cilju podizanja njihove raspolo`ivosti
[050] S. Dragi}evi}, A. Peuli}, R. Krneta
Mogu}nost primene fuzzy logike u regulaciji koncentracije {tetnih
produkata sagorevanja kotla
[055] G. \uki}, M. \uri}, N. Rajakovi}
Tehno-ekonomska analiza re{enja problema kompenzacije
reaktivnih snaga u TS-BOR 3
[061] B. Jefteni}, L. Risti}, M. Bebi}
Elektrostati~ki napon na vratilu krek-gas kompresora: analiza
pojave, ispitivanje, merenje i predlog re{enja problema
[067] D. Uro{evi}, M. Banjali}, D. Pej~i}, B. Kari}, M. Petrovi}
Numeri~ka simulacija rasprostiranja dimnih gasova u {irokom
podru~ju termoelektrane
[071] D. Vukmirovi}, A. Olja~a
Kvalitet ulja za lo`enje
[075] D. Stevanovi}, A. Jovovi}
Dioksini i furani u energetskim postrojenjima - nastajanje i
uklanjanje
[082] D. \ukanovi}, M. Ivkovi}
Uticaj eksploatacije i prerade bornih minerala le`i{ta „Pobr|e“ na
`ivotnu sredinu
[086] R. @ivojinovi}, V. Radovanovi}
Eksploatacija uglja u Kolubarskom basenu sa aspekta kontinuiteta
postoje}ih kapaciteta i izgradnje novih
[090] B. Sandi}, O. Zdravi}, I.Vu~kovi}
Realizacija atraktivnih projekata malih hidroelektrana u Srbiji
[093] B. Sandi}, l. Zdravi}
Optimalno kori{}enje hidroenergetskog potencijala Lima na
potezu Plav-Berane
[100] N. Jev|evi}, O. Doklesti}, R. Muli}, S. Patgrnogi}
Biodizel i u Crnoj Gori
energija
Dr Petar \uki}, redovni profesor
Tehnolo{ko-metalur{ki fakultet u Beogradu
UDC: 620.9.001.6 (497.11)
Strate{ke koordinate
dovr{etka reformi
energetike u Srbiji
1
o~ev od druge polovine 2006. godine
gotovo sve vesti iz energetskog sektora
u Srbiji, bilo u kontekstu aktuelnog
tr`i{ta ili rekonstrukcije, bile su manje-vi{e
povoljne. Ili je bar postojala namera i trud da
se tako predstave. Tako su, pored povoljnih
okolnosti sa me|unarodnog tr`i{ta nafte, ~ija
cena se nalazila u laganom padu od jula
2006. sve do nedavno, obuzdavanje inflacije i
„prejak“ dinar uticali da se cena elektri~ne
energije dr`i na nivou koji je realno ispod
onoga od pre tri godine, kada je po~ela da
funkcioni{e (trenutno „tehni~ka“ ali jo{ neko
vreme svakako aktuelna) vlada. Sva
poskupljenja, do kojih je dolazilo jednom
godi{nje, po pravilu u letnjem periodu, bila
su ispod ostvarene inflacije, a realno i
nominalno ja~anje kursa dinara, doprinelo je
da cena struje u 2006. bude daleko ispod
realne vrednosti na kojoj je ve} bila.2
P
Poznato je da vladini glasnogovornici,
posebno pred i oko izbora, vole da
poru~uje javnosti da se scena „struje
ne}e pove}avati do aprila“, ili svejedno
nekog drugog definisanog momenta, u
skladu sa ekonomsko-politi~kim
ciljevima. Izjedna~avanje te cene sa
po`eljnim vrednostima izra`enim u ceni
jednog kilovata u evrocentima, s
obzirom na relativne cene, rast tro{kova
proizvodnje, nepla}enu ekolo{ku rentu i
potrebe budu}eg razvoja sistema, ne
1
Ovaj rad predstavlja deo istra`ivanja na
projektu br. 149038 «Srbija i Evropa ekonomske analize i prognoze» koji finansira
Ministarstvo nauke i za{tite `ivotne sredine
Republike Srbije.
2
Nije re~ o ceni izra`enoj u evrocentima, jer je
taj iznos rastao to, naro~ito tokom 2006. zbog
pada nominalnog kursa evra sa 87 dinara u
aprilu, ~ak na 79 dinara u proseku krajem 2006.
Re~ je o tome da su gotovo sva redovna
poskupljenje struje bila ni`a od inflacije, mada
je strategijski trebalo da bude obrnuto.
Rezime
Fundamentalne demokratske i ekonomske promene u Srbiji po~etkom XXI veka nisu
u dovoljnoj meri podstakle oporavak i br`u tr`i{nu transformaciju energetike, niti
trasirale njen razvoja u pravcu ekonomsko-ekolo{ke odr`ivosti. Naprotiv, mnogi
rizici, ne samo iz sfere ekonomske politike, ve} i iz oblasti javnog `ivota uop{te, kao
{to su kriminal i korupcija, sukob interesa, nedovoljna za{tita konkurentnosti i
potro{a~a, nisu i{li naruku trajnom oporavku i odgovaraju}oj stabilizaciji
energetike. Ona se ovde i danas, najve}im delom, nalazi u znaku dr`avnog
monopola, bez pravog tr`i{ta i konkurentnosti, ali i u senci aktuelne socijalne,
ekonomske, pa i kratkoro~no antinflatorne politike vlade.
Cene i tro{kovi elektri~ne energije, te~nih goriva, toplotne enerije, principi i stvarni
na~ini, odnosno pozicije pri odre|ivanja tih cena, vladino indirektno upravljanje,
kao uostalom i regulisanje du`ni~ko-poverila~kih odnosa, tretman gubitaka i odnos
prema potro{a~ima, stvaraju ne samo podozrenje me|unarodnih finansijskih
institucija, ve} i gra|ana i privrede.
U promenama koje se de{avaju sa energetikom gotovo da nema prepoznatljivih i
usagla{enih koraka koji bi vodili ka ekonomskom ozdravljenju i rekonstrukciji jedne
ekolo{ki unapre|ene „~istije“ i odr`ive energetike. Sve to nala`e objektivno, stru~no
i nepristrastno sagledavanje aktuelnog polo`aja energetike, kao i odgovaraju}e
trasiranje njene ekonomske rekonstrukcije, u skladu sa Zakonom i Strategijom
razvoja energetike.
Klju~ne re~i: energetika, reforme, odr`ivost, ekonomska politika,mineralna goriva,
elektro energija, ekonomija energetike, restrukturiranje, politika cena odr`iva
energetika
Strategic Coordinates of the Energy Agenda in Serbia
The fundamental democratic and economic changes in Serbia at the beginning of
21st century didn’t induce enough neither recovery and faster market
transformation of the energy sector in Serbia, nor its sustainable economicecological development. On the contrary, many risks, not only based in economic
policy, but also originating from public sphere generally: the crime, corruption,
conflict of interest, not strong enough protection of competitiveness and consumers,
didn’t play into the hands of permanent recovery and stabilization of the energy
sector. Here and today, energy is predominantly monopolized by the state, not
market-oriented, and not facing the competitiveness, but also in the shadow of the
current social, economic, and short-term anti-inflation government policy.
The international financial institutions on the one side, and the citizens and the
companies on the other side, are both very suspicious about prices and costs of
electricity, liquid fuels, thermo-power, but also about principles and positions
concerning prices decision-making, government interference in price- and debtmanagement, losses, and consumer treatment.
It seems there are almost no recognizable and harmonized steps in the changes
going on in the energy sector which would lead to the economic recovery and the
reconstruction of the ecologically advanced, “cleaner”, and sustainable energy.
Hence, it is necessary to analyze the current position of the energy sector
impartially, professionally, and objectively. The same goes for its economic
reconstruction agenda, in accordance with the Energy Law and the Energy
Development Strategy.
Key words: Energy, Reforms, Sustainability, Economic policy, Mineral fuels,
Electricity, Energy economics, Environmental protecting, Restructuring, Price
policy, Sustainable energy,
[005]
energija
mogu ni u kom slu~aju da opravdaju
ekonomski neprimereno vrednovanje i
politiku cena strate{ki va`nog finalnog
oblika energije u Srbiji. Realizacija
Strategije razvoja energetike duboko je u
zasenku kratkoro~nih ciljeva ekonomske
i ostale politike u Srbiji.
Sedam godina nakon demokratizacije i
po~etka stvarnih ekonomskih reformi ni
izdaleka se jo{ ne naslu}uje jasna i
dosledna koncepcija odr`ive energetike
u Srbiji. Strategija razvoja energetike i
Zakon o energetici samo su izvesne
pretpostavke za stvarne promene koje se
ne naziru u realnoj, ekonomskoj i
tehni~koj sferi funkcionisanja energetike
Trenutno stanjeelektroenergetika kao jo{ jedna
(ispu{tena) {ansa
Elektri~na energija je u Srbiji samo
metafora za odnos prema strate{kim
energetskim potrebama dr`ave i dru{tva.
To je finalni oblik energije, do sada
najpogodnijeg prona|enog oblika koji
ve} du`e vreme u svetu (fakti~ki ~itav
XX vek) zahteva najvi{i nivo investicija
i rast potro{nje ~iji se nivo udvostru~uje
ve} na svakih 15 godina.3 Interesantno je
da se, mo`da jedino u pogledu projekcija
rasta potreba za elektri~nom energijom i
ekspanzije svetskih investicija u
elektroenergiju, fakti~ki ni{ta nije
promenilo u poslednjih dvanaest godina.
Naime, skoro iste poruke stizale su od
Svetskog saveta za energiju 1994.
godine, kada je svetu saop{teno da }e do
kraja XX i u XXI veku najbr`e rasti
investicije, kao i globalne potrebe za
elektri~nom energijom.4
Klasi~na mineralna goriva su, na svoj
na~in, od tada uzrokovala nekoliko mini
udara svetskoj privredi, a posebno kroz
novi naftni {ok 2004-2006 (razume se
vezano za politi~ke doga|aje i
ekonomske uzroke, ali i zbog
bilateralnih nesuglasica i tehnike
transfera u kontekstu sve ve}ih potreba i
strate{kih pitanja vezanih za
me|unarodnu distribuciju i snabdevanje
prirodnog gasa (Rusija i Ukrajina).
Elektri~na energija danas nije samo roba
sa unutra{njim tro{kovima i strate{kim
pe~atom uticaja dr`ave, ogromnim
ekolo{ko-razvojnim problemima, ve} i
energent ~iji se zna~aj, tro{kovi i
budu}nost procenjuju i vrednuju
najmanje na nivou regiona, a u
kontekstu budu}ih potreba i ciljeva
privrede, `ivotne sredine, upravljanje a
neobnovljivim resursima i ekolo{ke
budu}nosti odnosno odr`ivog razvoja
zemlje. Uprkos tome, u Srbiji s jo{ uvek
ne znaju podaci o ostvarenom stanju
ukupnih i prose~nih cena za razli~ite
kategorije potro{a~a5, a kamoli ko i za
koga sve pla}a „stujne ra~une“, s
obzirom da tzv. „gubici na mre`i“, i
dalje ubedljivo najve}i u Evropi, i pored
smanjenja iznose preko 15 % isporuka.
Stvari su prili~no sli~ne kada je u pitanju
naplata usluga nacionalne televizije, koja
je osmislila sistem pla}anja signala
nacionalnog Informativnog servisa uz
ra~un za struju koji ne funkcioni{e. Ili,
bolje re~eno funkcioni{e tako {to se
svako ve~e sa RTS poru~uje da u Srbiji
„~ak 85% korisnika iz Beograda“ (i
prili~no manje iz ostatka Srbije) pla}a
TV sliku i zvuk nacionalnoj televiziji
(bez prava da se opredeli za tu uslugu)
zahvaljuju}i se pri tome onima koji
pla}aju. Po{to se ni{ta ne saop{tava za
onih 15-20% koji ne pla}aju to zna~i da
se njima RTS ne zahvaljuje, ali i to da
za njih pomenutu uslugu uredno pla}aju
ostali, po ceni koja je za toliko ve}a, da
bi se pokrili svi tro{kovi.
Veoma je sli~no sa utro{enom (dabome i
pla}enom i nepla}enom) elektri~nom
energijom. Plati{e podmiruju uredno
ukupnu cenu, koja, ma koliko jo{ niska
prema dugoro~nim razvojnim
potrebama i cenama u okru`enju, dosti`e
nivo neophodan da se pokrije manjak po
osnovu nepla}enih ra~una, tako da se
rukovodstvo Elektroprivrede mo`e
povremeno pohvaliti da investira u
rekonstrukciju i razvoj, da vi{e ne pravi
finansijske gubitke, pa ~ak i da
povremeno izvozi struju. O neto
efektima, odnosu ukupnog uvoza i
daleko manjeg izvoza, odnosno
elektroenergetske deficitarnosti od oko
milijardi KWh u proseku godi{nje, u
poslednje vreme ne govori se mnogo.
A upravo je to jedan od osnovnih motiva
za ~itav postupak tranzicije energetike
Srbije u skladu sa zahtevima tr`i{ta,
pove}anja konkurentnosti i smanjenja
javnih tro{kova. Du{ebri`nici za{tite
dru{tvenog interesa, raznih socijalnih i
politi~kih profila, uglavnom poru~uju da
se reorganizacija, deregulacija i
demonopolizacija energetike ne sme
obaviti na brzinu, a agituju da dr`ava
treba i mora da popravi stanje i obezbedi
perspektive postoje}e energetike, kako
se stvari ne bi okrenule na {tetu
potro{a~a. Razume se da to
5
3
Procena francuskog energetskog giganta
Alstoma, prema publikaciji „Energija“,
Ekonomist magazin, specijalni dodatak, 12.
mart 2007. str. 26.
4
„Energy- Survey”, The Economist, June,
18.th, 1994, p.p. 18
S obzirom na razli~ite vrednosti koje va`e za
kvalifikovane potro{a~e, kao i na ~injenicu da
se razlikuju cene no}ne i dnevno utro{ene
energije 1kwh, za svako doma}instvo va`i
razli~ita cena, u zavisnosti od vremena
potro{nje, a u op{tem slu~aju ta cena zavisi od
strukture pla}enog i nepla}enog utro{ka.
[006]
podrazumeva dr`avne investicije,
upravu, kozmeti~ko restrukturiranje,
subvencije i dr`avne (~itaj politi~ke)
standarde prihvatljivosti {ta je za naciju
dobro.
Pri tome je izvesno samo jedno. Takva
koncepcija ne uzima u obzir uticaj
eksternih i globalnih tokova i tehnoekonomskih promena, kao ni
mogu}nosti izbora. Jednostavnije re~eno,
koncept nije tako lo{, samo je „zamrznut
u vremenu i prostoru“ - odnosno va`io
bi za vreme od pre tri decenije. Po{to se
u ekonomiji vreme kao neobnovljiv i
nepovratni resurs, ne mo`e dobiti
unatrag, a verovatno i obrnuti, preostaje
da se zemlja prilagodi onim promenama
i zahtevima koji proisti~u iz aktuelnih
tokova i zahteva, sada{njeg, i po
mogu}stvu, budu}eg vremena.
Klasi~na goriva: problemi koji
ostaju
Globalne okolnosti u pogledu
snabdevanja, vrednosti i budu}nosti
energije fosilnih goriva nisu ni najmanje
obespokojavaju}e. Za dana{nji svetski
rast, ekonomska zbivanja zabele`ena u
zemljama OECD nisu vi{e jedini
parametar globalne ekonomske
aktivnosti. Globalni rast se sve vi{e
oslanja na brzo rastu}e ekonomije
najmnogoljudnijih zemalja Kine i Indije,
koje ve} ~ine jednu tre}inu svetske
populacije. To zna~i da nikako ne mo`e
biti neva`no na koji na~in se proizvodi,
putuje, osvetljava, greje u ovim
zemljama. Globalna ekonomskopoliti~ka saradnja sve vi{e pokriva i
politi~ka, socio-zdravstvena i ekolo{ka
pitanja i probleme. Globalizacija je, i
pored stalnih kritika, postala deo `ivota
i politi~ke svakodnevice. Ona nije samo
godi{nje zasedanje u Kran Montani, ve}
i predstavlja aktivni me|usobni uticaj
klju~nih ekonomija, svetske tehnologije,
kao i otvaranje granica uz globalnu
regulaciju novih pitanja i problema
kakvi su ekologija, informatika,
intelektualna svojina, energetika.
Neizvesnosti nafte: globalne pretnje
i srpska strategija
Najnoviji „naftni {ok“ koji je trajao od
2004. do sredine 2006. uslovio je skok
cene ovog energenta sa pikom od ~ak 80
dolara u julu pro{le godine, a sada{nja
cena nafte „svega“ 60 dolara po barelu.
Teku}a zima bila je (bar za Evropu)
izuzetno blaga, svetska tra`nja nafte nije
rasla ba{ prema o~ekivanjima,
proizvodnja sa kriti~nih regiona se
stabilizovala, rezerve su o~ito ve}e nego
{to se procenjuju, pa je ovog puta, ina~e
najriskantnije za predvi|anje, tr`i{te
nafte reagovalo po principu tri koraka
napred jedan nazad. Pod pojmom
„korak“, u ovom kontekstu mo`e se
razumevati pove}anje cena nafte za
energija
Slika 1 Naftna isku{enja i nepoznanice tokom poslednjih pola veka: cene i doga|aji koji su uslovili kolebanja i
lomove na svetskom tr`i{tu
desetak dolara po barelu. Evo primera.
Uloga i zna~aj nafte za svetskom tr`i{ta,
a posebno za potro{a~e, vi{e je nego
bitna. Kao {to se vidi iz Slike 1. cene
nafte izrazito variraju. Najve}a realna
godi{nja prose~na cena ikada postignuta
je 1980. od 92,26$, (po konstantnim
cenama iz 2006) a najni`a je zabele`ena
za 1998. - 14,83$. Od 2001. godine cene
nafte na godi{njem nivou rastu, tako da
je cena u 2001. sa prose~nih 25 dolara
„sko~ila“ na 30, slede}ih godina ve} na
35, odnosno 40, 50, i ~ak 60$ prose~no
u 2006.6
Uo~ljiv je tako|e trend rasta nafte od
jedanaestog septembra 2000. na dalje.
Me|utim ne mo`e se tvrditi da je cena
nafte u XXI veku po~ela da raste na
6
Annual Average Crude Oil Prices 1946Present, US average, Internet izdanje
Slika 2
godi{njem nivou, isklju~ivo, zbog
napada na Njujork i Va{ington, iako se
tih dana zapravo bele`i trenutan
zna~ajan rast. Njemu su doprineli i
mnogi drugi uzroci: sni`avanje
proizvodnje nafte ~lanica OPEC-a, sve
ve}a potro{nja Kine (tada ~ak za 20%),
{trajkovi u Venecueli, rat u Iraku i
Avganistanu, problemi sa Iranskim
nuklearnim programom, ni`e naftne
rezerve SAD i td...
Ali mnogima od navedenih ostalih
uzroka zajedni~ko je to da su i oni
direktne i indirektne posledice
teroristi~kih napada. Da je svetsko
tr`i{te nafte posebno osetljivo na
terorizam vidi se po tome da prilikom
teroristi~kih akata, nakon zauzimanja
Iraka 2003., na naftnim poljima Iraka,
zatim teroristi~ki akti u Al`iru, Siriji,
2004. kao i napadi u Nigeriji na
inostrane radnike, napadi na strance
(izvr{ne menad`ere naftnih kompanija) i
ubistva u Saudi Arabiji, trenutno, ali i na
du`e doveli su cene nafte 2005. i 2006.
do usijanja-bliskom onome iz 80.-tih
godina XX veka. Paralelno sa tim izdaci
naftnih kompanija za bezbednost u
gotovo svim zemljama su se bitno
uve}ali, kao i cena inostrane radne
snage, pogotovo u Nigeriji, Obali
Slonova~e i drugim riyi;ni podru;jima.
Sve se to doga|a nakon 11. septembra i
u skladu sa ideolo{kih porukama koje su
ovim napadom prenete {irom planete
(slika 2.)
Mineralna goriva - srpska praksa i
globalni zahtevi
Mineralna goriva u Srbiji bila su i ostala
vi{e nego zna~ajno ekonomsko, razvojno
i ekolo{ko isku{enje. Kao i za ~itav svet
uostalom, ona predstavljaju pretnju za
eskalaciju globalnog otopljenja s
obzirom na njihov doprinos gomilanju
Korelacija izme|u fluktuacija proizvodnje nafte (date kroz ponudu OPEC) i kretanja svetskih cena nafte
od 1990. do 2005.
[007]
energija
ugljendioksida, koli~inski ubedljivo
najve}eg zaga|iva~a Planete. Za Srbiju,
siroma{nu naftom i gasom, posebni
problem predstavlja uvoz ovih, po
definiciji najpogodnijih goriva za {iroku
upotrebu, sa svetskog, nestabilnog i
nepredvidivog, politi~ki determinisanog
tr`i{ta. Naro~ito nafta, a u poslednje
vreme i gas predstavljaju veliki problem
za permanentni uvoz jer se snabdeva~i
Srbije naftom i gasom (Rusija, Kina)
kao i druge zemlje tangentnih interesa
pona{aju kao da je gomilanje vi{e nego
problemati~an.
Mada se u literaturi jo{ uvek pojavljuju
podaci o tome da Srbija ima mogu}nosti
da podmiruje izme|u 20 do 30% svojih
potreba za naftom i gasom, ovda{nje
ekonomsko-tehnolo{ke, upu}uju na
problem da je Srbija veoma pogor{ala
svoju ekonomsku poziciju, vi{e manje
op{tim kapitalnom devastacijom i
smanjenjem proizvodnje, tako da je
trenutna proizvodnja u odnosu na
potrebe iznosi svega oko 17%. Kada je u
pitanju prirodni gas tu stvari stole daleko
slabije, Nekoliko je uzroka za to. Jedan
od njih su narasle potrebe zbog
pove}ane ekonomske aktivnosti, pre
svega saobra}aja, ali i doma}instava, a
drugi je lo{e stanje naftne i gasne
privrede Srbije.
Godi{nje potrebe Srbije za naftom kre}u
se trenutno oko 4,2 miliona tona ({to je
fakti~ki isto u vreme najve}e potro{nje u
okviru biv{e SFRJ (dakle sa Kosovom)
od oko 5 miliona tona, a proizvodne
mogu}nosti su pale sa 1,2 miliona na
svega oko 700000 tona godi{nje.
Za uvoz energenata Srbija godi{nje tro{i
blizu 2 milijarde dolara, uvoze}i pri
tome polovna i nova vozila iz
inostranstva za oko 800 miliona dolara.
To je dodatno isku{enje koje vodi ka
pove}anju unutra{nje i eksterne
zadu`enosti. Svaki gra|anin Srbije ve}
duguje inostranstvu blizu 3000 dolara po
stanovniku, kao i oko 500 dolara
unutra{njim kreditorima.
Svetske promene vi{e nego o~igledno
upu}uju na potrebu sagledavanja sve
ve}ih rizika u pogledu kori{~enja nafte i
gasa. Oni proisti~u:
„
iz okolnosti porasta svetske populacije
koja u XXI veku neuporedivo ve}eg
broja (uve}ala se faktorom 3,6 puta
samo za sto godina)
„
iz ~injenice da je sagorevanje svih
mineralnih klasi~nih izvora, pa i nafte
i gasa veoma ugrozilo ekolo{ku
budu}nost Zemlje, pa je kao takvo
proskribovano globalnim restriktivnim
merama (Kjoto protokol i budu}i
standardi ekologije itzv. „~iste
industrije“)
„
iz faktora politizacije ovih tr`i{ta i
stvarnog me|unarodnog promenta
nafte i gasa, na koji sve vi{e uti~i
politi~ke vojno-politi~ke, geopoliti~ke,
geostrate{ke i druge neekonomske
~injenice.
A kada je re~ o uglju, u globalno, pa i
lokalno odlu~uju}im subjektima ve} je
jasno da se energetska budu}nost ne
mo`e graditi na eksploataciji i
sagorevanju na dosada{nji na~in ovog
najprljavijeg energenta i po prirodu
najopasnijeg zaga|iva~a. Srpska
energetika oslonjena na ugalj (uglavnom
lignit lo{eg kvaliteta) i njene rezerve
me|u kojima dominira ugalj (oko 70%
rezervi svih goriva) definitivno nisu
opredelenje sa kojim bi privreda i
gra|ani gradili odr`ivu ekonomskoekolo{ku budu}nost.
Zakasnele reforme,
makroekonomija i energetika slu~aj Srbije
Srbija je u{la u dublje slojeve
ekonomske tranzicije, zapo~ev{i
zna~ajnije korake u restrukturiranju
javnog sektora, pri tome ostvaruju}i
gotovo neo~ekivani rezultat u kontroli
inflacije i smanjenju tempa rasta cena,
koje su od leta 2006. do sada gotovo
mirovale. To je bila sre}na okolnost koja
se podudarila sa ~injenicom do sada
najve}eg godi{njeg deviznog priliva po
osnovu stranih investicija i obaranja
inflacije, zajedno prvim potezima
restrukturiranja. Pojednostavljeno
re~eno, bilo je ne{to vi{e novca u
dr`avnoj kasi u vreme kada su (ina~e sa
velikim zaka{njenjem i uz pritiske)
otpo~ele strukturne promene i
deregulacija energetike.
Me|utim, sa efektima tog
restrukturiranja privreda i gra|ani Srbije,
kao i me|unarodni supervizori, ne mogu
biti zadovoljni. Naftna industrija Srbije
krenula je u strate{ku reorganizaciju a da
se tom prilikom nije ni{ta osetilo na
pobolj{anju kvaliteta goriva koja se
isporu~uju potro{a~ima u Srbiji. S
obzirom na va`e}i (administrativno
uvedeni) monopol NIS-a na uvoz
derivata, koji je na snazi preko pet
godina, nije ~udo {to se stanje
kvalitativno ne menja. Uvoz i prerada
pod kontrolom dr`avne kompanije koja
nema sredstva (a po svoj prilici ni
ozbiljnu nameru) da ne{to bitno menja,
ostaju takvi da se ~eka spas od delimi~ne
(manjinske) privatizacije koja je kao
spasonosno re{enje prihva}ena od strane
Vlade, tek leta 2006. U to vreme, na
jednom okruglom stolu upozoreno je da
monopol na podru~ju nafte Srbiju
(potro{a~e, gra|ane i dr`avu) ko{ta oko
300 miliona evra godi{nje (jer NIS ne
pla}a prirodnu i ekolo{ku rentu) a da ta
~injenica za Naftnu industriju Srbije
zna~i direktne i indirektne subvencije od
oko 160 miliona evra godi{nje7.
Konfuzija oko realizacije privatizacije
NIS-a prema zakonu ili Uredbi vlade,
[008]
traje jo{ uvek, zvani~no zbog
nesaglasnost izme|u prihva}enog
koncepta privatizacije NIS-a i va`e}eg
Zakona o privatizaciji.
U svakom slu~aju, i u Srbiji bi trebalo da
bude definitivno jasno da eksploatacija,
prerada i distribucija nafte danas moraju
biti ne{to sasvim drugo u odnosu na
po~etke naftne privrede pa i ~itav XX
veka. Ekolo{ka taksa, prirodna renta, kao
i od{teta na iscrpljivanje neobnovljivih
resursa, uz to i pla}anje za gomilanje
ugljendioksida i drugih zaga|iva~a na
izvestan na~in, primoravaju subjekte na
tr`i{tu da internalizuju sve pa i eksterne
tro{kove i odlo`ene gubitke, ugra|uju}i
ih u aktuelnu cenu po principu
„zaga|iva~ pla}a“.
Razume se da je mehanizam pomeranja
cena u skladu sa kretanjem svetske cene
nafte i kursa dinara u ovom momentu
dolazi kao melem na ranu potro{a~ima u
Srbiji, korisnicima svih oblika energije,
a naro~ito nosiocima ekonomske politike
za vreme izbora i odmah nakon njih.
Srbija je 2006. godinu okon~ala sa
inflacijom ispod o~ekivanja, zavidnim
rastom bruto doma}eg proizvoda koji se
procenjuje na 5,8% u odnosu na
prethodnu godinu, kao i sa izvesnim
rezultatima u restrukturiranju realnog i
finansijskog sektora ekonomije i ja~anju
privatnog sektora. Sve ove oblasti dale
su osnova za pozitivne ocene koje su
stizale sa me|unarodne scene u pogledu
odvijanja reformi. To zna~i da je Srbija
izborila poziciju kao jedna od zemalja u
regionu sa najbr`im reformama i sa
najve}im u~injenim progresom.
Me|utim, nema sumnje da se veliki deo
nasle|enih i aktuelnih problema privredne
strukture, proizvodnje, zaposlenosti,
tehnologije ekonomske efikasnosti i
ekolo{ke stvarnosti odnosi na energetiku.
Svi zahtevi od strane MMF-a i Svetske
banke, kao i Evropske banke za
rekonstrukciju i razvoj, od 2004. pa do
sada ticali su se hitnog restrukturiranja
energetike. Ina~e, ekonomske reforme su
aktuelne ~itavih {est godina. Pitanja
rekonstrukcije energetike ~eka Srbiju jo{
uvek, mada se na~in na koji ona
funkcioni{e mo`e okarakterisati kao
daleko stabilniji i povoljniji u odnosu na
zate~eno stanje u 2000.
Aktuelizacija promena u smislu
formule „4 e“
Sada{nju fazu koncipiranja po`eljnih
globalnih ekonomskih i strukturnih
promena na tr`i{tu energije karakteri{u
dobro poznata kombinacija formule
„4E“ (ili ~ak ne{to vi{e „e“), uzimaju}i u
7
Procena uvodni~ara Kori Udovi~ki, na
okruglom stolu o strate{koj reorganizaciji NIS,
u Hotelu Hajat, 13. jula 2006, u organizaciji
Ekonomist magazina i FREN, Beograd.
energija
obzir kategorije i sintagme kao {to su:
ekonomija-energetska efikasnostekologija energetike…
(nikako ne pojam ne svedena na usku
biolo{ku osnovu kako je prvobitno
definisan jo{ u XIX veku) uglavnom je
prihva}en termin da neko re{enje u
energetici ili industriji, uslugama i td,
mo`e da se nazove „ekolo{ki
podobnim“, ili „prijateljskim po
`ivotnu sredinu“ i prirodu uop{te.
Dakle ekologizacija energije se mo`e
tuma~iti kao proces uvo|enje po
`ivotnu sredinu manje rizi~nih i {tetnih
postupaka proizvodnje transfera i
potro{nje energije. To spadaju i
prelazak sa neobnovljivih na
obnovljive izvore, kao i osmi{ljavanje
energo-{tednih programa, dizajniranje
proizvoda i procesa koji zahtevaju
manji utro{ak energije itd.
[ta u stvari podrazumevaju ovi principi?
Valja se pobli`e pozabaviti njihovim
sadr`ajima i prakti~nim merama.
„
„
„
Ekonomija energetike. Mnogi pod
ekonomijom podrazumevaju samo
puki zahtev da se proizvede vi{e i na
tr`i{tu ostvari ve}i profit, na bazi
produkcije velikog obima. Ekonomija
obima kada je re~ o globalnim
tokovima energetike mora se uzeti u
specifi~noj ulozi, pre svega kao
nastojanje da se na bazi ve}ih
proizvodnih serija ponudi ni`a cena po
jedinici finalnog proizvoda. U tom
smislu i dalje }e funkcionisati
konkurentnost kompanija koje su u
stanju da proizvedi i ponude ve}u
energiju , razume se i profit, zasnovan
na u{tedama fiksnih tro{kova, ili
zahvaljuju}i preusmeravanju tih u{teda
u razvoj, odnosno u tehnolo{ke
inovacije.
Drugo poimanje ekonomske, pa i
ekonomije energetike odnosi se na
u{tede, budu}i da i sama re~
ekonomija u ordinarnom zna~enju
{tednja. To se ~esto zaboravlja, jer
{tednja u energetskom sektoru zna~i
ne samo ve}i obim proizvodnje ve} i
u{tedu pri postoje}oj proizvodnji sa
pozitivnim neto efektima na razvoj, u
svakom smislu re~i. Primeri tehnolo{ki
najnaprednijih zemalja pokazuju da su
mogu}e u{tede koje se realizuju kako
na planu proizvodnih tro{kova
(naravno i tro{kova rada) tako i kada
je u pitanju potro{nja.
Energetska efikasnost. Teorijski je sve
poznato kada je u pitanju ova mera
koja se ostvaruje naj~e{}e tehnolo{kim
progresom, novim materijalima, ali i
postupcima kao {to su:
dematerijalizacija proizvodnje,
primena novih postupaka, smanjenje
gubitaka, pronala`enjem efikasnijih
mera konverzije energije. Od 80tih
godina XX veka i po~etka globalne
utakmice na tom planu, Japan od tih
vremena do kraja veka pove}ao
energetsku efikasnost za 40% a
Sjedinjene dr`ave za 30%. Zemlje
Evropske zajednice (kasnije Unije)
pove}ale su energetsku efikasnost za
25%. Pri tome je najbitnije da se
tehnolo{ke mere, inovacije i postupci
za implementaciju principa energetske
efikasnosti ne mogu odvojiti od
ekonomskih, s obzirom da su
ekonomske (posebno stimulativne i
protr`i{ne) mere najbolja pretpostavka
realizacije tehnolo{kih promena.
Ekologija energetike. Iako se u teoriji
jo{ nema pune saglasnosti o tome {ta
podrazumeva ekologija u {irem smislu
Da li se zapravo ovakav scenario
promena u energetici mo`e smatrati
izvesnim i za Srbiju, danas i sutra? O
tome bi trebalo raspravljati bez uticaja
ideolo{kih i vremenskih predrasuda, u
kontekstu onoga {to je preovla|uju}i
globalni proces i politika, a pogotovo sa
stanovi{ta me|ugeneracijske pravde u
kontekstu odr`ivog razvoja.
Dakle, nije re~ samo o uslovima Svetske
Banke, MMF-a, Evropske unije itd. Re~
je o procesima koji su na snazi svuda
oko nas, naro~ito u Bugarskoj,
Rumuniji, Hrvatskoj,8 Sloveniji, Crnoj
Gori, Albaniji, da se i ne pominju
susedne zemlja Rumunija i Bugarska,
koje su ve} postale ~lanice EU.
Globalni izazovi - promene i
rizici
I pored svega, nije sigurno da svet u
celini zna {ta ho}e sa energetikom na
po~etku XXI stole}a. Bitne okolnosti u
dana{njoj energetici danas nisu se mogle
ni zamisliti pre nekoliko decenija, a
mnogi izazovi danas ve} za koju
deceniju, mogli bi dalje poremetiti na
niz neo~ekivanih na~ina, uzrokovanih
novim tehnologijama, ekolo{kim
~injenicama ili jednostavno promenom
na~ina percepcije ljudskih potreba. Pri
tome }e odlu~uju}u ulogu i dalje imati
stanje na globalnom, ali i na regionalnim
i lokalnim tr`i{tima energije, uklju~uju}i
politi~ki faktor delovanja na energetiku
kako tr`i{nim, tako i regulatornim
merama, makar iz aspekta prate}ih
oblasti kao {to su standardi tehnologije,
zdravlja, `ivotne sredine, kulture.
Jednostavno re~eno, energetika vi{e
nikada ne}e biti sektor privre|ivanja ili
industrija za sebe, sa sopstvenim
zakonitostima i ustrojena samo prema
in`enjersko-tehnolo{kim ili ekonomskim
na~elima.
Prema, manje vi{e nepromenjenim
tendencijama, usvojenim standardima i
tokovima zabele`enim tokom poslednje
dve i po decenije, razvoj globalne
energetike ostvaruje se uz slede}e,
manje ili vi{e prisutne, mere:
- tr`i{na deregulacija, restrukturiranje i
privatizacije energetike. Ove mere se
sprovode sa ciljem da se smanje
tro{kovi i podigne konkurentnost, kako
u samoj energetici tako i u privredi u
celini. Razume se uz veliki oprez,
osmi{ljenu strategiju i za{titne
mehanizme od kreiranja privatnih
monopola;
- energetska efikasnost. To je mera koja
se pove}ava u skladu sa principom da
se sa utro{kom odre|ene koli~ine
energije, postigne takva privredna
aktivnost koja daje sve ve}i nov~ani
proizvod. Druga strana iste kategorije
sastoji se u meri koja ozna~ava
energetski intenzitet, koji pokazuje
kolika se koli~ina energije potrebna za
proizvodnju standardne mere bruto
doma}eg proizvoda recimo u vrednosti
od 100 konstantnih dolara.9
- podsticaji za ovnovljive izvore. Javna
politika i realizacija strate{kih
energetskih mera i politika u svetu,
uklju~uju}i indirektne i direktne
podsticaje „~istoj“ energiji, idu ~ak
dotle da se postavlja pitanje
ekonomskog smisla takvog forsiranja
alternativaca (Nema~ka) . Za razliku
od razvenih zemalja, u Srbiji nema
osmi{ljene strategije za podsticanje
kori{}enja onbovljivih izvorsa i „~istih
energija, iako za to postoje dobre
prilike.10
8
“U Hrvatskoj }e ve} od 1. jula 2007. godine
165 miliona potro{a~a mo}i da bira od koga }e
da kupuje struju: od Hrvatske elektroprivrede ili
od drugih dobavlja~a. Zakon o tr`i{tu elektri~ne
energije status povla{}enog kupca mo`e da bira
dobavlja~a ste}i }e svi kupci osim
doma}instava. Ve} pro{le godune taj status
dobili su potro{a~i tzv. Velikih i srednjih
industrija a , koji su ina~e tokom 2005. potro{ili
vi{e od 9 milijardi KWh. Isti status ima i 113
kupaca koji su u tokom 2005. godine potro{ili
3,7 milijardi kwh {to predstavlja ~etvrtinu
ukupne potro{nje u Hrvatskoj“ (Energija,
podlistak specijalnog izdanja Ekonomist
magazina, 12. mart 2007, str. 30.
[009]
9
Gredal , T. E. Graedel, and B. R. Allenby,
Industrial Ecology, Prentice Hall, Engelwood
liffs, New Jersey, 1995, 07632, Part I
Interductory Topics, Industrial Ecology, The
concept, p.p. 8-13
10
U na{em slu~aju, podaci ukazuju da je
prose~na godi{nja insolacija u Srbiji pribli`na
1400 kWh/m2 (za Evropu oko 1000 kWh/m2.
Pretpostavlja se da ukoliko bi svaka od 2,65
miliona stambena jedinica u Republici Srbiji
ugradila prose~no 4 m2 kolektora, {to
predstavlja prosek potreba individualnog
stambenog objekta, ukupno bi bilo ugra|eno
energija
Me|unarodne poruke i zahtevi:
na putu ka tr`i{tu i evropskoj
odr`ivosti
Institucionalne promene:
principi i pretpostavke odr`ive
energetike Srbije
„ Doslednije uklju~ivanje u tr`i{ta
Izme|u izrazitih pritisaka i zahteva
me|unarodnih finansijskih institucija za
deregulacijom, restrukturiranjem i
privatizacijom sa jedne strane; i sna`nih
otpora da se i{ta zna~ajno promeni u
delu zaposlenih i menad`era sa druge
strane, velika javna preduze}a koja
podmiruju energetske potrebe privrede
dr`ave i gra|ana u Srbiji, jo{ uvek va`e
kao suvi{e „vru} krompir“ za politi~are.
Ona su predmet, ne samo te{kih odluka
ve} i potencijalnih zloupotreba javne
vlasti. Uostalom te zloupotrebe prate
energetiku Srbije iz vremena krize i
raspada, ne samo druge (socijalisti~ke)
Jugoslavije, ve} i realnog socijalizma
kao modela administrativne, pa i ratne,
ekonomije i redistribuicije dobara i
usluga, naro~ito u zemlji u krizi. Nisu u
pitanju samo cene energenata kao
jednog od klju~nog inputa po definiciji
skupe i neefikasne, odnosno
me|unarodno nedovoljno konkurentne
proizvodnje. Re~ je zapravo o tome
koliko nas, kao dru{tvo i na koji sve
na~in ko{ta energija, uzimaju}i u obzir
ukupne dru{tvene, interne i eksterne
tro{kove i koristi, kao i dugoro~ne
razvojne efekte, odlo`ene ekonomske
posledice i komparativno stanje
energetike u Srbiji u odnosu na zemlje
Evropske unije.
U zakonodavnom smislu, u Srbiji je
po~elo re{avanje reformi u oblasti
energetike, dono{enjem Zakona o
energetici i Zakona o rudarstvu 2004. {to
bi se pozitivno moglo odraziti i na ve}e
kori{}enje obnovljivih izvora energije.
O~ekivana ratifikacija Kjoto protokola i
primena direktiva EU shodno Ugovoru o
energetskoj zajednici Jugoisto~ne
Evrope name}e Republici Srbiji
odgovaraju}e obaveze, ali joj omogu}uje
i pristup fleksibilnim mehanizmima iz
Kjoto protokola. Tako|e, prema
Atinskom memorandumu preuzete su
obaveze u smislu formiranja pravnog
okvira za gazdovanje energijom i
zaga|iva~ima, {to je delimi~no ura|eno.
Energetska efikasnost
„ Privatizacija pod strate{kim nadzorom
Imaju}i sve to u vidu, moglo bi se ~ak
re}i i da stanje nije tako lo{e kako je bilo
ili bio se u nekim zemljama u tranziciji,
ili ~ak i u najbr`e rastu}im privredama
sveta naslu}uju jo{ ve}e te{ko}e imaju}i
u vidu nepla}ene ekolo{ke tro{kove i
poziciju budu}ih generacija11. Uostalom
Evropa trenutno u svetu najvi{e vodi
ra~una o odr`ivoj budu}nosti i ~istijoj
energetici, planiraju}i pa`ljivo nivo
sni`avanja {tetnih emisija na osnovu
sagorevanja fosilnih goriva, kao i
planski prelazak na ~istije i obnovljive
izvore energije. Dok se u nas vodi
polemika o tome da li je nafta biogenog
ili abiogenog porekla, dotle je deo
razvijenog sveta osmislio strategiju i
prakti~ne korake koji nas sve o~ekuju u
neizvesnostima druga~ijeg razvojno
energetskog scenarija.
10,6 miliona m2 kolektora, {to bi potencijalno
davalo 7420 GWh godi{nje. Srbija tako|e
proizvodi ~ak 650 000t biogoriva, pri ~emi je
od 1 ha hukuruzne sila`e mogu}e dobiti 22 000
kW.h ome treba dodati potencijale
kogeneracije, biogasa, na samo radi proizvodnje
{to vi{e energije, ve} i radi smanjenja ekolo{ke
degradacije u rudnicima.
11
Me|u najbr`e rastu}im privredama koje se
pribli`avaju grupi sedam plus Rusija, sve ~e{}e
se pozivaju Kina, Indija, Brazil i Ju`na Afrika.
Cene elektri~ne energije, te~nih goriva,
toplotne enerije, principi i stvarni na~ini,
odnosno pozicije odre|ivanja tih cena,
vladino indirektno upravljanje kao
uostalom i regulisanje du`ni~kopoverila~kih odnosa, tretman gubitaka i
odnos sa potro{a~ima, u aktuelnoj
energetici Srbije, razumljivo, stvaraju ne
samo podozrenje me|unarodnih
finansijskih institucija, ekstrenih
poverilaca, ve} i gra|ana i privrede.
Bez obzira na usvojeni Zakon o
energetici i Strategiju razvoja energetike,
njenim ekonomskim polo`ajem danas
ne mogu biti zadovoljni ni vlada, ni
energeti~ari, ni gra|ani. [ta vi{e, u
promenama koje se de{avaju sa
energetikom gotovo da nema
prepoznatljivih i usagla{enih koraka koji
bi vodili ka ekonomskom ozdravljenju i
rekonstrukciji jedne ekolo{ki unapre|ene
„~istije“ i odr`ive energetike. Sve to
nala`e objektivno, stru~no i nepristrastno
sagledavanje aktuelnog polo`aja
energetike, kao i interdisciplinarno
trasiranje odgovaraju}ih koraka njene
ekonomske rekonstrukcije.
Ta rekonstrukcija bi morala da se odvija
u skladu sa dugoro~nim razvojnim
potrebama Srbije, usagla{enim
interesima sada{njih tro{kova i li{avanja
u korist odr`ive budu}nosti, kao i u
konteksta onoga {to se ve} doga|a u
zemljama evropske unije i u
razvijenijem delu sveta.
Srbije }e, pre ili kasnije biti suo~ena sa
slede}im merama u osmi{ljavanju i
izgradnji odr`ive energetike:
„ Deregulacija i demonopolizacija
energetskog tr`i{ta: dekomponovanje
doma}ih sistema , prisustvo
konkurencije u snabdevanju (naravno i
uvozu) energenata, prisustvo privatnog
sektora i stranih vlasnika dela
energetike Srbije.
[010]
jugoisto~ne Evrope kao i ispunjavanje
zahteva koji iz toga procesa proisti~u.
i jasno definisanim ciljevima pojedinih
segmenata naftne i gasne industrije,
kao i elekjtoprivrede uz strate{ku
kontrolu klju~nih re~acija i pozicija
koje obezbe|uju za{titu od monopila.
„ Partnerstvo privatnog i javnog sektora
energetike u okviru osmi{ljenog
koncepta za{tite strate{kih pravaca
razvoja i dugoro~nih privrednih
interesa nacije, naro~ito kada su u
pitanju mali proizvo|a~i
elektroenergije (mini i mikro
hidroelektrane, kogenerativnea
postrojenja itd.)
„ Ekologizacija energetike koja, pored
primene o{trijih energetsko-ekolo{kih
standarda podrazumeva i
internalizaciju svih eksternih tro{kova,
{to opet po sebi zna~i ve}u realnu cenu
energije (izvestan pritisak na inflaciju),
ali i ~istiju energetiku, posebnim
podsticajima razvoja obnovljivih
izvora, {to zna~i i manja izdvajanja za
privatno i javno zdravlje itd.
„ Uspostavljanje sistema javne i privatne
odgovornosti, kao i sistemati~nog
monitoringa u pogledu stanja, potreba i
posledica energetike u Srbiji. Za tu
priliku, bi}e neophodna ne samo
institucionalna re{enja, ve} daleko
bolje, stru~nije i pravovremeno
informisanje, i demokratizacija sistema,
kao i edukacija o energetskoj
efikasnosti i budu}im potrebama Srbije.
Literatura
“Industrijska energetika 94”, zbornik
radova sa savetovanja Beograd, 23-24.
juni 1994.
\ajic, N., Energetski izvori i
postrojenja, Rudarsko-geoloski fakultet,
Beograd, 1992., str. 103-124
Dra{kovi} Bo`o (red), “Ekonomija
prirodnog kapitala - Vrednovanje i
za{tita prirodnih resursa”, Institut
ekonomskih nauka, Beograd 1998,
\uki} P, Pavlovski M., Ekologija i
energetikai, IV deo knjige Ekologija i
dru{tvo, Ekocentar, Beograd, 1999. i
segmenti III dela Ekologija kao
ekonomska {ansa
\uki} Petar, Energetika Srbije (ponovo)
na prekretnici« , ~asopis Energija, nulti
broj, april 2005.
\uki} Petar, Energetika Srbije pred
izazovima tranzicije i globalnih
promena, Energija, savetovanje Zlatibor
2005
energija
Energija, podlistak specijalnog izdanja
„Ekonomist magazina“, 12. mart 2007.
Energy- Survey, “The Economist”, June,
18.th,1994, p.p. 18
M. Petrovi}
Ma{inski fakultet, Beogradu
UDC: 621.311.22.001.6
Henry, G., Heinke, G. (Ed.),
Environmental science and engineering,
Prentice Hall, New Jersey, 1996
J., Heinke, G., Environmental science
and engineering, Prentice Hall, New
Jeresey, 1996.
Mihajlovi} Bo`a., Nafta u Jugoslaviji,
»Ekonomska politika« 2418, 10. avgust
1998, str. 24-26
Savremena
termoenergetika - stanje i
perspektive razvoja
Odiseja 2010 Energija, podlistak
»Ekonomske politike« Jugoisto~na
Evropa -Perspektive br. 6, septembar
1994.
Rezime
Kuburovi} M., Petrov, A., Za{tita
`ivotne sredine, SMEITS i Ma{inski
fakultet, Beograd, 1994.
Mejuhas Haijm, Energija vetra,
“Energija”, br. 4-5, decembar 1998.
Ristinen, R., Kraushaar, J., Energy and
the Environment, John Wiley and Sons,
1999.
Sharratt, P., Environmental management
systems, ICheme, 1995.Glynn,
T. E. Graedel, and B. R. Allenby,
Industrial Ecology, Prentice Hall,
Engelwood Cliffs, New Jersey, 1995,
07632, Part I Interductory Topics,
Industrial Ecologz, The concept, p.p. 813
Westing, A., Global resources and
international conflict, SIPRI, Stockholm,
1986.
Wonnacot, Wonnacot, Problems of the
environment - Pollution and Congestion,
Energy, in “Economics”, Mc Graw Hill,
International Book Company 1982.
@ivanovi}, Todorovi}, ]uk, Mi}i},
Dugoro~ni razvoj energetike u SRJ,
“Energija”, br 4-5, 1998
Posle intenzivne gradnje energetskih kapaciteta tokom sedamdesetih godina i
izvesne stagnacije u osamdesetim i devedesetim pro{log veka, svet stoji pred
periodom intezivne gradnje elektarna kako za zamenu postrojenja koja dosti`u
duboku starost tako i za podmirenje rastu}ih potreba za el. energijom. U radu }e
biti prikazano stanje pojedinih tehnologija u obalsti temoenergetike kao i
perspektive za razvoj i primenu u narednih 15-25 godina.
Klju~ne re~i: Termoenergetika, parne turbine, gasne turbine.
Modern Thermal Power Engineering - State of Art and Future Development
After a period of extensive investment in power plants during seventieth and some
stagnation during the eightieth and ninetieth of the last century, the world is
standing before period large investment in energy capacity to replace old power
plants and to cover growing demand. The state of art of technology in thermal
power engineering, trends and future development will be presented in the paper.
Keyword: Thermal power engineering, Steam turbines, Gas turbines.
1. Uvod
Energetika u razvijenim zemljama sveta
je imala buran razvoj u sedamdesetim i
do polovine osamdesetih godina
pro{loga veka kada su izgra|eni najve}i
energetski kapaciteti. U krajem
ovamdesetih i po~etkom devedesetih
godina je do{lo do opadanja gradnje, s
obzirom da je u ve}ini zemalja do{lo do
pada potro{nje el. energije (sl. 1).
Razlozi za ovo su: primena novih
tehnologija u industriji koje tro{e manje
energije, izme{tanje energetski
intezivnih tehnologija u zemlje tre}eg
sveta, gasifikacija doma}instava i
industrije, sveop{ta kampanja za {tednju
energije i druge mere. Veliki rast u
gradnji energetskih kapaciteta imale su
neke zemlje u razvoju, pogotovo Kina.
Iz potpuno drugih razloga, u na{oj
zemlji je, takodje, posle perioda (1970.1990.) intenzivnog razvoja energetike,
po~etkom devedesetih do{lo do
potpunog prekida u gradnji objekata kao
i do pada industrijske proizvodnje i
potro{nje el. energije.
[011]
Me|utim, sada zbog ponovnog rasta
potro{nje kao i potrebe gradnje
zamenskih kapaciteta za dotrajale
elekrane u Evropi i Severnoj Americi
predstoji period intenzivene gradnje
objekata kako bi se izbegli problemi u
snabdevanju industrije i doma}instava.
Na{a zemlja }e, takodje, u periodu od
narednih 15 godina morati da gradi
energetske objekte radi zamene
zastarelih postrojenja (najstariji parni
blok Kolubara A1 uskoro puni 50
godina), kao i radi zadovoljenja
pove}anih potreba koje }e slediti uz
o~ekivani rast industrijske proizvodnje.
U ovom radu }e biti dat pregled razvoja
termoenergetskih tehnologija ~ija se
puna primena mo`e o~ekivati u
narednom periodu.
2. Dana{nje stanje termoenergetike
Termoenergetika je do`ivela zna~ajan
razvoj u poslednjih petnaest godina.
Najva`nije karakteristike tog razvoja su
slede}e:
energija
z dalje usavr{avanje parnih blokova na
fosilna goriva i buran razvoj gasnog
bloka,
z usavr{avanje i naj{ira primena
kombinovanog postrojenja gasne i
parne turbine,
z sve ve}a primena gasa u energetici,
z usporavanje, u ve}ini zemalja potpuni
prekid, nuklearnih programa,
z za{tita `ivotne sredine,
z istra`ivanje novih termodinami~kih
ciklusa i usavr{avanje svih
komonenata postrojenja,
z pobolj{anje rada postoje}ih postrojenja
putem revitalizacija,
z pra}enjem i optimizacijom pogona,
pobolj{anjem pouzdanosti rada,
z razvoj industrijske i male energetike
bazirane na kombinovanoj proizvodnji
el. energije i toplote
Ovakvom razvoju posebno su doprineli
slede}i faktori:
z deregulacija tr`i{ta el. energije u
zemljama Zapadne Evrope {to je
dovelo do o{tre konkurencije medju
proizvodja~ima el. energije,
z uktrupnjavanje proizvodja~a elektri~ne
energije radi smanjenja tro~kova
proizvdnje i odr`avanja,
z ukrupnjavanje proizvodja~a
termoenergetske opreme kako bi
udru`enim snagama mogli da prate
sve vi{e zahteve u pogledu
performansi opreme i pad cena te
opreme,
z zakonske regulative o za{titi `ivotne
sredine,
z podsticajne mere u ve}ini razvijenih
zemalja za primenu obnovljivih izvora
energije, kombinovanu proizvodnju el.
energije i toplote i {tednju svih vidova
energije,
pojava malih nezavisnih isporu~ilaca el.
enegije koji su postali konkurentni
koriste}i zakonske pogodnosti.
Ovaj napredak u oblasti termoenergetike
postignut je intenzivnim istra`iva~kim
radom kod firmi, na univerzitetima i u
razvojnim i konsalting organizacijama.
Po pravilu sredstva ulo`ena u
istra`ivanje u ovoj oblasti, s obzirom na
velike snage postrojenja, investicione
tro{kove i cene goriva, se vrlo brzo
isplate uz velike dobiti.
Slika 1 Gradnja energeskih kapaciteta u svetu po tehnologijama
Slika 2 Energetski kapaciteti po
tehnologijama u svetu u
2002.
U godini 2002. poru~eno je 124 GW
energetskih postrojenja {to po nivou
odgovara intenizitetu gradnje iz
sedamdesetih godina pro{log veka (sl. 1).
U svetu je 2002. godine potro{eno
10110 MteN od ~ega 33% (3 372 MteN)
je potro{eno u energetici (sl. 3).
2.2 Starost postojenja
z 10% nuklearna
z 3 % ostala.
U Evropi je instlisano 31% a u Severnoj
Americi 30% svih kapacieta.
Slika 3
2.1 Instalisani kapacitetu u svetu
U svetu je 2002. godine bilo ukupno
instalisano oko 3790 GW energetskih
postrojenja (sl. 2). Od toga je:
z 50% konvencionalan parna
z 20% hidroenergetski kapaciteti
z 17% gasne turbine (GT) i
kombinovana postrojenja gasne i
parne turbine (KC)
[012]
Najve}i energetski kapaciteti gra|eni
sedamdesetih godina su ve} dostigli
duboku starost kada treba razmi{ljati o
njihovoj budu}nosti. Sa slike 4 se vidi
da je 2002. godina 28% postojenja ili
1054 GW dostiglo starost od 30 godina.
U Evropi (sl. 5) je ~ak 33% insatlisanih
energetskih postrojenja (385 GW) je
pre{lo starost od 30 godina. Od toga su:
z konvencionalana parna: 61% u sveti i
61% u Evropi,
z postrojenja na gas (gasne turbine i
kombinovana postrojenja gasne i
parne turbine) 1% u svetu i 2 % u
Evropi,
z hidroenergeska postrojenja: 30% u
svetu i 35% u Evropi i
z nuklearna: 3% u svetu i 2% u Evropi.
Struktura potro{nje primarne energije u 2002. godini u svetu.
energija
Hidroelektrane imaju du`i radni vek.
Termoelektrane na fosilna goriva s
obzirom na te{ke uslove rada, posle 30
godina eksploatacije rade sa smanjenim
stepenom korisnosti i smanjenom
pouzdano{}u. Pred ovakvim
postrojenjima stoje dve mogu}nosti:
z sprovo|enje sveobuhvatne
revitalizacije i modernizacije ili
z gradnja zamenskih kapaciteta.
Pri ovome treba imati u vidu:
z postrojenja na fosilna goriva gra|ena
70-tih imaju relativno nizak stepen
korisnosti u odnosu na dana{nje stanje
tehnike,
z u to vreme su propisi za za{titu
`ivotne sredine bili znatno bla`i pa su
postrojenja gra|ena samo sa osnovnim
mehani~kim pre~i{}avanjem dimnih
gasova.
Potrebno je ulo`iti relativno velika
sredstva u revitalizaciju i modernizaciju
termoelektrana na fosilna goriva starih
preko 30 godina da bi se dobila
postrojenja ne{to boljeg stepena
korisnosti od originalnog stanja i
prihvatljivi karakteristika u pogledu
emisije {tetnih materija u okolinu.
Zbog toga se neke, pogotovu razvijene,
zemlje odlu~uju na gradnju modernih
zamenskih kapaciteta.
Ovome posebno doprinosi:
z rast cene fosilnih goriva i mere za
njihovu {tednju
z veoma strogi zahtevi u pogledu
emisije {tetnih materija na svetskom i
dr`avnom nivou (Kyoto protokol),
z zahtevi za visokom pouzdano{}u i
o{tra konkurencija u u uslovima
deregulisanog tr`i{ta.
Slika 4
Starost postrojenja u svetu
Slika 5
Starost postrojenja u Evropi
3. Razmatranje budu}eg razvoja
gradnje energetskih kapaciteta
Slika 6
Predvi|anje gradnje novih postrojenja u svetu
Projekcija gradnje novih energeskih
kapaciteta se zasniva na:
z porstu potro{nje el. energije
z gradnji zamenskih kapaciteta.
O~ekuje se porat potro{nje el. energije
po stopi od 2.4% godi{nje i zasniva se
na predvi|anjima rasta industrijske
proizvodnje, stanovnika i op{teg rasata
sandarda u svetu. Pri ovoj stopi
energetski kapaciteti }e se u narednih 30
godina udvostru~iti:
z od ∼3500 GW u 2000. na >7000 GW
u 2030,
z potrebno je pu{tati u pogon 1000 MW
svaka 3 dana ili ∼130 GW/god. u toku
narednih 30 godina
z da bi se zadovoljila pove}ana
potro{nja.
Procena gradnje zamenskih kapaciteta se
zasniva na slede}em:
z 1/3 svetskih kapaciteta je stara preko
30 godina,
z trenutno oko 40 GW/godi{nje dosti`e
starost od 40 godina,
z u periodu 2010/2020. 80-100 GW
godi{nje }e dostizati starost od 40
godina.
[013]
{to zna~i da }e se u periodu do 2030.
morati godi{nje graditi 40-100
GW/godi{nje zamenskih kapaciteta.
Ukupno (pokrivanje porasta potro{nje
+zamenski kapaciteti) }e se graditi
energija
Slika 7
Starenje postrojenja i prognoza potreba za novim postrojenjima u
Evropskoj uniji do 2030.
izme|u 150 i 250 GW/godi{nje novih
postrojenja. Obim gradnje }e zavisiti od
rasta industrijske proizvodnje i strategije
u pogledu revitalizacije starih
postrojenja (sl. 6).
Slika 8
4. Potro{nja primarne energija u
narednih 25 godina
Iz prethodnog razmatranja se vidi da }e
se u svetu u narednih 25 godina (2005.2030.) izgraditi oko 5000 GW novih
Prognoza potro{nje primarne energije u svetu do 2030.
kapaciteta tako da se postavlja pitanje
primarnih izvora energije i tehnologija
za ove kapacitete.
z Obnovljivi izvori energije su do`iveli
veliki razvoj krajem pro{log i
po~etkom ovog veka zahvaljuju}i
podsticajnim merama u razvijenim
zemljama. O~ekuje se da se taj trend
nastavi. Posebno velika ekspanzija u
gradnji se o~ekuje od postrojenja na
biomasu i vetar.
z Nuklearni programi posle velike
ekspanzije u sedamdesetim i po~etkom
osamdesetih su u ve}ini zemalja
obustavljeni. Danas su aktivni samo u
nekim zemljama sveta. Postrojenja
gra|ena sedamdesetih dosi}i}e satarost
od 60 godina 2030. i verovatno morati
biti stavljena van pogona. Svi tehni~ki
detalji vezani za zaustavljanje
nuklearnih postrojenja nisu poznati.
Tro{kovi zaustavljanja (koji ne mogu
biti niski) kao i mogu}i tehnolo{ki
problemi svakako }e imati negativan
uticaj na tempo budu}e gradnje ovih
postrojenja. O~ekuje se da se
instalisani nuklearni kapaciteti do
2030. god. ne}e zna~ajno pove}ati.
z Fosilna goriva }e svakako biti glavi
izvor energije i u narednom periodu
kako u energetici tako i u drugim
privrednim granama i doma}instvima
(Sl. 8). U energetici }e svakako
najve}i ulogu imati prirodni gas i ugalj
a nafta u saobra}aju (Sl. 9).
Ispostavilo se da su rezerve fosilnih
goriva znatno ve}e nego {to se
predi|alo u vreme naftne krize
sedamdesetih godina.
5. Termoenergetska postrojenja
u narednih 15-20 godina
Slika 9 U~e{}e pojedinih izvora primarne energije u energetici
[014]
Postrojenja koja }e se graditi u nardnih
15-25 odina kristi}e fosilna goriva: gas i
ugalj. Sa slike 9 se vidi da }e u periodu
2003.-2008. od 140 GW/god 105
GW/god biti velika postrojenja na
fosilna goriva (ostatak su hidro,
nuklearna postrojenja i obnovljivi izvori)
a u periodu 2008.-2013. predvi|a se da
}e od 180 GW/god 120 GW/god biti na
fosilna goriva. Zbog ovoga se razvoju
ovih energetskih tehnologija danas
pridaje poseba pa`nja. U tabeli 1 je dat
pregled energetkih tehnologija u ~iji }e
se razvoj najvi{e ulagati u narednom
periodu.
Potro{nja gasa i uglja uglavnom }e u
budu}nosti zavisti od cene gasa. Na slici
10 prikazana je dijagram koji daje cenu
el. energije pri sada{njem stanu
tehnologije za gas i ugalj. Vidi se da pri
cenama gasa iznad 3 centa/MJ su
postrojenja bazirana na uglju
ekonomi~nija. Na slici 11 prikazana je
promena cene prirodnog gasa u
poslednjih 30 godina. Cena gasa u
budu}nosti je neizvesna i zavisi
uglavnom od ekonomskog razvoja u
energija
svetu, odnosno, potra`nje, kao
i od rezervi, propisa i op{teg
Gas
Ugalj
razvoja energetike.
Gasna turbine
Kombinivani
Sagorevanje
Sagorevanje u
Gasifikacija
Cena uglja je veoma stabilna
ciklus gasne i
u sparšenom
fluidizovanom
uglja
a rezerve uglavnom istra`ene
parne turbine
stanu
sloju
i dobro poznate. Zbog toga }e
Napredni ciklusi
Napredni
Superkriti èni
Fluidizovani
Napredni
zemlje koje raspola`u velikim
sa
gasni ciklusi +
i ultra
sloj na
sistemi za
rezervama uglja (a nemaju
meðuhlaðenjem,
dogrevanje
superkritièni
atmosferskom
gasifikaciju
prirodni gas) svoju energetiku
rekuleraciom,
radnog tela u
parametri
i povišenom
uglja sa
vlažnim
gasnoj turbini
sveže i
pritisku
kombinovanim i u narednom periodu bazirati
na uglju. U ovu grupu
vazduhom,
i para na više
dogrejane
postrojenjima
spadaju i razvijene zemlje (na
ubrizgavanjem
pritisaka
pare
gasne i parne
primer SAD i Nema~ka) kao i
vode
turbine
na{a zemlja. Na slici 12
prikazane su dominantne energetske
Slika 10 Cena el. energije iz parnih blokova na ugalj i kombinovanih
tehnologije za period 1998.-2002. i
postrojenja (KC) na prirodni gas pri sada{njem stanu tehnike
2003.-2008. Primetna je promena u
smislu smanjenja gradnje postrojenja na
gas a pove}anje gradnje postrojenja na
ugalj. Razlog za ovo su: rast cene gasa i
napredak tehnologija na ugalj.
Kod primene fosilnih goriva mora se
voditi ra~una o emisiji. Na slici 13 je
prikazan procena rasta emisije CO2 u
narednom periodu prema o~ekivanom
razvoju privrede u svetu. Kyoto protokol
predvi|a smanjenje emisije CO2 u onosu
na 1990. za 8%. Jasno je da se deo tog
cilja mo`e ostvariti pobolj{anjem
stepana korisnosti postrojenja na fosilna
goriva kao i zamenom starih postojenja
modernim. Me|utim, puni efekti se
mogu posti}i samo naknadnim
tretmanom CO2 ili njegovim
skladi{tenjem. Tehnologije za tretman
CO2 su u punom razvoju.
Tabela 1 Pregled tehnologija na fosilna goriva
Slika 11 Promena cena gasa u pro{losti i prognoza za budu}nost
Slika 12
Dominantne tehnologije u poslednjih 5 i narednih 5 godina
[015]
5.1 Gasne turbine i kombinovana
postrojenja
Prirodni gas ima konstantan rast
potro{nje od sedamdesetih godina.
Predvi|a se da }e njegova potro{nja
2030. biti oko 2.5 ve}a u odnosu na
dana{nju. Gasne turbine su tako|e
do`ivele revolucionaran razvoj u primeni
sredinom devedesetih godina.
Istovremeno, kombinovana postrojenja
gasne i parne turbine su dostigle punu
primenu sa visokim stepenima korisnosti
kod velikih jedinica, pouzdanim radom,
niskim investicionim tro{kovima i
kratkim vremenom gradnje.
Na slici 14 je prikazano sada{nje stanje
razvoja gasnih turbina i mogu}nosti
novih naprednih ciklusa.
Danas su gasne turbine dostigle stepene
korisnosti od 38-42% a kombinovana
postrojenja gasne i parne turbine 58-60%.
U razvoju su napreniji ciklusi sa
medjuhla|enjem i rekuperacijo (ICR),
vla`enjem vazduha na ulazu u
kompresor, ubrizgavanjem vode ili pare
u sabijeni vazduh na ulazu u komoru
sagorevanja. Mogu}nosti ovih ciklusa
dati su na slici 14.
Ve} je razvijena gasna turbina snage 100
MW sa stepenom korisnosti 46% pri
radu u osnovnom ciklusu i stepeno
korisnosti od oko 50% u ciklusu sa
ubrizgavanjem pare.
energija
Ciljevi razvoja kod gasnih turbina su:
z visok stepen korisnosti (iznad 50% za
osnovi ciklus i 70-75% kod
kombinovanog ciklusa),
z visoka pouzdanost i raspolo`ivost,
z niski investicioni tro{kovi i niski
tro{kovi odr`avanja.
Slika 13 Prognoza emisije CO2
5.2 Parne turbine
Slika 14 Stanje razvoja gasnih turbina mogu}nosti naprenih ciklusa
Slika 15
Razvoj parnih blokova u svetu
[016]
Parni blokovi na ugalj sa potkriti~nim
parametrima su dostigli stepen korisnosti
od 37-38% do po~etka 90-tih godina.
Posle toga do{lo je do izvesnog zastoja u
razvoju pre svega zahvaljuju}i
intenzivnoj gradnji gasnih blokova. U
narednom periodu o~ekuje znatno
intenzivnija primena uglja i velikih
parnih blokova. U ovoj oblasti
intenzivna istra`ivanja se vode
uglavnom u slede}im oblastima:
z sagorevanje uglja u spar{enom stanju
sa ultrasuperkriti~nim parametrima,
z sagorevanje uglja u fluidizovanom
sloju,
z gasifikacija uglja sa kombinovanim
postrojenjima gasne i parne turbine.
Razvoj parnog bloka sa superkriti~nim
parametrima prikazan je na slici 15. U
ovom razvoju prednja~ile su slede}e
zemlje: Japan, Danska i Nema~ka. U
SAD je tek pro{le godina potpisan
ugovor za prvi parni blok sa natkriti~nim
parametrima. Medjutim, Ministartvo
energetike SAD (DoE) posle energetske
krize krajem pro{log veka i ubrzanog
gradnje gasnih blokova je donelo odluku
o ve}em oslanjanju na ugalj u narednih
25 godina i s tim u vezi o razvoju parnih
blokova.
energija
Slika 16 Planirani razvoj parnog bloka u narednih 10 godina
Slika 17
Parna turbina snage 1000 MW sa ultrasuperkriti~nim parametrima
Ovaj program predvi|a:
z do 2010. komarcijalno razvijenu
tehnologiju za parni blok sa stepenom
korisnosti 45-50% i investicionim
tro{kovima ispod 1000 $/kW,
z do 2020. komercijalno razvijenu
ternologiju sa sagorevanjem uglja sa
stepenom korisnosti 60% sa emisiom
bliskom nuli i konkurentnim
investicionim tro{kovima (800-900
$/kW).
U Evropi su u toku tako|e istra`iva~ki
programi u kojima u~estvuje vi{e
zemalja i firmi i koji ima za cilj razvoj
parnog bloka sa sagorevanjem uglja u
spra{enom stanju sa ultrasuperkriti~nim
parametrima (sl. 16) i to:
z program COST 522 - parametri pare:
300 bar, 630/650 oC i h= 47÷48% do
2010. god.
z program Thermie AD700 - parametri
pare: 325 bar, 700/700 oC i h=
50÷55%, 2010.-2015. god.
Na slici 17 je prikazana konstrukcija
parne turbine snage 1000 MW sa
superkriti~nim parametrima.
Zaklju~ak
U narednih 25 godina predstoji intezivna
gradnja energetskih kapaciteta (150/250
GW/god.) radi zamene dotrajalih
elketrana i pokrivanje rastu
[017]
energija
G. \uki}, Z. Stojanovi}
Elektrotehni~ki fakultet, Beograd, Srbija
B. Dimitrijevi}
Elektrodistribucija Elektro-Doboj, Doboj, Republika Srpska
UDC: 621.311.1 : 658.562 : 006 (100)
Pokazatelji kvaliteta
elektri~ne energije u svetlu
svetskih standarda
1. Sistematizacija poreme}aja
ukvalitetu elektri~ne energije
U tabeli 1 je predstavljen sumarni
pregled poreme}aja kvaliteta elektri~ne
energije, sa tipi~nim uzrocima i nekim
od na~ina za otklanjanje tih problema.
Poreme}aji u kvalitetu elektri~ne
energije se uobi~ajeno klasifikuju u
slede}ih pet grupa, i to:
z izobli~enja talasnog oblika
z tranzijenti
z poreme}aji amplitude naponskog
talasa
z neuravnote`enost sistema napona
z odstupanja frekvencije.
Rezime
Da bi se obezbedio propisani nivo kvaliteta elektri~ne energije sve elektri~ne
veli~ine moraju biti u granicama tolerancija definisanih odgovaraju}im
standardima. Na polju kvaliteta elektri~ne energije, u na{oj zemlji, zna~ajniji koraci
u pravcu standardizacije iz ove oblasti tek treba da budu realizovani (u sada{njem
trenutku odgovaraju}a regulativa iz ove oblasti je sporadi~no prisutna i tretirana
naj~e{}e u naznakama, dakle bez ozbiljnije forme regulative i pogotovo standarda).
Sagledavanje postoje}e svetske standardizacije iz oblasti kvaliteta elektri~ne
energije je prevashodno od zna~aja za uvo|enje iste i u na{oj praksi. Odnosno, za
izradu doma}e tehni~ke regulative iz oblasti kvaliteta elektri~ne energije, najbolja
osnova je svakako postoje}a svetska regulativa i praksa kojima se zasigurno
moramo prilago|avati i u ovom kontekstu. U radu su definisane sve vrste
poreme}aja u okviru naru{enog kvaliteta elektri~ne energije, shodno kojima su u
svetskoj praksi ustanovljeni standardi koji reguli{u oblast kvaliteta elektri~ne
energije, i koji se odnose na napred pomenute poreme}aje.
Klju~ne re~i: Elektri~na energija, kvalitet, pokazatelji kvaliteta, standardi.
2. Izobli~enje talasnog oblika
Ovo je najslo`eniji oblik poreme}aja
kvaliteta elektri~ne energije. U
izobli~enja talasnog oblika spadaju:
harmonici, zaseci i {um.
2.1.Harmonici
Harmonici nastaju kada se na standardni
50Hz-ni talasni oblik doda harmonijski
signal ve}e frekvencije, naj~e{}e ~ine}i
da sinusni talas postane deformisan.
Harmonici poti~u od nelinearnih
optere}enja u sistemu. Ova optere}enja
proizvode nesinusoidalan oblik struje
kada su pobu|eni sinusoidalnim
naponom. Nelinearna optere}enja su
ure|aji koji koriste energetsku
elektroniku (npr. ispravlja~i), zatim
pogoni sa motorima promenljive brzine,
fluorescentni izvori svetlosti, ra~unari
itd.. Svi oni proizvode nesinusoidalan
oblik struje kada su pobu|eni
sinusoidalnim naponom. Pri tome oni
generi{u izobli~enu struju koja sadr`i
harmonike nazad u sistem. Izobli~eni
talas se ponavlja nekom osnovnom
frekvencijom. Harmonici imaju
frekvenciju koja je celobrojni umno`ak
osnovne frekvencije (2. harmonik100Hz, 3. harmonik-150Hz itd.). Slede}a
Power Quality of Electrical Energy in Light World Standard
In order to provide a certain level of electricity ljuality, all electrical units have to
be in ranges of tolerancies defined by according standards. In the field of electricity
ljuality in our country, significant steps towards the standardization in this domain
have yet to be taken (at present moment the corresponding regulatory rules in this
domain exist only as indicators, but they still need to be defined so that they could
be treated in the form of standards). Getting to see present world standardizations
in the area of electricity ljuality is very important for our practice also. For making
of our national regulatory rules in this area, certainly the best way is to follow the
present world regulations and practice, and try to adapt as much as possible. In this
work, we have defined all kinds of disturbancies in the scope of electricity ljuality,
according to which the corresponding world standards in this area have been
established.
Key words: Electrical energy, power ljuality, standards.
karakteristika pojedinih harmonika je
amplituda. Svaki harmonik mo`e imati
razli~ite amplitude u zavisnosti od toga
koliko je izobli~enje izvornog signala.
Amplituda svakog harmonika se
izra`ava u procentima amplitude
osnovnog harmonika. Sadr`aj vi{ih
harmonika se naziva totalno harmonijsko
izobli~enje (Total Harmonic Distortion THD) ili klir-faktor i jednak je
efektivnoj vrednosti svih vi{ih
harmonika podeljenoj sa efektivnom
[018]
vredno{}u osnovnog harmonika. Obi~no
se izra`ava u procentima i koristi se za
definisanje granica tolerancije u nekim
standardima:
Na slici 1 prikazana je ilustracija
harmonijskog izobli~enja.
energija
Tabela 1
Sumarni pregled poreme}aja kvaliteta elektri~ne enerije, sa tipi~nim uzrocima i
nekim od na~ina za otklanjanje tih problema
VRSTA
POREME]AJA
BITNE OSOBINE
Impulsni
tranzijenti
Amplituda, trajanje
Oscilatorni
tranzijenti
UZROCI
Atmosferska pra`njenja,
manipulacija potro{njom
Atmosferska pra`njenja, uklju~enje
vodova, kablova, kondenzatora,
transformatora i potro{a~a
NA^IN
OTKLANJANJA
Filteri, izolacioni
transformatori,
odvodnici prenapona
Filteri, izolacioni
transformatori,
odvodnici prenapona
harmonika: propadanje
kondenzatora, lo{ rad
osetljive elektronske
opreme, interferencija sa
telekomunikacionim
signalima...
2.2. Zaseci
Zaseci su povremeni
poreme}aji napona
uzrokovani uobi~ajenim
Oblik talasa ili
Propadi i skokovi
Udaljeni kvarovi, uklju~enja
Transformatori
operacijama ure|aja sa
promena efektivne
napona
(isklju~enja) velikih potro{a~a
konstantnog napona
energetskom
vrednosti u vremenu
elektronikom pri kojim
Podnapon i
Promena efektivne
Startovanje motora, manipulacija
Transformatori
dolazi do komutacije
prenapon
vrednosti u vremenu potro{njom, uklju~enje kondenzatora konstantnog napona
struje iz jedne faze u
UPS sistemi, rezervni drugu. Tokom
Prekidi
Trajanje
Kvarovi i isklju~enja
sistemi
komutacije, u jednom
Oblik talasa,
Filteri, izolacioni
trenutku postoji kratak
Harmonijska
harmonijski spektar, Nelinearna potro{nja, odziv sistema
transformatori (“0”
spoj izme|u dve faze koji
izobli~enja
komponente)
faktor THD
obara napon ka nuli
Amplituda,
Stati~ki
onoliko koliko mu
Intermitentna potro{nja, elektrolu~ni
Naponski flikeri frekvencija, anvelopa
kompenzatori,
impedansa sistema
ure|aji, startovanje motora
flikera
serijski kompenzatori
dozoljava.
Prekida~i, energetska elektronika,
O`i~avanje i
Uzroci pojave zaseka su
Elektri~ni {um,
Amplituda,
elektri~ni lukovi, elektromagnetno
uzemljenje, filteri,
po pravilu redovne
smetnje
frekvencija
zra~enje
oklapanje
operacije elektronske
opreme. Posledice pojave
Elektrostati~ko
Naponski i strujni
Pra`njenje elektrostati~kog
Kontrola vla`nosti,
zaseka se naj~e{}e
pra`njenje
pik
elektriciteta
oklapanje
ogledaju u lo{em ili
pogre{nom radu mikroproceorskih
ure|aja. Ako naponski talas dostigne
Pored harmonika postoje i takozvani
vihornim strujama, a ova pove}ana
nultu vrednost vi{e puta u toku jedne
interharmonici. To su talasi ~ija
temperatura ne zavisi od efektivne
periode, takt mikroprocesora se mo`e
frekvencija nije celobrojni umno`ak
vrednosti struje, pa se motor mo`e
pove}ati, a rad mikroprocesora ubrzati
osnovne frekvencije. Susedne periode
pregrejati ~ak i ako ne radi pod punim
ili postati nepogodan za pogon, {to mo`e
naponskog ili strujnog talasa koji sadr`i i optere}enjem; harmonici mogu
interharmonike nisu identi~ne, slika 2.
dovesti do nekontrolisanog ga{enja
prouzrokovati prekomerne vibracije
Efekti interharmonika jo{ uvek nisu
pogona.
kako u jednofaznim tako i u trofaznim
dovljno ispitani. Naj~e{}i uzroci pojave
motorima koje pak uzrokuju pove}ano
harmonika u mre`i su: elektri~ni pogoni
2.3. [um
habanje le`ajeva a mogu izazvati i
promenljive brzine, veliki ra~unarski
[um se defini{e kao nepo`eljan
vibracije vratila). Postoje jo{ mnoge, ne
sistemi, elektrolu~ne pe}i i ure|aji za
elektri~ni signal {irokog frekevencijskog
manje
bitne,
posledice
pojave
elektrolu~no zavarivanje, fluorescentni
izvori svetlosti. Posledice pojave
Slika 1 Ilustracija harmonijskog izobli~enja
harmonika su: pregrevanje (vodova,
motora i transformatora) poti~e od ve}e
frekvencije struje koja kroz njih te~e, a
sa druge strane otpornost vodova i
transformatora zavisi od frekvencije
sistema te se njenim pove}anjem
pove}avaju se gubici i prergevanje; ve}e
struje nultih provodnika (zbog zatvaranja
nulte komponente struje i struja tre}eg
harmonika nulti provodnik mo`e biti
strujno preoptere}en); pogre{no
reagovanje prekida~a (harmonici lo{e
uti~u na rad prekida~a jer pod uticajem
harmonika de{ava se da prekida~
odreaguje ~ak i ako struja nije pre{la
maksimalno dozvoljenu vrednost za koju
je prekida~ dimenzionisan); problemi pri
radu motora (ukoliko se napon sa
visokim sadr`ajem harmonika dovede na
stator motora, u njegovom namotaju se
pojave i struje ve}ih frekvencija ~ime se
uzrokuje vi{e problema: struja ve}e
u~estanosti pove}ava temperaturu Fekola usled gubitaka uzrokovanih
Oblik talasa
[019]
energija
pogor{ava probleme koji su u
vezi sa {umom. Kada su u
pitanju posledice, iako manje
{tetan nego veliki brzi
tranzijenti, elektri~ni {um
mo`e prouzrokovati mnoge
probleme. [um remeti
pravilan rad osetljivih
elektronskih ure|aja kao {to
su mikrora~unari i
programabilni kontroleri, a
mo`e ometati i operacije
komunikacionih ure|aja.
Po{to elektri~ni {um sadr`i
visoke frekvencije, on mo`e
Slika 3 Ilustracija zaseka na talasnom obliku
poremetiti normalan protok
signala
podataka unutar ra~unara ili
ote`ati razmenu podataka
izme|u vi{e ra~unara. Ve}ina
proizvo|a~a elektronske
opreme zato ugra|uje filtre
koji zaustavljaju ve}i deo
{uma koji dolazi iz mre`e.
Ali ako je uzemljenje
neadekvatno, {um mo`e pro}i
u sistem preko njega. Motori
su, generalno, otporni na
pojavu {uma jer {um ima
malu amplitudu, pa je
energija kojom bi se mogao
poremetiti rad motora mala.
Ali motori kontrolisani
elektronskim ure|ajima i
Slika 4 Prisustvo {uma u talasnom obliku
mikrokontrolerima su
signala
ugro`eni jer su takvi ure|aji
osetljivi na {um.
Inkadescentni i fluorescentni
izvori svetlosti sa
standardnim balastom nisu
osetljivi na {um.
Fluorescentni izvori sa
elektronskim balastom i
izvori sa elektri~nim
pra`njenjem koriste
elektronske komponente da
bi
stvorili
napon
visoke frekvencije i
opsega, ispod 200kHz, koji je
superponiran na naponski ili strujni talas amplitude potreban za stvaranje luka.
Ove komponente mogu biti ugro`ene
u faznim provodnicima, a mo`e se javiti
{umom {to dovodi do treperenja ili
i u neutralnom provodniku i
restartovanja sijalice. Distributivna
telekomunikacionim vodovima. Ponekad oprema, izuzimaju}i opremu sa
se ka`e da {um nastaje usled brzih
elektronskim komponentama (kao {to su
uzastopnih tranzijenata koji prate
neke vrste automatskih prekida~a)
naponski signal celim njegovim tokom.
uglavnom nije ugro`ena {umom.
Amplituda ovih tzv. brzih tranzijenata je
3. Tranzijenti
obi~no mnogo manja nego amplituda
izolovanog tranzijenta. [umovi se u
Tranzijenti su iznenadna ali zna~ajna
odstupanja od nominalnog naponskog ili
stvari sastoje od svih ne`eljenih
poreme}aja naponskog signala koji se ne strujnog talasa. Predstavljaju promenu
napona ili struje u veoma kratkom
mogu klasifikovati ni kao harmonici ni
vremenskom periodu. Ovaj vremenski
kao tranzijenti.
interval obi~no traje kra}e od jedne
Uzroci pojave {uma u
periode (20ms) a tipi~no od jednog
elektroenergetskim mre`ama su: ure|aji
dvestamilionitog dela sekunde pa sve do
energetske elektronike; elektrolu~ne
pola sekunde. Zato se obi~no trajanje
pe}i, elektro-zavariva~i i uop{te
tranzijenta meri mikrosekundama.
elektrolu~ni aparati; elektri~ni motori;
Tranzijenti mogu biti oba polariteta i
udaljena atmosferska pra`njenja;
mogu biti dodati ili oduzeti od
neprikladno uzemljenje koje ne uspeva
nominalnog talasnog oblika. Imaju
da sprovede {um iz mre`e ~esto
izra`en po~etak i kraj pojave. Naponski
Slika 2 Primer signala koji je harmonijski
izobli~en-interharmonici
[020]
tranzijenti obi~no traju samo oko 50ms a
strujni oko 20ms, prema ANSI standardu
za postrojenja napona ispod 600V.
Tranzijentne pojave predstavljaju oko
(12-15)% svih poreme}aja u kvalitetu
elektri~ne energije. U industriji, prema
nekim studijama, oko 65% svih
tranzijenata se stvara unutar pogona
(interni tranzijenti), a 35% dolazi spolja
(eksterni tranzijenti), preko
distributivnih vodova. Tri glavna uzroka
internih tranzijenata su:
1) uklju~ivanje i isklju~ivanje velikih
induktivnih optere}enja kao i
kondenzatora za kompenzaciju
reaktivne energije
2) elektrostati~ko pra`njenje
3) varni~enje-poti~e od lo{ih elektri~nih
veza ili kao rezultat zaprljanih ~etkica
na starim motorima.
Najrasprostranjeniji tip tranzijenata su
oni koji nastaju prilikom uklju~ivanja
kondenzatorskih baterija za
kompenzaciju reaktivne enerije. Velika
struja koja pote~e ka kondenzatoru
uzrokuje nagli pad napona. Po{to
elektri~ni vodovi u svojoj impedansi
sadr`e zna~ajanu induktivnu
komponentu, nagli dodatak
kapacitivnosti rezultira privremenim
rezonantnim okolnostima. Glavni uzrok
eksternih tranzijenata su atmosferska
pra`njenja. Prema obliku, tranzijenti se
dele na impulsne i oscilatorne. Ako se
posle tranzijentne pojave napon vrati na
svoju normalnu vrednost tranzijent je
impulsnog karaktera, a ako napon, posle
tranzijenta, osciluje oko nominalne
vrednosti jo{ nekoliko ms, tranzijent
nazivamo oscilatornim.
3.1. Impulsni tranzijenti
To su iznenadni i kratkotrajni
poreme}aji, jednosmernog polariteta, sa
veoma brzom promenom stacionarnog
talasnog oblika napona ili struje. Ovi
tranzijenti su visoke frekvencije (ve}e od
5kHz) a traju (30 do 200)ms. Naj~e{}i
uzroci impulsnih tranzijenata su:
atmosferska pra`njenja, nagle promene
optere}enja motora, lo{e izvedene
instalacije i uzemljenje a najva`nije
posledice su: kvarovi na
transformatorima, kvarovi odvodnika
prenapona i kvarovi na opremi potro{a~a
usled velikih pikova.
3.2. Oscilatorni tranzijenti
To su povremene brze fluktuacije oko
stacionarnog talasnog oblika napona ili
struje koje uklju~uju pozitivne i
negativne vrednosti (oba polariteta).
Posle inicijalnog tranzijenta javljaju se
oscilacije napona oko nominalne
vrednosti. Ponekad oscilacije mogu biti
ve}e i {tetnije od inicijalnog tranzijenta.
Oscilatorni tranzijenti se dele prema
trajanju i mogu biti:
energija
posledica po ure|aje ali sa
posledicama na podatke kod
npr. ra~unara), neki njihovi
delovi su izlo`eni br`em
propadanju, mo`e do}i do
uni{tenja aparata pri velikim
tranzijentima; motori (ako
motor ima elektronsku
kontrolu onda je taj njegov
deo osetljiv na tranzijente,
br`e starenje i propadanje
izolacije statorskog
namotaja); distributivna
oprema (preskoci na izolaciji,
br`e starenje izolacije i
uop{te br`e
Slika 6 Ilustracija oscilatornog tranzijenta u talasnom
propadanje
obliku napona
celokupne
opreme, dovoljno
veliki tranzijent
mo`e uzrokovati
proboj izolacije
(naro~ito kod
transformatora));
osvetljenje
(pregorevanje
vlakna u
inkadescentnim
sijalicama, kod
fluorescentnih
izvora mo`e do}i
do o{te}enja
elektronskog
Slika 7 Primer oscilatornog tranzijenta u slu~aju
balasta a spor
uklju~enja/isklju~enja kondenzatora
tranzijent mo`e
o{tetiti i fluo-cev).
Slika 5 Prikaz impulsnog tranzijenta u
talasnom obliku signala
4. Poreme}aji
amplitude
naponskog
talasa
- Tranzijenti niske frekvencije-manje od
500Hz; traju oko 25 perioda (naj~e{}i
uzrok je uklju~ivanje i isklju~ivanje
kondenzatora; prouzrokuju poigravanje
signala senzitivne elektronske opreme i
prenapone pre svega na kapacitivnim
prijemnicima);
- Tranzijenti srednje frekvencije-od
500Hz do 2kHz; traju oko 2.5-3
periode (njihovi naj~e{}i uzroci su:
prenaponski talasi nastali usled
atmosferskih pra`njenja, manipulacije
prekida~ima i kondenzatorskim
baterijama i oni imaju lo{ uticaj na rad
elektronskih ure|aja);
- Tranzijenti visoke frekvencijefrekvencije ve}e od 2kHz; traju manje
od polovine periode (njihovi su uzroci:
sklopne operacije u sekundarnim
kolima, indukovani prenapon izazvan
strujom mre`e, lokalna ferorezonansa).
Generalno, tranzijenti mogu na~initi
{tete potro{a~ima i distributivnom
sistemu. Na primer: elektronski aparati
(mo`e im se poremetiti rad-bez
Poreme}aji
amplitude napona
dele se u tri
kategorije:
1) kratkotrajna odstupanja napona
2) dugotrajna odstupanja napona
3) flikeri.
4.1. Kratkotrajna odstupanja napona
Ova odstupanja traju manje od 1 minuta.
Dele se na propade napona, skokove
napona i kratkotrajne prekide.
4.1.1. Propadi napona
Defini{u se kao smanjenje efektivne
vrednosti napona na (0.1-0.9) nominalne
Slika 8 Ilustracija propada napona
[021]
vrednosti, u trajanju od polovine periode
do 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji.
Naponski propadi predstavljaju najve}i
deo svih poreme}aja u kvalitetu
elektri~ne energije-oko 60%. Prema
vremenu trajanja, dele se na: trenutne,
kratkotrajne i privremene propade.
Naj~e{}i uzroci propada napona su:
lokalni i udaljeni kvarovi u mre`i-od
udaljenosti kvara zavisi intenzitet
propada, pu{tanje u rad velikih motora,
isklju~enje kondenzatorskih baterija,
naglo pove}anje optere}enja u mre`i.
Naponski propadi ugro`avaju osetljive
elektronske ure|aje, a ako napon padne
na ispod 20% od nominalne vrednosti
mnogi prijemnici }e prestati sa radom.
4.1.2. Skokovi napona
Defini{u se kao pove}anje efektivne
vrednosti napona na (1.1-1.8) nominalne
vrednosti, u trajanju od polovine periode
do 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji.
Skokovi napona su najre|i problemi pri
napajanju elektri~nom energijompredstavljaju samo (2-3)% svih
poreme}aja. Prema vremenu trajanja,
dele se na: trenutne, kratkotrajne i
privremene skokove napona.
Uzroci skokova napona su naj~e{}e
jednofazani kratki spojevi-pri ovakvoj
vrsti kvara, naponi faza koje nisu
pogo|ene kvarom se pove}aju na kratko
vreme; naglo isklju~enje velikih
potro{a~a; punjenje velikih
kondenzatorskih baterija. Skokovi
napona izazivaju povi{en napon na
prijemnicima pa samim tim mogu naneti
{tetu pre svega elektronskim ure|ajima,
zatim motorima, osvetljenju,... Ve}i
skokovi napona, iako kratko traju,
vremenom ugro`avaju izolaciju
provodnika, namotaja transformatora i
motora, koji su zato izlo`eni br`em
starenju.
4.1.3. Kratkotrajni prekidi
Kratkotrajni prekidi predstavljaju
smanjenje napona ili struje na manje od
0.1 nominalne vrednosti, u trajanju do 1
minuta. Dele se na trenutne i privremene
prekide. Trenutni prekidi traju od
polovine periode do 3s, a privremeni od
3s do 1 minuta. Trajanje kratkotrajnih
prekida zavisi od vremena reagovanja
ure|aja za relejnu za{titu, tj. od
pode{ene vremenske pauze APU
ure|aja. Prekidi se
javljaju kao
rezultat: prolaznih
kvarova na
energetskim
vodovima,
kvarova na
distributivnoj
opremi i
pripadaju}im
ure|ajima za
za{titu, nadzor i
upravljanje.
Kratkotrajni
energija
traju du`e od 1
minuta. Dele se
na podnapone,
prenapone i
dugotrajne
prekide.
Slika 9 Ilustracija skoka napona
4.2.1. Podnaponi
Defini{u se kao
smanjenje
efektivne
vrednosti napona
na manje od 0.9
nominalne
Slika 10 Prikaz kratkotrajnog prekida napona
vrednosti, u
trajanju du`em od
1 minuta, pri
nominalnoj
frekvenciji.
Uzroci su:
neadekvatna
naponska
regulacija,
pogre{no biranje
otcepa
regulacionih
transformatora;
prekidi mogu prouzrokovati ispade
pu{tanje u rad velikih motora;
elektri~nih ure|aja, gubitak podataka
isklju~enje kondenzatorskih baterija;
kod ra~unara, {to za sobom povla~i te`e
pove}anje optere}enja u mre`i.
posledice kao {to su ekonomski gubici
usled zaustavljanja pogona i sli~no.
4.2.2. Prenaponi
Me|utim, ovi prekidi su obi~no toliko
Defini{u se kao pove}anje efektivne
kratki da ih mnogi ure|aji i ne prime}uju vrednosti napona na vi{e od 1.1
i po povratku napajanja nastavljaju sa
nominalne vrednosti, u trajanju du`em
normalnim radom. Ra~unari i druga
od 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji.
elektronska oprema, ako nemaju
Uzroci su: neadekvatna naponska
pomo}ne izvore napajanja, }e ispasti iz
regulacija, pogre{no biranje otcepa
pogona. Osim gubitka podataka,
ure|ajima ne}e biti naneta nikakva {teta. regulacionih transformatora; uklju~enje
kondenzatorskih baterija; smanjenje
Ali, ~esto se pri prekidima pojavljuju
optere}enja u mre`i. Prouzrokuju
tranzijenti, koji mogu o{tetiti ovakve
dodatno naprezanje i br`e starenje
ure|aje.
izolacije. Podnaponi i prenaponi nisu
Motori nisu osetljivi na kratkotrajne
rezultat kvarova u mre`i, ali su
prekide jer imaju dovoljno mehani~ke
prouzrokovani varijacijama optere}enja i
inercije da nastave rad u toku
uklju~enjem i isklju~enjem nekih
beznaponske pauze, ali njihova za{tita
elemenata.
jeste osetljiva na ovu vrstu poreme}aja.
Privremeni prekidi mogu jedino uticati
4.2.3. Dugotrajni prekidi
na torziju vratila i malo smanjenje
brzine. Kratkotrajni prekidi retko uti~u
Defini{u se kao situacije kada je napon
na distributivnu opremu. Mo`e se
nula u vremenskom periodu du`em od 1
dogoditi pogre{no reagovanje prekida~a
minuta. Dugotrajni prekidi su naj~{}e
ili prebacivanje na pomo}ne izvore
postojani i obi~no zahtevaju manuelne
napajanja. Osvteljenje je uglavnom
intervencije da bi se otklonio kvar.
otporno na ovakve vrste poreme}aja.
Trenutni prekidi }e izazvati treperenje, a
Slika 11 Ilustracija flikera
privremeni prekidi }e prouzrokovati
isklju~ivanje sijalica, ali to ih ne}e
o{tetiti (osim ako prekid nije pra}en
tranzijentima). Jedini ve}i problem je {to
je za restartovanje izvora sa elektri~nim
pra`njenjem potrebno i po nekoliko
minuta, {to u nekim situacijama mo`e
biti neugodno ili izazvati paniku (veliki
sportski doga|aji, koncerti, osvetljenje
puteva i tunela ...).
4.2. Dugotrajna odstupanja napona
Ove promene obuhvataju sva odstupanja
napona od nominalne vrednosti koja
[022]
Nastaju usled istih uzroka kao i
kratkotrajni prekidi. Du`ina trajanja
prekida zavisi od te`ine kvara.
Dugotrajni prekidi }e izazvati ispade
elektri~nih ure|aja priklju~enih na
mre`u.
4.3. Fluktuacije napona-flikeri
Fluktuacije napona (flikeri) su
periodi~ne varijacije anvelope napona ili
serija nasumi~nih promena napona, pri
~emu se amplituda nalazi u granicama
(0.9 do 1.1)r.j. (prema ANSI standardu).
Frekvencijski opseg flikera je (0 do
25)Hz. Termin fliker poti~e od uticaja
fluktuacije napona na izvore svetlosti,
kada ljudsko oko prime}uje treperenje
(flicker). Fluktuacije napona
predstavljaju elektromagnetsku pojavu,
dok je treperenje (flicker) njihova
nepo`eljna posledica. Ipak, naponski
fliker se u literaturi i standardima,
ustalio kao naziv koji opisuje ovu
pojavu. Flikeri se mere uz uva`avanje
osetljivosti ljudskog oka. Naj~e{}i uzrok
flikera su elektrolu~ne pe}i i aparati za
zavarivanje, mada se javljaju i usled
intermitentnih optere}enja i
uklju~enja/isklju~enja kondenzatorskih
baterija. Osim treperenja sijalica, flikeri
mogu izazvati lo{e funkcionisanje
osetljivih prijemnika.
5. Neuravnote`enost sistema
napona
Neuravnote`enost napona se defini{e
kao maksimalno odstupanje od srednje
vrednosti trofaznog napona podeljeno sa
srednjom vredno{}u trofaznog napona,
izra`eno u procentima.
Neuravnote`enost se mo`e definisati i
preko simetri~nih komponenti. Odnos
inverzne ili nulte komponente, prema
direktnoj mo`e se iskoristiti za
ozna~avanje procenta neuravnote`enosti.
Glavni izvori neuravnote`enosti napona,
koji su ispod 2%, su jednofazna
optere}enja trofaznih vodova. Mogu se
javiti i kao rezultat pregorevanja
osigura~a jedne faze na trofaznoj
kondenzatorskoj bateriji. Te`e
neuravnote`enosti (ve}e od 5%) su
prouzrokovane okolnostima na svakoj
pojedina~noj fazi.
6. Odstupanja
frekvencije
Definisano je kao
odstupanje
frekvencije
elektroenergetskog
sistema od
nominalne
frekvencije.
Nominalna
u~estanost u
Evropi i na{oj
zemlji je 50Hz, a
u SAD 60Hz. U
energija
Slika 12
Prikaz neuravnote`enog sistema napona
Slika 13 Ilustracija neuravnote`enosti na bazi odnosa nulte i
inverzne komponente napona prema direktnoj
komponenti napona
Slika 14 Prikaz poreme}aja (odstupanja) frekvencije
velikim
elektroenergetskim
sistemima i
interkonekcijama
frekvencija je
obi~no
veoma
stabilna i
ve}a
odstupanja od
nominalne
u~estanosti su
retko
problem.
Ipak, u
manjim EESima
frekvencijska
odstupanja su
ve}a i mogu
izazvati
zna~ajnije
probleme.
Odstupanja
frekvencije
nastaju usled:
lo{e
regulacije
brzine
generatora,
kvarova na
sistemu koji
je pod ve}im
optere}enjem,
pri
isklju~enju
velikih
blokova
potro{a~a, pri
ispadu
velikih
generatora.
Izazivaju
kvarove na
elektronskoj
opremi i
uti~u na
brzinu
motora.
Tabela 2 Svetski standardi merodavni za kvalitet elektri~ne energije
Uzemljenje
Napajanje elektri~nom
energijom
Za{tita od udarnih
napona
Tranzijentni re`imi
NEC
P-1100
FIPS-84
IEEE STD 141
P-1250
P-1100
ANSI C84.1
IEEE STD 141
IEEE STD 587
ANSI C62
UL 1449
FIPS 94
ANSI C62.41
AS 2279-1997
IEC 61000-4-4
IEEE STD
1001
IEC 61000-4-7
Fluktuacije napona
IEEE STD 446
IEC 61000-3
Poreme}aji napona
P-1159
EN 50160
P-1100
IEC 61000
Harmonici
Priklju~na oprema
Telekomunikacije
Kontrola {uma
Upravljanje opremom
Osetljivost potro{nje
Pouzdanost
IEEE STD 519
NEMA-UPS
P-1100
IEEE STD 487
FIPS-94
P-1159
P-1100
IEEE STD 493
FIPS-94
IEEE STD 518
P-1100
P-1250
[023]
IEEE STD
292
EN 50160
AS 22791991
FIPS-94
NIST-SP 768
P-1250
IEEE STD 446
IEC 555
PSE 0600
7. Standardi koji defini{u kvalitet
elektri~ne energije
Elektri~ne veli~ine moraju biti u
granicama tolerancija definisanih
standardima da bi se obezbedio
odgovaraju}i kvalitet elektri~ne energije.
U tabeli 2 su prikazani op{ti svetski
priznati standardi koji su merodavni
prilikom projektovanja podcelina
elektroenergetskih sistema, a koji se
odnose na oblast kvaliteta elektri~ne
energije.
8. Zaklju~ak
Rad je kao prvo prezentovao
klasifikaciju izobli~enja talasnog oblika
(harmonici, zaseci, {um), tranzijenata
(impulsni, oscilatorni), poreme}aja
amplitude naponskog talasa (kratkotrajna
odstupanja napona: propadi napona,
skokovi napona, kratkotrajni prekidi;
dugotrajna odstupanja napona:
podnaponi, dugotrajni prekidi;
fluktuacije napona (flikeri)),
neuravnote`enost sistema napona i
odstupanja frekvencije. Za svaku vrstu
poreme}aja definisani su najva`niji
uzroci koji ih uslovljavaju kao i
najva`nije posledice (po pravilu
nepo`eljne i {tetne) do kojih dovode
poreme}aji u kvalitetu elektri~ne
energije. Na kraju je dat pregled va`e}ih
svetskih standarda za pomenute
poreme}aje u kvalitetu elektri~ne
energije sa njihovim krucijalnim
segmentima. Sa posebnom pa`njom je,
sa aspekta problematike kvaliteta
elektri~ne energije u Srbiji, neophodno
povesti ra~una o Evropskom standardu
za karakteristike napona EN 50160.
Literatura
[1] G. \uki}, M. \uri}, M. Jevremovi},
Standardi koji defini{u kvalitet elektri~ne
energije Deo 1-Harmonijska izobli~enja,
Electra III, Tre}a konferencija, Herceg
Novi, 7-11.juni 2004.
[2] G. \uki}, M. \uri},
B.Dimitrijevi}, Standardi koji
IEEE STD 142
defini{u kvalitet elektri~ne
IEEE STD 142
energije Deo 2-Neharmoijski
poreme}aji, Electra III, Tre}a
NFPA-78
konferencija, Herceg Novi, 711.juni 2004.
ANSI C57.11
[3] G. \uki}, V. Milanovi},
B. Dimitrijevi}, Re{avanje
problema kvaliteta elektri~ne
energije, JUKO-CIGRE,
R38-15, Banja Vru}ica, 25IEEE STD 446
30.maj 2003.
[4] M. \uri}, G. \uki},
IEEE STD 1035
Kvalitet elektri~ne energije,
Kurs odr`an u
Elektrodistribuciji Beograd,
septembar 2003.
energija
[5] G. \uki}, B. Bukorovi}, Analiza
kvaliteta elektri~ne energije u
transformatorskoj stanici kompanije
[tark, Studija ra|ena za [tark AD, jun
2003.-februar 2004.
[6] Math H. J. Bollen, “Understanding
Power Quality Problems”, IEEE Press,
New York, USA, 2000.
[7] David Chapman, Ken West, David
Bradley, Derek Maule, Hans De
Keulenaer, “Power Quality Application
Guide”, Copper Development
Association, London, UK, 2001.
[8] Philip P. Barker, Timothy Unruh, “A
Draft Standard Glossary of Power
Quality Terminology”, Institute of
Electrical and Electronics Engineers,
New York, USA, 1999.
[9] Mr N. Sharad Chakravarthy, Mr I.
Naga Srinivas, Mr S. Siva Kumar,
“Classification Of Power Quality
Disturbances Using Artificial Neural
Networks”, Department of Electrical and
Electronics Engineering Gayatri Vidya
Parishad College Of Engineering, India,
2000.
[10] Vic Gosbell, Sarath Perera, Vic
Smith, “Technical Note No. 1 Understanding Power Quality”, Integral
Energy Power Quality Centre,
Wollongong, Australia, 1998.
[11] M. H. J. Bollen, “What is power
quality?”, Department of Electric power
Engineering Chalmers University of
Technology, Gothenburg, Sweden, 2003.
[12] “Interconnection Standards For
Qualifying Facilities, Costumer-Owned
Generators And Non-Utility
Generators”, Puget Sound Energy Inc.,
2001.
Roman Muli}, Olivera Doklesti}, Jo`ef Jeri~,
Nada Jev|evi}
UDC: 662.756.3
Savremene tehnologije za
dobijanje biodizela
Rezime
U radu se ukazuje na mogu}nosti optimizacije procesa sinteze biodizela, na upotrebu
visokoproduktivnih katalizatora, ultrazvuka... aditiva u proizvodnji biodizela.
Nesporna je }injenica da gravitaciona i centrifugalna separacija biodizela od sirovog
glicerola nije dovoljna.
Vakuumiranje dobijenog proizvoda na 70 stepeni C, pri vakuumu od 0,7 radi uklanjanja
metanola i vode do granice specifikacije kvaliteta iz Evro standarda nije racionalno. Nu`na je
vakuum destilacija.
Uklanjanje katalizatora je jo{ ve}i problem. Vodenim pranjem uru{ava se kvalitet biodizela,
otvara se ekolo{ki problem sapunice... Re{enje se nalazi u primeni absorbenata
(magnesola...), jonomase.
Dalje pobolj{anje kvaliteta pretpostavlja oplemenjivanje biodizela uz pomo} aditiva,
depresanata, baktericida...
Klju~ne re~i: Biodizel, optimizacija, alkoholiza, pre~i{}avanje, ultrazvuk, magnesol, aditivi
uslovima pregrejane tra`nje
biodizela, odlu~uju}i je uticaj
marketinga na unapre|enje
tehnologije alkoholize biogenih masno}a, na
optimizaciju tehni~kih re{enja postrojenja za
dobijanje biodizela, na razvoj oleohemije
uop{te. Inovacije su usmerene ka dostizanju
ekonomskog optimima: najjeftinija
proizvodnja, najkvalitetniji proizvod, najve}a
dobit, pri maksimalnoj za{titi `ivotne sredine.
Pritom, dominiraju}u poziciju ima
tehnologija zasnovana na bazno katalizovanoj
U
reakciji alkoholize triglicerida biljnog i
animalnog porekla, pri blagim, krajnje
produktivnim uslovima proizvodnje (niski
pritisci i tempereature, kratko vreme trajanja
procesa i operacija, mali utro{ci energetskih
fluida...). Racionalizacije su usmerene na
sni`avanje investicionih i eksploatacionih
tro{kova po jedinici kapaciteta.
pre~i{}avanje, definisanje i stabilizacioja
kvaliteta dobijenih produkata, primena
metilestera masnih kiselina, odnosno
biodizela, sirovog glicerola, masnih kiselina i
glicerinske vode.
Rezulzati ovih istra`ivanja dovode do sve
ve}e diferencijacije tehnolo{kih postupaka,
do formulisanja vi{e tehnologija za dobijanje
metilestera masnih kiselina.
1. Reakcija alkoholize
Optimizacija ovog procesa usmerena je na
izbor i koncentraciju katalizatora, odnos
reaktanata, me{anje (pove}anje povr{ina
kontakta reaguju}ih supstanci) temperaturu i
vreme reakcije. Op{ti uslovi su poznati:
temperatura 65 stepeni C, atmosferski
pritisak, odnos reaktanata 1:6, vreme reakcije
manje od 60 mimuta, vreme gravitacione
separacije u reaktoru oko 60 minuta, vreme
vakuumskog uklanjanja metanola i vlage iz
biodizela preko 100 minuta...
Nau~no-tehnolo{ka, in`enjering istra`ivanja
usmerena su manje na inovacije, vi{e na
primenu proverenih tehnolo{kih procesa i
U cilju pobolj{anja kvaliteta proizvoda i
operacija u oleohemijskoj, hemijskoj,
skra}ivanja vremena pojedinih
petrohemijskoj industriji. Predmet
istra`ivanja je
Tabela 1 Uticaj temperature na kinetiku reakcije, T=40 stepeni C
reakcija alkoholize,
separacija metilestera T (min)
0
3
6
masnih kiselina i
C g (g/l) 1,5 27,9 32,5
sirovog glicerola,
Ca(mol/l) 0,84 0,55 0,50
[024]
9
12
48,4 56,9
0,33 0,24
20
25
59 60,5
0,22 0,20
30
64,3
0,16
40
65
0,15
energija
Slo`eni procesi separacije i
pre~i{}avanja zamenjeni su
jednostavnijim u kojima nema
ispiranja, nema tro{enja
hemikalija...
Dijagram 1 Reakcija - konverzija ulja
2. Separacija i
pre~i{}avanje
proizvoda
Odvajanje metilestera masnih
kiselina od glicerola, usled
velike razlike u specifi~noj
te`ini, jeste relativno lako i
brzo. Problem je u
pre~i{}avanju. Mada glicerol
povla~i veliku koli~inu
nusproizvoda i ne~isto}a, u
metilestrima masnih kiselina
ostaju nodozvoljive velike
koli~ine metanola, glicerola,
vode, lu`ine...
Dijagram 2
Gravitaciona separacija je
spora i nepotpuna. Odvajanje
metilestera masnih kiselina
od sirovog glicerola uz
pomo} centrifugalnih
separatora je br`a, ali ne i
potpunija.
Reakcija - porast koncentracije glicerola
Ultrazvu~na separacija mo`e
biti od koristi. Ultrazvu~ne
frekvencije u intervalu od 200
do 300 khz izazivaju
aglomeraciju ~estica,
ubrzavaju odvajanje
komponenata, pove}avaju
~isto}u metilestera masnih
kiselina. Pri ni`im
frekvencijama od 200 khz
me{aju se faze. A pri vi{im
frekvencijama od 300 khz
ultrazvuk nema uticaja na
separaciju.
Tabela 2
Parametri alkoholize pod uticajem ultrazvuka
Ultrazvu~na frekvencija
28 khz
Ultrazvu~ni intenzitet
6 w/sm2
Vreme reakcije
15 minuta
Koli~ina katalizatora u odnosu na ulje
0,5 % te`.
Koli~ina metanola u odnosu na ulje
15 % te`.
Sadr`aj metilestera u biodizelu
vi{e od 98 % te`.
Kvalitet biodizela je u specifikaciji euro standarda.
procesa i operacija u~injeni su radikalni zahvati.
Brzina reakcije i stepen konverzije zna~ajno se
unapre|uju izborom efikasnijih katalitzatora.
Najlep{i primer su nove kontinualne tehnologije
zasnovane na ~vrstim katalizatorima, kao {to su
ETBE/ catacol tm proces i ESTERFIP- H tm.
Sa pove}anjem povr{ina kontakta reakcionih
fluida - raspr{ivanjem triglecirida i alkohola
posti`u se sjajni rezultati, prinos metilestera
masnih kiselina gotovo 100%, ~istog gliceroloa
od 98 %. Dobar primer je tehnologija Kri{tof
grupe iz Austrije.
Sa uvo|enjem ultrazvuka radikalno se
pobolj{ava transfer mase. Ultrazvu~na
iradijacija
unapre|uje
reakciju, izaziva
lokalno pove}anje
pritiska i
temperature {to
ubrzava reakciju, tj.
skra}uje vreme
reakcije na desetak
minuta, pri sobnoj
temperaturi.
Eksperimentalni rezultati
primene ultrazvuka za
separaciju biodizela u
Intercornu potvr|uju navedene podatke.
Dobijeni su precizniji podaci o po`eljnom
kvalitetu iradijacije.
Drugim re~ima, ultrazvuk unapre|uje
reakciju alkoholize, olak{ava separaciju i
pre~i{}avanje biodizela, ubrzava i pove}ava
aglomeraciju, odvajanja glicerola i drugih
ne~isto}a. Pri tome, tro{kovi ultrazvu~nog
tretmana, ultrazvu~ne (elektro) energije
iznose od 0,2 do 1,2 centa po litru goriva.
2. 1. Uklanjanje metanola i vode iz
Frekvencije ultrazvu~ne iradijacije reaktanata
biodizela
kre}u se od 15 do 100 khz, a snaga od 0,5 do
Klasi~an postupak vakuumiranje biodizela na
20 vata po santimetaru kvadratnom.
Laboratorijsklim eksperimentima u Interkornu, 60 - 70 stepeni C je skup i spor.
Murska Sobota,
Tabela 3 Parametri separacije biodizela pod uticajem
utvr|ene su
ultrazvuka
optimalne vrednosti
za frekvencije i snagu
iradijatora.
Zahvaljuju}i tome,
projektovan je i
izra|en pogonski
iradijator, koji se
potvrdio u praksi.
[025]
Ultrazvu~ne frekvencije
Ultrazvu~ni intenzitet
Vreme iradijacije
Vreme gravitacione separacije
Sadr`aj sirovog glicerola
Sadr`aj sapuna
200 do 300 khc
6 w/ sm2
3 min.
3 min.
manje od 17 % te`.
1%
energija
Dijagram 3 Sadr`aj vode pri vakuumiranju biodizela na 70 C, pri 0,7 vak.
2. 3. Uklanjanje
ne~isto}a iz biodizela
uz pomo}
jonoizmenjiva~ke mase
Primena jonoizmenjiva~ke
mase u procesima
pre~i{}avanja fluida je
najzastupljeniji,
najjednostavniji, najisplativiji
postupak u hemijskoj
industriji. Radi se o
polimerima u obliku zrna koji
uspe{no otstranjuju ne~isto}e
(soli...) iz rastvora. Postoje
specijalni tipovi
jonoizmenjiva~a ura|enih za
namenska pre~i{}avanja,
posebno za uklanjanje alkalija
(sapuna, glicerola...) iz
biodizela ( Amberlite BD
10dry).
Dijagram 4
Sadr`aj metanola pri vakuumiranju biodizela na 70 C , pri 0,7 v.
Pre~i{}avanje biodizela
pomo}u jonoizmenjiva~ke
mase je suvi tehnolo{ki
postupak. Otsustvo vode
tehnolo{ki i ekolo{ki olak{ava
proizvodnju biodizela.
Smanjuje gubitke biodizela i
metanola. Ne stvara ekolo{ki
balast (sapunica...).
Omogu}uje kvalitetniji rad,
pri normalnim uslovima, bez
filtriranja.
Jonomasa se ubacuje u
kolone, koje se lako ugra|uju
u postoje}a postrojenja.
Obezbe|uje kvalitet bio
dizela koji se uklapa u
specifikacije evro standarda.
3. Pobolj{avanje kvaliteta
biodizela
Ekonomija procesa ne mo`e podneti tro{kove
dugog i neefikasnog vakuumoranja.
Neprihvatljivi su i rezultati dobijeni na 70 C.
Eksperimentalni i procesni rezultati dovode
do zaklju~ka. Vakuumiranjem biodizela na
70 C, pri vakuumu od 0,7 bara je tehni~ki
neracionalno, a ekonomski neisplativo.
Re{enje je u pove}anju prenosa mase, u
vakuum destilaciji pri cirkulaciji biodizela
preko grejnih podova.
2. 2. Absorbentsko pre~i{}avanje
biodizela uz pomo} magnesola
Klasi~an postupak pranja metilestera masnih
kiselina vodom je prevazi|en. Zahteva
pove}ane investicione i eksploatacione
tro{kove u radu postrojenja za pranje i
su{enje. Obara kvalitet gotovog proizvoda.
Otvara ekolo{ki problem sapunice.
Alternativa je u suvom postupku.
Magnesol je komercijalni naziv za amorfnu,
hidroznu formu magnezijum silikata. Ima
Nevi|eno brz rast proizvodnje
i primene biodizela pospe{uje
tehno-ekolo{ka istra`ivanja.
Tehnolo{ki
Tabela 4 Uporedni parametri kvaliteta biodizela iz uljane
postupak za
repice
dobijanje biodizela
oboga}uje sa
ASTM 6751
svakim danom
Parametar
Standard Nepran 1,5% Magnesol Pran,su{en
modernim
Slob. glicerol, %
0,02
0,134
0,005
00
procesima koji
Totalni. glicerol, %
0,24
0,297
0,162
0,162
pove}avaju kvalitet
Karbon. ostatak, %
0,05
0,02
0,010
0,010
proizvodnje i
Sulfatni pepeo, %
0,20
0,033
0,0
0,002
primene, efikasnim
Oksid. Stabilnost, 110 C 6,0
0,61
2,25
0,49
operacijama koje
Na/K, mg/kg
5
161
4,0
3,0
olak{avaju rad u
Mg/Ca, mg/kg
5
6,0
0,0
5
~itavom repro
Sapuni, mg/kg
nema
1593
12
30
procesu. Elemini{u
se hemikalije
poroznu unutra{nju strukturu sa velikom
(voda, alkohol...Na, K, Ca, Mg) koje
uru{avaju kvalitet goriva i tehnike, koja
aktivacionom povr{inom (300 m2/g, po
zaga|uju `ivotnu sredinu (Cox, Nox...~a|,
B.E.T.). Tehnolo{ki postupak zasnovan na
aromati, ugljovodonici, soli).
magnesolu je alternativa pranju biodezala
Visok kvalitet produkcije motorne industrije
vodom. [tedi vreme, energiju. Smanjuje
uslovljava odgovaraju}i kvalitet goriva,
tro{kove investicija i proizvodnje. [titi
maziva, autohemikalija. Posebno je pa`nja
usmerena na unapre|enje kvaliteta
`ivotnu sredinu. I najva`nije, efikasno
marketin{ki novog proizvoda, biodizela.
uklanja ne~isto}e.
[026]
energija
Tabela 5 Uporedni parametri kvaliteta biodizela iz `utih
masno}a
ASTM 6751
Sobodni glicerol, %
Totalni glicerol,%
Ta~ka gorenja, C
Voda i sedim.,%
Karbonski ostatak,%
Sulfatni pepeo,%
Kinem. viskozitet,cs,40C
Total. sumpor,%
Cetanski broj
Ta~ka stinjavanja, C
Cu korozija
Kis. broj, KOH/gr
Fosfor, %, EN14214
Oksid. stabilnost,110 C
Sadr`aj metanola, %
Na/K, mg/kg
Mg/Ca, mg/kg
Sapun, mg/kg
0,020
0,240
130
0,05
0,05
0,020
1,9-6
0,05
47
max 3
max 0,8
max 0,001
min. 6
0,2
5
5
0
0,063
0,220
179
0,70
0,60
0,007
5,095
0,00146
57,8
10
1a
0,21
0,0009
0,5
0,116
16
0
2458
0,004
0,147
168
0,005
0,00
0,002
5,060
0,00133
57,4
9
1a
0,32
0,0008
4,3
0,002
1
1
4
0,037
0,185
190
0,06
0,013
0,004
5,107
0,00139
60,3
9
1a
0,27
0,0008
0,2
0,001
3
0
9
mikroorganizama;
- vezivanju
(neutralisanju)
vode,
onemogu}ivanju
hidrolize, pojave
mulja;
- pove}avanju mo}i
paljenja,
pobolj{avanju
procesa
sagorevanja;
- pobolj{avanju
filtrabilnosti,
obaranjem
temperature
zgu{njavanja, itd.
Dobro
komponovan paket
aditiva sni`ava
potro{nju goriva,
podmazuje vitalne
Dijagram 5 Uticaj sastava sme{e obi~nog i biodizela na filtrabilnost
Mada su kori{}eni neaditivirani, vi{e godina
stari uzorci biodizela iz pogona «Ekoprimat»
iz Novog Milo{eva, rezultati su zna~ajni.
Dobijeni su istra`ivenjem na Ma{inskom
fakultetu u Beogradu, u okviru diplomskog
rada P-156.
Sme{e biodizela i fosilnog dizela u svim
srazmerama imaju radikalno ni`e
filtrabilnost, ~itavih desetak stepeni C.
Metilestri masnih kiselina su, nesumnjivo,
sve zna~ajniji aditiv za pobolj{anje
energetskih i ekolo{kih svojstava fosilnog
dizela.
I ne samo to. Budu}nost metilestera masnih
kiselina je i u sintezi derivata masnih
kiselina, za dobijanje osnovnih komponenata
za proizvodnju maziva i aditiva
za maziva, kao i u sulfonacijama radi
dobijanja tenzida.
Poznato je da paleta proizvoda na bazi
metilestera masnih kiselina dosti`e
nemerljive granice: od pomenutih energenata,
maziva i tenzida do
hidrauli~nih fluida, inhibitora
korozije, emulgatora, epaditiva, sapuna; ulja za
su{enje, se~enje, oblikovanje,
podmazivanje, izvla~enje,
penetracije... pomo}nih
sredstava za farmaceutsku
prehrambvenu, tekstilnu,
ko`nu industriju.
4. Problem
nusproizvoda
Nagli porast proizvodnje
biodizela doveo je do
hiperprodukcije nusproizvoda
u ~itavom lancu reprodukcije.
Poga~a iz procesa
proizvodnje ulja br`e ili
sporije nalazi plasman u
industriji sto~ne hrane.
[ta vi{e, nije dovoljna kvalitetna proizvodnja
biodizela. Va`no je o~uvanje i unapre|enje
kvaliteta biodizela i u vreme lagerovanja i
primene. Zna~ajan je i kvalitet primene.
Du`e skladi{tenje ima za posledicu rizik od
dejstva vlage, hladno}e, mikroorganizama.
Stoga su neophodne preventivne aktivnosti.
Rezervoari se inertizuju. U biodizel se
ubacuju aditivi koji energetski i ekolo{ki
oplemenjuju dizel goriva.
Aditivi, bolje paketi aditiva sastoje se, po
pravilu, od regenerativnih, neotrovnih materija,
koje sadr`e depresante, dispergente,
antipenu{avce, baktericide, konzervanse,
razre|iva~e, sredstva za za{titu od korozije, i dr.
delove motora, onemogu}uje habanje,
smanjuje {tetne materije... omogu}uje ti{i i
bla`i rad i du`i vek motora...
Dodavanjem metilestera masnih kiselina u
dizel goriva posti`u se pomenuti efekti.
Pored pobolj{avanja ekolo{kih svojstava,
metilestri masnih kiselina pobolj{avaju i
energetska svojstva obi~nim dizel gorivima.
Pobolj{ava im se mazivost, cetanski broj...
frigo osobine.
Tabela 6 Kretanje filtrabilnosti u
zavisnosti od sastava sme{e
fosilnog i bio-dizela
Funkcionalna aktivnost aditiva je vi{ezna~na.
Sastoji se u:
- spre~avanju oksidacije, usporavanju starenja
goriva;
- stabilizovanju PH vrednosti goriva radi
za{tite tehno - ekolo{kog sistema od
hidrolize, korozije, pojave
Ekolo{ki balst predstavljaju
najvredniji produkti
oleohemijske reprodukcije, dragoceni
biokonzervansi, emulgatori..., gotovo
nezamenljivi u ishrani: fosfatidi (lecitini...),
lipidi, proteini iz procesa rafinacije ulje.
Usled lake i brze kvarljivosti moraju se
neodlo`no tro{iti ili preradjivati. U modernim
uljarama, to je re{eno. Ubacuju se kao sirovi
produkti u poga~e, u sto~nu hranu.
Delikatnija je, mada skupa njihova prerada dehidratacija, oduljivanje, separacija...
Najve}i, danas gotovo nere{iv marketin{ki
problem predstavlja sirovi glicerol. Iako
predstavlja najkvalitetniju sirovinu za
dobijanje svih vrsta glicerola, ima
nezamenljivu upotrebnu vrednost, usled
hiperprodukcije gotovo da nema tr`i{ne
vrednosti. Umesto profita, on predstavlja
gubitak. Prevelika ponuda ~istog i tehni~kog
glicerola drasti~no je oborila njihove cene.
Re{enje se mora na}i. Jer, rentabilne
proizvodnje biodizela ne mo`e biti bez
profitonosnog re{enja plasmana sirovog
glicerola. Dosada{nja praksa poklanjanja,
[027]
energija
Ona se mora dalje prera|ivati, pre~i{}avati.
Tehnologija dobijanja, primene ~istog
glicerola (99,5 -99,9 %) je poznata. Tr`i{te je
prezasi}eno. Stoga, marketin{ka obrada ovog
pitanja mora biti usmerena na inoviranu
primenu sirovog glicerola, ~iste glicerinske
vode i tehni~kog glicerola.
Sirovi glicerol se mo`e koristiti, kao
oplemenjuju}e sredstvo za pranje, negu i
za{titu, u proizvodnji pasta za pranje i
~i{}enje ruku, kuhinjske opreme...sanitarija.
Mnogo {iru primenu mo`e imati uproizvodnji
pomo}nih sredstava za prehrambenu,
hemijsku, farmakohemijsku...industriuju
(antipenu{avci, emulgatori...). Primarna
potro{nja sirovog glicerola je u produkciji
masnih kiselina i glicerinske vode.
Osnovna primena sme{e masnih kiselina je
delom proizvodnja kalijevog sapuna, a ve}im
delom dobijanje koncentrata za ishranu
`ivine.
Glicerinska voda je sirovina za dobijanje
~istog glicerola koji ima tradicionalnu
primenu u prehrambenoj, farmaceutskoj,
duvanskoj, hemijskoj ...industriji, u
kozmetici, industriji lekova, plastike,
eksploziva. Tehnologija prerade glicerinske
vode do ~istog glicerola je skupa jer
obuhvata, pored ostalih procesa, destilaciju i
rafinaciju.
bacanja, spaljivanja, pa i gasifikacije ove
dragocene sirovine predstavlja tehni~ko, ali
ne i ekonomsko, ekolo{ko re{enje. Tehni~kotehnolo{ki uslovi za preradu i pre~i{}avanje
sirovog , za dobijanje svih tipova kvalitetnog
glicerola, nusproizvoda i derivata postoje.
Problem je u primeni, preciznije u
iznala`enju novih oblika primene glicerola.
Prvi korak je na~injen. Separacija i
valorizacija sme{e masnih kiselina je re{ena.
Ostaje glicerinska voda, u specifikaciji
kvaliteta:
- glicerol
55 - 60 %
- soli
- masne kiseline
3 - 7 %
do
1%
Inovirana primena glicerinske vode je
mogu}a u izbegavanju skupih procesa, u u
tehnologijama za dobijanje neotrovnih
glicerinskih antifriza neophodnih u
prehrambenoj, farmaceutskoj... industriji, u
doma}instvima...
[ira primena tehni~kog glicerola mogu}a je u
industriji stro~ne hrane. Poznato je da
glicerol predstavlja preventivno i kurativno
sredstvo u borbi protiv opakih bolesti krava.
Obim potro{nje glicerola u ove svrhe je
neopravdano mali, usled prevelika cena
~istog glicerola. Stoga je tehni~ki glicerol u
zahtevanoj specifikaciji kvaliteta pravi
proizvod za oplemenjivanje sto~ne hrane. U
ove svrhe sto~noj hrani se mo`e dodavati od
5 do 10 % glicerola.
Potpuno, profitonosno re{enje problema
primene glicerola mo`e biti proizvodnja
glicerolterbutiletara, antidetonatorskog
dodatka benzinima.
Kao ekolo{ki balast u proizvodnji biodizela
mogu se pojaviti sapunica kod mokrih
tehnolo{kih postupaka, soli od neutralizacije
biodizela i od pre~i{}avanja glicerinske vode,
zasi}ena jono ili dr. masa od uklanjanja
alkalija u suvom tehnolo{kom postupku.
Literatura
1. Grupa autora, Novo u reprodukcionom
procesu biodizela, Energetika 2007, str. 138
2. Roman Muli} i sar., Optimizacija procesa
proizvodnje biodizela, Energetika 2006,
3. Roman Muli}, O kvalitetu biodizela,
Energija, 2005, 1, str. 82
Izvor: HBI
[028]
4. Van Gerpen, Biodiesel Produktion
technology, NREL, 2004.
energija
Prof. dr Vojin Grkovi}, Prof. dr Ivan Pesinjan{ki
Fakultet tehni~kih nauka, Novi Sad
UDC: 621.165 : 621.181.27.004 (497.11)
Kombinovanje postrojenja
gasnih i parnih turbina [anse i mogu}nosti za
primenu u Srbiji
Uvod
Rezime
U toku tehni~kog razvoja gasnih i parnih
turbina stvorena je ideja i za njihovo
kombinovanje u jedinstveno termoenergetsko
postrojenje. Motivi kombinovanja su u
po~etku bili veoma razli~iti. Prvo
kombinovano postrojenje mogla bi, zapravo,
biti Holzwort-ova gasna turbina iz 1910
godine. To je bila turbina sa jednim vencem
lopatica na vertikalnom vratilu gde je parna
turbina kori{}ena za pokretanje
turbokompresora - jedan neobi~an koncept
kombinovanja koji nikada kasnije nije bio
ponovljen. Osim toga, primetimo da je
Holzwort-ova gasna turbina imala
sagorevanje pri konstantnoj zapremini,
re{enje koje je posle niza eksperimenata
napu{teno, tako da dana{nje gasne turbine
imaju sagorevanje pri konstantnom pritisku.
Moderan razvoj kombinovanih postrojenja
posle II Svetskog rata bio je motivisan, s
jedne starne `eljom da se na najbr`i na~in
pove}a snaga ali i stepen korisnosti
postoje}ih parnih blokova, i, sa druge strane,
da se kod novih blokova ostvare {to vi{e
vrednosti stepena korisnosti. Ovaj drugi
motiv doveo je do potpuno novih
koncepcijskih re{enja koja danas
omogu}avaju ostvarivanje najve}ih vrednosti
stepena korisnosti jednog komercijalnog
termoenergetskog postrojenja. Faznom
izgradnjom ovih postrojenja (prvo gasne pa
parne urbine) obezbe|ivalo se i ekonomi~nije
pra}enje novim kapacitetima porasta
konzuma u elektroenergetskim sistemima.
Glavni motivi za kombinovanje postrojenja gasnih i parnih turbina su: 1) ostvarivanje
najve}eg stepena korisnosti pri proizvodnji elektri~ne energije i 2) pove}anje snage i stepena
korisnosti pri produ`enju radnog veka postoje}ih parnih blokova. Oba ova motiva su prisutna
pri dono{enju odluka o izgradnji novih elektroenergetskih kapaciteta kod nas. U radu je dat
pregled i kratak prikaz nekih od postrojenja izvedenih u svetu kombinovanjem postoje}ih
parnih i novih gasnih turbina. Prikazane su osnovne mogu}e varijante kombinovanja
postrojenja gasnih i parnih turbina. Data je analiza prednosti i nedostataka prikazanih
varijanti. Posebno je rasmotrena varijanta u kojoj gasna tubina obezbe|uje toplotu za
regenerativno zagrevanje napojne vode postrojenja parne urbine. Mogu}nosti ovakvog
re{enja su ilustrovane numeri~kim primerom kombinovanog postrojenja visoko temperaturnih
gasnih turbina i parne turbine snage 135 MW.
Teorijsku osnovu kombinovanih postrojenja
gasnih i parnih turbina pretstavlja
kombinovanje Joule-ovog (J) i ClausiusRankine-ovog (CR) ciklusa. Kombinovanjem
ova dva ciklusa tako da jedan deo toplote
koja se odvodi iz J ciklusa, pretstavlja jedan
deo ili celokupnu toplou koja se dovodi CR
ciklusu omogu}ava ukupno manje
nepovratnosti u odnosu na nepovratnosti koje
ima svaki od ovih ciklusa posebno. Pri tome
}e o~igledno kombinovani ciklus imati
utoliko manje nepovratnosti, ukoliko se {to
Combining Gas and Steam Turbines - Chances and Posibilities for
Application in Serbia
The main motives for combining of steam and gas turbines are: 1) to enable the highest
efficiency in electricity production for new power plants and 2) to increase the power, as well
as the efficiency, in repowering procedures together with life extension of existing power
plants. Both motives are incorporated in the decisions making process for new electrical
energy capacities in our country too. In the paper is presented short overview of some, in the
world existing, steam turbines repowered by combining with new gas turbines. The main
schemes and solutions for combining of gas and steam turbines are presented too. The
analysis of strengthens and weakness of the schemes and variants are discussed. More
detailed is treated scheme with gas turbine exhaust heat inputted into feed water system of
existing steam turbine. The possibilities of this scheme are illustrated with numerical example
of combining existing steam turbine, electrical power of 135 MW, and high temperature gas
turbines.
ve}i deo toplote odvede iz J ciklusa radi
predaje CR ciklusu, i ukoliko toplota
odvedena iz J ciklusa ima {to ve}e u~e{}e u
koli~ini toplote koja se dovodi CR ciklusu.
Fizi~ka veza izme|u J i CR ciklusa ostvaruje
se preko kotla u kome, koriste}i deo entalpije
izlaznih gasova iz gasne turbine, napojna
voda isparava da bi nastala para potom,
ekspandiraju}i u parnoj turbini, dala rad.
Okolini se predaje neiskori{}eni deo toplote
izlaznih gasova iz gasne turbine i deo toplote,
na sasvim niskom temperaturskom nivou,
koji ima para na izlazu iz parne turbine.
Koli~ina toplote koja se predaje okolini kod
kombinovanog, Joule-ovog i ClausiusRankine-ovog (JCR) ciklusa manja je od
zbira toplota koje se predaju okolini kod
svakog od ovih ciklusa, kada se oni
[029]
posmatraju posebno, {to je povoljno i sa
stanovi{ta za{tite okoline. Parametri i J i CR
ciklusa treba da budu prilago|eni kombinovanom radu, i razlikuju se od parametara
za slu~aj odvojenih ciklusa, kada svaka
turbina radi posebno.
Najva`niji energetski efekti kombinovanja J i
CR cilusa su: ve}i stepen korisnosti i ve}i
specifi~ni rad, koji se na taj na~in mogu
ostvariti. Glavni termodinami~ki parametri
kombinovanog JCR ciklusa, tj. stepen
korisnosti u funkciji specifinog korisnog
rada, stepena kompresije i temperature gasova ispred gasne turbine, prikazani su na slici
1, prema [1]. U ovom slu~aju dobijaju se ni`e
vrednosti optimalnog stepena kompresije za
maksimalni stepen korisnosti, i, naravno,
ve}a vrednost stepena korisnosti nego kod
energija
prostog J ciklusa jednake temperature ispred
turbine. I kod kombinovanog JCR ciklusa
povi{enje temperature ispred gasne turbine
dovodi do pove}anja stepena korisnosti, pa je
i ovde put za pove{avanje stepena korisnosti
podizanje najvi{e temperature u ciklusu gasne
turbine. Stoga, razvoj gasnih turbina u pravcu
vi{ih temperatura sagorevanja, radi ostvarivanja njihovih vi{ih stepena korisnosti, istovremeno omogu}ava dalje pobolj{anje stepena korisnosti kombinovanog JCR ciklusa.
Naravno, i kod kombinovanog ciklusa vi{im
temperaturama sagorevanja odgovaraju ve{i
optimalni stepeni kompresije, slika 1.
Kombinovanje J ciklusa sa dogrevanjem i CR
ciklusa omogu}ava postizanje vi{ih vrednosti
stepena korisnosti i specifi~nog korisnog rada,
u odnosu na kombinaciju prostog J i CR
ciklusa. To se mo`e videti i sa slike 2, na
kojoj su, za ove dve kombinacije, prikazane
zavisnosti stepena kompresije od specifi~nog
korisnog rada i najvi}e temperature ciklusa,
pri optimalnim vrednostima stepena kompresije. Slika je izra|ena na osnovu podataka datih u literaturi [2] a preuzeta je iz literature [3].
Koncepcijska re{enja i sheme
kombinovanih postrojenja
gasnih i parnih turbina
Dosada{nji vrlo intenzivan tehni~ki razvoj,
kako gasnih i parnih turbina posebno, tako i
njihovog kombinovanja, doveo je
do nekoliko razli~itih
koncepcijskih re{enja
kombinovanih postrojenja kao
celine. Svako od tih re{enja
obezbe|uje razli~ite energetske
efekte, uz razli~ite optimalne
uslove primene u odgovaraju}em
energetskom sistemu, odnosno
sistemima. Sva ta re{enja
mo`emo sistematizovati prema
razli~itim kriterijumima. Jedna
od najpogodnijih sistematizacija
je prema nosiocu kojim se
toplota uvodu CR ciklus,
odnosno u postrojenje parne
turbine. Tako mo`emo definisati
5 osnovnih grupa kombinovanih
postrojenja i to: nosilac toplote
za CR ciklus su produkti
sagorevanja iz gasnih turbina a
predaja toplote se vr{i u kotlu sa
dodatnim lo`enjem ili bez njega;
nosilac toplote za CR ciklus je
vodena para; nosilac toplote za
CR ciklus je vrela voda nosilac
toplote za CR ciklus su i vodena
para i vrela voda i, kona~no,
specifi~ne i nestandardne
kombinacije J i CR ciklusa.
Slika 3 Shema jednostavnog kombinovanog
postrojenja gasnih i parnih turbina (JKP)
Slika 4 Shema kombinovanog postrojenja ganih i
parnih turbina bez dodatnog lo`enja (GIP)
Za sistematizaciju ali i za analizu
kombinovanih
postrojenja gasnih i parnih
Slika 1 Glavni termodinami~ki parametri
turbina mogu se zgodno
kombinovanog Joule-ovog i Clausiusupotrebiti odgovaraju}i
Rankine-ovog ciklusa, prema [1]
indikatori. Kao posebno pogodne
indikatore izdvajamo stepen
korisnosti kombinovanog
postrojenja ηKP =
(PeGT+PePT)/(QdGT+QdPT) i udeo
snage gasne turbine γGT =
PeGT/PeKP.
a) Nosilac toplote za CR
ciklus su produkti
sagorevanja iz gasnih
turbina
Slika 2 Glavni termodinami~ki parametari
kombinacije J ciklusa (sa dogrevanjem i
bez njega) i CR ciklusa [2,3]
U ovoj grupi razlikujemo dve
podgrupe. Prvu predstavlja
jednostavno kombinovano
postrojenje (JKP). Ovde se na
najjednostavniji na~in kombinuje
standardno parno postrojenje i
standrdno postrojenje gasne
turbine tako da gasovi iz gasne
turbine odaju deo svoje entalpije
u kotlu parnog postrojenja koji
pri tome zdr`ava svoje sopstveno
lo`enje, slika 3. U praksi se ovim
konceptom ostvaruju vrednosti
udela snage gasne turbine
γGT = 0,1 - 0,3.
Drugu gupu predstavljaju
kombinovana postrojenja bez
dodatnog lo`enja kotla parnog
bloka, dakle samo gas i para
(GIP), slika 4. Ovakva
kombinovana postrojenja su
poznata pod komercijalnim
[030]
nazivima: za englesko govorno podru~je STEAG (skra}enica od englesh re~i: steam
and gas), odnosno za nema~ko govorno
podru~je - GUD (skra}enica od nema~kih
re~i: gas und dampf). Za ova kombinovana
postrojenja su karakteristi~ne visoke
vrednosti udela snage gasne turbine
γGT ≈ 0,60 - 0,66.
Ovde je gasna turbina uglavnom standardne
izvedbe, dok kotao (generator pare) i parna
turbina moraju da budu i po parametrima i
projektno posebno prilago|eni radi
ostvarivanja najboljih rezultata. U tom smislu
parni blok mo`e biti podeljen na dva nivoa
pritiska. Ovakvo re{enje omog}ava manje
nepovratnosti u procesu dovo|enja toplote
parnom bloku, {to rezultira boljim stepenom
korisnosti kombinovanog postrojenja ηKP.
Sli~no prethodnom, parni blok mo`e biti
podeljen i na tri nivoa pritiska. Tako se
omogu}ava dodatno smanjenje nepovratnosti
u procesu dovo|enja toplote parnom bloku,
{to rezultira daljim pobolj{anjem stepena
korisnosti kombinovanog postrojenja ηKP u
odnosu na prethodni koncept sa dva nivoa
pritiska.
b) Nosilac toplote za CR ciklus je
vodena para
U ovoj grupi kombinovanih postrojenja,
funkcionalna jedinica generator pare, koju
~ine gasna turbina i njen parni kotao «dodaje»
se, odnosno spaja se sa parnim blokom. Tako
imamo dva kotla. Jedan, u kome se para
generi{e koriste}i samo entalpiju gasova iz
gasne turbine, i drugi kotao u kome se para
generi{e lo`enjem goriva parnog nloka. U
energija
literaturi sa nema~kog govornog podru~ja
ovakvo kombinovano postrojenje naziva se
sjedinjeno postrojenje ili sjedinjena elektrana
(Verbundkraftwerk). S obzirom da se u parno
postrojenje toplota unosi vodenom parom, mi
bismo ovakva kombinovana postrojenja
mogli nazvati «Sjedinjeno parom
postrojenje», ili skra}eno: SEPP. Ovako
sjedinjenim postrojenjem se u praksi, za sada,
ostvaruju vrednosti udela snage gasne turbine
γGT = 0,1 - 0,4.
Pritisak pare na izlazu iz kotla generatora
pare je usagla{en sa pritiskom sve`e pare
parnog bloka, ili, alternativno sa pritiskom
dogrejane pare. U prvom slu~aju, para iz
generatora pare me{a se sa sve`om parom pre
njenog ulaska u turbinu visokog pritiska. U
drugom slu~aju (slika 5), para iz generatora
pare me{a se sa dogrejanom parom pre
njenog ulaska u turbinu srednjeg pritiska.
Naravno i ovde generator pare mo`e imati
dva nivoa pritiska. Primena generatora pare
sa dva nivoa pritiska omog}ava smanjenje
nepovratnosti i, zbog toga, bolji stepen
korisnosti kombinovanog postrojenja ηKP.
U principu i ovde generator pare mo`e imati
tri nivoa pritiska, odgovaraju}e uskla|ena sa
pritiscima pare u parnom bloku, ~ime se
omogu}ava dalje pobolj{anje stepena
korisnosti kombinovanog postrojenja ηKP.
c) Nosilac toplote za CR ciklus je
vrela voda
Umesto za generisanje pare za parni blok,
entalpija gasova iz gasne turbine mo`e biti
iskri{}ena i za zagrevanje napojne vode
parnog bloka u vodogrejnom kotlu, slika 6. U
tom slu~aju para, umesto da bude odvedena u
regenerativne zagreja~e, nastavlja ekspanziju
u parnoj turbini pove}avaju}i njenu snagu. S
obzirom da se u parno postrojenje toplota
unosi vrelom vodenom pod pritiskom
(napojnom vodom), mi bismo ovakva
kombinovana postrojenja mogli nazvati:
«Sjedinjena vodom postrojenja», ili skra}eno
SEPV. Vodogrejni kotao je povezan
paralelno sa regenerativnim zagreja~ima
niskog i visokog priitiska, ~ime se
omogu}ava i autonoman rad parnog bloka za
vreme stajanja gasne turbine. Ovako
sjedinjenim postrojenjem se mogu ostvariti
vrednosti udela snage gasne turbine
γGT = 0,1 - 0,3.
d) Nosioci toplote za CR ciklus su i
vodena para i vrela voda
Prethodna dva re{enja mogu biti
kombinovana, tako da se toplota iz gasne
turbine unosi u parno postrojenje i vodenom
parom i vrelom vodenom pod pritiskom
(napojnom vodom). To bi mogla biti:
«Sjedinjena parom i napojnom vodom
postrojenja», ili skra}eno: SEPPV. Ovde,
pored osnovnog kotla za generisanje pare,
imamo kotao u kome se vr{i i zagrevanje
napojne vode i generisanje dela pare za parni
blok. Pritisak pare, u principu, mo`e
odgovarati pritisku sve`e pare, dogrejane
pare, ili pare niskog pritiska (ispred turbine
niskog pritiska) parnog bloka.
Ovako sjedinjenim postrojenjem se mogu
ostvariti vrednosti udela snage
gasne turbine γGT = 0,1 - 0,35,
Slika 5 Shema kombinovanog postrojenja ganih i
zavisno od snage parnog dela
parnih turbina sa vodenom parom nosiocem
postrojenja. Prema
toplote za CR ciklus (SEPP)
raspolo`ivim podacima u fazi
izgradnje se nalaze dva bloka
prema ovom koceptu - jedan
snage 400 drugi snage 750 MW.
e) Postrojenja za
specifi~ne i
nestandardne
kombinacije J i CR
ciklusa
Slika 6 Shema kombinovanog postrojenja ganih i
parnih turbina sa vrelom vodom nosiocem
toplote za CR ciklus (SEPV)
Pored opsanih, postoje jo{
neka koncepcijska re{enja
primene gasne turbie i kotla
utilizatora radi dobijanja
ve}eg jedinilnog rada i/ili
boljeg stepena korisnosti od
zasebnog (samostalnog)
postrojanja gasne turbine.
Ovde, na primer, mo`emo
svrstati kombinovana
postrojenja gasne turbine sa
ubrizgavanjem pare i parne
turbine.
Analiza shema
kombinovanja gasnih
i parnih turbina
Za analizu shema
kombinovanja gasnih i parnih
turbina koristi}emo
[031]
koordinatni sistem: stepen korisnosti
kombinovanogpostrojenja ηKP - udeo snage
gasne turbine γGT. U tom cilju posmatra}emo
tri «ekstremna» postrojenja i to: kombinovano
postrojenje bez dodatnog lo`enja kotla
parnog bloka (GIP), postrojenje same parne
turbine i postrojenje same gasne turbine.
Kombinovana postrojenja bez dodatnog
lo`enja kotla parnog bloka (GIP) ostvaruju
najbolji stepen korisnosti - oko ηKP ≈ 0,56,
pri γGT ≈ 0,66. Naravno, lo{ije stepene
korisnosti ostvaruju pojedina~no parno
postrojenje (γGT = 0), i pojedina~no
postrojenje gasne turbine (γGT = 1). Veli~ina
stepena korisnosti samog parnog postrojenja
zavisi od parametara odgovaraju}eg CR
ciklusa, goriva koje se koristi i primenjenog
tehni~kog re{enja hla|enja. Veli~ina stepena
korisnosti samog postrojenja gasne turbine
zavisi od temperature gasova ispred turbine i
stepena kompresije, dakle od parametara
odgovaraju}eg J ciklusa. Visokotemperaturne
gasne turbine koriste gasovito gorivo. Stepeni
korisnosti ova tri postrojenja, dakle: GIP,
parni blok i gasni blok, u dijagramu γGT -ηKP
odre|uju tri ta~ke izme|u kojih le`e sva
ostala koncepcijska re{enja ~ije su sheme
prikazane, slika 7, prema [4]. Baza za parno
postrojenje, odnosno za parni deo
kombinovanih postrojenja, ~iji stepeni
korisnosti su prikazani na slici 7, je blok na
kameni ugalj. Vi{i (ili ni`i) stepeni korisnosti
parnog i gasnog bloka izazivaju vi{e (ili ni`e)
vrednosti stepena korisnosti svakog od
kombinovanih postrojenja u podru~ju trougla
sa slike 7. Primetimo da su stepeni korisnosti
na{ih blokova na lignit, ne mnogo ve}i, ve}
vi{e bliski stepeneima korisnosti savremenih
gasnih turbina.
Sa stanovi{ta brzine, odnosno potrebnog
vremena za gradnju prednost imaju
kombinovana postrojenja bez dodatnog
lo`enja kotla parnog bloka (GIP). Sa
stanovi{ta dinamike ulaganja radi pokrivanja
elektri~nog konzuma kombinovana
postrojenja su u pricipu povoljnija od
pojedina~nih parnih ili gasnih blokova. Sa
stanovi{ta stepena korisnosti pri smanjenom
optere}enju bloka varijante SEPP, SEPV i
SEPPV omogu}avaju zna~ajno bolje efekte
od varijanti JKP i GIP.
Kombinovana postrojenja JKP, SEPP, SEPV
i SEPPV su pogodna, osim za izgradnju
novih postrojenja, i za rein`enejring
postoje}ih parnih blokova u cilju pove}anja
njihove snage i/ili stepena korisnosti.
Dodavanje kotla utilizatora i gasnih turbina u
varijantama SEPP, SEPV i SEPPV mo`e da
bude izvedeno uz minimalno stajanje
postoje}eg parnog bloka. Prema iskustvima
sa blokovima 400-750 MW to stajanje se
mo`e svesti na samo osam do deset nedelja.
U tom pogledu posebno je pogodan SEPV
koncept jer zahteva najmanje rekonstrukcije
postoje}eg parnog bloka. Energetsku
efikasnost postrojenja za varijantame SEPP,
SEPV i SEPPV, dobijene rein`enjeringom
postoje}ih parnih blokova, ocenjujemo
pomo}u marginalnog stepena korisnosti
energija
Slika 7 Stepeni korisnosti kombinovanih postrojenja: GIP, JKP i SEPV, u dijagramu
γGT -ηKP, prema [4]
pove}anjem elektri~ne snage parne turbine
pri radu u okviru kombinovanog postrojenja,
jer je bazni radni re`im parne turbine
relativno blizu maksimalnom protoku pare
odre|enom njenom propusnom mo}i.
Sa stanovi{ta dinamike ulaganja i
ravnomernosti pokrivanja prirasta konzuma u
elektroenergetskom sistemu prednost imaju
varijante sa dve i tri gasne turbine. Detaljnija
tehnoekonomska analiza (koja nije bila
predmet ovog rada) mo`e ukazati koja bi od
te dve varijante u konkretnim energetskim
kao i u uslovima finansiranja bila povoljnija.
Zaklju~ak
ηG = (ΔPePT+PeGT)/QdGT, gde je sa ΔPePT
obele`en porast snage postoje}eg parnog
postrojenja pri ovakvom kombinovanju sa
gasnom turbinom. Pri dobrom rein`enjeringu
mogu se o~ekivati vrednosti marginalnog
stepena korisnosti ηG =0,52-0,56, zavisno od
stepena korisnosti primenjene gasne turbine.
U Evropi se sada razmatra primena koncepta
SEPP, SEPV i SEPPV za rekonstrukciju
postoje}ih blokova na ~vrsto gorivo ukupne
snage preko 1600 MW.
Primer re{enja sa gasnom
tubinom za regenerativno
zagrevanje napojne vode (SEPV)
Za kombinovano postrojenje gasnih i parnih
turbina sa vrelom vodom kao nosiocem
toplote od gasnog do parnog procesa (SEPV),
prema shemi sa slike 6, napravljena je analiza
sa parnom turbinom PT-135/165 i sa tri
razli~ite gasne turbine proizvo|a~a General
Electric. Parna turbina PT-135/165 je turbina
za spregnutu proizvodnju elektri~ne i toplotne
energije (SPETE) sa oduzimnajima pare za
tehnolo{ke i potrebe daljinskog grejnja i sa
turbinom niskog pritiska nepotpune propusne
mo}i [7]. Maksimalna elektri~na snaga ove
turbine nije u kondenzacionom re`imu, ve} u
re`imu protoka na odvodima pare za
tehnolo{ke i za potrebe daljinskog grejanja
koji obezbe|uju najbolje iskori{}enje
propusne mo}i turbina srednjeg i niskog
pritiska. Propusna mo} turbina srednjeg i
niskog pritiska je ocenjena na bazi
raspolo`ivih tehni~kih podataka. Podaci o
gasnim turbinama uzeti su iz literature [1].
Podaci o rasmatranim gasnim turbinama i
rezultati analize prikazani su u tabeli 1.
U radu je dat prikaz i analiza kombinovanih
postrojenja gasnih i parnih turbina. Prikazana
analiza i rezultati prora~una pokazuju da
kombinovanje gasnih i parnih turbina prema
konceptima SEPP i SEPV, odnosno SEPPV,
omogu}avaju da se postoje}i parni blokovi uz
minimalni obim njihovog rein`enjeringa
kombinuju sa gasnim turbinama. Na taj na~in
mo`e se ostvariti efikasnije kori{}enje
primarnih energetskih resursa kroz bolji stepen
korisnosti postrojenja, odnosno kroz bolji
marginalni stepen korisnosti. Ovi efekti se
mogu ostvariti dodavanjem gasnih turbina bez
du`eg zaustavljanja parnih blokova. Postoje}a
evropska iskustva ukazuju na prihvatljiv
period zastoja od dva do tri meseca.
Za analizu je uzet grejni re`im parne turbine,
pri ~emu je propusna mo} parne turbine uzeta
kao poznat uslov ograni~enja. Pretpostavljeno
je da gasne turbine koriste gasovito gorivo.
Posmatrane tri gasne turbine imaju razli~ite
elektri~ne snage pa je radi obezbe|enja
zahtevane snage za predaju toplote od gasnih
turbina postrojenju parne turbine uzet
potreban broj gasnih turbina.
Kombinovanje gasnih i parnih turbina prema
konceptima SEPP i SEPV, odnosno SEPPV,
omogu}avaju povoljne efekte i sa stanovi{ta
dinamike investicionih ulaganja i
ravnomernosti pokrivanja prirasta konzuma u
elektroenergetskom sistemu. Za kvantitativnu
ocenu ovih efekata u konkretnim energetskim
i finansijskim uslovima potrebne su posebne
studijske analize.
Sa stanovi{ta stepena korisnosti
kombinovanog postrojenja u re`imu
spregnute proizvodnje elektri~ne i toplotne
enrgije (SPETE) najpovoljnije je re{enje sa
jednom turbinom PG7111(EA), mada i
kombinovano postrojenje sa dve gasne
turbine PG6541(B) u tom pogledu ima vrlo
bliske efekte. U pogledu marginalnog stepena
korisnosti najpovoljnije efekte daje
kombinovano postrojenje sa jednom gasnom
turbinom PG7111(EA). Prema tome, i kada
posmatramo oba kriterijuma zajedno, dakle i
stepen korisnosti kombinovanog postrojenja i
marginalni stepen korisnosti, najpovoljnije
kombinovano postrojenje je opet ono sa
jednom gasnom turbinom PG7111(EA).
Dobijene vrednosti marginalnog stepena
korisnosti za sve tri rasmatrane varijante su
relativno niske, {to mo`emo objasniri malim
Rezultati prora~una izra`eni kroz relativno
niske vrednosti marginalnog stepena
korisnosti, ukazuju da ne moraju svi na{i
parni blokovi a priori biti podjednako
pogodni, odnosno da nemoraju svi da daju
podjednako dobre energetske efekte pri
rein`enjeringu za kombinovana postrojenja
prema jednom od koncepata SEPP i SEPV,
odnosno SEPPV. Za objektivnu ocenu trebalo
bi realizovati odgovaraju}i istra`iva~ki
program i sprovesti sli~ne analize za sve na{e
blokove na ~vrsto gorivo.
Literatura
[1] Hopkins J. E.: "GE Gas Turbine
Performance Characteristics", 35th GE
Turbine State-of-the-Art Technology
Seminar, GER-3567B, August 1991.
Tabela 1 Polazni podaci za gasne turbine i prora~unom dobijene vrednosti indikatora energetske efikasnosti kombinovanog postrojenja
Tip gasne
turbine
PG5371(PA)
PG6541(B)
PG7111(EA)
GASNE TURBINE
Broj
Snaga jedne
ma{ina
ma{ine
n (-)
PeGT (MW)
3
26.3
2
38.34
1
83.5
[032]
Stepen
korisnosti
ç GT (-)
0.28
0.31
0.325
KOMBINOVANO POSTROJENJE
Udeo snage
Stepen
Marginalni stepen
gasne turbine
korisnosti
korisnosti
ãGT (-)
ç KP (-)
ç G (-)
0.318
0.593
0.292
0.312
0.615
0.323
0.331
0.617
0.333
energija
[2] Rice, I. G.: "The Combined Reheat Gas
Turbine/Steam Turbine Cycle Part I - A
Critical Analysis of The Combined Reheat
Gas Turbine/Steam Turbine Cycle",
Transactions of the ASME, Journal of
Engineering for Gas Turbines and Power,
Vol. 102, January 1980, pp. 35-41.
[3] Grkovi} V.: "Hladjenje gasnih turbina",
De~je Novine, Gornji Milan-ovac, 1994,
ISBN 86-367-0687-4
[4] Böhm H.: "Fossilbefeuerte Kraftwerke",
VGM Kraftswerktechnik, 74 (1994), Heft 3.
Dr Ivan [kokljev, Mr Viktor Maksimovi}
Elektrotehni~ki fakultet, Beograd
UDC: 621.311.1.016
Reaktivna snaga u
formulaciji ATC
ograni~enja u mre`i
otvorenog pristupa
Rezime
Cilj ovog rada je uvo|enje nove promenljive veli~ine, reaktivne snage, u uobi~ajenu definiciju
mre`nog ograni~enja poznatog kao raspolo`iva prenosna mo} voda ili ATC (Avaliable
Transmission Capacity). Ova tema je kao jo{ nedovoljno diskutovana kod nas izvu~ena iz
konteksta problematike re{avanja zagu{enja u mre`i elektroenergetskog sistema otvorenog
pristupa u deregulisanom okru`enju. U mre`i otvorenog pristupa, postoje transakcije energije
(snage) koje ~ine promet nakon zaklju~enog trgova~kog posla. Matemati~ki, transakcije su
izra`ene preko matrice distributivnih faktora PTDF (Power Transfer Distribution Factors).
Ovi su, pak, dobijeni iz modela mre`e koji je poznat kao DC prora~un tokova snaga. Izvan
konteksta ovoga rada osta}e i opis metode optimizacionog transakcionog menad`menta
(OTM), zasnovane na linearnom programiranju sa linearnim sigurnosnim ograni~enjima,
koja su izra`ena kao raspolo`ivi prenosni kapaciteti zagu{enih vodova (ATC). OTM generi{e
odr`iva re{enja tokova snaga u Ward&Hale test mre`i sa transakcijama
Klju~ne re~i: Reaktivna snaga, menad`ment zagu{enja, DC prora~un tokova snaga, PTDF,
ATC, vizualizacija.
Abstract
The aim of this paper is to introduce a new variable, reactive power, to the usual definition of
the network constraint known as the Available Transmission Capacity (ATC). This topic is, as
yet insufficiently discussed with us, extracted from the context of the more general problem of
solving power system congestion management in the open access power system network. In
the open access power system network transactions of energy (power) exist as a consequence
of the closed deals on the market. Mathematically, transactions are expressed through so
called PTDF (Power Transfer Distribution Factors). These factors are obtained with
assistance of the well known DC load flow network model. Out of the scope of this paper is
also the linear programming optimisation transaction management method (OTM) with linear
security constraints calculated and presented as Avaliable Transfer Capability (ATC). OTM
generates feasible solutions of power flows in the Ward&Hale test power system network with
transactions.
Keywords: Reactive power, Congestion management, DC load flow, PTDF, ATC,
visualisation.
UVOD
Reaktivna snaga Q, po definiciji, jednaka je
maksimalnoj vrednosti one komponente
snage (u vremenu) p(t) koja putuje naprednazad po vodu, ima nultu srednju vrednost i
prema tome, ne vr{i nikakav rad. S druge
strane, realna, aktivna snaga P defini{e se kao
srednja vrednost p(t) i stoga, fizi~ki,
ozna~ava korisnu snagu koja se prenosi.
Njena veli~ina veoma zavisi od poznatog
faktora snage cosϕ [1]. U monofaznom
modelu (uravnote`ene) mre`e
[033]
elektroenergetskog sistema kakav se naj~e{}e
koristi u prora~unima tokova snaga, ϕ je ugao
izme|u fazora napona i struje na pristupu
komponente, na primer voda mre`e.
Kombinacija predznaka dve veli~ine, P i Q,
za izabrani (na primer usagla{eni) sistem
napon/struja na pristupu voda, opredeljuje
smer obe snage na vodu, a uvidom u {emu
odre|uje se i to da li je komponenta {eme
prijemnik (potro{a~) ili predajnik (generator)
te snage. Neke komponente mre`e mogu da
se jave u obe ove funkcije, dok je nekima
garantovana samo jedna. DC prora~un tokova
energija
snaga je linearna, jednokora~na
aproksimacija (bez gubitaka) ina~e
nelinearnog, iterativnog, AC prora~una
tokova snaga, kojim se re{ava problem
raspodele tokova snaga u ustaljenom stanju
uravnote`ene mre`e elektroenergetskog
sistema za zadate grani~ne uslove. Koliko je
poznato, jedino konsekventno, potpuno
matri~no izvo|enje ovog problema dato je u
[2].
U poslednjih nekoliko godina govori se o
pravu potro{a~a da kupi elektri~nu energiju
od bilo kog nezavisnog proizvo|a~a
elektri~ne energije. Taj novi, deregulisani
pristup, teorijski pru`a dobit svim u~esnicima
trgovanja na mre`i, transformi{u}i
„vertikalno“ ure|enu elektroprivredu u
demonopolizovano, „horizontalno“,
hijerarhijski organizovano preduze}e [3]. U
savremenoj praksi takav pristup je osim nekih
prednosti doneo i probleme u vidu
„zagu{enja“ u mre`i.
„Zagu{enje“ voda (komponente mre`e) samo
je novo ime u novoj paradigmi (deregulisani
elektroenergetski sistem), za stari pojam
„prekora~enje ograni~enja“ (limit violation,
l.v.) koji se naj~e{}e odnosi na termi~ko
ograni~enje voda. U krajnjem slu~aju, sa
stanovi{ta sigurnosti, ignorisanje „zagu{enja“
mo`e da dovede do raspada
elektroenergetskog sistema.
Ograni~enja kapaciteta prenosa se odnose na
mogu}nosti (propusne mo}i) prenosa vodova
i transformatora. Obi~no se za vodove du`ine
do 100 km, za gornju granicu prenosa aktivne
snage uzima termi~ka granica. Du`ine do 300
km unose i naponska ograni~enja, osim ako
nije obezbe|ena oto~na kompenzacija.
Duga~kim vodovima (>300 km) nametnuta
su i ograni~enja stabilnosti. Za korisnike DC
prora~una tokova snaga posebno je va`no
prevo|enje ograni~enja stabilnosti na
ograni~enje razlike uglova u ~vorovima
mre`e. Ograni~enja ugaone stabilnosti
izra`avaju ograni~enje koje razlozi stati~ke,
dinami~ke i tranzijentne (za duge vodove)
stabilnosti name}u prenosu snage kroz
prenosni vod. Tipi~no naponsko ograni~enje
za predajni kraj iznosi 1,05 r.j. (relativnih
jedinica) i odre|eno je najvi{im polo`ajem
menja~a na odvojcima transformatora za
promenu napona pod optere}enjem. Kod
potro{a~a, napon mo`e da opadne i do 0,9 r.j.
Optere}enje potro{a~a se ne}e se promeniti
ako napon potro{a~a bude u gore navedenim
granicama. Poznato je da napon na
prijemnom kraju voda opada sa pove}anjem
snage koja se prenosi. Ovo je pitanje
naponske stabilnosti. Postoji trenutak kada
napon na prijemnom kraju preoptere}enog
voda padne toliko da ne mo`e da “podr`i”
tok snage voda (“naponski kolaps”).
Preventivno se onda uzima da su mogu}nosti
optere}ivanja voda iscrpljene kada napon na
prijemnom kraju opadne na 0,9 r.j., zbog
naponskog kolapsa.
Uz termi~ka ograni~enja vodova u ustaljenom
stanju (normalni pogon), javlja se i jedno ili
vi{e kratkotrajnih ograni~nja (od 10 minuta
do 1 sata), koja su prora~unata za primenu u
slu~aju opasnosti, odnosno, iznenadnih
doga|aja (ispadi vodova, transformatora,
generatora). Ovo ograni~enje mo`e da bude
do 20% vi{e od nominalnog, odre|enog za
normalni pogon. Kratkotrajno optere}enje je
ograni~enje prora~unato za model izdvojene
komponente sistema (voda, transformatora) u
vremenskom domenu (dinami~ki model).
Dugotrajno optere}enje (MVA) ozna~ava da
je komponenta sistema u stanju da podr`i
navedeno optere}enje (MVA) u toku 24 sata,
po{to mre`a bude oslabljena jednim ispadom.
Pravo kratkotrajno optere}enje (MVA) je
granica do koje komponenta sme da bude
optere}ena u trajanju od 15 minuta po{to se u
sistemu dogodio jedan ili vi{e ispada. To je
vreme za korektivne akcije i predstavlja
vremensku skalu za njihovu egzekuciju.
Ograni~enje normalnog pogona (nominalno)
va`i za maksimalno dnevno optere}enje
sistema u kriti~nom danu u godini, ali tako da
se uzimaju u obzir i dnevni ciklusi potro{nje
sistema. Podela ograni~enja na nominalno,
kratkotrajno i dugotrajno va`i i za
transformatore, ali je uobi~ajeno da oni ipak
ne predstavljaju uska grla u konceptu
sigurnosti i da je u slu~ajevima opasnosti po
sistem pre ugro`en njihov vek trajanja nego
trenutna funkcija (prenos). Navedene
definicije evoluiraju sa razvojem koncepta
sigurnosti velikih mre`a. Kao {to se mo`e
primetiti, mogu}nost optere}ivanja ure|aja
zavisi od slo`enosti mre`e u koju je
komponenta uklju~ena, kao i od prethodnog i
teku}eg optere}enja mre`e. I raspolo`ivost
ure|aja ima gradaciju, u kojoj vreme
u~estvuje. Ne mo`e se prosto re}i da li je
ure|aj raspolo`iv, ili ne. Na primer, on jeste
raspolo`iv slede}ih 15 minuta, ali, ako se ne
preduzme neka korektivna akcija, onda
ispada i on i ko zna {ta jo{ [4].
Do sada, svaka nacionalna mre`a je razvijala
za svoje potrebe prenosne kapacitete i
potencijalna preoptere}enja vodova re{avala
uglavnom samostalno. Kada je do{lo do
”otvaranja“ nacionalnih mre`a i formiranja
nadnacionalnog, tzv. jedinstvenog
me|unarodnog tr`i{ta elektri~ne energije,
pojavio se, izme|u ostalog, problem
sigurnosti, kao i pitanje alokacije interesa
razvoja nacionalnih mre`a i koncepta
otvorenog tr`i{ta elektri~ne energije. Naime,
paradoksalno, zagu{enje prenosnih kapaciteta
na interkonektivnim vodovima (izme|u
nacionalnih elektroenergetskih sistema), kao i
unutar pojedinih elektroenergetskih sistema
(mada se ovo ne razmatra kao mogu}i
problem u kontekstu takozvane koordinisane
aukcije), mogu da se naplate (pojam
monopolskog pona{anja, tzv. Market Power,
[5]), {to zna~i dobit, ali i da izazovu raspad
sistema, {to opet zna~i nemerljivi gubitak
novca.
Problem sa energijom „elektri~nog tipa“ je
{to se ona, kao roba, mo`e da skladi{ti samo
u zanemarljivim koli~inama, uglavnom,
ponovo transformisana (uz gubitke). Ili je
treba nekom odmah prodati. To je „kvarljiva
[034]
roba“, takore}i, trenutno kvarljiva, naime,
mora da se „tro{i“ istog trenutka kada se i
pojavi. Ona je i roba, ali i usluga. Njena
pojavnost je zajam~ena, izostanak se smatra
incidentom, koji skupo ko{ta. U komunikaciji
izme|u prodavca i korisnika javlja se mre`a,
kao {to smo videli, sa svojim ograni~enjima.
Cilj ovog rada je opisivanje ograni~enja
„isporuke“, ali i uvo|enje nove promenljive
veli~ine, reaktivne snage, u ve} odoma}enu,
noviju definiciju mre`nog ograni~enja
poznatog kao raspolo`iva prenosna mo} voda
ili ATC (Avaliable Transmission Capacity).
Ova tema je kao jo{ nedovoljno i
publikovana i diskutovana izvu~ena iz
konteksta problematike re{avanja zagu{enja u
mre`i elektroenergetskog sistema otvorenog
pristupa u deregulisanom okru`enju. U
„mre`i otvorenog pristupa“ postoje
transakcije energije (snage) koje ~ine promet
nakon zaklju~enog trgova~kog posla.
Matemati~ki, transakcije su izra`ene preko
matrice distributivnih faktora PTDF (Power
Transfer Distribution Factors). Ovi su, pak,
dobijeni iz modela mre`e koji je poznat kao
DC prora~un tokova snaga. Izvan ovoga rada
osta}e i opis algoritma metode
optimizacionog transakcionog menad`menta
(OTM) zasnovanog na linearnom
programiranju u prisustvu ograni~enja
izra`enih kao raspolo`ivi prenosni kapaciteti
zagu{enih vodova (ATC).
Metoda koordinisanih aukcija
Umireni smo slede}im saznanjem: metoda
koordinisanih aukcija izabrana da re{i sve
eventualne probleme u vezi sa opstajanjem
na{eg elektroenergetskog sistema u
normalnom, sigurnom pogonu i posle Dana
D! Fokusirajmo, dalje, svoju pa`nju na
interkonektivne vodove, to su oni koji nas
povezuju sa susednim sistemima, u jednu
veliku mre`u (a poznato je, za sigurnost,
bolja je velika nego mala mre`a [6]).
Usvojeno je slede}e na~elo: da bismo kroz
na{u mre`u pustili bilo kakvu transakciju
(ranije se govorilo prenos snage, usmereni
prenos, transfer snage), istoj mora da prethodi
zakup prenosnog kapaciteta interkonektivnih
dalekovoda koji je potreban za ostvarivanje te
transakcije.
U ovom grmu le`e dva zeca. Prvi je nov~ani.
Drugi je sigurnosni. Cilj proklamovane
metode koordinisanih aukcija je da se oba
isteraju odjednom. Pitanje je, da li je to i
mogu}e?
Jedan od proklamovanih ciljeva Energetske
zajednice jugoisto~ne Evrope (Energy
Community for South East Europe) je i
promovisanje me|udr`avne trgovine
elektri~nom energijom izme|u zemalja
potpisnica, {to }e se izme|u ostalog posti}i i
uspostavljanjem zajedni~kih pravila za
dodelu prenosnih kapaciteta interkonektivnih
dalekovoda u sklopu procesa upravljanja
zagu{enjima (Congestion Management).
Nameri tr`i{nih u~esnika da se realizuje
njihov me|usobni komercijalni ugovor o
kupoprodaji elektri~ne energije, tj.
energija
transakcija, ukoliko kao posledicu ima
razmenu elektri~ne energije izme|u dve
(regulacione) oblasti u interkonekciji, mora
da prethodi zakup prenosnog kapaciteta
interkonektivnih dalekovoda koji je potreban
za ostvarivanje te transakcije. Ovaj zakup
odobravaju operatori prenosnog sistema
(TSO - Transmission System Operator) koji
upravljaju datim regulacionim oblastima.
Zahtevani iznosi transakcija se izra`avaju u
MW, odnosno ugovara se srednje-satna
aktivna snaga kojom }e se elektri~na energija
razmenjivati izme|u datih oblasti. U
isklju~ivoj nadle`nosti TSO-a je da prihvati
ili pak da odbije zahtevane transakcije
ukoliko proceni da bi njihovo ostvarivanje
dovelo do ugro`avanja rada
elektroenergetskog sistema. U Evropi se
prete`no koriste izra~unate vrednosti neto
prenosnih kapaciteta - NTC (Net Transfer
Capacity) [7] kao merilo mogu}nosti
ostvarivanja planiranih razmena elektri~ne
energije na pojedinim granicama izme|u
TSO-a. U kontekstu NTC-a, zagu{enje se
mo`e definisati kao slu~aj kada planirane
razmene prevazilaze vrednost NTC-a koja je
ponu|ena na kori{}enje akterima na tr`i{tu.
Kako su tokovi snaga u mre`i i planirane
razmene (transakcije, odnosno komercijalni
ugovori) po svojoj prirodi razli~iti,
ograni~avanje iznosa planiranih razmena na
pojedinim granicama te{ko da mo`e da
pomogne u o~uvanju sigurnosti rada sistema
u uslovima intenzivne razmene elektri~ne
energije izme|u dr`ava i velikog broja
transakcija. Stoga se pristupilo novom na~inu
procene uticaja transakcija elektri~ne energije
na prenosnu mre`u kroz metodu
koordinisanih aukcija (o tome vi{e, kao i
pregled odgovaraju}e literature, [8]).
Maksimalni dozvoljeni tok aktivne snage po
posmatranom interkonektivnom dalekovodu,
koji odgovara ovom programu razmene, je
fizi~ki kapacitet na njihovoj granici - BC
(Border Capacity). Po{to se na osnovu
definicije PTDF faktora mo`e izra~unati
uticaj planiranih razmena na tokove aktivnih
snaga po dalekovodima, ukoliko se uzme da
su ukupne planirane razmene jednake
vrednosti izra~unatog NTC-a, uz primenu
PTDF faktora koji se odnosi na razmatrane
oblasti (izme|u kojih je ra~unat NTC) i na
njihovu me|usobnu granicu, sledi da se
fizi~ki kapaciteti na granici mogu
jednostavno izra~unati kori{}enjem slede}e
formule [8]:
[Prirodni tokovi snaga za nulte razmene] (a)
+ [PTDF] . [NTC]
(b)
= [BC tj. fizi~ki kapacitet na granici]
(c)
{to zna~i da se za prora~un BC vrednosti
mo`e u potpunosti koristiti postoje}a,
uhodana i dobro poznata procedura prora~una
NTC-a, pri ~emu se u ovom slu~aju ne
analiziraju planirane razmene izme|u dva
EES-a, ve} fizi~ki tokovi snaga na svakoj od
njihovih granica.
Na tokove snaga interkonektivnih
dalekovoda, pored realizacije planiranih
razmena, uti~e i niz drugih faktora koji
predstavljaju neminovnost zajedni~kog rada u
interkonekciji. Da bi se na kraju mogli
uporediti stvarni, prora~unati tokovi snaga sa
vredno{}u fizi~kih kapaciteta BC na svakoj
granici i proveriti da li postoje zagu{enja na
nekoj od njih, neophodno je modelovati i
uticaje prirodnih tokova snaga,
kompenzacionih programa, transakcija koje
su dobile kapacitet u nekoj od prethodnih
faza dodele i obodnih sistema, a koji se
ogledaju u zauzimanju postoje}ih prenosnih
kapaciteta. Sagledavaju}i sve navedene
uticaje na tokove snaga, dobija se slede}a
formula za njihovo izra~unavanje:
[PTDF] . [Planirane razmene]
(d)
+ [Prirodni tokovi snaga za nulte razmene] (e)
+ [Tokovi usled kompenzacionih programa] (f)
+ [Tokovi usled ve} prihva}enih transakcija](g)
+ [Tokovi usled uticaja obodnih oblasti]
(h)
= [Tokovi po interkon. dalekovodima]
(i)
Ograni~enje koje name}e sigurnost rada
elektroenergetskog sistema je da tokovi
aktivnih snaga po interkonektivnim
dalekovodima (i) moraju da budu ≤ od
fizi~kih kapaciteta na granici (c). Fizi~ki
kapaciteti na granici koji su raspolo`ivi za
aukciju se mogu izra~unati iz prethodne dve
jedna~ine kao: BCaukcija = (c) - (e) - (f) - (g) (h), na osnovu ~ega se mo`e definisati i
kona~no ograni~enje koje }e biti kori{}eno u
aukciji:
[PTDF] . [Planirane razmene] £ [BCaukcija] (1)
Ovaj usvojeni tehnicisti~ki pristup kao da
preko kolena lomi ekonomsku teoriju [3] koja
poznaje jedino pojmove koji se u slobodnom
prevodu mogu nazvati finansijska prava
prenosa (FTR - Financial Transmission
Rights) i prava prenosa kroz usko grlo (FGR
- Flowgate Rights). Kod FTR cena „dozvole“
za transakciju povezana je sa razlikom u
„nodalnim“ (~vori{nim) cenama izme|u dva
~vora ugovorenog prenosa. Kod FGR je ova
cena povezana sa maksimumom kapaciteta,
odnosno, uskim grlom. FGR donose prihod
samo onda kada su neke grane mre`e
zagu{ene, ili im preti blisko zagu{enje! I sa
FGR i sa FTR se trguje na FGR, odnosno
FTR berzama, a o tome {ta je bolje, jo{ traje
diskusija [3]. „Bolje“ se, naravno, odnosi na
pravi~nu alokaciju i povra}aj ulo`enog
kapitala, obrtnih sredstava, kao i ulo`enog
svakojakog napora.
Posebno pitanje (koje kao da pod tepih
sklanja metoda koordinisanih aukcija) je i
otklanjanje zagu{enja u nacionalnoj,
„unutra{njoj“ mre`i, alokacija tro{kova i
prihoda od otklanjanja ovih, internih
zagu{enja. Kao da ona ne mogu da se jave?
Ovaj rad bi trebalo da na~ne tu temu.
Me|utim, postoji pionirski napor da se
pribli`i ova problematika kod nas [9].
[035]
Metode upravljanja zadu{enjima
u mre`i - uop{te
Operator prenosnog sistema odgovoran je za
sigurnost sistema, ali ne sme u potpunosti da
preraspodeljuje sve raspolo`ive resurse, ve}
samo odre|ene u skladu sa regulatornim
pravilima tr`i{ta. Shodno novoj ulozi TSO-a,
u praksi je poznato nekoliko metoda za
re{avanje zagu{enja u mre`i, koje je mogu}e
sistematski klasifikovati u dve grupe metoda.
Prvu grupa se sastoji od metoda internog
redispe~inga i koordinisanog prekograni~nog
redispe~inga. U ovoj grupi, ne menja se
veli~ina ugovorenih transakcija. Menjaju se
ve} dodeljeni kapaciteti prenosnih vodova,
tako {to se smanjuju tokovi baznog stanja.
Prva grupa metoda nije u potpunosti tr`i{no
orijentisana, jer mo`e da ugrozi prethodno
zatvaranje tr`i{ta i formiranje jedinstvene
cene elektri~ne energije.
Drugu grupu metoda ~ine: princip prve
prijave, proporcionalno smanjenje transakcija
(pro-rata), eksplicitne aukcije, implicitne
aukcije, metoda razdvajanja tr`i{ta elektri~ne
energije i metoda koordinisanih aukcija. One
se baziraju na smanjivanju ugovorenih
transakcija, koje se potom dodaju prethodno
definisanom baznom stanju mre`e.
Druga grupa metoda je podesnija za novo
deregulisano okru`enje, zato {to omogu}ava
slobodno formiranje jedinstvene cene
elektri~ne energije. Osim toga, na tr`i{tu
dana-unapred (Day-Ahead) TSO mo`e da
smanji neke od ugovorenih transakcija radi
spre~avanja zagu{enja u mre`i.
U egzaktnost definicije ATC ograni~enja
uverili smo se tako, {to su rezultati dvostruko
provereni: uz sopstveni razvijeni softver,
kori{}en je i jednan programski alat, Power
World Simulator [11,12]. Treba napomenuti
da su ovakvi programi vredni jedino ako
pru`aju “saznajno - vrednosni odgovor”
(Wertantwort), odnosno, ako su dovoljno
otvoreni da mo`ete da proverite
pretpostavljenu formulu, hipotezu i sl. Ina~e,
kao “black box” ne vrede mnogo u
istra`ivanjima.
Ukupni tokovi snaga sastoje iz prethodno
definisanog baznog toka snage Pij ili Pji (Sl.
1.-5.), preostalog raspolo`ivog kapaciteta
prenosa voda ATC+ (ukoliko nema zagu{enja
u mre`i) i margine prenosa TRM (Transfer
Margin).
(2)
(3)
(4)
TRM je margina pouzdanosti prenosa koja
treba da odgovori na preraspodelu snage
posle iznenadnih ispada komponenata
sistema. TRM je i dopunska vrednost
kapaciteta prenosa i uti~e na vrednost
preostalog raspolo`ivog ATC-a. Prora~un
energija
Slika 1 Superpozicija transakcije na bazno stanje, vod ij
Slika 2 Re{avanje zagu{enja voda redukcijom toka snage od ~vora i ka ~voru j
baznog stanja
Prema [9], ATC je raspolo`ivi prenosni
kapacitet, deo NTC-a, koji ostaje raspolo`iv
posle svake faze alokacione procedure (ili
procedure dodeljivanja kapaciteta) i kao
takav je validan za budu}e komercijalne
aktivnosti i transakcije. Ove definicije su jo{
uvek u fazi prilago|avanja, prihvatanja,
usvajanja. Na primer, u fazi planiranja,
imamo NTC i TRM, u fazi dodeljivanja,
ATC [9].
ATC se evaluira u odnosu na termi~ku
granicu voda kao referentni parametar. ATC
je pozitivan (ATC+) ukoliko je razlika izme|u
prividne snage termi~ke granice voda i
prethodno definisanog toka snage ve}a od
nule. Tada je mogu}e injektirati dodatnu
transakciju u sistem do prora~unate vrednosti
ATC-a, a da ne do|e do zagu{enja u mre`i.
Zbog toga je u ovom radu izvr{en numeri~ki
eksperiment na maloj mre`i, u vidu
simulacije „postepenog dodavanja
transakcija“, ~ime se o~evidno alocira i
komponenta mre`e i transakcija koja na toj
komponenti u~estvuje u promeni njenog
ATC.
Kao {to je napomenuto, da bi se razjasnio i
shvatio ovaj pojam sve definicije i svi
rezultati su proveravani i Power World
simulatorom [12].
Slika 3 Re{avanje zagu{enja voda redukcijom toka snage od ~vora j ka ~voru i
baznog stanja
Postavlja se pitanje, {ta ako ipak do|e do
zagu{enja u mre`i, kako evaluirati ATC? Ili,
kako upravljati zagu{enjem, kako uzma}i
„korak nazad“?
U tom slu~aju je razlika prethodno termi~ke
granice voda i stvarnih tokova snaga
negativna (zagu{enje voda) i ATC je
negativan (ATC-, Sl.1.). Takav ATC
pokazuje za koliko je neophodno smanjiti
transakciju, a da ne do|e do zagu{enja u
mre`i.
Slika 4 Re{avanje zagu{enja voda redukcijom transakcije transakcije za tok snage
od ~vora i ka ~voru j baznog stanja
Slede}i korak je definisanje metodologije
prora~una ATC-a za obe grupe metoda
otklanjanja zagu{enja u mre`i. Za prvu grupu
metoda ATC je definisan u pravcu
posmatranog toka snage, od ~vora i ka ~voru
j, (Sl. 2.) i u suprotnom smeru toka snage (Sl.
3.). ATC za drugu grupu metoda je evaluiran
na isti na~in u zavisnosti od smera toka snage
na mre`i (Sl. 4.-5.). Prora~un ATC-a mogu}e
je izvr{iti za sve grane posmatrane mre`e pri
~emu se bira najmanja pojedina~na vrednost
ATC-a doti~ne grane za odre|enu ugovorenu
transakciju.
Ovde se koristi osobina linearnih sistema
(homogenost, aditivnost) da se na bazno
stanje tokova snaga dodaju prora~unati tokovi
snaga preko PTDF matrica i odgovaraju~ih
transakcija.
Tokovi Snagan×1= PTDFn×m . TRANSAKCIJEm×1 (5)
TRM-a je baziran na Monte Carlo
simulacionom modelu [13, 14]. U savremenoj
praksi pojedinih evropskih operatera je
definisana vrednost TRM od 50MW za
220kV i 100MW za 400kV nivo prenosne
mre`e (Sl.1.) [15]. TRM obezbe|uje
neophodnu sigurnosnu granicu zbog
regulacije, odnosno pomo}nih usluga (na
primer, sekundarna regulacija u~estanosti i
snaga razmene) [9].
U daljoj analizi bi}e pretpostavljeno da je
TRM = 0 radi pojednostavljenja prora~una
ATC-a.
[036]
Primenom optimizacionog postupka za
promenu transakcije, OTM postupka, koji je
izvan konteksta ovog rada, dobijeno je
sigurno stanje (bez zagu{enja), prikazano na
sl.9. Rezultati optimizacije izvr{eni su na DC
modelu. U literaturi, ovakvo re{enje se
obi~no prihvata, iako DC model sadr`i
energija
Slika 5 Re{avanje zagu{enja voda redukcijom za tok snage od ~vora j ka ~voru i
baznog stanja
svojstvena zanemarenja [2] koja vode
neta~nosti i, shodno tome, pogre{nim
odlukama dispe~era i planera.
Ovde je predlo`eno da se re{enje testira AC
prora~unom za odgovaraju}e grani~ne uslove
dopunjene za AC prora~un tokova snaga.
Slika 6 Ward&Halle 5 ~vorova /7 grana test sistem, u baznom stanju [10]
Ovakav postupak je teorijski naslonjen na
stare metode verifikacije rezultata analize
iznenadnih doga|aja u stati~koj sigurnosti. Ti
prora~uni bi analizu iznenadnih doga|aja
prvo sproveli brzim, pribli`nim DC
prora~unom tokova snaga, da bi potom samo
selektovana re{enja verifikovali jednim AC
prora~unom tokova snaga. Obi~no bi se
pokazalo da je takvo re{enje i izvodivo. U
suprotnom, re{enje bi se odbacivalo. Gre{ka
u poga|anju se nazivala maskiranjem.
AC prora~un tokova snaga podrazumeva i
ograni~enja ATC-a pro{irena formulacijom
za reaktivne snage.
(6)
(7)
Slika 7 Re`im sa superponiranim transakcijama 1-5 i 2-4, u zagu{enom stanju
AC prora~un tokova snaga za „optimizovane“
transakcije koje se baziraju na DC modelu
daje na uvid jednu druga~iju sliku o stati~koj
sigurnosti mre`e u uslovima transakcija.
Pokazuje se da je mre`a nesigurna u stanju
bez ispada (sa transakcijama), ali i relativno
blizu baznog stanja bez povrede ograni~enja.
Potrebno je, u jo{ jednom koraku, umanjiti
odre|enu transakciju (sl. 13), da bi se
postigao bazni radni re`im bez povrede
ograni~enja. Op{toj slici doprinose i
definicija ATC pro{irena reaktivnom snagom
(6), kao i prihvatanje potpunog modela AC
prora~una tokova snaga, sa PV/PQ
~vorovima, gubicima, itd [1,10]. PTDF
faktori izra~unati iz DC prora~una tokova
snaga svojim malim vrednostima u imeniocu
ATC-a, doprinose ponekad njihovim velikim
(“beskona~nim“) vrednostima. Takve su
grane (privremeno) izvan liste grana u kojima
bi moglo da se javi zagu{enje.
Zaklju~ak
U radu je razmatran pro{ireni model ATC-a
za mre`u elektroenergetskog sistema u
re`imu rada sa transakcijama. Model je
pro{iren tako {to su kori{}eni rezultati
optimizacije na DC modelu. Kada se takvo
re{enje prihvati, primenjuje se AC prora~un
tokova snaga i ograni~enja ATC-a pro{irena
formulacijom za reaktivne snage. Ovaj
postupak je teorijski naslonjen na stare
postupke verifikacije rezultata analize
iznenadnih doga|aja u stati~koj sigurnosti. Ti
prora~uni bi analizu iznenadnih doga|aja
prvo sproveli brzim, pribli`nim DC
prora~unom tokova snaga, da bi potom samo
selektovana re{enja verifikovali jednim AC
prora~unom tokova snaga. Obi~no bi se
pokazalo da je takvo re{enje i izvodivo. U
[037]
energija
Tabela 1 Postupno dodavanje transakcija 1-5 i 2-4 od baznog stanja do re`ima zagu{enja
Optere}enje
Vod Bazni slu~aj + Trans 1-5
=
+ Trans 2-4
=
Pmax
(%)
1 2
95.14
15.72
110.86
-3.43
107.43
100
107.43
Komentar
Zagu{enje
suprotnom, re{enje bi
se odbacivalo. Gre{ka
u poga|anju se
nazivala maskiranjem.
U deregulisanom
okru`enju, ugovaranje
2 3
28.10
0.48
28.57
5.71
34.29
100
34.29
transakcija zasniva se
na DC prora~unu
2 4
40.25
1.26
41.52
7.24
48.76
100
48.76
2 5
86.79
13.96
100.76
3.62
104.38
100
104.38
Zagu{enje tokova snaga, bez
obuhvatanja pravih
3 4
72.95
4.76
77.71
9.14
86.86
100
86.86
ograni~enja mre`e, kao
4 5
13.21
6.02
19.24
-3.62
15.62
100
15.62
{to su reaktivna snaga i
naponi ~vorova. To je
Slika 8 Promena ATC za postupno dodavanje transakcija 1-5 i 2-4 od DC baznog
o~igledan nedostatak prihva}ene metode
stanja do re`ima zagu{enja
koordinisanih aukcija.
1
3
44.86
4.28
49.14
3.43
52.57
100
52.57
Takav upro{}en metodolo{ki pristup je lako
kritikovati iz prostog razloga {to i reaktivna
snaga zauzima deo raspolo`ivog prenosnog
kapaciteta voda i dodatno smanjuje ATC, pa
samim tim i veli~inu mogu}ih,
superponiranih transakcija, {to dodatno uti~e
na odlu~ivanje o tome koja transakcija
izaziva zagu{enje, u kom vodu i koliko.
Slika 9 Re`im sa superponiranim transakcijama 1-5 (optimalno umanjena) i 2-4, u
rastere}enom stanju
Predlo`ena metoda je doprinos diskusiji o
principima normalnog rada sistema, pre
ugovaranja transakcija. Slika stanja sistema
uslo`njava se obuhvatanjem iznenadnih
ispada vodova i generatora, {to je poznata (Nk)- sigurnost. Treba napomenuti i
interesovanje autora za ovu tematiku i pre
nekih sugestija ETSO [16,17].
Metoda bi trebalo da razre{ava zagu{enja
kako u nacionalnoj mre`i, tako i na
interkonektivnim dalekovodima, kao i da
doprinese metodi koordinisanih aukcija.
Re{avajnje zagu{enja u mre`ama samo na
interkonektivnim vodovima ne uzima u obzir
efekte ugovorenih transakcija na pojavu
eventualnih zagu{enja u nacionalnoj mre`i.
Po svom svojstvu metoda se preporu~uje kao
pristup upravljanja transakcijama putem
linearnog programiranja, ~ije obja{njavanje
prevazilazi okvir ovoga rada. U ovom radu je
pre svega razmatran smisao ATC prora~una.
Literatura
[1] O. I. Elgerd, „Electric Energy Systems
Theory-An Introduction“, McGraw Hill,
1983.
Slika 10 Transakcija na vodu ij superponirana na bazno stanje, za AC i DC
prora~un tokova snaga, ograni~enja data radi komparacije
[2] I. [kokljev, D. To{i}, "A New Symbolic
Analysis Approach to the DC Load Flow
Method", Electric Power Systems Research,
40, 1997, pp. 127-135.
[3] D.S. Kirschen, G. Strbac, „Power System
Economics“, John Wiley&Sons, 2004.
[4] I. [kokljev, „Planiranje elektroenergetskih
sistema“, Taurus Publik, Beograd, 2000.
[5] S. Stoft, „Power System Economics“,
IEEE, John Wiley&Sons, 2002.
[6] P. Sporn, „The Integrated Power System“,
McGraw Hill, 1950.
[7] Procedures for cross-border transmission
capacity assessments, ETSO, October 2001
[8] M. Apostolovi}, I. [kokljev, “Aspekti
[038]
energija
Slika 11 AC re`im sa superponiranim transakcijama 1-5 (DC-optimalno umanjena) i 2-4, maskirano zagu{enje
Slika 12 Promena ATC za postupno dodavanje transakcija 1-5 i 2-4 od AC baznog stanja do re`ima zagu{enja
Tabela 4 AC bazno stanje sa transakcijom 1-5, odgovaraju}im PTDF faktorima i ATC
Vod
i
j
1
2
1
3
2
3
2
4
2
5
3
4
4
5
P(MW)
109.38
50.62
32.99
48.12
107.06
92.01
17.84
Zaguseno stanje
Q(MVar) S(MVA)
-15.98
110.54
-14.47
52.65
-10.81
34.72
-7.08
48.64
5.92
107.22
15.94
93.38
4.96
18.52
Termi~ki limit vodova
Smax(MVA)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
[039]
Preopterecenje
%
110.54
52.65
34.72
48.64
107.22
93.38
18.52
Transakcija 1-5
PTDF
0.79
0.21
0.02
0.06
0.70
0.24
0.30
Pmax
MW
98.71
98.95
99.41
99.75
99.82
98.72
99.88
ATC
MW
-13.57
225.51
2790.92
813.06
-10.36
28.19
272.01
prakti~ne primene
metode koordinisane
aukcije prenosnih
kapaciteta zasnovane
na tokovima snaga”,
Elektroprivreda, Br.2,
2006., pp. 26-34.
[9] D.P. Popovi},
„Stati~ka sigurnost
elektroenergetskih
interkonekcija“,
energija
420-426, Sept. 2001.
Tabela 3 AC bazno stanje sa transakcijama 1-5 i 2-4 i zagu{enjima
Vod
i
1
1
2
2
2
3
4
Iz ~vora
j
2
3
3
4
5
4
5
P(MW)
109.38
50.62
32.99
48.12
107.06
92.01
17.84
Q(MVar)
-15.98
-14.47
-10.81
-7.08
5.92
15.94
4.96
Smax(MVA)
110.54
52.65
34.72
48.64
107.22
93.38
18.52
Termi~ki
Optere}enje
limit vodova
(MVA)
(%)
100.00
110.54
100.00
52.65
100.00
34.72
100.00
48.64
100.00
107.22
100.00
93.38
100.00
18.52
Ka ~voru
P(MW)
-108.16
-48.43
-32.28
-46.71
-102.45
-91.14
-17.55
Q(MVar)
20.28
18.54
10.95
9.34
6.45
-14.30
-6.45
Gubici
S(MVA)
110.04
51.86
34.09
47.63
102.65
92.26
18.70
P(MW) Q(MVar)
1.22
4.30
2.19
4.07
0.71
0.14
1.41
2.26
4.61
0.53
0.87
1.64
0.29
1.49
Tabela 5 AC bazno stanje sa transakcijom 2-4, odgovaraju}im PTDF faktorima i ATC
Vod
i
1
1
2
2
2
3
4
j
2
3
3
4
5
4
5
Zaguseno stanje
P(MW) Q(MVar) S(MVA)
108.16
-20.28 113.48
50.62
-14.47
53.58
32.99
-10.81
33.65
48.12
-7.08
47.79
107.06
5.92 106.82
92.01
15.94
94.48
17.55
-6.45
18.85
Termi~ki limit vodova
Smax(MVA)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
Elektrotehni~ki institut „Nikola Tesla“,
Beograd, 2004.
[10] G.W. Stagg, A.H. El-Abiad, „Computer
Methods in Power System Analysis“,
McGraw Hill, 1968.
[11] J. Weber, “Efficient Available Transfer
Capability Analysis Using Linear Methods”,
November 2000, PSERC Internet Seminar,
http://www.powerworld.com
[12] PowerWorld Software, Educational
Preopterecenje
%
110.04
52.65
34.72
48.64
107.22
93.38
18.70
Transakcija 2-4
PTDF
-0.17
0.17
0.29
0.36
0.18
0.46
-0.18
version 9.0, http://www.powerworld.com
[13] J. C. O. Mello, A. C. O. Melo, and S.
Granville, “Simultaneous Transfer Capability
Assessment by Combining Interior Point
Method and Monte Carlo Simulation,” IEEE
Trans. Power Syst., vol. 12, pp. 736-742,
Feb. 1997.
[14] Y. Xiao, Y. H. Song, and Y. Z. Sun, “A
Hybrid Stochastic Approach to Available
Transfer Capability Evaluation,” Proc. Inst.
Elect. Eng., Gen. Transm. Dist., vol. 148, pp.
Slika 13 AC bazno stanje sa optimizovanim transakcijama 1-5 i 2-4
[040]
Pmax
MW
97.92
98.95
99.41
99.75
99.82
98.72
99.79
ATC
MW
1205.16
282.62
232.25
142.62
-39.97
14.69
648.30
[15] ETSO:
“Definitions of
Transfer Capacities in
Liberalised Electricity
Markets”, Final
Report, April 2001.
[16] I. [kokljev, V.
Maksimovi}, "Metoda
napla}ivanja
transakcija u mre`i
otvorenog pristupa
primenom simboli~ke
analize", 25
Savetovanje JUKOCIGRE, Sept.2001,
H.Novi.
[17]I.[kokljev,
V.Maksimovi},
"Transaction allocation
symbolic analysis
method", European
Transactions on
Electrical Power, ISSN
1430-144X, Vol.14, No.5, Sept.-Oct. 2004,
pp. 261-275.
energija
Du{an Milanovi}
Vectram, Beograd
Vera [ija~ki @erav~i}, Gordana Baki}, Milo{ \uki},
Bratislav Raji~i}
Ma{inski fakultet Univerziteta u Beogradu
Biljana An|eli}
Tehni~ki fakultet Univerziteta u Kragujevcu, ^a~ak
UDC: 621.311.1.016
Statisti~ki pokazatelji
kvaliteta eksploatacije
termoelektrana na fosilna
goriva
1. Uvod
Rezime
Definisanje problema koji remete
konkurentnost termoelektrana na fosilna
goriva u proizvodnji elektri~ne energije
treba da proistekne iz pore|enja
posmatranog postrojenja sa najboljim
postrojenjem istih eksploatacionih
karakteristika (benchmarking). Iskustvo
pokazuje da sa tehno-ekonomskog
aspekta eksploatacija predstavlja oblast
gde se najvi{e mo`e u~initi
racionalizacijom. S druge strane osnovni
pokazatelj uspe{nosti racionalizacije je
stepen smanjenja tro{kova proizvodnje,
koji se dobrim delom svodi na sektor
odr`avanja, jednu od najva`nijih
tro{kovnih komponenti eksploatacije. Iz
tog razloga je va`no ustanoviti efikasnu
metodologiju za definisanje strategije
odr`avanja koja bi omogu}ila brzo i
racionalno reagovanje na promene koje
iziskuje bilo koji uticaj na konkurentnost
poslovanja, a pre svega tr`i{te.
S obzirom da se na{a zemlja mora uklju~iti u evropsko, trenutno liberalizovano tr`i{te
elektri~nom energijom, neophodno je izvr{iti prilago|avanje svih sektora poslovanja novim
uslovima da bi proizvodna kompanija bila konkurentna na tr`i{tu. To se pre svega odnosi na
proizvodni sektor gde su termoenergetski izvori sa fosilnim gorivima najslo`eniji problem. U
radu je opisan postupak upravljanja kvalitetom eksploatacije termoelektrane putem
vrednovanja statisti~kih pokazatelja odr`avanja, koje posle energetske efikasnosti najvi{e
uti~e na pokazatelje konkurentnosti proizvodnje elektri~ne energije termoenergetskih
postrojenja na fosilna goriva.
2. Termoelektrana kao objekat
odr`avanja
Analiza sistema odr`avanja mora da se
zasniva na podacima dobijenim iz:
z eksploatacije,
z monitoringa radnih parametara,
z kontrole,
z odr`avanja,
i njihovom objedinjavanju i transformaciji
u modele PoF(Probability of
Failure)/CoF(Consequence of Failure) [1].
Naime, da bi se definisao model PoF
potrebno je identifikovati slo`eni
mehanizam “starenja” elektrane
svo|enjem mnogobrojnih uzro~no posledi~nih veza na najuticajnije
procese. Model “starenje” metala
komponenti pokazan je na Sl.1. [to se
ti~e modela CoF on se naj~e{}e defini{e
preporukama.
Klju~ne re~i: Upravljanje kvalitetom, termoelektrane na fosilna goriva, odr`avanje
Statistical Quality Exploatation Indicators of Fossil Fuel Thermal
Power Plants
Because of SCG matching with Europian libelar electricity market, it is necessary to
accommodate all parts of operating sectors on new competition terms. It refers on the
electricity productive sector where Thermal Power Plants are the most complicate problem.
Act of Power Plants exploitation quality management are described in the paper, via
valuation of maintance statistical data. After energy efficiency, maintenance has the most
powerful influence on competition in electricity production by fossil fuel Thermal Power
Plants.
Key words: Quality Management, Fossil Fuel Thermal Power Plants, Maintenance
3. Analiza statisti~kih
pokazatelja odr`avanja
termoelektrane
Ocenu trenutnog stanja i predvi|anje
osobina pona{anja slo`enog sistema,
kao {to je termoelektrana, u obliku
pogodnom za upravljanje kvalitetom
odr`avanja, najsvrsishodnije je izvr{iti
kroz analizu trenda otkaza u funkciji
vremena eksploatacije. Primer statisti~ki
obra|enih podataka remontno eksploatacionih karakteristika jednog
na{eg postrojenja [3], prikazan je na Sl.
2- 5.
U~estalost/brzina otkaza „γ“ kao broj
otkaza na 1000 sati rada za celo
postrojenje i cevni sistem kotla u
periodu 1983-2003.god. prikazana je na
Sl. 2a), dok je na Sl. 2b) pokazana
promena „γ“ kao obrnuto
proporcionalna vrednost parametra
[041]
MTBF (Mean Time Between Failure) za
celo postrojenje u istom vremenskom
periodu, kao i zakon promene ove
veli~ine na osnovu statisti~ko analiti~kog modela [4]. Model u ovom
primeru ima oblik:
gde je t vreme eksploatacije koje je
usvojeno po godinama kao vreme «u
radu» na slede}i na~in:
1983=MTBF1983,
1984=MTBF1983+1984,
1985=MTBF1983+1984+1985 itd. Na
osnovu prikaznih dijagrama mogu}e je
doneti slede}e zaklju~ke:
„ Brzina otkaza za cevni sistem, Sl. 2a),
je relativno konstantna od po~etka
rada postrojenja i ukazuje na to da je
odr`avanje uspelo da brzinu otkaza
celog postrojenja, eliminacijom
energija
Slika 1 Uticaj procesa eksploatacije i odr`avanja na oblik statisti~ke
raspodele eksploatacionog optere}enja komponente i dozvoljenog
naprezanja materijala od koga je izra|ena
xS i xR - raspodele stvarnog i dopu{tenog naprezanja za materijal komponente, x'0R - minimalna
vrednost dozvoljenog optere}enja pre po~etka eksploatacije, x''0S - maksimalna vrednost
statisti~ke raspodele eksploatacionog optere}enja na po~etku eksploatacije, x'R i x''S - promena
istih veli~ina tokom eksploatacije, 1-3 - promena oblika krivih raspodele dozvoljenog naprezanja
usled odr`avanja i eksploatacije, 4-7 - krive promene eksploatacionog naprezanja u komponenti
iz istih razloga, 8 i 9 - raspodele prora~unskog resursa komponente i realnog resursa
promenjenog usled eksploatacije i remonta, tPE i t1R - vreme po~etka eksploatacije i starta prvog
remonta
ostalih uzroka, svede na brzinu
otkaza najkriti~nijeg podsistema.
Me|utim, relativna konstantnost
brzine otkaza cevnog sistema kotla
navodi na zaklju~ak da je od po~etka
uzro~nik nepredvi|enih otkaza ovog
podsistema ne{to {to odr`avanje nije
moglo da re{i i da je re~ o problemu
tipa konstruktivne gre{ke, kvaliteta
goriva i sl.
„ U~estalost otkaza postrojenja u celini,
Sl. 2b), predstavlja kvantitativan
pokazatelj kvaliteta odr`avanja i njena
niska vrednost, γ=1/MTBFáá0.15,
ukazuje na to da je sprovedeno
odr`avanje visoke efikasnosti [5].
„ Tako|e, jasno se uo~ava da ni posle
20 godina nije do{lo do uve}anja
brzine otkaza na nivou celog
postrojenja, {to ukazuje na to da ono
nije u{lo u poslednji stadijum
eksploatacije.
„ Na kraju, pore|enjem statisti~ko analiti~kog modela i statistike brzine
otkaza, Sl. 2b), uo~ava se da
statisti~ko - analiti~ki model pokazuje
trend usrednjene statisti~ke krive
γ=1/MTBF, {to govori o korektnosti
primene modela u praksi. Me|utim,
Slika 2 Broj otkaza (a) i u~estalost otkaza (b) celog postrojenja i cevnog sistema kotlovskog postrojenja
Slika 3 Rangiranje osnovnih uzroka zastoja celog postrojenja prema broju
pojavljivanja tokom eksploatacije
[042]
statisti~ko - analiti~ki modeli mogu da
se primenjuju samo kao prvo
pribli`enje za predvi|anja pona{anja
postrojenja u praksi jer ne mogu
predvideti „pikove“ na realnoj krivoj,
s obzirom da se ~esto radi o
uzro~nicima koji nisu uzeti u obzir pri
izradi statisti~ko - analiti~kih modela.
Ovi „pikovi“, kao slu~ajni doga|aji
koje odr`avanje ne mo`e da tretira,
jer im je verovatno}a pojave suvi{e
mala, trebalo bi da budu pokriveni
osiguranjem.
z Na Sl.3 i 4 prikazani su dijagrami
razvrstavanja i rangiranja uzro~nika
otkaza prema broju pojavljivanja (Sl.3) i
trajanjima zastoja koji su ih izazvali
(Sl.4). U oba slu~aja cevni sistem kotla i
turbinsko postrojenje predstavljaju dva
energija
Slika 4 Rangiranje osnovnih uzroka zastoja postrojenja prema njihovom
trajanju
Sa aspekta procene rizika PoF, metode
upore|enja nose}e sposobnosti i
optere}enja cevnog sistema tokom
raznih etapa eksploatacije najvi{e
pogoduju na{im uslovima, jer mi
nemamo dovoljno veliku statisti~ku
populaciju tzv. objekata analoga za
pra}enje “starenja” sli~nih ili istih
podsistema na razli~itim postrojenjima
da bi procene bile validne.
4.1. Osobine materijala cevnog
sistema kotla u isporu~enom stanju
Slika 5 Rangiranje osnovnih uzroka zastoja kotlovskog postrojenja prema
broju otkaza
naj~e{}a uzro~nika otkaza. Me|utim,
prema broju pojava elektro postrojenje je
na tre}em mestu dok, su na tre}em
mestu po trajanju zastoja transporteri
uglja. Da bi se ta~no definisalo na koji
od ova dva uzroka otkaza treba da se
fokusira odr`avanje, potrebno je jo{
izvr{iti rangiranje otkaza prema {teti
koju su napravili sa finansijskog i
ekolo{kog aspekta.
z Na Sl.5 predstavljen je logi~an
nastavak analize uzroka nepredvi|enih
zastoja razvrstavanjem i rangiranjem
uzro~nika otkaza cevnog sistema kotla
kao najkriti~nijeg sa bilo kog aspekta
odr`avanja. Pribli`no 80% uzroka otkaza
cevnog sistema kotla izazivaju
ekonomajzeri EKO1, EKO2 i ispariva~
ISP1.
z Metodom pra}enja promene nosivosti
komponente koja tokom vremena
opada usled “starenja” metala i
pogor{anja svih po~etnih osobina.
Osnovni podatak za prora~un cevnog
sistema je trajna ~vrsto}a materijala od
koga je on izradjen. Cevni sistem se
sastoji od pravih cevi, kolena i zavarenih
spojeva. Svaki od ovih elemenata ima
razli~itu zakonitost promene trajne
~vrsto}e, kao {to je pokazano na Sl. 6 [6].
Pre kontrolnih prora~una neophodno je
uraditi slede}e:
z Dijagram trajne ~vrsto}e za pravu cev
napraviti na bazi eksperimentalnih
rezultata, sa dominantnim
mehanizmom deformacije i razaranja
koji odgovara eksploatacionim. U
slu~aju standardnih eksploatacionih
uslova, takva kriva mora da odgovara
DIN 17175 (Sl.2).
z Korigovati podatke dobijene za pravu
cev na kolena i zavarene spojeve koji
su usled savijanja i zavarivanja dobili
o{te}enja koja sni`avaju karakteristike
metala. Ulazni podaci za ekspertsku
ocenu su statisti~ki podaci o stanju
mikrostrukture i mehani~kim
osobinama elemenata cevnog sistema.
U tom smislu, uo~ava se va`nost
ulazne kontrole jer pri fabrikaciji
mogu da se naprave ozbiljna o{te}enja
koja umanjuju osobine metala ispod
Slika 6 Trajna ~vrsto}a ~elika 10CrMo910 po standardu, cevnih lukova
posle eksploatacije i zavarenih spojeva u isporu~enom stanju
prera~unatih po Larson - Miller parametru
4. IndivIdualna analiza
eksploatacionih osobina cevnog
sistema kotla - procena PoF
Individualna analiza eksploatacionih
osobina (tj. procena “starenja”) cevnog
sistema kotla mo`e da se tretira na vi{e
na~ina [2]:
z Parametarsko - statisti~kom metodom
koja se svodi na pra}enje odre|enog
parametra tokom vremena.
[043]
energija
projektom predvi|enih, {to unosi
neo~ekivano pove}anje rizika otkaza.
Slika 7 Dijagram stvarnog naprezanja u zidu cevne zmije pregreja~a pare
pre i posle uklanjanja o{te}enja bru{enjem 0.5 mm zida cevi
4.2. Modeli procene verovatno}e
rada bez otkaza (PoF) u
eksploatacionim uslovima cevnog
sistema kotla Visokotemperatursko puzanje,
primer pregreja~a pare
Uop{te, verovatno}a eksploatacije bez
otkaza u nekom trenutku (ovde je re~ o
vrednosti str u funkciji LMP parametra
[7,8]) izra~unava se pomo}u Laplasove
funkcije P(n)=Φ(n), gde je
n=[(σdop-σd)]/(SDdop2-SDd2)0,5
normalizovana slu~ajna veli~ina trajne
~vrsto}e. Drugim re~ima tra`i se zbir
povr{ina ispod krive gustine rasipanja
deluju}eg napona izme|u ta~aka
(σd,f(σd)) i (σdop, f(σdop)) (odnosno xS i xR
sa Sl.1). [to je ta povr{ina manja, ta~ke
deluju}eg i dopu{tenog napona su sve
bli`e jedna drugoj usled ~ega opada
vrednost verovatno}e rada bez otkaza
(pove}ava se vrednost verovatno}e
razaranja PoF).
U slu~aju cevne zmije pregreja~a pare,
mora se istovremeno uzeti u obzir
deluju}i napon i dozvoljeni napon (u
ovom slu~aju trajna ~vrsto}a). Deluju}i
napon je u funkciji LMP parametra i
posledica je isklju~ivo pritisnih napona
radnog fluida, s obzirom da je cevna
zmija sa aspekta termi~kih napona
samokompenziraju}a i ne trpi dodatna
naprezanja. U tom smislu, deluju}i
napon se izra~unava iz standardnog
izraza za debljinu zida s tim {to se unose
minimalna i maksimalna debljina zida
pre po~etka eksploatacije, ~ije je
rasipanje podatak koji se dobija od
proizvo|a~a, i minimalna i maksimalna
debljina zida posle eksploatacije [3].
Krive promene deluju}eg napona u zidu
cevi sa promenom LMP date su na Sl.7.
O{te}enje materijala cevi uzima se preko
smanjenja debljine zida jer se ono
uklanja bru{enjem, tako da su na
dijagramu pokazane dve prave - jedna
koja odgovara cevi iz eksploatacije sa
neizbru{enim o{te}enjima i druga koja
odgovara cevi sa izbru{enim
o{te}enjima. Pokazalo se da se
bru{enjem 0.5 mm debljine zida do{lo
do neo{te}enog metala.
Na Sl.8 su prikazane krive verovatno}e
rada bez otkaza- model PoF.
Promenljiva veli~ina n je odre|ena
pomo}u vrednosti σdop (LMP)=σtr (LMP)
i σd (LMP) koje uklju~uju i vrednosti
njihovih standardnih devijacija.
5. Zaklju~ak
Na osnovu izlo`enih rezultata mo`e se
zaklju~iti da je posmatrano postrojenje u
nadprose~no dobrom stanju nakon 20
godina eksploatacije. Me|utim, da li mu
je ukupna vrednost na nivou koji
Slika 8 Dijagram verovatno}e rada bez otkaza cevne zmije pregreja~a pre i
posle uklanjanja o{te}enja bru{enjem 0.5 mm zida cevi
parametri odr`avanja pokazuju, zavisi od
trenda ovih pokazatelja u budu}nosti tj.
od procene kada se o~ekuje pad
raspolo`ivosti i pouzdanosti u
eksploataciji.
Statistika parametara eksploatacije i
odr`avanja mo`e da defini{e uzro~nike
najve}eg broja nepredvi|enih zastoja otkaza iz domena podsistema elektrane.
Dalji korak predstavlja implementacija
rezultata kontrole geometrije i
mikrostrukture najvitalnijih
komponenata postrojenja, da bi se
odredio mehanizam koji izaziva otkaze i
utvrdila «starost» postrojenja
kvantifikacijom PoF/CoF, bez ~ega se ne
mo`e proceniti trend promena
[044]
eksploatacionih karakteristika celog
postrojenja.
Da bi se definisala optimalna koncepcija
odr`avanja, neophodno je za svaki tip
termoelektrane oformiti program
upravljanja odr`avanjem koji bi
odgovarao tehnolo{kim , tr`i{nim i
regulatornim uslovima koji na{u
elektroprivredu o~ekuju u budu}nosti. U
tom smislu, program treba da otkloni
neodre|enost u skupu faktora
relevantnih za upravljanje odr`avanjem.
Neodre|enost je posledica: (i) delimi~ne
revitalizacije, (ii) potrebe za pove}anjem
energetske efikasnosti i (iii) ekolo{kih
performansi {to zahteva odre|ena
ulaganja koja uti~u na konkurentnost
energija
eksploatacije, kao i nepoznavanja svih
aspekata budu}ih uslova tr`i{nog
poslovanja koje do sada nije postojalo u
na{oj zemlji.
Program bi trebalo da sadr`i:
Bazu podataka iz eksploatacije i
odr`avanja, o tipovima i
karakteristikama o{te}enja itd.
Modele „starenja” vitalnih komponenti i
postrojenja.
Generalni program ispitivanja opreme
koji bi proiza{ao iz podataka sakupljenih
tokom prethodnih aktivnosti. Modele
tehno - ekonomske ocene i odabira
sistema odr`avanja (RCM i RBM) koji
bi dali podatke za upravljanje
konkurentno{}u eksploatacije postrojenja
u naj{irem obimu.
Modele tehno - ekonomske ocene
tehnologije postrojenja koji bi, makar u
prvom pribli`enju, dali predloge za
budu}nost u smislu ocene stare
tehnologije, da bi se dobili pouzdani
podaci za blagovremenu pripremu
lokacije za budu|e energetske potrebe
zemlje.
Literatura
[1] Burataev 6.F., Ostrekovski
V.A., Statistieski analiz
nade`nosti obQektov po
ogranieno informacii,
5negoatomizdat, Moskva, 1995.g.
[2] Jovanovi} A., Auerkari P., Practical
determination of probability of failure
and corresponding risks in RIMAP
project, 10. jubilarno savetovanje sa
me|unarodnim u~e{}em i temom
»Sistemska analiza {teta u privredi,
osiguranje i preventivno in`enjerstvo«,
2002.god., Beograd
[3] [ija~ki @erav~i} V. i dr. Procena
preostalog radnog veka cevnog sistema i
kolektora kotla bloka 1 TENT-B,
Ma{inski fakultet, RJ 12.04, Beograd,
2004.god.
[4] Milovanovi} Z., Modifikovana
metoda za procjenu optimalne
pouzdanosti kondenzacione
termoelektrane, Doktorska disertacija,
Banja Luka, 2000.god.
[5] TUV Rheinland Group, Prezentacija
- kontrola stanja industrijskih
postrojenja, Beograd, 2004.god.
[6] Herman Mush, Heinz Weber,
Odre|ivanje osobina materijala
zavarenih spojeva komponenata
parovoda elektroenergetskih postrojenja
pre i posle eksploatacije u toku koje su
izlo`ene dejstvu puzanja, Termotehnika,
br. 3-4, 1988, p. 247 - 269.
Predrag [ekelji}
JP TENT B
Gordana Baki}
Ma{inski fakultet, Beograd
UDC: 621.311.22 : 621.18.04.004.15
Optimizacija mera
odr`avanja cevnog sistema
kotla snage 600MW u cilju
podizanja njihove
raspolo`ivosti
Rezime
Cevni sistem kotla predstavlja posebno kriti~no mesto sa aspekta odr`avanja
termoenergetskih postrojenja, s obzirom da je broj zastoja izazvanih otkazom cevnog
sistema zna~ajan. Pobolj{anjem sitema odr`avanja u pravcu razrade i definisanja
obima kontrole u eksploataciji, mogu}e je optimizovati i na ispravan na~in definisati
trajanje svakog remonta postrojenja, ali i smanjiti obima neophodnih ispitivanja
uvo|enjem periodi~nih pra}enja samo odre|enih delova opreme koji su se izdvojili
kao kriti~ni. U ovom radu su prikazane aktivnosti iz domena odr`avanja koje se
sprovode na TE Nikola Tesla B sa ciljem podizanja raspolo`ivosti postrojenja a
anjve}im delom zasnovana na oceni trenutnog i predvi|anja daljeg tehni~kog stanja
opreme.
Klju~ne re~i: Termoelektrane na fosilna goriva, unapre|enje odr`avanja
Abstract
Boiler tubing system present particulary critical system having in mind power plant
maintenance due to pronunced number of boler tubes failure provoked forced
outages. Maintenance improvenment programs should provide exact size of
operational control, defined outage duration and reduced number of inspection by
implementation of periodical investigation of particulary critical components. The
aim of this paper is to present current state of the art in domain of Nikola Tesla B
thermal power plant maintenace program practise which is mainly directed to plant
reliability and based on estimation of current and future technical state of equipment.
Key words: Fossile Fuel power plant, Maintenance program improvenment
1. Uvod
Otkazi cevnog sistema kotla
termoenergetskih postrojenja
predstavljaju zna~ajan prametar u
definisanju pouzdanosti, raspolo`ivosti i
ekonomi~nosti rada postrojenja. Kao
ilustrativni podatak mogu se navesti
rezultati istra`ivanja koje je sproveo
North American Electric Reliability
Council koji su pokazali da se otkazima
cevnog sistema kotla prouzrokuje
prose~an pad raspolo`ivosti postrojenja
od preko 6% [1]. Ako se ima na umu
~injenica da otkazi cevnog sistema kotla
predstavljaju primarni uzrok zastoja
termoenergetskih postrojenja, da vi{e od
80% takvih otkaza rezultuje
neplaniranim zastojima i da prose~an
zastoj traje tri dana i izaziva tro{kove od
reda veli~ine 350.000EUR [2], jasno je
[045]
da se u sistem odr`avanja moraju uvrstiti
saznanja o uzrocima tih otkaza da bi se
sprovele odgovaraju}e mere za njihovo
spre~avanje.
2. Zna~aj, istorijat i statistika
rada blokova TENT-B.
Javno preduze}e "Termoelektrane
Nikola Tesla" Obrenovac sa 14 blokova
ukupne instalisane snage 3.288MW, ~ini
tre}inu proizvodnog kapaciteta EPSa [3].
Svojom snagom, i jo{ vi{e, proizvodnim
rezultatima, koji dose`u i do polovine
ukupne godi{nje proizvodnje elektri~ne
energije u Srbiji, ono je steklo atribut
energetskog jezgra na{e zemlje i
predstavlja jedan od najsigurnijih
oslonaca srpske elektroenergetike.
Dva bloka TE "Nikola Tesla B",
izgra|ena 50km uzvodno od Beograda,
energija
na obali Save, pojedina~ne snage
620MW, najve}e su termoenergetske
jedinice na Balkanu, pa i u Evropi na
niskokalori~ni lignit. U pogonu su od
1983. odnosno 1985.godine i vlasnici su
gotovo svih srpskih rekorda u pogledu
proizvodnje, du`ine neprekidnog rada,
satnog iskori{}enja i osnovnih
pokazatelja efikasnosti i ekonomi~nosti
eksploatacije:
z Najdu`i rad na mre`i godi{nje 8.404h, blok B1, 1990.godine.
z Najdu`i neprekidan rad - 206dana,
blok B1, od 15.10.2001. do
23.04.2002.godine.
z U~e{}e u ukupnoj proizvodnji
termoenergetskih postrojenja u okviru
EPSa u periodu od 1983. do
2002.godine od ≈25%.
z U~e{}e u ukupnoj proizvodnji EPSa u
periodu od 1983. do 2002.godine od
≈15%.
z Za 22 godine rada 620-megavatni
blokovi na TENT-B su u proseku uvek
radili sa oko 6.500h sati pune snage na
mre`i godi{nje i ostvarili slede}e
rezultate:
™ Blok B1 je ostvario preko 150.000h
na mre`i, sa godi{njim prosekom
od preko 7.300h rada.
™ Blok B2 je ostvario oko 140.000h
na mre`i, sa godi{njim prosekom
od preko 7.100h rada.
Tehni~ke karakteristike bloka
620MW. Kotao je toranjskog tipa sa
prinudnom cirkulacijom, nominalne
snage od 620MW [4]. Normalno radno
podru~je le`i izme|u 30 i 100%
optere}enja. Kotlovsko postrojenje je
zaptiveno u odnosu na dimne gasove
membranskim zidom, i elasti~no je
ove{en o nose}u konstrukciju kotla i
koja se mo`e slobodno izdu`ivati na
dole.
Napojna voda proti~e kroz zagreja~ vode
sa suprotno strujnim tokom u odnosu na
dimne gasove i dovodi se u ispariva~
spusnim cevima. Ispariva~ je izveden
kao membranski zid i do 72 metra se
sastoji od spiralno zavijenih paralelnim
cevi (∅38mm i korakom 60mm), odakle
sledi prelaz u jedan vertikalni snop sa
cevima pre~nika 33,7 mm i korakom
66,7mm. Iznad 83.5m prelazi se na cevi
∅38mm i korak 100mm. Nakon toga
me{avina vode i pare proti~e kroz
nose}e cevi grejnih povr{ina i dospeva
do ~etiri ciklonska separatora. Odvodne
cevi iz ~etiri separatora ulivaju se u
donji deo boce (fla{e) odakle se
odvojena voda odvodi ka startnom
ekspanderu ili glavnom kondenzatoru
turbine. U normalnom proto~nom radu
je predvi|en rad sa suvom bocom (voda
se u njima pojavljuje samo prilikom
starta i zaustavljanja kotla ili prilikom
pojave smetnji u radu). Nakon
separatora struja pare se deli na ~etiri
grane, koje se u struji dimnog gasa vi{e
puta ukr{taju radi izjedna~enja
temperature pare. Za regulaciju
temperature na strani pare visokog
pritiska predvi|ena su 3 ubrizgavanja:
izme|u Pregreja~a 1 i 2, izme|u
Pregreja~a 2 i 3 i izme|u Pregreja~a 3 i
4. Pre ubrizgavanja 2 postavljen je jo{
jedan izmenjiva~ toplote - bifluks, koji
mo`e da preda toplotu me|upregreja~u i
koji je sa parne strane visokog pritiska
uvek proto~an. Od pregreja~a VP se
kroz 4 izlaza para odvodi ka turbini ili
preko redukcione stanice VP ka
me|upregreja~u. Me|upregreja~i se
snabdevaju parom preko redukcione
stanice VP ili u toku rada preko turbine
VP. Struja me|upregrejane pare je kao i
strana VP, podeljena na 4 grane ukr{tene
u struji dimnog gasa. Sva tri stepena
me|upregrevanja predstavljau
suprotnosmerne izmenjiva~e toplote u
odnosu na struju dimnih gasova, a
protok pare je Me|upregreja~1-BifluksMe|upregreja~2-Me|upregreja~3.
Me|upregrejana para dospeva do dela
srednjeg pritiska turbine ili pri startu do
kondenzatora preko by-pass stanice NP.
Statistika ispada blokova. Zaklju~no sa
2004.godinom broj zastoja je bio za blok
B1 ≈450 (prose~no 20 godi{nje), a blok
B2 ≈350 (prose~no 17 godi{nje). Zastoji
zbog defekata cevnog sistema bloka ~ine
za blok B1 ≈22% (oko 100 ispada), a
bloka B2 ≈20% (oko 70 ispada) zastoja
u ukupnom broju zastoja. Prose~no
trajanje zastoja bloka, prouzrokovano
havarijom na cevnom sistemu je ≈40h,
{to za 620MW blok daje samo u
neproizvedenoj struji gubitak od
≈25.000.000KWh po ispadu. Ovaj
problem je posebno izra`en u zimskim
mesecima kada na{ elektroenergetski
sistem radi na gornjoj granici
mogu}nosti. Tada se javljaju
paradoksalne situacije u kojima se iz
razloga o~uvanja elektroenergetskog
sistema blok ostavlja u radu i pored
havarijskog stanja ~ime se sem
bezbednosti i obim havarije drasti~no
pove}ava u odnosu na stanje u trenutku
uo~avanja propu{tanja pare. To kao prvu
posledicu ima drasti~no pove}anje
potrebnog vremena za sanaciju (i do 3
puta) i vremena koje blok provodi van, a
tako|e i smanjenje preostalog veka rada
cevnog sistema kotla ili njenog dela do
neophodne zamene.
3. Mehanizmi o{te}ivanja
elemenata cevnog sistema kotla
Ve}ina otkaza su doga|aji koji se
ponavljaju na istim lokacijama, istim
ugra|enim materijalima i istim zonama
grejnih povr{ina. Ukoliko se jasno ne
utvrdi njihov uzrok, {to je naj~e{}i slu~aj
u praksi, nije mogu}e ni sprovesti
odgovaraju}e mere u cilju njihovog
trajnog otklanjanja. Detaljnijim
ispitivanjima i analizama mogu}e je
utvrditi mehanizam o{te}ivanja koji
izaziva otkaz (on nije uvek lako
prepoznatljiv) i izbe}i ponavljanje
otkaza s obzirom da su mehanizami
o{te}ivanja koji mogu da nastupe na
cevnom sistemu uglavnom poznati. U
literaturi ne postoji jedinstvena podela
mehanizama o{te}ivanja [5,6], iako sve
postoje}e podele obuhvataju iste
mehanizme. Razlog za to je
multidisciplinarnost istra`ivanja
mehanizama koja omogu}uje razli~itim
profilima stru~njaka da sa svog aspekta
izvr{e podelu (npr. sa metalur{kog,
ma{inskog, elektrohemijskog,..). Jedna
od klasifikacija mogu}ih mehanizama
o{te}ivanja, prikazana je u tabeli 1 [1].
Tabela 1 Mehanizmi o{te}ivanja cevnog sistema kotla
Mehanizam o{te}ivanja
Naponski - stati~ki napon
Zamor - dinami~ki napon
Korozija sa unutra{nje strane
Korozija sa spolja{nje strane
Abrazija/erozija
Neodgovaraju}i kvalitet
[046]
Podkategorija
- kratkotrajno pregrevanje
- puzanje
- zavareni spoj raznorodnih materijala
- vibracioni zamor
- termi~ki zamor
- korozioni zamor
- korozija izazvana poreme}ajem u pH vrednosti
- korozija pod naslagama
- lokalizovana korozija (piting)
- vodoni~na o{te}enja
- naponska korozija
- niskotemperaturska korozija
- visokotemperaturska korozija
- korozija izazvana pepelom
- abrazija lete}im pepelom
- abrazija ~esticama uglja
- abrazija {ljakom
- erozija sa unutra{nje strane cevi
- gre{ke u materijalu
- gre{ke u hemijskom ~i{}enju
- gre{ke u zavarenim spojevima
- mehani~ka o{te}enja
energija
4. Mehanizmi o{te}ivanja
elemenata cevnog sistema kotla
TENT-B.
Na cevnom sistemu kotlova blokova
TENT-B utvr|eno je delovanje vi{e
mehanizama o{te}ivanja koji se mogu
podeliti na one koji deluju sa spolja{nje
strane cevi, izazvana strujanjem dimnih
gasova i ona koji deluju sa unutra{nje
strane cevi. Ovakva podela je vrlo
pogodna, s obzirom na specifi~nosti
ovog cevnog sistema na kome nije
utvr|en veliki broj mehanizama
o{ete}ivanja.
Kao dominantni mehanizmi o{te}ivanja
izazvani dejstvom dimnih gasova mogu
se izdvojiti:
z Abrazija nastala kao posledica
pove}anja brzine struje dimnih
gasova. Abrazija dimnim gasovima je
posledica pove}anog sadr`aja kvarca u
uglju (a samim tim i u pepelu) a njoj
doprinose promene koraka u
odre|enim grejnim povr{inama,
posebno izra`ene kod zagreja~a vode
ili u oblastima uz ili na samim
zidovima kotla. Ova pojava je
izra`ena i u levkastom delu ispariva~a
zbog smanjenja popre~nog preseka
kotla. Kao posledica delovanja
abrazije javlja se smanjivanje debljine
zidova elemenata cevnog sistema, {to
je bio razlog odluke o zameni
zagreja~a vode kotla bloka B1.
z Hemijsko - mehani~ko za{ljakivanje
grejnih povr{ina iznad samog lo`i{ta.
Dodatni problem predstalja stvaranje
kompaktnih naslaga velike debljine i
kohezione ~vrsto}e ({ljaka koja se
te{ko uklanja), u ~ijem sastavu je i
zna~ajan udeo produkata habanja u
mlinovima. Njihovim prisustvom
ote`an je prenos toplote {to za
posledicu daje smanjenje stepena
korisnosti bloka, mehani~ki se
o{te}uju spolja{nje povr{ine zida cevi,
a kao posledica pothla|enja cevi
omogu}uje se delovanje korozije sa
unutra{nje strane. Dodatni problem
predstavljaju veliki tro{kovi i rizici za
uklanjanje ovih naslaga (svakih
otprilike 5 godina).
z Mehani~ka o{te}enja na cevnom
sistemu uzrokovana naglim ispadima
bloka i poreme}ajima u radu mogu se
razmatrati kao posebna kategorija
o{te}enja. Nagli ispadi kao posledicu
~esto imaju pucanja cevi u
najugro`enijim zonama kotla, posebno
u zonama u kojima delovi cevnog
sistema imaju ni`a mehani~ka
svojstva, izlo`ena su vremenskim
o{te}enjima ili nepovoljnom
naponskom stanju usled lo{ijih
konstruktivnih re{enja ili pogre{ne
tehnologije monta`e. Posledice naglih
ispada su i otpadanje antiabrazivnih
za{tita, ispadanje cevnih zmija iz
~e{ljeva (dolazi do o{te}enja i
susednih redova cevi) i pucanje
membranskog zida koje ponekad
rezultuje i propagacijom prsline iz
zaptivnog lima na cevi ispariva~a.
O{te}ivanjem membranskog zida osim
nezaptivenosti kotla za posledicu ima i
stvarnja naslaga pepela u kotlarnici i
komornom prostoru.
z Korozija sa spolja{nje strane ima
zanemarljive efekte na integritet
cevnog sistema TENT B.
Kada su u pitanju o{te}enja cevi sa
unutra{nje strane na ovom cevnom
sistemu dominantna su ona izazvana
erozijom i korozionim procesima pod
naslagama.
z Erozija cevi predstavlja posledicu
poreme}aja strujanja fluida koja se
javlja usled postavljanja blendi iza
ulaznog kolektora zagreja~a vode.
z Dejstvo korozije sa unutra{nje strane
cevi je prisutno u malom stepenu na
ve}ini grejnih povr{ina izuzev na
ulaznom delu me|upregreja~a 2 bloka
B2, koji je zbog prevelikog stepena
korozionih o{te}enja zamenjen. Za
cevne sisteme oba kotla se mo`e re}i,
s obzirom na broj provedenih sati u
eksploataciji, da su radili u uslovima
zadovoljavaju}eg kvaliteta radnog
medijuma, s tim {to je kod
me|upregreja~a 2 kvalitet ugra|enog
materijala bio znatno lo{iji i sa aspekta
delovanja korozije manje otporan [7].
z Vremenska o{te}enja izazvana
dugotrajnim izlaganjem povi{enim
temperaturama i stati~kom optere}enju
izra`ena su na delovima cevnog
sistema koji su izlo`eni najvi{im
radnim parametrima, me|utim ove
grejne povr{ine imaju jo{ uvek radnog
resursa [7].
5. Planiranje i zna~aj mera na
odr`avanju cevnog sistema kotla
TENT-B.
Planiranje mera odr`avanja je izuzeto
va`an segment koga obavljaju in`enjeri i
majstori specijalisti u odr`avanju TENTB, svako u svojoj oblasti. Nakon
strategijskih odluka done{enih od strane
poslovodstva EPSa i TENTa (vreme i
sredstva) odr`avanje ima obavezu da se
uklopi u zadate parametre i da
planiranim radovima pove}a pouzdanost,
raspolo`ivost, stepen korisnosti
postrojenja, a tako|e da poslovodstvu da
povratnu informaciju o stanju
postrojenja kako bi se u ovoj povratnoj
sprezi postigli najpovolniji tehno ekonomski rezultati. Od strane
odr`avanja ovaj sistem planiranja te~e u
nekoliko faza.
5.1 Statisti~ka obrada podataka i
analiza ispada
Kada je u pitanju statisti~ka obrada
podataka vezana za cevni sistem
[047]
kotlova, bez obzira {to ona nije potpuna,
name}u se slede}i kriterijumi za njeno
formiranje:
™ Statistika ispada blokova i
™ Statistika tro{kova raspodeljena na
delove cevnog sistema.
Statistika ispada blokova na TENT B
je u velikoj meri precizno vo|ena,
me|utim, problem predstavlja
nepostojanje jedinstvene baze podataka
koja obuhvata sve relevantne podatke.
Zbog toga je radi sticanja celovite slike
o nekom ispadu potrebno izuzetno
mnogo vremena da bi se forirmirao
jedinstveni izve{taj. Potrebno je
pretra`iti vi{e zvani~no propisanih
dokumenata koji se nalaze u razli~itim
slu`bama: knjizi zastoja, radnim
nalozima, izve{tajima {efa smene,
in`injera odr`avanja i vode}eg in`injera
proizvodnje, kao i podacima koje vodi
analiza procesa. Bez obzira na sve ove
probleme takav pregled je mogu}e
formirati i obi~no se koristi prilikom
pravljenja remontnih planova, planova
nabavki materijala i planiranja ljudstva
kako za remontne radove tako i za
teku}e odr`avanje. Formiranjem planova
na bazi statistike ispada blokova mogu}e
je direktno uticati na pouzdanost i
raspolo`ivost rada blokova, jer se na
osnovu rezultata statistike mogu
definisati kriti~ne komponente. To opet
ukazuje na zna~aj ove statisti~ke
kategorije i mogu~nosti njenog {ireg
kori{}enja.
Statistika tro{kova je daleko
komplikovanija za analizu, kako iz
razloga nepostojanja jedinstvene baze
podataka, tako i iz razloga nemogu}nosti
da se tro{kovi detaljno ras~lane prema
potrebama tehno - ekonomske analize.
Ova analiza se bazira na nekoj vrsti
iskustvene analize podataka vezanih za
tro{kove ostvarene u prethodnim
remonatima (pribli`no 4 - 5 poslednjih
godina {to je dovoljno za dobijanje
dobre slike o trendovima). Ekonomska
analiza obuhvata i analizu neformalno
vo|ene statistike u sektoru odr`avanja o
utro{ku norma sati, obimu i
komplikovanosti radova i utro{ku
materijala po delovima kotla. Na osnovu
njenih pokazatelja direktno se uti~e na
planiranje tro{kova odr`avanja i zajedno
sa analizom statistike ispada (tj.
ekonomskim aspektom zastoja u radu
bloka) dobija se mogu}nost optimizacije
tro{kova odr`avanja blokova (uklapanje
u odobrena sredstva za odr`avanje celog
bloka i njenu raspodelu po
postrojenjima).
5.2 Defekta`a cevnog sistema u
remontnom i periodu zastoja
Defekta`u ili pregled cevnog sistema
kotla je mogu}e obaviti u remontnom
periodu, zastoju i tokom rada bloka. Bez
obzira kada se vr{i ona za rezultat mora
energija
da ima jasnu sliku potrebnih radova, bilo
da su oni remontni (uobi~ajeni ili
kapitalni remont) ili interventni (zastoj
bloka bez obzira da li je uzro~nik cevni
sistem ili ne), saglasno raspolo`ivom
vremenu i sredstvima, odnosno
planiranim tro{kovima.
Remontni period podrazumeva planirani
zastoj bloka u du`em vremenskom
periodu koji iznosi najmanje nekoliko
nedelja. Tako organizovan remont
(izuzimaju}i kapitalne remonte koji
podrazumevaju kapitalne zahvate)
omogu}uje uslove za detaljnija
ispitivanja cevnog sistema kotla sa
ciljem otklanjanja svih uo~enih
nedostataka. Metodologija pregleda
podrazumeva slede}a metode ispitivanja:
1) Vizuelni pregled kotla.
2) Pregled palpacijom.
3) Ispitivanja bez razaranja (IBR
metode).
4)Ispitivanja sa razaranjem.
1) Nakon sticanja uslova (hla|enje i
pranje grejnih povr{ina), pre bilo kakvih
radova potrebno je izvr{ti defekta`u.
Zbog specifi~nosti prostora (115m visina
kotla) poslu se pristupa sa najvi{e ta~ke.
Odluka da se krene sa najvi{e ta~ke tj.
od zagrje~a vode ima opravdanje u
obimu posla i stepenu o{te}enja koji je
zbog abrazije najve}i na ovoj grejnoj
povr{ini. Metodologija podrazumeva kao
prvo vizuelni pregled koji kao rezultat
daje uo~avanje eventualnih krupnijih
nedostataka (ispale cevne zmije, otpale
antiabrazivne za{tite, o{te}enje ovesnih
{tapova i cevi, otka~eni anti - vibracioni
limovi, itd.). Po{to se u remont ulazi sa
odre|enim planom radova, koji je
formiran na bazi statistike ispada u
prethodnoj godini, dvadesetogodi{njeg
iskustva u odr`avanju, kao i uo~enih
nedostataka tokom ulazaka u kotao u
vreme neplaniranih zastoja u toku
godine, nakon obavljene vizuelne
kontrole obim ispitivanja se pro{iruje u
zoni uo~enih defekata.
2) Nakon vizuelne na red dolazi kontrola
palpacijom. Ona je sasvim sigurno
najbitniji segment pregleda kako
kompletnog cevnog sistema kotla tako i
zagreja~a vode posebno zbog
nemogu}nosti izvo|enja vizuelnog
pregleda zbog nepristupan~nosti cevi,
kao i nemogu}nost detaljnog pregleda
IBR metodama usled prevelikog obima.
Ova metoda zahteva:
z Dobro obu~ene ekipe sa iskusnim
bravarima. Zbog obima posla potrebno
je formirati vi{e ekipa, pojedina~no
obu~enih za pristupanje mestu za
vr{enje pregleda, pregledu palpacijom
i sanaciju uo~enih nedostataka.
z Visoku koncentraciju u du`em
vremenskom periodu. Zbog
pove}anog sadr`aja silicijuma u uglju
i posledica abrazije, poslednjih godina
remontni radovi na cevnom sistemu se
odvijaju neprekidno tokom remonta u
24h re`imu rada.
z Odli~nu organizaciju koja }e
predvideti za pregled sva kriti~na
mesta, jer samo jedna propu{tena cev
tokom pregleda je dovoljna da nakon
remonta prouzrokuje ispada bloka i
zastoj.
3) Ispitivanje bez razaranja tokom
remontnog perioda vr{i se u dve faze, i
to:
z Nakon pregleda palpacijom
ultrazvukom se vr{e merenja debljina
zidova cevi u uo~enim zonama
izlo`enim abraziji. Va`an segment u
ovoj fazi predstavlja prethodno, na
bazi iskustva, definisan kriterijum
prihvatljivosti za debljinu zida cevi.
Ovaj kriterijum tako|e podle`e reviziji
zavisno od obima o{te}enja cevi, a
zbog vremenske ograni~enosti
remontnog perioda. Nakon tako
izvr{enog pregleda u ovoj fazi se
prelazi na sanaciju o{te}enih delova
cevnog sistema i to na slede}a tri
na~ina:
z Se~enjem i zamenom cevni u zonama
koje ne zadovoljavaju minimalno
definisane debljine zidova.
z Stavljanjem antiabrazivnih za{tita na
delovima gde su debljine zidova cevi
zadovoljavaju}e, a za{tite prethodno
nisu postojale ili su tokom remonta
o{te}ene. Zbog pove}anja broja radnih
sati, svake godine se pove}ava broj
antiabrazivnih za{tita po celom kotlu.
Sem pove}anja optere}enja nose}e
konstrukcije kotla (sada ve} nekoliko
desetina tona) ovoliki broj za{tita
ugro`ava pouzdanost rada blokova.
Naime, u ograni~enom remontnom
periodu potpuni pregled svih
abrazijom napadnutih zona zahteva
stalno pove}anje broja ljudi i sati
provedenih u kotlu, {to opet ima neku
svoju i fizi~ku i ekonomsku granicu i
u kombinaciji sa nepovratnim
smanjivanjem debljine zidova cevi iz
godine u godinu pove}ava rizik usled
pucanja abrazijom o{te}enih cevi. Ovo
je bio jedan od kriterijum za odluku o
zameni delova cevnog sistema bloka
B1 u kapitalnom remontu
2005.godine.
z Tehnologijom navarivanja koja je
kada su remontni radovi na TENT-B
gotovo u potpunosti izba~ena i
primenjuje sa samo na te{ko
pristupa~nim i za zamenu cevi
izuzetno komplikovanim pozicijama
(na nepristupa~nim mestima oko reci
glava i gorionika i u delovima iznad
rosta gde je komplikovana geometrija
cevnih zmija)
z Nakon radova na sanaciji, IBR
metodama se vr{i kontrola izvr{enih
radova. Od IBR metoda uobi~ajeno se
na cevnom sistemu kotla primenjuju
radiografija, ultrazvu~no merenje
debljine, penetranti i merenje tvrdo}e,
[048]
4) Ispitivanja sa razaranjem se rade u
cilju provere stanja metala u redovnom
odr`avanju, utvr|ivanja uzroka razaranja
u slu~aju pucanju cevnog sistema i
procene preostalog veka cevnog sistema
kotla po precizno definisanom programu
ispitivanja.
U periodu zastoja pregled se vr{i u usko
ograni~enim okvirima:
z Vremenom, koje podrazumeva
vra}anje bloka na mre`u u {to je
mogu}e kra}em vremenskom
periodu.
z Uslovima rada, koji za razliku od
remontnih podrazumevaju visoku
temperaturu i veliku koli~inu
pepela.
U ovakvim uslovima pregled
podrazumeva koncentraciju radova u
zoni uo~enog defekta te se i detaljna
defekta`a (sli~na remontnoj) obavlja u
toj zoni. Tako|e paralelno sa radovima u
zoni defekta odre|eni broj ekipa ima
zadatak da izvr{i vizuelni pregled u {to
ve}em obimu ostalih delova kotla i da
otkloni krupnije nedostatke, obi~no
mehani~ke prirode. Defekta`a u zoni
havarije je izuzetno bitna zbog velike
verovatno}e o{te}enja susednih redova
cevi. Ovaj problem je posebno izra`en
nakon du`eg rada bloka sa curenjem na
cevnom sistemu ili kod curenja duvanja pregrejane pare (visoki pritisci i
smanjena mehani~ka svojstva materijala
na povi{enim temperaturama). Da bi se
spre~ilo naknadno pojavljivanje curenja i
vi{estruko startovanje i zaustavljanje
bloka, koji znatno podi`u tro{kove,
izuzetno je bitno stvaranje povoljnih
uslova za radove u toj zoni. Na TENT-B
je opredeljenje da se na pranje te zone
cevnog sistema, hla|enje kotla i
pravljenje kvalitetne radne platforme
odvoje i ve}i vremenski period kako bi
se stvorili {to bolji radni uslovi koji su
vi{e puta u praksi rezultirali
pronala`enjem jedva vidljiv rupica i
pronala`enjem netipi~nih defekata koji
potencijalno mogu izazvati nove zastoje.
Praksa je pokazala da su najnezgodnija
za defekta`u mesta propu{tanja
pregrejane pare zbog nemogu}nosti da
se nakon zastoja vizuelno lociraju mesta
milimetarskih rupica na cevima cevnog
sistema, te su u praksi zabele`eni i
slu~ajevi startovanja bloka i pu{tanja
pare kroz pregreja~e i me|upregreja~e
samo radi vr{enja defekta`e, te
obavljanja radova nakon ponovnog
hla|enja kotla {to oduzima ogromno
vreme i sredstva.
Defekta`a ili obilazak kotla u toku
njegovog rada se obavlja u slede}im
slu~ajevima:
z Preventivni svakodnevni obilazak
ekipe odr`avanja i proizvodnje TENTB sa ciljem blagovremenog otkrivanja
eventualnih nedostataka na cevnom
sistemu kotla. On podrazumeva
energija
obilazak celog kotla sa posebnim
naglaskom na zone koje su analizom
ozna~ene kao potencijalno
najverovatnija mesta defekata. U ovoj
preventivi je tako|e izuzetno va`no
iskustvo ljudi koi obavljaju ove
poslove iz razloga nemogu}nosti bilo
kakve druge kontrole osim kontrole
sluhom postrojenja u toku rada. To
opet nije nimalo lako obaviti i u onako
bu~noj kotlarnici, a pravovremeno
otkrivanje defekata uz adekvatnu
korekciju radnih parametara bloka
umnogome mogu da smanje {tetu i
skrate vreme zastoja, a u kriti~nim
zimskim periodima i produ`i vreme
rada bloka do zastoja.
z Obilazak pre zastoja podrazumeva
ta~no lociranje mesta havarije u cilju
smanjenja vremena zastoja
(organizacija posla, efikasna defekta`a
nakon ulaska u kotao, po~etak radova
i pre sticanja uslova za ulazak u
kotao,...). Tako|e se u zoni havarije u
vreme rada bloka vr{i otvaranje vrata
u cilju jo{ ta~nijeg lociranja mesta i
obima havarije. Na TENT-B je
uobi~ajeno da se nakon sticanja uslova
za ulazak u kotao, koji su jo{ uvek
daleko od uslova pogodnih za
obavljanje radova, u veoma
nepovoljnim uslovima (temperatura,
voda, vlaga, pra{ina) pri|e mestu
havarije {to je vi{e mogu}e kako bi se
i pre sticanja uslova za rad dobila
jasna slika o havariji.
z Obilazak kotla pri startovanju bloka je
obavezan i obavlja se u vi{e faza: pre
punjenja kotla, nakon punjenja kotla,
nakon potpale i na punim
parametrima. U prve dve faze obilazak
podrazumeva i ulazak u kotao kako
zbog kona~nog pregleda obavljenih
radova, vizelne inspekcije celog kotla,
tako i sa vizuelnom proverom
mogu}ih curenja (sa rosta, oko reci
glava, na kraju lo`i{ta,...). Nakon
potpale obilazak se podrazumeva istu
proceduru kao i preventivni obilazak
sa naglaskom na zonu otklonjene
havarije.
5.3 Procena preostalog veka delova
cevnog sistema.
Du`i niz godina na TENT-B se
primenjuje metodologija Ma{inskog
Fakulteta Univerziteta u Begradu po
pitanju procene preostalog veka cevnog
sistema bloka. Uz pomo} ove i gore ve}
pomenutih analiza prave se planovi kako
teku}eg tako i remontnog odr`avanja.
Ova metodologija je posebno primenjiva
kada je u pitanju strategijsko planiranje i
izvo|enje kapitalnih zahvata na cevnom
sistemu.
Metodologija odre|ivanja trenutnog
stanja i preostalog radnog veka
komponenti/postrojenja se zasniva na
kombinaciji analiti~kih razmatranja
dostupnih podataka, ra~unskih metoda,
relevantnih ispitivanja
Slika 3 Preostali radni vek u funkciji debljine zida
metodama sa i bez
cevi jednog pregreja~a [7]
razaranja i odre|ivanja
mehanizama razaranja
za datu komponentu
prema uslovima
kojima je izlo`ena
tokom rada. Pri tome
se mora imati u vidu
~injenica da
komponenta mo`e biti
izlo`ena prekora~enju
u termi~kim, stati~kim
i/ili dinami~kim
optere}enjima u
odnosu na ona koja se
koriste kao osnova za
prora~une (projektni
1 - srednja o~ekivana vrednost; 2 - donja granica rasipanja
parametri), {to je i
3 - gornja granica rasipanja
naj~e{}i uzrok
neo~ekivanih otkaza
materijala. Sa njega je mogu}e, na
koji se ne mogu predvideti.
osnovu merenja debljine zida u okviru
Osnova za procenu preostalog radnog
redovnih remontnih aktivnosti, direktno
veka komponenti je predvi|anje brzine
odre|ivanje preostalog veka cevi (sa
degradacionih procesa izazvanih radnim
pripadaju}im rasipanjem).
uslovima, {to podrazumeva jasno
poznavanje vrste degradacionih procesa i Na osnovu o~itane vrednosti mogu}e je
njihove kinetike. Ovo predstavlja veliki
predvideti: optimalni period naredne
problem s obzirom da se kinetika
kontrole (o~itano vreme treba podeliti sa
procesa degradacije materijala menja sa
koeficijentom sigurnosti reda veli~ine
vremenom i u funkciji je velikog broja
10) i optimalni period njene zamene uz
promenljivih [5]. S druge strane, za
mogu}nost pravovremenog planiranja
dobijanje korektnih rezultata procene
nabavke. Me|utim, treba ista}i da u
neophodno je poznavanje realnih radnih
zavisnosti od variranja parametara
parametara (temperature, pritiska, broja
procesa mo`e da do|e do promene
startova, brzine startovanja, itd.),
kinetike degradacionih procesa, zbog
pogonskih zapisa i re`ima rada.
~ega je neophodno u odre|enim
Kompleksnost problema je verovatno i
vremenskim intervalima dijagram
razlog postojanja velikog broja metoda
preostalog radnog veka korigovati
za procenu preostalog radnog veka,
dobijenim rezultatima.
me|utim, samo neke od njih, one
jednostavnije, su na{le primenu u praksi. 6. Zaklju~na razmatranja
Moderni koncepti odr`avanja sve vi{e
Generalno gledaju}i kategorizacija mera
kao podlogu za odlu~ivanje imaju
odr`avanja cevnog sistema kotla, u cilju
rezultate metode za procenu preostalog
pove}anja raspolo`ivosti, pouzdanosti i
radnog veka i to u domenu: propisivanja stepena korisnosti bloka, kao i
perioda naredne kontrole kriti~nih
optimizacija tro{kova, u praksi se na
komponenti, ra~unanja optimalnih
TENT-B realizuje u tri vida odr`avanja:
me|uremontnih perioda, optimizacije
z Havarijsko odr`avanje, koje se odvija
programa ispitivanja, prora~una
u periodima zastoja bloka i
pouzdanosti sistema i analize rizika.
pretpostavlja kratko vreme i ote`ane
Ta~nost metoda za procenu veka je
uslove rada. Iz tog razloga razultat
uslovljena obimom postoje}ih
ovakvih intervencija ne izlazi iz okvira
informacija, pa je neophodno
sanacije uzroka havarije i nemaju
matemati~kim modelom {to realnije
nikakav ili mali uticaj na pove}anje
opisati pona{anje materijala u datim
raspolo`ivosti i pouzdanosti rada
radnim uslovima koji ~esto odstupaju od
bloka.
nominalnih, projektnih. Na slici 3
z Remontno odr`avanje pretpostavlja
prikazan je dijagram promene vremena
investiciju ve}eg obima koja se
preostalog radnog veka za jedan
prakti~no svodi na pove}ani obim
pregreja~ izlo`en vremenskoj degradaciji
radova i ne tako veliki tro{ak zamene
(puzanju) dobijen modifikovanom
materijala. Ovakvi radovi kada su
Larsen Milerovom metodom. Dijagram
dobro planirani i kada efikasno
prepoznaju problem potencijalno
je formiran na osnovu preseka trenutnog
slabih mesta cevnog sistema kotla
stanja metala, prora~una stvarne
direktno uti~u na pove}anje
temperature zida na osnovu debljine
pouzdanosti rada bloka.
naslaga, prora~una utvr|enih trendova
degradacionih procesa i gre{aka unetih u z Strategijsko odr`avanje podrazumeva
prora~un zbog disperzije karakteristika
planiranje i izvo|enje kapitalnih
[049]
energija
remonata koji sem velikog obima
radova podrazumevaju i zamenu
materijala ve}eg obima. Dobro
locirana slaba mesta i nova re{enja
koja u obzir uzimaju nova saznanja
(materijali, ure|aji, sredstva za rad,...)
ugra|ena u strategijske planove
direktno mogu uticati na pove}anja
raspolo`ivosti, pouzdanosti i stepena
korisnosti bloka.
Proces optimizacije tro{kova je mogu}e
primeniti na sva tri vida odr`avanja.
Zbog nerazvijene baze podataka i zbog
neposedovanja standardnih metoda tehno
- ekonomska analiza se radi kao neka
vrsta neformalne i iskustvene aktivnosti.
Ovo sasvim sigurno kao posledicu ima
mnogo ni`i nivo optimizacije tro{kova.
Da bi se i u ovom segmentu do{lo do
me|unarodno relevantnih rezultata
potrebno bi bilo razviti standardnu
metodu, kroz neku vrstu softvera ili
algoritma, koja bi davala nedvosmislene
rezultate i u mnogome isklju~ila
subjektivni faktor.
Literatura
[1] Life Extension and Assessment of
Fossil Power Plants, EPRI, Palo Alto,
1987
[2] Projekat Ministarstva za nauku i
za{titu `ivotne sredine Koncept
odr`avanja termoenergetskih postrojenja
usmeren ka pouzdanosti - rukovodilac:
prof.dr.V.[ija~ki
[3] Publikacija JP TENT, JP TENT,
2003
[4] Pogonsko uputstvo EVT 5 35 880/01
za kotao BB-1880
[5] [ija~ki @erav~i} V., Baki} G., \uki}
M., An|eli} B., Milanovi} D., Markovi}
D.: Moderni pristupi u odr`avanju
termoenergetskih postrojenja metodologija, pore|enja, unapre|enja,
Preventivno in`enjerstvo, No2, 10
(2002) 23-29
[6] J.P.Mersier: The Maitenance
Engineer Fundamentals Handvook,
EPRI Course, November 1996
[7] V.[ija~ki i sarad.: Procena
preostalog veka cevnog sistema i
kolektora bloka 1, TENT B, 2003
Sne`ana Dragi}evi}, Aleksandar Peuli}, Radojka Krneta
Tehni~ki fakultet ^a~ak
UDC: 621.182.4.001.573
Mogu}nost primene fuzzy
logike u regulaciji
koncentracije {tetnih
produkata sagorevanja
kotla
Rezime
Dimnjaci termoelektrana, industrijskih energana i toplana su stalni ili povremeni
zaga|iva~i vazduha. Polutanti su normalni produkti sagorevanja goriva u lo`i{tima
kotlova. Od produkata sagorevanja najopasniji su sumporni i azotni oksidi, ~a| i
pepeo koji se emituje u atmosferu.
U radu je dat prikaz jednog na~ina upravljanja i regulacije kori{}enjem klasi~nih
metoda regulacije i fuzzy logike u procesu sagorevanja. Primenom predlo`enog
fuzzy regulatora mogu}e je u procesu sagorevanja regulisati protok vazduha za
sagorevanje na osnovu izmerenih koncentracija {tetnih produkata sagorevanja.
Predlo`eno re{enje regulatora je pokazalo da se u relativno kratkom vremenskom
periodu koncentracije zaga|iva~a vra}aju na dozvoljene vrednosti.
Klju~ne re~i: Fuzzy regulacija, koncentracija zaga|iva~a, kotao.
Fuzzy Logic Application in Regulation of Concentrations of Boiler
Combustion Waste Products
Thermal power plants, industrial plants and heating stations are either permanent
or occasional air polluters. Pollutants are regular waste products resulting from
fuel combustion occurring in heater fire boxes. Sulphur and nitrogen dioxides,
lampblack and ashes emitted into the atmosphere are the most serious waste
products.
The paper presents a specific method of governing and regulation of concentrations
of waste products by the application of fuzzy logic and typical regulation methods.
Application of the proposed fuzzy regulator may, within the combustion process,
provide regulation of air flow essential for combustion, on the basis of measured
concentrations of combustion waste products. It has suggested that permissible
concentrations of pollutants are recovered within relatively short period of time.
Key words: Fuzzy regulation, waste products, boiler.
Uvod
Zaga|enje ~ovekove okoline je oduvek
postojalo, ali su opasnosti od zaga|enja
bivale sve ve}e sa naglim razvojem
industrije i pove}anjem koncentracije
stanovni{tva u velikim gradovima i
industrijskim centrima. Stepen
zaga|enosti vazduha u posmatranom
vazdu{nom basenu odre|uje osnovni fon
zaga|uju}ih materija, emisija iz
stacionarnih i mobilnih izvora,
meteorolo{ka situacija i orografske
karakteristike terena.
Zaga|enje vazduha predstavlja
[050]
lokalizovan problem i u jednom broju
industrijalizovanih gradova u Srbiji
stepen zagadenja vazduha mo`e biti
visok u pogledu nekih zaga|uju}ih
materija [1]. U gradovima Bor i Ivanjica
prose~na godi{nja koncentracija SO2 u
atmosferi, u 2000. godini, bila je
najmanje tri puta ve}a od nacionalnog
standarda. Prose~na koncentracija
~estica talo`nih materija u atmosferi bila
je 16 puta ve}a od nacionalnog
standarda u ^a~ku, Zrenjaninu i Vranju.
Sa druge strane, koncentracija NO2
zabele`ena u naseljima kretala se oko ili
ispod grani~ne vrednosti u svim
energija
gradovima u Srbiji u kojima postoje
mre`e pra}enja kvaliteta vazduha.
Osnovni izvori emisije SO2 i NO2 su
elektrane (80-88%), i u mnogo manjoj
meri, industrija (3-14%) i op{ta
potro{nja (9%). Sagorevanje uglja i
neefikasna tehnologija spadaju u
najva`nije faktore koji dovode do
visokih nivoa emisije u
termoelektranama.
Na gradskom podru~ju ~a~anske op{tine
kao zna~ajniji izvori zaga|enja vazduha
registrovani su: industrijske kotlarnice,
kotlarnice socijalnih i zdravstvenih
ustanova, kotlarnice centralnih gradskih
sadr`aja i kotlarnice stambenih blokova.
Tako|e, mnogi individualni stambeni
objekti i objekti male privrede imaju
sopstvene kotlarnice na ~vrsto ili te~no
gorivo. Procenjuje se da ih na gradskom
podru~ju ima oko 400. Na teritoriji
~a~anske op{tine uglavnom su u upotrebi
kotlovi starije konstrukcije, koji nemaju
ugra|enu regulaciju procesa
sagorevanja.
Na u`em gradskom podru~ju ~a~anske
op{tine vr{ena je kontrola zaga|enosti
vazduha [2]. Na dva merna mesta
kontrolisana je koncentracija SO2 i ~a|i,
a na {est mernih mesta ukupna koli~ina
talo`nih materija. Rezultati merenja su
pokazali da u grejnoj sezoni srednje
dnevne koncentarcije SO2 i ~a|i su ispod
grani~nih vrednosti imisija (GVI), mada
u nekim periodima prelaze GVI.
Prekora~enje grani~nih vrednosti imisije
za SO2 zabele`eno je u centralnoj
gradskoj zoni i u industrijskoj zoni.
Maksimalna srednja dnevna
koncentracija SO2 bila je 258 mg/m3, a
vrednosti iznad GVI bele`e se tokom
svih godina merenja. Sli~na je situacija
kada je u pitanju i koncentracija ~a|i.
Vrednosti iznad GVI izmerena su na
oba merna mesta, a maksimalna srednja
dnevna koncentracija ~a|i iznosila je
309 mg/m3. Rezultati merenja talo`nih
materija pokazuju da se u letnjim
mesecima registruje pove}ana koli~ina
talo`nih materija, zavisno od smera i
inteziteta vetra, u svim delovima grada.
Maksimalna vrednost je zabele`ena u
industrijskoj zoni, i iznosila je 520
mg/m2/dan , a ne{to ni`e vrednosti (od
275 mg/m2/dan do 482 mg/m2/dan)
konstatovane su tokom leta na svim
mernim mestima, i prelazile su GVI.
Rezultati merenja sastava i temperature
produkata sagorevanja u kotlovskom
postrojenju u fabrici za proizvodnju piva
i bezalkoholnih pi}a AD Pivara u Ni{u
[3] ukazuju na potrebu za boljim
regulisanjem sagorevanja kako bi se
smanjila vrednost vi{ka vazduha. Ulazni
vazduh treba regulisati kori{}enjem
stalnog senzora za merenje sadr`aja
kiseonika u dimnim gasovima, kako bi
se obezbedio optimalni odnos vazduhgorivo u gorioniku i optimalno
sagorevanje.
U ovom radu dato je idejno re{enje
fuzzy regulatora koji se mo`e koristiti za
regulaciju procesa sagorevanja. Danas
je prisutan trend primene fuzzy logike u
mnogim oblastima industrije. Primena
predlo`enog regulatora na postoje}e
kotlove omogu}ila bi da se na osnovu
poznatog sastava produkata sagorevanja
reguli{e protok vazduha u kotlu, ~ime bi
se spre~ila prekomerna emisija {tethih
produkata sagorevanja i samim tim i
zaga|enje `ivotne sredine.
Koncentracije {tetnih produkata
sagorevanja
Uticaji na `ivotnu sredinu koji se
javljaju kao posledica rada kotlarnica
koje nemaju regulaciju koncentracije
{tetnih produkata sagorevanja imaju
trajni karakter. Eksploatacije takvih
kotlarnica imaju sa ekolo{kog aspekta
posledicu zaga|ivanje vazduha.
Grani~ne ~asovne vrednosti GVI emisije
polutanata za naseljena podru~ja date su
u Pravilniku o grani~nim vrednostima,
metodama merenja imisije,
kriterijumima za uspostavljanje mernih
mesta i evidenciju podataka (Sl. Glasnik
RS br. 54/92).
Maksimalne vrednosti koncentracije
imisije zaga|iva~a u prizemnom sloju
atmosfere (mg/m3), pri nepovoljnim
meteorolo{kim uslovima mogu se
izra~inati po obrascu [4]:
(1)
gde su: G(g/s) emisija zaga|iva~a,
ΔT(K) razlika temperature emitovanog
zaga|iva~a i srednje godi{nje
temperature atmosferskog vazduha u
toku zime, h(m) visina dimnjaka,
Q(m3/s) ukupni protok gasova koji izlaze
iz dimnjaka na temperaturi dimnih
gasova i m, n, A, F (-) koeficijenti.
Sposobnost rasejavanja zaga|uju}ih
supstanci u atmosferi, pri nepovoljnim
meteorolo{kim uslovima, to jest pri
odgovaraju}em statisti~kom maksimumu
koncentracije, odre|ena je klimatskim
zonama.
Za na{u zemlju se mo`e uzeti da je
vrednost koeficijenta koji zavisi od
meteorolo{kih uslova i koji obuhvata
uslove vertikalnog i horizontalnog
rasejavanja zaga|iva~a A=140
Koeficijent F uzima u obzir brzinu
talo`enja zaga|uju}ih supstanci iz
atmosfere. Za sme{u gasova je F=1
Koeficijentima i uzima se uticaj
nadvi{enja izvora dimnom perjanicom.
Vrednost koeficijenta m i n odre|uje se
pomo}u parametra f (m/s2K) i brzine
dimnih gasova u izlaznom delu dimnjaka
wo(m/s) [3]:
[051]
(2)
(3)
gde je D (m) unutra{nji pre~nik
dimnjaka pri vrhu.
Koeficijent m odre|uje se iz slede}g
izraza:
(4)
Koeficijent odre|uje se na osnovu
slede}ih izraza, u zavisnosti od vrednosti
brzine dimnih gasova u izlaznom delu
dimnjaka wo:
1. n =3 za wo ≤ 3
(5)
2.
za 0.3 < wo ≤ 2
(6)
3. n = 1 za wo >2
(7)
Prizemna koncentracija zaga|iva~a
dosti`e svoj maksimum za opasnu brzinu
vetra wv, koja se izra~unava iz slede}eg
izraza:
za wo ≤ 2 (8)
Maksimalna koncentracija SO2 posti`e
se na rastojanju Xm (m) od dimnjaka i
odre|uje se formulom:
Xm = d . h
(9)
gde je d bezdimenzionalna veli~ina, koja
zavisi od kriti~ne vrednosti brzine vetra,
koja se odre|uje na osnovu slede}ih
izraza:
za wo ≤ 2(10)
za wo > 2 (11)
Maksimalna koncentracija ~a|i i pepela,
za stepen odvajanja ure|aja za
pre~i{}avanje ve}i od 90% i F=2
odre|uje se iz slede}eg izraza:
(12)
Teorijski posmatrano sagorevanje }e biti
uvek potpuno, ako je koli~ina kiseonika
dovedena u proces, ve}a ili najmanje
jednaka minimalno potrebnoj koli~ini
kiseonika za potpuno sagorevanje i
obrnuto. Kako odvijanje i potpunost
procesa sagorevanja u znatnoj meri
zavise od uslova i kvaliteta obrazovanja
sme{e goriva i vazduha, minimalno
potrebna koli~ina kiseonika tj. vazduha
nije u stanju da obezbedi potpunost
sagorevanja. Ova teorijska koli~ina
vazduha mo`e biti dovoljna za
obezbe|ivanje potpunog sagorevanja
gasovitih goriva samo pri idealnim
uslovima. Pri sagorevanju ~vrstih i
te~nih goriva, a ne retko i gasovitih,
uslovi obrazovanja sme{e su daleko od
energija
idealnih. Usled toga se u prostor u kome
se proces sagorevanja odvija dovodi
ve}a koli~ina vazduha u odnosu na
prora~unatu, minimalno potrebnu (Lmin).
Ova veli~ina predstavlja stvarnu koli~inu
vazduha (Ls). Izme|u stvarno i
minimalno potrebne koli~ine vazduha
va`i slede}a relacija:
(13)
Ls = λ . Lmin
gde je λ - koeficijent vi{ka vazduha.
Ekonomi~no sagorevanje posti`e se pri
optimalnim vrednostima koeficijenta
vi{ka vazduha, koje su odre|ene vrstom
goriva, na~inom njegovog sagorevanja i
vrstom lo`i{ta.
Proces sagorevanja mo`e biti savr{en i
nesavr{en. I pored obezbe|ivanja
dovoljne koli~ine kiseonika za potpuno
sagorevanje, pa ~ak i ve}e od minimalno
potrebne, u produktima sagorevanja
nalazimo nepotpuno sagorevanje ili ~ak
nesagorele komponente goriva – usled
nesavr{enog sagorevanja. Regulacijom
protoka sve`eg vazduha mo`e se
kontrolisati proces sagorevanja, tj.
regulisati prizemna koncentracija
zaga|iva~a koji izlaze iz dimnjaka kotla.
Automatska regulacija
koncentracije zaga|iva~a
U radu je projektovanje regulatora
koncentracije zaga|iva~a tretirano kao
problem pra}enja koncentracije izlaznih
produkata sagorevanja, {to podrazumeva
merenje koncentracije produkata
sagorevanja. Predlo`en je hibridni fuzzy
regulator koji, kako je praksa pokazala,
zahteva zna~ajno kra}e vreme za
regulaciju nego odgovaraju}i
konvencionalni PID regulator, a da
prakti~no nema razlike u pona{anju ta
dva sistema. Razlog primene fuzzy
upravljanja u tim slu~ajevima le`i u
~injenici da je u nekim oblastima
industrije situacija sa patentima takva da
je vrlo te{ko do}i do novog re{enja
kori{}enjem konvencionalne tehnologije,
a da se ne do|e u sukob sa nekim ve}
postoje}im patentom. U najve}em broju
slu~ajeva ovo nisu ~ista fuzzy, ve} su to
hibridna re{enja. Najve}i broj postoje}ih
aplikacija fuzzy upravljanja su ~isto
softverske, mada postoji veliki broj
specijalnih fuzzy logi~kih procesora koje
proizvode i velike kompanije ali i male
specijalizovane firme. Kori{}enje
specijalnog hardvera je skupo i koristi se
u posebnim slu~ajevima, kada je to
neizbe`no. Veliki broj proizvo|a~a
mikrokontrolera, PLC-a i druge opreme
za upravljanje razvija specijalizovan
softver za fuzzy upravljanje za svoje
proizvode. Fuzzy logika se zasniva na
principu ~ovekovog na~ina rada i
razmi{ljanja. Merenje neke veli~ine
~ovek opisuje jezi~kim izrazima, tj.
brzo, sporo, veliko, malo, i td. U nekim
slo`enijim slu~ajevima uvode se
grani~ni, konkretniji
Slika 1 Struktura fuzzy regulatora
izrazi, kao na primer
vrlo veliko, ne tako
malo, i sli~no. Da bi
se predstavili takvi
izrazi Zadeh [5] je
formulisao
nematemati~ku
teoriju fuzzy
skupova. On je
ozna~io teoriju fuzzy
skupova kao
pro{irenje standardne,
tradicionalne teorije
skupova. Razlika
Slika 2 Blok blok {ema sistema regulacije
izme|u tradicionalne
koncentracije zaga|iva~a
i fuzzy teorije
skupova je u
konfigurisanju
funkcije pripadnosti u
fuzzy skupu.
Cilj koji je potrebno
posti}i kod ovog
sistema je dovo|enje
produkata
sagorevanja na
vrednosti definisane
nacionalnim
standardom pod dejstovom ulaznih
„ Gorivo: Ibarski mrki ugalj
poreme}aja. Slika 1 prikazuje strukturu
(C=60.22%, H=4.5%, S=3.72%,
fuzzy regulatora. Funkcije pripadnosti
N+O=4.46%, W=6.18%, A=20.92% ,
ulaza i izlaza fuzzy regulatora definisane
Hd=24.137 kJ/kg)
su unapred, off-line. Njihove stvarne
„ Koli~ina goriva: B=10.5 (t/h)
fizi~ke vrednosti mapirane su na unapred „ Razlika temperature emitovanog
odre|enom, normalizovanom domenu.
zaga|iva~a i srednje godi{nje
Ovo predstavlja prednost u
temperature atmosferskog vazduha u
projektovanju jer se procedure
toku zime: ΔT=130 (K)
fazifikacije, zaklju~ivanja i
„ Visina dimnjaka: h= 40 (m)
defazifikacije mogu projektovati
„ Ukupni protok gasova iz dimnjaka na
nezavisno od fizi~kih domena ulaza i
temperaturi dimnih gasova Q= 50
izlaza.
(m3/s)
„ Unutra{nji pre~nik dimnjaka pri vrhu
Razmatramo normalizovane vrednosti
D= 2 (m)
ulaza, tj. gre{ke i promene gre{ke,
odnosno promene koncentracije SO2,
Na slici 3. je dat prikaz promene
NO2 i pepela, respektivno. Usvojene su
koncentracije analiziranih zaga|iva~a:
najprostije trougaone funkcije
SO2, NO2 i pepela, u zavisnosti od
pripadnosti, koje zahtevaju minimalno
promene koeficijenta vi{ka vazduha λ.
kori{}enje memorije, a rad u realnom
Maksimalno dozvoljene zakonom
vremenu sa njima je veoma efikasan.
propisane koncentracije ovih zaga|iva~a
Fuzzy pravila definisana su na osnovu
(memorisane u memoriji
simulacija i ra~unanja zavisnosti
mikrokontrolera) su:
produkata sagorevanja od promene
protoka vazduha. Na slici 2 prikazana je
, i.
blok {ema sistema automatske regulacije
koncentracije {tetnih produkata
sagorevanja (zaga|iva~a). Na izlazu iz
kotla mere se trenutne vrednosti
Dejstvom jedini~nog poreme}aja u
koncentracija zaga|iva~a: SO2, NO2 i
regulatoru je simuliran porast
pepela. Mikrokontrolerski regulator
koncentracija zaga|iva~a iznad
reguli{e koncentracije zaga|iva~a
dozvoljenih vrednosti. Na slici 4.
generisanjem upravlja~kog signala
prikazani su odzivi regulatora na
pomo}u koga se reguli{e dotok sve`eg
jedini~ni poreme}aj za pojedina~ne
vazduha u kotao. Funkcije regulatora
koncentracije zaga|iva~a SO2, NO2 i
koncentracije zaga|iva~a
pepela, respektivno. Do trenutka
implementirane su u firmware
jedini~nog poreme}aja koncentracije
mikrokontrolera Microchip PIC
zaga|iva~a su ispod maksimalno
18F4550.
dozvoljenih.
Simulacije regulacije u datom primeru
Na slici 5 prikazan je predlog
izvr{ene su za slede}e podatke:
mikrokontrolerske razvojne plo~e za
[052]
energija
Slika 3 Promena koncentracija zaga|iva~a (SO2, NO2 i
pepela) u funkciji promene koeficijenta vi{ka vazduha
Slika 4 Odziv regulatora na jedini~ni poreme}aj
- Koncentracija pepela -
Slika 4 Odziv regulatora na jedini~ni poreme}aj
- Koncentracija SO2 Slika 4a Odziv regulatora na jedini~ni poreme}aj
povezuju se sa
mikrokontrolerom
preko
odgovaraju}ih
konektora.
Pretpostavlja se
da su signali
mernih
pretvara~a
prethodno
poja~ani i da se
nalaze u opsegu
napona 0-5V. U
mikrokontroleru se
vr{i A/D
konverzija i na
osnovu
konvertovanih
vrednosti i
algoritma
regulacije
generi{e
upravlja~ki
signal za
pove}anje ili
smanjivanje
dotoka
vazduha.
Zaklju~ak
Kotlarnice
spadaju u
objekte za koje
su Pravilnikom
o grani~nim
vrednostima
emisije, na~inu
i rokovima
merenja i
- Koncentracija NO2 evidentiranja
podataka
ispitivanje rada regulatora. Koristi se
predvi|enja
garancijska
i
periodi~na
mikrokontroler familije Microchip PIC
merenja emisije aerozaga|enja. Zbog
18F4550 sa USB komunikacijom.
toga je primena regulatora {tetnih
Merni pretvara~i produkata sagorevanja
[053]
produkata sagorevanja, prvenstveno SO2,
NO2, lete}eg pepela i ~a|i iz dimnjaka,
na postoje}e kotlove neophodna radi
kontrole izvora zaga|enja vazduha. U
ovom radu je predlo`en
mikrokontrolerski fuzzy regulator koji
reguli{e koncentracije zaga|iva~a
generisanjem upravlja~kih signala
pomo}u kojih se reguli{e koncentracija
zaga|iva~a regulacijom protoka sve`eg
vazduha u lo`i{tu kotla. Pomo}u fuzzy
logike prilago|ava se referentna
vrednost regulatora stvarnom
pogonskom stanju. Dobijeni odzivi na
jedini~ni poreme}aj pokazuju da
predlo`eni sistem automatske regulacije
mo`e efikasno i brzo koncentracije
zaga|iva~a vratiti na dozvoljene
vrednosti. Primena predlo`enog
regulatora znatno bi smanjila emisiju
zaga|iva~a u atmosferu {to ima
pozitivne efekte na kvalitet `ivotne
sredine.
Literatura
[1] Pregled sektora za{tite `ivotne
sredine (Environmental Sector Review),
Savezna republika Jugoslavija, ANEKSI,
Svetska banka, Septembar, 2002.
[2] Studija o proceni uticaja
rekonstrukcije kotlarnice "[umadija" u
^a~ku na `ivotnu sredinu, Fakultet
za{tite na radu, Ni{, 2005.
[3] M. Stoiljkovi}, G. Vu~kovi}, D.
Mitrovi}, M. Stoiljkovi}: "Preliminarni
energetski bilans kotlovskog postrojenja
fabrike a.d. Pivara Ni{", 36. kongres
KGH, Zbornik radova, str. 378-385,
Beograd, 2005.
[4] Martin Bogner: Termotehni~ar,
Priru~nik za termotehniku,
termoenergetiku i procesnu tehniku,
Nau~na knjiga, Beograd, 1987.
energija
Slika 8 [ema razvojne plo~e mikrokontrolerskog regulatora protoka vazduha u procesu sagorevanja
[5] D.Driankov, H.Hellendoorn,
M.Reinfrank. An Introduction to Fuzzy
Control, Springer-Verlag, New York,
1993.
[6] I. Latinovi}, S. Stojkovi}, M.
Dostani}. Jedan pristup re{avanju
upravljanja i regulacije kori{}enjem fazi
logike u fabrikama za spaljivanje
otpadnog sme}a", VIII Me|unarodna
konferencija fleksibilne tehnologije,
Novi Sad, Jun 2003.
Zahvalnost
Ovaj rad je proistekao iz rezultata rada
na projektu "Primena vi{eparametarskih
simulacionih modela radi analize
energetske efikasnosti tipskih {kolskih
zgrada" NPEE 280200, Ministarstvo za
nauku i za{titu `ivotne sredine
Republike Srbije, Projekat iz
Nacionalnog programa Energetske
efikasnosti, 2003-2006. god., Nosilac
projekta: Tehni~ki fakultet ^a~ak
[054]
energija
Goran \uki}, Milenko \uri}, Nikola Rajakovi}
Elektrotehni~ki fakultet, Beograd
UDC: 621.313.322.016.25 : 622.013/.027 (497.11)
Tehno-ekonomska analiza
re{enja problema
kompenzacije reaktivnih
snaga u TS-BOR 3
Uvod
Rezime
U RTB-u Bor postoje dva sinhrona
generatora nominalnih snaga 15 MVA i 6
MVA. Turbine i termotehni~ko
postrojenje ovih generatora nije u
funkciji. Ovi generatori sigurno mogu
raditi kao sinhroni kompenzatori sa
snagama koje se mogu odrediti sa
njihovih pogonskih dijagrama. Me|utim,
kako postoje samo dva generatora a
sekundari i tercijari transformatora u TSBor 3 napajaju ~etiri sekcije sabirnica
postavlja se pitanje da li je mogu}a
efikasna kompenzacija reaktivne snage
sa ovim raspolo`ivim generatorima.
Osnovno pitanje je da li }e pri radu ovih
generatora u kompenzatorskom re`imu
naponi na sekcijama sabirnica 5.25 kV
biti u dozvoljenim granicama kao i da li
je mogu}a kompenzacija reaktivne
energije na sabirnicama na kojima nisu
priklju~eni generatori (ili je pak mogu}a
samo na onim sabirnicama na kojima su
priklju~eni) za sve mogu}e radne re`ime
na njima. Tako|e, neophodno je imati na
umu da transformatori u TS-Bor 3
nemaju dozvoljen paralelan rad na
niskonaponskim, 5.25 kV, sekcijama
sabirnica. U okviru transformatorske
stanice TS-Bor 3 postoje tri
tronamotajna transformatora snage SnT =
40 / 20 /20MVA / MVA / MVA, od kojih
je jedan rezervni. Nominalni naponi
transformatora, odnosno njihovi
prenosni odnosi su mnT = 110 / 5.25 /
5.25kV / kV/ kV. Na naponskom nivou
5.25 kV sabirnice su dvostruke a zbog
ograni~enja struje kratkog spoja na 5.25
kV strani svaki sekundar i tercijar
napajaju svoju sekciju sabirnica (ni
transformatori, kao ni sekundari i
tercijari ne rade paralelno). Jednopolna
radna uklopna {ema postrojenja u
transformatorskoj stanici TS-Bor 3 data
je na slici 1.
Rudarsko-topioni~arski kompleks u Boru napaja se elektri~nom energijom iz
transformatorske stanice TS-Bor 3, koja je dalekovodima DV br. 167 i DV br. 169
povezana sa transformatorskom stanicom TS-Bor 2. Za vreme NATO
bombardovanja 1999. godine transformatorska stanica TS-Bor 3 je te{ko o{te}ena.
U me|uvremenu, izvr{ena je potpuna rekonstrukcija, odnosno obnova
transformatorske stanice TS-Bor 3 i ona je u potpunosti osposobljena za rad.
Me|utim, u odnosu na stanje pre bombardovanja jedino nije obnovljeno
kondenzatorsko postrojenje za kompenzaciju reaktivne energije (snage) koje je
fizi~ki postojalo raspodeljeno na sabirni~kim sistemima 5.25 kV transformatorske
stanice TS-Bor 3. Kako u RTB-u Bor postoje ogromni elektromotorni pogoni sa
velikim brojem asinhronih motora izdaci za reaktivnu energiju, nakon
rekonstrukcije transformatorske stanice TS-Bor 3, su postali enormno veliki.
Rad tretira mogu}nost primene postoje}ih sinhronih generatora u RTB-Bor za
potrebe kompenzacije reaktivnih snaga (umesto izostavljenih kondenzatorskih
baterija za kompenzaciju) njihovim prevo|enjem u re`im sinhronih kompenzatora.
Prezentovani su osnovni rezultati predlo`enog tehni~kog re{enja i ukazano je da je,
primena postoje}ih sinhronih generatora kao kompenzatora u RTB-u, tehni~ki,
sasvim opravdana. Tako|e, prikazana je i kratka ekonomska analiza predlo`enog
re{enja i uporedna analiza sa re{enjem koje bi predstavljalo zanavljanje sistema
kondenzatorskih baterija za re{avanje ovog goru}eg problema.
Klju~ne re~i: Idejno re{enje, kompenzacija reaktivnih snaga, sinhroni generatori,
TS-Bor 3.
Abstract
The Bor Mining and Melting Complex (RTB Bor) is fed with electric power from
TS-Bor 3 substation, which is connected with TS-Bor 2 substation via 2 lines (DV
No. 167 and DV No. 169). During 1999. NATO bombing, TS-Bor 3 substation was
severely damaged. In the meantime complete reconstruction was performed and TSBor 3 substation is now fully revived. However, comparing to pre-bombing
situation, capacitor installation for reactive power compensation, which physically
existed on TS-Bor 3 5.25kV bus systems, was not revived. Since RTB Bor includes
huge electromotor drives with significant number of induction motors, the reactive
energy bills after reconstruction of TS-Bor 3 substation has became enormous.
This paper considers possibility of using synchronous generators already existing in
RTB Bor for reactive power compensation (instead absent capacitor banks for
compensation) by driving them into synchronous compensator condition. Basic
results of suggested technical solution are presented and stated that the use of
existing synchronous generators as compensators in RTB Bor is technically
justified. Also, brief economic analysis of suggested solution is given, along with
comparative analysis against solution of renewing capacitor banks systems as
answer to this problem.
Key words: Conceptual solution, reactive power compensation, synchronous
generators, TS-Bor 3.
[055]
energija
Slika 1 Jednopolna radna uklopna {ema postrojenja u TS-Bor 3
Slika 2 Dijagram srednjih mese~nih aktivnih i reaktivnih snaga i faktora
snage za period regularnih godina
Slika 3 Dijagram srednjih mese~nih aktivnih i reaktivnih snaga i faktora
snage za period godina smanjene potro{nje elektri~ne energije
1. Tehni~ke podloge za analizu
Pri formiranju idejnog re{enja za
kvalitetno re{avanje problema reaktivne
energije u RTB Bor, odnosno u TS-Bor
3, neophodno je najpre odrediti koje su
ukupne potrebe obra|ivane
transformatorske stanice za
kompenzacijom reaktivne snage. Za ovu
[056]
procenu veoma je va`no {to je novim
tarifnim sistemom Elektroprivrede Srbije
predvi|eno da potro{a~i iz kategorije
potro{nja na srednjem naponu (gde se
ubraja i potro{nja RTB Bor koja preko
TS-Bor 3 preuzima energiju na
naponskom nivu 5.25 kV) pla}aju
kompletnu preuzetu reaktivnu energiju
na mese~nom nivou. Analizom podataka
o mese~noj potro{nji aktivne i reaktivne
energije grupe potro{a~a koji se napajaju
sa TS-Bor 3, mogu se uo~iti dva
karakteristi~na perioda:
- period tzv. regularnih godina (slika 2),
koji traje do polovine 1991. godine.
Tokom ovog perioda proizvodni proces
se odvijao normalnim intezitetom i
neka uobi~ajena mese~na potro{nja
iskazana preko srednjih mese~nih
aktivnih i reaktivnih snaga iznosila je
izme|u (40-50) MW, odnosno izme|u
(20-30) Mvar.
- period smanjenog intenziteta
proizvodnje (slika 3) koji nastaje nakon
regularnih godina i traje sve do danas.
Tokom ovog perioda proizvodnja je
vi{e nego prepolovljena, pa su
odgovaraju}i pokazatelji potro{nje
(srednje mese~ne aktivne i reaktivne
snage) za ovaj period oko 20 MW,
odnosno oko 13 Mvar.
Analizom petnaestominutnih aktivnih i
reaktivnih potro{nji tokom perioda
(15.1.2002 - 31.5.2002) mo`e se uo~iti
slede}e:
- nivo aktivne snage varira u opsegu od
(17-25) MW sa srednjom vredno{}u za
posmatrani interval od 20.51 MW
(slika 4),
- nivo reaktivne snage varira u opsegu
od (10-18 )Mvar sa srednjom
vredno{}u za posmatrani interval od 13
Mvar (slika 4),
- faktor snage varira u opsegu od
(0.8 ÷ 0.85) sa srednjom vredno{}u od
0.83 (slika 5).
Prognoze u~injene od strane
kompetentnih stru~njaka iz RTB Bor,
ukazuju da se u narednih nekoliko
godina mora ra~unati sa daljim
porastima optere}enja, ali je nerealno
o~ekivati da }e se u skorije vreme
dosti}i potro{nja aktivne i reaktivne
energije iz regularnog perioda (perioda
punih optere}enja). Procena je da se, u
posmatranom periodu, vr{ne aktivne i
reaktivne snage mogu pove}ati za oko
50%. Prema tome, imaju}i u vidu da su
prethodna reaktivna optere}enja bila na
srednjem nivou od 13 Mvar, realno bi za
potpunu kompenzaciju reaktivne
energije bilo potrebno obezbediti
reaktivnu snagu za kompenzaciju od oko
20 Mvar. Budu}i da dinamika porasta
optere}enja nije do kraja izvesna,
idejnim re{enjem prikazanim u radu je
predlo`eno obezbe|ivanje reaktivnih
resursa u iznosu od oko 15 Mvar, sa
energija
Slika 4 Dijagram petnaestominutnuh aktivnih i reaktivnih snaga za period
15.01.2002 - 31.5.2002.
Slika 5 Dijagram petnaestominutnuh faktora snage za period
15.01.2002 - 31.5.2002.
Tabela 1 Izve{taj o potro{enoj elektri~noj energiji i snazi za oktobar 2003.
(Kontrolni centar TS-Bor 3)
Ea
Dovodi
Topionica
Topionica
Elektroliza
100
456
Livnica
Stara fabrika
kiseonika
Energana
Sumporna
3
2
Sumporna
Stara Flotacija
Nova Flotacija
Izvozno okno
Fod
[kWh]
[kWh]
Eavt
[kWh]
Eant
[kVArh]
Er
[kW ]
Psr
[kW ]
Pmax
cos ϕ
10714341
7192311
3522030
7791524
15202
26360
0.81
844734
2421592
1017650
841835
566769
1638127
679187
607331
277965
783466
338463
234504
674001
1254554
658175
627925
1185
3214
1373
1075
3300
7770
1700
2660
0.81
0.90
0.86
0.82
1376636
903073
473562
951008
1799
2250
0.84
266484
3456
587609
582738
2188140
583466
0
175465
1987
395260
394321
1456685
374105
91018
1470
192348
188417
731455
209361
-
-
244657
49911
313487
317075
1951143
749590
0
312
4
803
809
3186
788
0
860
210
2510
1350
5450
3610
0
0.75
0.07
0.90
0.88
0.77
0.63
0.00
Tabela 2 Podaci o sinhronom generatoru 1 i njegovom pobudnom sistemu
Generator 1
Simens
15625
Glavna budilica
Pomo}na budilica
U n [V ]
5250
110 (130)
110
I n [ A]
1720
490
f n [Hz ]
50
Proizvo|a~
S n [kVA]
Pn [kW ]
54 (73.5)
4
565
36
I max [ A]
Prekida~
Energoinvest, HG5/8, 2000A,
500MVA
[057]
mogu}no{}u naknadnih pove}anja
kapaciteta, i to iz slede}eg razloga:
svo|enje faktora snage na jedinicu ({to
je intencija novog tarifnog sistema)
zahtevalo bi obezbe|ivanje oko 20
Mvar, dok bi svo|enje faktora snage na
vrednost 0.95 (ciljna vrednost prema
starom tarifnom sistemu) zahtevalo
obezbe|enje reaktivnog kapaciteta od
oko 10 Mvar. Izvesno je da je srednja
vrednost, koja se u ovom trenutku ~ini i
najrealnijom oko 15 Mvar i pri
koncipiranju idejnog re{enja po{lo se od
pretpostavke da je ovo odabrana
instalisana reaktivna snaga koju je
neophodno obezbediti na bazi
raspolo`ivih sinhronih ma{ina u RTB
Bor. Kao zna~ajna polazna podloga za
predmetnu analizu uzet je i Izve{taj o
potro{enoj elektri~noj energiji i snazi za
oktobar 2003. godine dat u tabeli 1.
Karakteristike postoje}ih sinhronih
generatora date su u tabelama 2 i 3.
Pored podataka raspolo`ivih na
jednopolnoj zamenskoj {emi TS-Bor 3 i
parametara sinhronih generatora, za
analizu su neophodni i slede}i podaci o
kablovima:
- kablovska veza generatora 2 sa
sabirnicama 5.25 kV: NKBA
2x3x240mm2, 150m;
- kablovska veza generatora 1 sa
sabirnicama 5.25 kV: NKBA
6x3x240mm2, 150m;
- kablovska veza od transformatora T02
(T03) do prekida~a K48 (K36) na
sabirnicama 5.25 kV: XLPE / HFFR
3x6x300mm2, 30m;
- kablovska veza od prekida~a K40
(K47) na sabirnicama 5.25 kV do
termoelektrana: XLPE / HFFR
3x3x240mm2 30m + PP45
3x3x240mm2 650m;
U tabeli 4 su dati podaci o poveznim
dalekovodima DV br. 167 i DV br. 169
koji povezuju TS-Bor 3 sa TS-Bor 2.
2. Analiza raspodele snaga I
naponskih prilika u TS-BOR 3
Da bi se dao korektan odgovor na
pitanje re{enje problema reaktivne
energije u TS-Bor 3, na bazi postoje}ih
sinhronih generatora u okviru RTB-a
Bor, realizovan je vi{estruki prora~un
tokova snaga i naponskih prilika u
transformatorskoj stanici TS-Bor 3. Pri
ovoj analizi jedini problem su bili
parametri tronamotajnih transformatora
u TS-Bor 3. Od strane stru~njaka iz
RTB-a Bor i Elektroistoka dobijeni su
podaci o naponima kratkih spojeva za
tronamotajne transformatore u TS-Bor 3,
sa slede}im vrednostima:
uk1 = 11%, u k12 = 9.9%, u k13 = 9.9%,
gde su:
uk1- napon kratkog spoja kada su
sekundar i tercijar kratko spojeni,
energija
Tabela 3 Podaci o sinhronom generatoru 2 i njegovom pobudnom sistemu
Generator 2
BBC
6000
Budilica
U n [V ]
5250
104
I n [ A]
660
230
f n [Hz ]
50
Proizvo|a~
S n [kVA]
24
Pn [kW ]
I max [ A]
Prekida~
Energoinvest, NP3/7, 800A, 210MVA
Tabela 4 Podaci o dalekovodima DV br. 167 i DV br. 169 koji povezuju TSBor 3 i TS-Bor 2
DV br. 167
2815
DV br. 169
2836
0.338
0.342
xd [Ω / km]
1.180
1.140
r0 [Ω / km]
0.890
0.908
x0 [Ω / km]
3.539
3.577
l[m]
rd [Ω / km]
uk12 -napon kratkog spoja kada je
sekundar kratko spojen i
uk13 -napon kratkog spoja kada je tercijar
kratko spojen.
Me|utim, pokazalo se da ovi podaci nisu
dovoljni da se dobije ekvivalentna {ema
tronamotajnog transformatora. Zato je
kontaktirana fabrika transformatora
MINEL (koja je sprovela odgovaraju}a
ispitivanja transformatora iz TS-Bor 3) i
od direktora konstrukcionog biroa
dobijeni su podaci iz ispitnog protokola
za transformatore u TS-Bor 3 sa
slede}im vrednostima:
uk1 = 10.7%, uk12 = 9.6%, uk13 = 9.6%,
Sa strane konstrukcionog biroa je,
tako|e, potvr|eno da napon kratkog
spoja u uk23 nije meren (jer je za ovaj
eksperiment trebalo obezbediti vrlo
veliku struju s obzirom na napone na
sekundaru i tercijaru i veliku nominalnu
snagu transformatora), ali da se na
osnovu ekvivalentnih merenja na
transformatorima iste konstrukcije
pokazalo da je opravdano ovaj parameter
koji u konkretnom slu~aju nije meren
proceniti da je:
uk23 = 2. uk12 . 0.93= 1.86uk12
Obzirom na ovu ~injenicu, kompletna
analiza je i sprovedena sa slede}im
vrednostima napona kratkih spojeva
transformatora u TS-Bor 3:
uk12 9.6%, uk13 = 9.6%, uk23= 17.86%.
3.1.Uklopno stanje na 110 kV
Kao relevantno uklopno stanje na
naponskom nivou 110 kV definisano je
ono stanje kada su sekcije 110 kV
sabirnica spojene i kada su oba voda
prema TS-Bor 2 u pogonu (odnosno,
kada oba voda rade paralelno i kada oba
transformatora u TS-Bor 3 rade na istim
visokonaponskim sabirnicama).
Ekvivalentna {ema mre`e razvodnog
postrojenja TS-Bor 3 prikazana je na
slici 6. Svi parametri ove mre`e svedeni
su na naponski nivo 5.25 kV. Kao
balansni ~vor u prora~unima naponskih
prilika i tokova snaga izabrane su
sabirnice 110 kV u razvodnom
postrojenju TS-Bor 2. Impedanse
ekvivalentne zamenske {eme TS-Bor 3,
svedene na naponski nivo 5.25 kV i
prikazane na slici 6, su:
Kori{}enjem programa za prora~un
tokova snaga i naponskih prilika
generisan je veliki broj prora~una i pri
ovim prora~unima reaktivna snaga ve}eg
sinhronog generatora, prividne snage
Sn=16 MVA, ograni~ena je na Q=14
Mvar a snaga manjeg sinhronog
generatora prividne snage Sn=6 MVA
ograni~ena je na Q=5 Mvar. ^vor 1 je
balansno-referentni ~vor i istovremeno
generatorski (sabirnice 110 kV u TSBor 2). ^vorovi 2 i 3 su generatorski jer
su u njih priklju~eni sinhroni generatori
(i to u ~vor 2 sinhrona ma{ina sa
prividnom nazivnom snagom Sn=16
MVA a u ~vor 3 sinhrona ma{ina sa
prividnom nazivnom snagom od Sn=6
MVA). ^vorovi 5, 6, 8 i 9 su potro{a~ki
(to su u stvari 4 sekcije sabirnica 5.25
kV na koje su priklju~eni potro{a~i u
RTB Boru).
Realizovan je veliki broj prora~una sa
razli~itim snagama potro{nje u
~vorovima 5, 6, 8 i 9 i razli~itim
[058]
reaktivnim snagama sinhronih
generatora s ciljem da se utvrdi opseg u
kome se nalaze naponi svih ~vorova u
posmatranoj mre`i i reaktivna snaga
koju TS-Bor 3 povla~i iz TS-Bor 2.
Rezultati ovih prora~una su jasno
pokazali da se naponi ~vorova, u svim
karakteristi~nim re`imima, nalaze u
opsegu (0.961-1.041) r.j. Prema tome,
odstupanje napona, pri promeni
optere}enja na potro{a~kim sabirnicama
i reaktivne snage sinhronih ma{ina, nije
ve}e od 4% i to na obe strane (odnosno,
i u smislu smanjenja i u smislu
pove}anja napona). Sa aspekta
naponskih prilika mo`e se dozvoliti da
oba sinhrona generatora rade sa
maksimalnim reaktivnim snagama
nezavisno od optere}enja na potro{a~kim
sabirnicama. Tako|e, rezultati prora~una
na bazi predlo`enog idejnog re{enja,
nedvosmisleno su pokazali da sinhroni
generatori u re`imu kompenzatora
efikasno kompenzuju reaktivnu snagu
potro{a~a, bez obzira na kojim se
sabirnicama ona javlja, u meri koju
dozvoljava njihova snaga. Ukoliko
Elektroistok, odnosno Elektroprivreda
Srbije, dozvoljavaju da TS-Bor 3
generi{e kapacitivnu snagu ve}u od 17.5
Mvar u TS-Bor 2, regulacija reaktivne
snage sinhronih ma{ina u RTB Bor nije
neophodna. Ako generisanje kapacitivne
reaktivne snage iz TS-Bor 3 u TS-Bor 2
nije dopu{teno mora}e se primeniti
regulacija reaktivne snage na sinhronim
ma{inama u RTB Bor kako bi se u
re`imima sa malim optere}enjima (ako
postoje) spre~ilo generisanje reaktivne
snage iz TS-Bor 3 u TS-Bor 2. Sigurno
je da kapacitivna snaga od 17.5 Mvar, s
obzirom na snagu transformatora u TSBor 2, ne predstavlja nikakvu smetnju za
korektan rad TS-Bor 2. Svakako da treba
proveriti i da li je mogu} rad sa
razdvojenim sekcijama sabirnica na
naponskom nivou 110 kV u TS-Bor 3
(svaki transformator sa svojim vodom je
vezan odvojeno sa TS-Bor 2). Ovakav
re`im je nepovoljniji jer }e transformator
sa manjim sinhronim generatorom od 6
MVA biti slabije kompenzovan. Tako|e
je bitno kako se energija meri, da li na
svakom vodu ili zbirno.
3. Ekonomski aspekti
predlo`enog re{enja
Postoji ve}i broj ekonomskih metoda za
izbor optimalnog na~ina investiranja ili
za izbor najekonomi~nijeg tehni~kog
re{enja a jedna od tih metoda je i metoda
sa kumulativnim (ukupnim)
aktualizovanim godi{njim tro{kovima u
toku veka eksploatacije. Razli~iti
planerski zadaci u elektroenergetskim
sistemima vr{e se na nekom du`em
vremenskom horizontu (na primer 20
godina) te je potrebno izvr{iti svo|enje
godi{njih tro{kova na jednu zajedni~ku
godinu. Svo|enje godi{njih tro{kova vr{i
energija
Slika 6
Ekvivalentna {ema TS-Bor 3 sa generatorima na sabirnicama 5.25 kV
se naj~e{}e na po~etnu godinu
vremenskog horizonta planiranja, mada
svo|enje mo`e da se izvr{i na bilo koju
godinu u pro{losti ili budu}nosti.
Aktualizacija tro{kova vr{i se preko
stope aktualizacije pa, koja se ~esto u
literaturi zove profitnom stopom ili
stopom dobiti ili pak stopom efektivnog
dodatnog ulaganja kapitala. Ukupni
godi{nji tro{kovi Tg mogu se prikazati
kao:
(1)
Ptvi sabirak na desnoj strani jedna~ine
(1) predstavlja deo godi{njih tro{kova
srazmeran ulo`enom kapitalu
(investicijama) sa koeficijentom
srazmere koji je jednak godi{njoj stopi
pg, koja je ve}a od stope aktualizacije pa
za iznose godi{njih stopa amortizacije
pam i odr`avanja po, odnosno:
(2)
pg = pa + pam + po.
Drugi sabirak na desnoj strani jedna~ine
(1) predstavlja godi{nje eksploatacione
tro{kove. Ako se aktualizacija godi{njih
tro{kova vr{i na po~etnu godinu
planiranja, tada su ukupni, aktualizovani
tro{kovi za odre|eni objekat, dati
slede}im izrazom:
(3)
U prvom koraku }e biti analizirani
ekonomski efekti koji se imaju trenutno,
dakle pre realizacije predmetnog
tehni~kog re{enja, a u drugom koraku su
analizirani ekonomski efekti koji bi se
imali nakon realizacije predmetnog
tehni~kog re{enja. Ovo podrazumeva
slede}e tehni~ko-ekonomske parametre:
¾ cena reaktivne energije, cWr:
0.00145Eura / k varh,
¾ cena aktivne energije, vi{a tarifa:
0.00193Eura / kWh,
¾ cena aktivne energije, ni`a tarifa:
0.00642 Eura / kWh,
¾ srednja reaktivna snaga potro{nje pre
:1500k var,
kompenzacije, Qsr
¾ investicije u predlo`eno tehni~ko
re{enje:
130000Eura,
¾ investicije u zanavljanje
kondenzatorskih baterija: 165000Eura,
¾ posmatrani period na kome je vr{ena
analiza:1 godina,
¾ stopa aktualizacije, pa:
9%.
Alternativno re{enje re{enju
razmotrenom u ovom radu jeste
zanavljanje kondenzatorskih baterija.
Ovo re{enje bi podrazumevalo izbor
modula od 6x2.4M var i ono bi
zadovoljilo potrebe za regulisanim
delom instalisane snage baterija
kondenzatora, Lit.3. Svaki od ovih
modula bilo bi mogu}e pojedina~no
isklju~iti po potrebi (u slu~aju
previsokog napona na sabirnicama).
Na osnovu ovih ulaznih podataka mogu
se prora~unati ukupni godi{nji tro{kovi
pre kompenzacije reaktivnih snaga:
TPRE = 365 . cWr . Qsr = 365. 0.0014
5 . 15000 = 190000Eura.
(4)
U re`imu rada kao sinhroni kompenzator
sinhrona ma{ina tro{i aktivnu snagu u
[059]
opsegu od (2-4)% nominalne aktivne
snage ma{ine {to za sinhronu ma{inu
nazivne snage Sn = 15MVA iznosi oko
P1 = 0.35MW, dok za sinhronu ma{inu
nazivne snage Sn = 6MVA iznosi oko
P1 = 0.14MW. Provedena tehni~ka
analiza, za situaciju uklju~ivanja
predmetnih sinhronih ma{ina u pogon u
kompenzatorskom re`imu, je pokazala
da bi ovi sinhroni generatori mogli
grani~no da proizvode reaktivnu snagu u
iznosima od Q1 = 14M var, odnosno od
Q2 = 5.5M var respektivno, {to je u
zbiru znatno vi{e od srednje reaktivne
snage potro{nje pre kompenzacije.
Shodno definisanim parametrima imali
bismo slede}e ekonomske efekte:
¾ dodatni tro{kovi zbog potro{nje
aktivne energije sinhronih generatora
koji bi radili kao sinhroni
kompenzatori, na godi{njem nivou:
CWP1 = 2.985.408,00 din, za sinhronu
ma{inu nominalne snage Sn = 15MVA
CWP2 = 1.106.116,00 din, za sinhronu
ma{inu nominalne snage Sn = 6MVA
¾ prihod koji bi bio realizovan kroz
proizvodnju reaktivne snage iz
predmetnih sinhronih generatora:
CWQ1 = 14.670.810,00 din, za sinhronu
ma{inu nominalne snage Sn = 15MVA
CWQ2 = 15.910.250,00 din, za
sinhronu ma{inu nominalne snage
Sn = 6MVA
¾ dobit koja bi bila ostvarena na ovaj
na~in:
D1 = 11.685.402,00 din, za sinhronu
ma{inu nominalne snage Sn = 15MVA
D2 = 4.804.134,00 din, za sinhronu
ma{inu nominalne snage Sn = 6MVA.
Posmatrano u sada{njem trenutku,
realizacijom predmetnog projekta, na
godi{njem nivou estimirana dobit bi
iznosila oko 200000 Eura. Drugim
re~ima, investicija bi se otplatila za oko
7.5 meseci. No me|utim, treba imati u
vidu da }e u skorijoj budu}nosti do}i i
do vi{estrukog pove}anja cene reaktivne
energije {to }e svakako estimirani rok
otplate investicije u predlo`eno re{enje
jo{ vi{e smanjiti. Kao neko realno
pove}anje u bliskoj budu}nosti mo`e se
uzeti pove}anje od 50%, tako da bi nova
cena reaktivne energije bila
0.002175Eura / k var h. U takvoj
situaciji, uzimaju}i u obzir i najavljene
korekcije cene aktivne energije, rok
otplate investicije u analizirano tehni~ko
re{enje osposobljavanja postoje}ih
sinhronih generatora za rad u re`imu
sinhronih kompenzatora bi se sveo na
oko 5 meseci. No i prvo estimirano
re{enje koje odgovara sada{njem
trenutku zasigurno se mo`e tretirati kao
ekonomski opravdano.
S druge strane, alternativno re{enje sa
zanavljanjem baterija kondenzatora,
onako kako je predlo`eno, nosilo bi
sobom i nove eksploatacione tro{kove u
slu~aju nepotpune kompenzacije:
energija
(5)
plasmana, na tr`i{te elektri~ne energije,
kako dela reaktivne tako i aktivne
energije.
Na osnovu ovog prora~una mo`e se
zaklju~iti da investicija u zanovljeno
kondenzatorsko postrojenje ima period
povra}aja ulo`enog kapitala:
5. Literatura
Komparacijom dva mogu}a re{enja
kompenzacije reaktivnih snaga u TS Bor
3 mo`e se zaklju~iti da je re{enje sa
sinhronim ma{inama prihvatljivije
re{enje ~ak iako se posmatraju samo
aspekti reaktivnih snaga i energija.
Re{enje sa sinhronim ma{inama u
potpunosti zadovoljava zahtev za
reaktivnom energijom, ~ak ostavlja i
mogu}nost vi{ka generisanja reaktivne
energije koja bi se mogla isporu~iti
elektroenergetskoj mre`i, dok
predlo`eno skuplje re{enje sa baterijama
kondenzatora i dalje ostavlja, dodu{e
mali, deficit reaktivne energije. Re{enje
sa sinhronim ma{inama mo`e biti
interesantno i sa aspekta mogu}eg
generisanja aktivne energije u
situacijama kada se uka`e prilika za to,
te se na taj na~in mo`e ostvariti i dodatni
finansijski dobitak.
1.***Postoje}a tehni~ka i projektna
dokumentacija vezana za TS-Bor 3, TSBor 2 i RTB Bor
2.G. \uki}, M. \uri}, Analiza
mogu}nosti primene postoje}ih
sinhronih generatora u RTB Bor za
potrebe kompenzacije reaktivne energije
u TS Bor 3, Beograd, 2004.
3. N. Rajakovi}, N. Arsenijevi}, P.
Tepav~evi}, Kompenzacija reaktivne
energije u RTB Bor-TS Bor 3, Beograd,
2003.
4. Zaklju~ak
Primena postoje}ih sinhronih generatora
kao kompenzatora u RTB-u sasvim je
tehni~ki opravdana. Ovi sinhroni
generatori u kompenzatorskom re`imu
mogu da kompenzuju znatan deo
reaktivne energije koju RTB tro{i, a da
pri tome ne izazovu poreme}aj napona u
TS-Bor 3, ve}i od 4%. ^injenica da su
transformatori u TS-Bor 3 tronamotajni
ne uti~e na mogu}nost primene
generatora kao kompenzatora za
kompletnu potro{nju na sva ~etiri
segmenta potro{a~kih sabirnica
naponskog nivoa 5.25 kV. Bez obzira
{to su kompenzatori vezani samo na dve
sekcije sabirnica 5.25 kV (na sekundare
oba transformatora) a potro{nja na sve
~etiri sekcije sabirnica 5.25 kV (na oba
sekundara i na oba tercijara
tronamotajnih transformatora) raspodela
reaktivnih snaga je u svim mogu}im
slu~ajevima povoljna i bitno se smanjuje
reaktivna snaga koju RTB povla~i iz TSBor 2 kada kompenzatori rade. Izme|u
realno mogu}ih re{enja, onog koje je
tehni~ki opisano u radu i alternativnog
sa zanavljanjem baterija kondenzatora,
mo`e se zaklju~iti da je re{enje sa
sinhronim ma{inama u svakom slu~aju
efikasnije re{enje jer u startu zahteva
manje investicije za oko 21% a u
budu}nosti otvara mogu}nost i dodatnih
finansijskih efekata u vidu proizvodnje i
[060]
energija
prof. dr Borislav Jefteni}, asist. mr Leposava Risti},
asist. mr Milan Bebi}
Elektrotehni~ki fakultet, Beograd
UDC: 621.51 : 621.3.015
Elektrostati~ki napon na
vratilu krek-gas
kompresora: analiza
pojave, ispitivanje, merenje
i predlog re{enja problema
1. Uvod
Rezime
Uzroci pojave struje na vratilu
elektri~nih obrtnih ma{ina, usled koje
dolazi do o{te}enja le`ajeva i zaptiva~a
su poznati ve} dugo vremena, kao i
na~ini za njeno detektovanje i prevenciju
kvara. Za razliku od elektri~nih obrtnih
ma{ina, gde je prirodno o~ekivati
ovakve probleme, konstruktori turbina i
kompresora, bi te{ko mogli da predvide
sli~ne pojave kod ove vrste obrtnih
ma{ina, osim ako imaju u vidu velika
optere}enja i brzine za koje se ove
ma{ine projektuju.
Ako se naponom koji se indukuje na
vratilu ma{ine ne upravlja, ili ako se
sistem za ubla`avanje napona (~etkice za
uzemljenje vratila) ne odr`ava, ili
otka`e, napon }e putem elektri~nog luka,
kroz metalnu komponentu najbli`u
vratilu, le`aj ili zaptiva~, na}i
alternativni put do uzemljenja. Na taj
na~in, elektrostati~ko pra`njenje }e
postepeno uni{titi le`aj ili zaptiva~,
promeniti dinamiku rotora ma{ine i
dovesti do o{te}enja vratila. Ovo
poslednje mo`e da bude veoma skupo
zbog mogu}nosti nastanka opasnih
havarija ve}ih razmera, kao i zbog dugih
zastoja koje je neophodno praviti u
proizvodnji da bi se izvr{ila popravka
vratila.
Merenjem vibracija i temperatura
vr{enim na propisanim mestima u krekgas kompresoru u Fabrici etilena
Petrohemije Pan~evo (slika 1),
ustanovljena su prekora~enja
dozvoljenih vrednosti. Kao posledica,
do{lo je do o{te}enja kliznih povr{ina
le`ajeva, koje se mogu videti na slici 2.
Usled prekora~enja dozvoljenih vrednosti za granice tolerancije pri merenjima
vibracija i temperatura vr{enim na propisanim mestima u krek-gas kompresoru u
Fabrici etilena Petrohemije Pan~evo, izvr{ena su odgovaraju}a merenja da bi se
stekao uvid u uzrok nastanka o{te}enja u ma{ini. Na osnovu prepoznavanja vrste
o{te}enja, analizom dobijenih rezultata, utvr|eno je da se radi o jednosmernom
naponu uvek istog polariteta. U skladu sa izvedenim zaklju~cima, predlo`ena su
re{enja za saniranje ove pojave, a u cilju izbegavanja neplaniranih skupih zastoja u
proizvodnji, kao i izazivanja ekolo{ke katastrofe. U radu je izlo`ena detaljna analiza
pojave elektrostati~kog napona na vratilu ma{ine, kao i prikaz o{te}enja u ma{ini
koja se javljaju kao posledica dejstva ove pojave, opis izvr{enih ispitivanja, prikaz i
analiza rezultata merenja, na osnovu kojih su predlo`ene metode za prevazila`enje
problema.
2. Uslovi za nastanak, izvori i
posledice dejstva
elektrostati~kog pra`njenja
Uslovi koji su neophodni da postoje da
bi do{lo do pojave elektrostati~kog
pra`njenja su slede}i [1]:
Abstract
Due to extension of tolerance limits when vibrations and temperature measurements
were performed at adequate locations of the crack-gas compressor in the Ethylene
Plant of Petrohemija Pancevo, the advanced tests were completed in order to access
the cause of machine damage. Analyses of obtained results lead to conclusion that
the cause of machine damage is dc voltage, always of the same polarity. Therefore,
solutions for overhauling the phenomenon are proposed to avoid unplanned
expensive breakdowns in the production process, as well as ecological disaster.
Besides the detailed analyses of the phenomenon of electrostatic voltage on the
machine shaft, the paper presents an overview of damages in a machine, which are
consequences of this phenomenon. The paper also presents the description of
performed investigations, results of measurements and their analyses, what is all the
base for suggested methods for the problem solution.
Key words: shaft currents, dc voltages, bearings, compressor, machine damage.
1) trenje,
2) odre|eno stanje okolne sredine,
3) postojanje materije u fazi raspr{ivanja
u sistemu,
4) odre|ena izolaciona svojstva sredine
u kojoj data ma{ina radi.
Trenje mo`e da postoji izme|u materija
u ~vrstom stanju (papirna i tekstilna
industrija), te~nom i ~vrstom stanju
(hemijsko ~i{}enje ode}e, istakanje
cisterni sa benzinom) i izme|u materija
u ~vrstom (ili te~nom) i gasovitom
stanju (trenje usled koga se javlja
elektrostati~ki napon na setu ventila kod
vazdu{nog kompresora). Stanje okolne
sredine ima veliki uticaj na
[061]
nagomilavanje elektriciteta i izazivanje
elektri~nog pra`njenja. Ukoliko u njoj
ima vlage ili je prisutna jonizacija, mo`e
do}i samo do bezna~ajnog
nagomilavanja elektriciteta, koje ne
mo`e da izazove o{te}enja u sistemu.
Postojanje materije u fazi raspr{ivanja u
sistemu je veoma zna~ajan faktor koji je
u direktnoj sprezi sa problemom
podmazivanja. Dobro je poznata
~injenica da do nagomilavanja
elektriciteta u procesu trenja sa ~vrstom
materijom ne}e do}i ni u slu~aju ~istog
gasa, niti u slu~aju suve pare, dok }e se
u slu~aju vla`ne pare, koja sadr`i
kapljice vode u fazi raspr{ivanja, stvoriti
energija
Slika 1 Indikacije vibracija i temperatura krek-gas kompresora R-1 u
Fabrici etilena Petrohemije Pan~evo
Slika 2 Klizna povr{ina le`aja
vrlo veliki elektrostati~ki naboji. Oni
nastaju kao rezultat postojanja kapljica
te~nosti u gasu (vla`na para
- komprimovani vazduh koji sadr`i
kapljice ulja) ili kao rezultat razlaganja
pod visokim pritiskom mehuri}a gasa u
ulju i njihovim raspr{ivanjem u trenutku
prestanka dejstva pritiska (ceo proces se
intezivira kada se procesi kompresije i
dekompresije naizmeni~no smenjuju).
Ovakvi procesi su ~esta pojava u
sistemima za podmazivanje (sa
forsiranom cirkulacijom), posebno kod
uljne pumpe na mestu isticanja i u
slu~aju prenosnih mehanizama kod
parnih turbina. Prou~avanjem uticaja
izolacionih svojstava sredine u kojoj
dolazi do nastanka elektrostati~kog
naboja, do{lo se do zaklju~ka, da se i u
slu~aju pare sa pove}anom i smanjenom
provodno{cu osloba|a ista koli~ina
energije pri elektrostati~kom pra`njenju,
samo {to se to u prvom slu~aju de{ava
pri znatno ni`em naponu sa ve}om
strujom pra`njenja, a u drugom slu~aju
obrnuto. Izolacione osobine materije se
karakteri{u njenom omskom otporno{}u
i elektri~nom ~vsto}om. Ova dva
parametra su bitna za
razli~ite pojave, tako
da pri velikom
omskom otporu
materije dolazi do
sporog protoka struje,
dok je za iznenadna
pra`njenja u sistemu
bitna elektri~na
~vrsto}a materije.
Od posebne va`nosti
je da se obrati velika
pa`nja na otkrivanje
o{te}enja nastalih
zbog postojanja
elektrostati~kog
napona, da se svi
o{te}eni delovi
zamene, kao i da se
utvrde sva mogu}a izvori{ta ove pojave,
za vreme redovnih remonta postrojenja,
kada su ma{ine isklju~ene i delimi~no
rasklopljene. Postoje ~etiri tipa o{te}enja
usled delovanja struja pra`njenja na
vratilu ma{ine, i to su [2]:
1) pojava tankog sloja premaza (glazure)
nalik na saten,
2) tragovi varnica,
3) stvaranje jamica nalik na smrznute
ta~ke na povr{ini metala,
4) pojava varova.
Prva pojava se vezuje za elektrostati~ki,
a ostale tri pojave za elektromagnetni
izvor struja pra`njenja. Prve tri vrste
o{te}enja se pa`ljivo moraju analizirati
kori{}enjem mikroskopa, da se ne bi
pogre{no tuma~io uzrok njihovog
nastanka, kao hemijski ili mehani~ki, {to
se ina~e ~esto de{ava.
Pojava tankog sloja premaza (glazure)
nalik na saten predstavlja naj~e{}i tip
o{te}enja usled delovanja struja
pra`njenja. Delovi ma{ine koji su
najugro`eniji u tom slu~aju su le`ajevi,
zaptiv~i, aksijalni prstenovi i u manjem
broju slu~ajeva - prenosni mehanizmi.
O{te}ena povr{ina izgleda kao da je
[062]
peskirana, sa sjajnim i vla`nim
jamicama. Ako je celokupna povr{ina
zahva}ena, o{te}enje je te{ko primetiti
golim okom, ali mikroskopski
posmatrano, jasno se vide jamice, koje
izgledaju kao smrznute ta~ke na
povr{ini, zbog sjajnog i oblog dna, koje
je nastalo topljenjem metala. Za ovaj vid
o{te}enja se naj~e{}e u literaturi koristi
izraz “mehanizam elektri~nog
pra`njenja” (“Electrical Discharge
Machining” - EDM) ili elektroliza.
Pojavni oblik o{te}enja nastalog usled
varni~enja su ogrebotine na izlivenoj
povr{ini, koje su stvorile strane ~estice u
sredstvu za podmazivanje ili u ulju na
zaptivcima. Me|utim, pa`ljivim
posmatranjem mo`e se uo~iti svetlucav,
neprekidan, krivudav i uzan trag izliven
u povr{ini, {irok od 3mm do 18cm,
dubok od 0.05 do 1.5mm, koji mo`e biti
koncentri~an ili isko{en u odnosu na osu
rotacije. Ova vrsta o{te}enja se vezuje za
elektromagnetni izvor, jer je potrebna
velika koli~ina energije da bi se razvilo
neprekidno pra`njenje, a ~esto se njen
uzrok nastanka mo`e zameniti sa
mehani~kim.
Stvaranje jamica nalik na smrznute
ta~ke na povr{ini metala se od prve vrste
o{te}enja razlikuje po tome {to su
nastala udubljenja sa sjajnim dnom
mnogo ve}a (dubine od 0.08 do 6.5mm,
jer je izvor nastalog pra`njenja mnogo
sna`niji, t.j. elektromagnetni) i {to se
o{te}enja javljaju nasumi~no (ne
zahvataju cele povr{ine), pa je ponekad
mogu}e prebrojavanjem tragova u}i u
uvid broju nastalih pra`njenja. Naj~e{}e
se erozija javlja na zupcima prenosnih
mehanizama, na zadnjoj strani le`ajeva i
zaptivaka, a ponekad i na spojevima na
ku}i{tu. Mada se uzro~nikom nastanka
ove vrste erozije smatra elektromagnetni
izvor, poznato je da i veoma jaki
elektrostati~ki izvori mogu
prouzrokovati ista o{te}enja.
Pojava varova na mestima kao {to su
spojevi na ku}i{tu, podno`ja le`ajeva i
zaptivci, je posledica velikih struja
pra`njenja kroz njih (stotine ampera).
Oni su lako uo~ljivi, a mogu se ukloniti
pomo}u te{kih kova~kih ~ekica ili
sli~nim mehani~kim sredstvom. Jasno je
da izvor ekstremno velikih struja
pra`njenja, koje dovode do stapanja dve
komponente, mora biti elektromagnetni.
Kod turboma{ina, ovaj vid o{te}enja je
naj~e{}e rezultat poreme}aja u procesu,
koji dovodi do trenutnog kontakta
izme|u rotora i statora i protoka
ekstremno velikih struja.
Postoje ~etiri potencijalna izvora napona
na vratilu obrtnih ma{ina, koja su vrlo
~esto me|usobno isprepletana, zbog
~ega ih je potrebno posebno i detaljno
razmotriti [3]:
I) elektromagnetni,
II) elektrostati~ki,
energija
III) spoljni izvori napajanja rotorskog
namotaja,
IV) magnetna nesimetrija namotaja.
Elektromagnetni: U ovom slu~aju,
napon na vratilu ma{ine nastaje kao
posledica obrtanja remanentnog
magnetnog polja u ku}i{tu od
magnetnog materijala (aksijalna struja u
osovini -direktna struja), ili obrnuto,
(aksijalni fluks u osovini - direktan
fluks), kao u slu~aju elektri~nog
generatora. Razlika je u tome {to kod
elektri~nog generatora postoji namotaj
indukta, a u ovom slu~aju struju provode
vratilo, le`ajevi, zaptivci i sl. Da bi se
generisali naponi na osovini na ovaj
na~in, moraju da budu zadovoljena ~etiri
uslova:
1) da postoji dovoljno sna`an izvor
remanentnog magnetizma - rotor,
le`ajevi, oklop,...
2) relativno velika periferijska brzina,
kao {to je to slu~aj kod turboma{ina,
3) zatvoreno magnetno kolo niske
reluktanse,
4) vrlo mali zazori, putem kojih mo`e
do}i do pra`njenja.
Mogu}e je instalirati razli~ite izolacione
spojnice u cilju spre~avanja protoka ovih
struja kroz sistem, u zavisnosti od toga
kako je nastao napon na osvini (aksijalni
fluks ili struja). Elektrostati~ki: Napon
na vratilu ma{ine u slu~aju
elektrostatil~kog izvora, naj~e{}e nastaje
razdvajanjem nalektrisanja u kasnijim
fazama procesa kod parnih turbina, kada
para nije vi{e pregrejana. Vla`na para u
sudaru sa lopaticama parne turbine na
njima nagomilava naelektrisanja, koja se
zatim prenose i rezultiraju stvaranjem
napona na vratilu. Pored parnih turbina,
ovo je ~esta pojava i u slu~aju gasnih
kompresora (vla`ni gas), pogona sa
kai{nim prenosom, kao i u slu~aju
naelektrisanih sredstava za
podmazivanje zbog postojanja odre|enih
uljnih filtera. Da bi se re{io ovaj
problem preporu~uje se uzemljenje
osovine pomo}u kvalitetne ~etkice, koja
mo`e biti ugljena, bakarna, mesingana ili
najbolje ~etkica izra|ena u vidi ~etkice
za zube sa vlaknima od srebra ili zlata.
Spoljni izvori napajanja rotorskog
namotaja : Ovo se prevashodno odnosi
na pobudni sistem elektri~nih ma{ina.
Napon koji se ovde javlja na osovini je
ili jednosmerni napon, ili ispravljeni,
tako da se vrlo ~esto impulsi koji poti~u
od ispravlja~a mogu videti u njegovom
talasnom obliku.
Da bi se re{io ovaj problem preporu~uje
se uzemljenje osovine na pogonskom
delu ma{ine ili upotreba simetri~nih
filtera sa jednosmerne strane ispravlja~a,
pomo}u kojih se izbegavalju nesimetrije
u pobudnom kolu. Magnetna nesimetrija
namotaja: Postoje dva uzroka pojave
napona na vratilu ma{ine u ovom
slu~aju, od kojih prvi uti~e na pojavu
Slika 3 Izvori napona na vratilu obrtnih ma{ina
1.podno`je (plo~a), 2. le`ajevi, 3. osovina rotora, 4. stator, 5. parna turbina, 6. konvertor,
7. namotaj rotora, 8. transformator
Vs - elektrostati~ki napon F - magnetni fluks I - struja k - konstanta n - brzina
napona od jednog kraja
osovine ka drugom, a drugi
na pojavu fluksa od jednog
kraja ka drugom kraju
osovine. Prvi se naj~e{}e
javlja i posledica je
postojanja dozvoljene
tolerancije u pogledu
simetrije pri izradi
namotaja elektri~nih
ma{ina. Zbog toga se javlja
napon na vratilu ma{ine,
kao posledica slabog fluksa
kroz vratilo, kod svih
ma{ina u manjem ili ve}em
iznosu. Zbog male
impedanse izvora, velika
struja proti~e kroz le`ajeve,
oklop i postolje i nazad ka
drugom kraju osovine,
zatvaraju}i strujno kolo.
Na~in da se spre~i pojava
struja u vratilu, je da se
izoluju spoljni le`ajevi i
tako prekine strujno kolo,
~ime se naravno ne
elimini{e napon na osovini,
ali se nadalje ceo sistem
{titi od ovog izvora napona.
Drugi tip magnetne
nesimetrije stvara fluks,
koji prolazi direktno kroz
osovinu, le`ajeve, oklop i
kroz le`ajeve na drugom
kraju osovine zatvara
magnetno kolo. Uzrok
pojave aksijalnog fluksa
nalazi se u nesimetri~nosti
povezivanja namotaja,
sekcionisanosti zadnjeg
prstena, zbog postojanja
otvorenih rotorskih {ipki, i
u manjem iznosu, zbog
neuniformnosti vazdu{nog
zazora. Putanja rezultantne
struje se znatno razlikuje od
prethodnog slu~aja, jer
proti~e kroz pojedina~ne
le`ajeve od jednog do
drugog kraja. U cilju
potpune izolacije ovog
izvora treba postaviti
barijeru od nemagnetnog
[063]
Slika 4 Merno mesto A
Slika 4 Merno mesto B
Slika 4 Merno mesto C
energija
3. Izbor mernih mesta, na~in i
rezultati merenja
Radi utvr|ivanja uzroka o{te}enja
kliznih povr{ina le`ajeva, vr{ena su
ispitivanja i merenja napona na vratilu
krek-gas kompresora [5]. Tako|e,
merenjem su ispitani i efekti elektri~nog
spajanja pojedinih ta~aka vratila na
stator kompresora, u pogledu smanjenja
napona na vratilu, i u pogledu
uspostavljanja struja za izjedna~avanje
potencijala vratila i statora. Merenja su
vr{ena pomo}u digitalnog osciloskopa
Tektronix TDS460A, i strujne sonde od
istog proizvo|a~a.
Merenja su vr{ena na tri mesta. Mesto A
na kraju turbine, prikazano na slici 4,
gde se vratilu pristupalo radi merenja
kroz ~ep na deklu le`aja, pomo}u ranije
napravljene ~etkice od bakarnih licni.
Mesto B je izme|u turbine i kompresora
niskog pritiska, slika 5. Pristup vratilu je
ostvaren kroz postoje}i otvor, a pomo}u
bakarnog provodnika, punog preseka.
Mesto C je na kraju turbine visokog
pritiska, slika 6. Pristup do vratila je
ostvaren kroz lulu za ispu{tanje uljnih
para, pomo}u bakarnog provodnika,
punog preseka.
a.) Rezultati merenja na mestu A
Na slici 7 prikazan je talasni oblik
napona izmeren na ~etkici, pri ~emu je
ona odspojena od statora (mase)
kompresora. O~igledno prisustvo
jednosmernog napona, pri ~emu je vi{i
potencijal na statoru, a ni`i na vratilu.
Analizom talasnog oblika sa slike, mogu
se izvesti slede}i zaklju~ci:
z karakteristi~ni su brzi propadi napona
na nulu (sa vrlo velikim gradijentom),
koji su posledica proboja, tj.
uspostavljanja strujnog kola izme|u
rotora i statora kompresora. Ove
strujne staze mogu da se zatvore kroz
paru u turbini, ulje u le`ajevima, gas u
kompresoru, itd., najverovatnije kroz
le`ajeve.
z delimi~ni propadi napona (ne do nule),
koji su znatno sporiji (sa manjim
gradijentom) mogu se objasniti
prekidom kontakta sa vratilom, na
zup~astom paru preko koga je ovaj
spoj ostvaren, ili na samoj ~etkici, tada
dolazi do sporijeg opadanja napona
(pra`njenja), usled struje kroz sondu
osciloskopa, koja ima veliku
unutra{nju otpornost. Mnogo
verovatnije da je prekid na zup~astom
paru, usled zazora u ozubljenju. Ovaj
zaklju~ak je vrlo bitan jer ukazuje da
ova ~etkica daje samo delimi~nu
za{titu od pra`njenja kroz
Slika 7 Napon izmeren na ~etkici, pri
le`ajeve. Na slici 8, prikazan je
~emu je ona odspojena od statora
napon na mernom mestu A kada
(mase) kompresora
je bakarnim provodnikom merno
mesto B spojeno na stator
kompresora. O~igledno je da se
ovim spojem sasvim pouzdano
otklanja potencijal sa vratila.
Slika 9 prikazuje talasni oblik struje
kroz ~etkicu kada je ona spojena na
stator turbine. Pri pravljenju ovih
snimaka nije bilo drugih ve{ta~kih
elektri~nih spojeva vratila sa
statorom. Analizom rezultata, mogu
se izvesti slede}i zaklju~ci:
z talasni oblik struje je
Slika 8 Napon na mernom mestu A kada je
karakteristi~an za struje proboja
bakarnim provodnikom merno mesto
kroz izolacione materijale.
B spojeno na stator kompresora
z i pri stalnom spoju ~etkice sa
statorom struje u kolu, nastaju
mehanizmom pra`njenja, a ne
kondukcijom.
z razlog je nesavr{en elektri~ni
spoj izme|u mernog mesta i
naponskog izvora, vratila, preko
zup~astog para i same ~etkice,
koja je dobar, ali ne i idealan
elektri~ni spoj.
Zaklju~ak koji se mo`e izvesti iz
prethodne analize rezultata merenja
je da se prvo mora uspostaviti neki
napon na vratilu da bi se
Slika 9 Struja kroz ~etkicu kada je ona
uspostavila struja. Naravno, zbog
spojena na stator turbine
karakteristika ovog strujnog kola,
ovo je mnogo manji napon nego {to
je onaj koji vr{i proboj kroz uljni
film u le`ajevima. Opisani
eksperiment u kome je merena
struja ~etkice, ponovljen je u
slu~aju kada je napravljen spoj
merne ta~ke B sa statorom.
Vi{estrukim ponavljanjem
nedvosmisleno je utvr|eno da tada,
i ova mala struja kroz ~etkicu
prestaje da te~e, odnosno da ovaj
spoj efikasno preuzima struju
vratila.
Slika 10 Napon u ta~ki B, pri ~emu je
~etkica na mestu A odspojena od
Slika 10 prikazuju napon u ta~ki B,
statora kompresora
pri ~emu je ~etkica na mestu A
odspojena od statora kompresora.
Pri merenjima koja su izvr{ena
kasnije dolazilo je do proboja na
ni`em naponu usled promene
dielektri~nih svojstava kola, na
primer smanjeni probojni napon
ulja za podmazivanje, usled
temperature. Na slici 11 prikazan je
napon na mestu B, kada je ~etkica
na mestu A spojena na stator
kompresora. Pri svim merenjima,
koja su ponavljana sa razmakom od
5 dana, napon nije prelazio 30 do
40V, a u nekim periodima je bio
zubaca na mestu zup~enja zup~astog
pribli`no jednak nuli.
para, usled nesavr{enosti ozubljenja.
Kada je ovaj spoj direktan, stator i
O~igledno da se strujno kolo preko
vratilo su preko ~etkice u kratkom
~etkice u najgorem slu~aju uspostavlja
spoju, pa je napon jednak nuli.
pri ovom, manjem naponu. Na primer,
proboj kroz vazdu{ni zazor izme|u
Na slici 12 prikazan je napon
b.) Rezultati merenja na mestu B
materijala u magnetnom kolu, kao {to je
instalacija le`aja od nemagnetnog
materijala, oklopljavanje le`aja i/ili
osovine. Jedan od na~ina sistematizacije
prethodne analize prikazan je na slici 3, [4].
[064]
energija
Slika 11 Napon na mestu B, kada je
~etkica na mestu A spojena na
stator kompresora
Slika 12 Napon neposredno pre i posle
trenutka proboja na stator
Slika 13 Struja kroz provodnik kojim je
ta~ka B spojena na stator
kompresora (~etkica u ta~ki A
je bila spojena na stator)
Slika 14
Struja kroz provodnik kojim je
ta~ka B spojena na stator
kompresora (~etkica na mestu A
nije bila spojena na stator)
elektri~na kola u kojima
dolazi do uspostavljanja
struje probojom.
Struja kroz provodnik kojim
je ta~ka B spojena na stator
kompresora, prikazana je na
slikama 13 i 14. U slu~aju
koji je prikazan na slici 13 ,
~etkica u ta~ki A je bila
spojena na stator za vreme
snimanja. Prilikom snimanja
prikazanog na slici 14
~etkica na mestu A nije bila
spojena na stator. O~igledno
je da je struja na drugoj slici
znatno ve}a, jer ne postoji
strujno kolo preko ~etkice, u
kome se ve}i deo
akumulisane energije
apsorbovao kada su vr{ena
merenja, ~iji su rezultati
prikazani na slici 13. U
ovom delu izvedena su dva,
na prvi pogled
kontradiktorna zaklju~ka, a
koji se odnose na napon
proboja, odnosno na
maksimalni napon, posle
koga dolazi do njegovog
naglog smanjivanja usled
uspostavljanja strujnog kola.
Konstatovano je da je u
slu~aju sa odspojenom
~etkicom na mestu A, ovaj
napon bio manji u seriji
merenja koja su vr{ena
kasnije (5 dana posle prve
serije merenja), dok je u
merenjima sa spojenom
~etkicom u obe serije
merenja, probojni napon bio
pribli`no isti. Obja{njenje je
{to se u slu~aju bez ~etkice,
spoj uspostavlja kroz ulje u
le`aju vratila, a u drugom
slu~aju kroz vazdu{ni zazor
izme|u zubaca zup~astog
para. Poznato je da su
dielektri~ana svojstva
vazduha manje zavisna od
temperature nego svojstva
ulja.
Slika 15 Napon na mernom mestu C,
kada je na mestu A ~etkica
spojena sa statorom turbine
Slika 16 Napon na mernom mestu C, kada
je na mestu A odspojena ~etkica
Slika 17 Struja u provodniku kojim je
merno mesto C spojeno na stator
kompresora, kada je ~etkica na
mestu A bila spojena na stator
Slika 18 Struja u provodniku kojim je
merno mesto C spojeno na stator
kompresora, kada je ~etkica na
mestu A bila odspojena
c.) Rezultati merenja na
mestu C
neposredno pre i posle trenutka proboja
na stator. Odabrane razmere pokazuju da
se radi o izuzetno brzoj pojavi, sa
oscilacijama napona karakteristi~nim za
Elektri~ni spoj koji je na
ovom mestu napravljen radi
merenja, zbog na~ina na
koji je napravljen, bio je
dosta nepouzdan. Prisutni su
bili ~esti propadi napona
koji nastaju kada se prekine
spoj na mestu dodira
provodnika i vratila pa
po~inje pra`njenje kroz
sondu osciloskopa. Slika 15
potvr|uje prisustvo opisanog problema:
sve do trenutka -5ms nije bilo spoja
izme|u provodnika, tj. sonde i vratila.
Uspostavljanje spoja manifestovalo se
[065]
naglim pove}anjem napona na sondi. U
trenutku 0ms do{lo je do proboja u
kompresoru, tj. le`aju, pa je napon iz tog
razloga pao na nulu. Na slici 16,
energija
prikazan je tako|e napon na mernom
mestu C, kada je na mestu A odspojena
~etkica, dok je za vreme snimanja
predhodne slike, postojao spoj ove
~etkice sa statorom turbine.
Analizom svih prikazanih slika sa
snimljenim naponima na mestu C, mo`e
se konstatovati da nema bitne razlike
maksimalnog napona u zavisnosti od
toga da li postoji spoj na mestu A, ili ne.
To zna~i slede}e:
z da postoji vi{e mesta na kojima se
generi{u naponi, bar po jedan sa svake
strane multiplikatora.
z da multiplikator u elektri~nom smislu
predstavlja lo{ spoj vratila koja se vrte
razli~itim brzinama.
Merno mesto C, nalazi se na kompresoru
visokog pritiska koji se vrti duplo ve}om
brzinom od turbine i kompresora niskog
pritiska, te je stoga trebalo o~ekivati
pojavu vi{eg napona na ovom mestu.
Me|utim, taj napon nije prelazio 40V za
razliku od mernog mesta B, gde je bio
oko 80V, a u prvoj seriji merenja, i do
160V. Radi odgovora na pitanje koje se
name}e, treba imati u vidu slede}e:
z na ovom mestu nisu vr{ena merenja u
prvoj seriji merenja, kada je zabele`en
napon od 160V na mernom mestu B.
z drugi va`niji razlog, {to do proboja
dolazi na relativno niskom naponu, je
verovatno smanjena dielektri~na
~vrsto}a u odnosu na stranu turbine,
pa zbog toga napon i ne naraste do
ve}ih vrednosti. Kao potvrda, mo`e se
videti da napon na mernom mestu C
do proboja raste linearno, za razliku
od slike 10, gde se mo`e uo~iti
eksponencijalna promena napona pri
ve}im vrednostima. Kako do proboja
po svoj prilici dolazi u le`aju, razlozi
za smanjenje napona proboja mogu
biti, smanjenje dielektri~ne ~vrsto}e
ulja usled pove}anja temperature,
smanjenja debljine uljnog filma usled
ve}e brzine, itd.
Analizom slika 17 i 18, mo`e se
zaklju~iti slede}e:
z struja prema statoru na ovom mernom
mestu je znatno ve}a nego na drugim
mernim mestima.
z priroda ove struje je ista kao i na
drugim mernim mestima, tj. posledica
proboja kroz izolacioni materijal.
z struja u slu~aju kada je ~etkica na
mestu A odspojena je ne{to ve}a nego
kada je ~etkica spojena na stator.
Obja{njenje ovih zaklju~aka je:
z zbog ve}e brzine, snaga naponskog
izvora na turbini visokog pritiska je
ve}a, a time i struja.
z spoj vratila sa statorom nije savr{en,
ve} ima prekide kroz koje nastaju
proboji kada se steknu uslovi.
z da jedan manji deo energije, koja se
akumuli{e u izvoru na strani visokog
pritiska, preko struje koja se zatvara
preko multiplikatora, ipak odlazi na
stator preko ~etkice na mernom mestu A.
4. Zaklju~ak
Da bi se stekao uvid u uzrok nastanka
o{te}enja u ma{ini, neophodno je prvo
prepoznati jednu od opisane ~etiri vrste
o{te}enja, da ne bi do{lo do zamene
mehani~kih ili hemijskih o{te}enja sa
o{te}enjima nastalim usled dejstva
elektrostati~kog napona i struja.
Pomenute ~etiri vrste o{te}enja, uzroci
njihovog nastanka, kao i na~ini za
njihovu korekciju ili otklanjanje,
detaljno su analizirani u radu. Tako|e je
dat prikaz i detaljna analiza rezultata
merenja vr{enih na vratilu krek-gas
kompresora u Fabrici etilena
Petrohemije Pan~evo.
Na osnovu svih ~injenica prikupljenih
merenjima, jasno je da se radi o
jednosmernom naponu uvek istog
polariteta, vi{i potencijal je na statoru, a
ni`i na vratilu. Tako|e, posle
uspostavljanja struje, ovaj napon pada na
nulu. Uzroci nastajanja stati~kog
elektriciteta mogu da budu:
z ~estice vode u pari koja ulazi u
turbinu, usled nedovoljne temperature
vodene pare.
z ~estice vode ili neke druge ~estice u
gasu, koji se komprimuje u
kompresorima.
Potvrda izvedenih zaklju~aka mo`e se
na}i u literaturi [3,6], a rezime ve}
postavljenih zaklju~aka je:
z uzrok pojave napona na vratilu
kompresora je elektrostati~ke prirode.
z usled ovog napona dolazi do
elektri~nih pra`njenja, tj. proboja u
celom postrojenju, pri ~emu su
le`ajevi najvi{e ugro`eni, odnosno
nastala o{te}enja na njima su
najopasnija za postrojenje.
z merenja i postoje}a kriti~na o{te}enja
le`ajeva (55B i 55D, Slika 1.),
pokazuju da u kompresoru postoje bar
dva mesta gde se generi{e stati~ki
elektricitet, jedno na delu manje
brzine i na delu ve}e brzine.
z strujne staze koje se zatvaraju preko
multiplikatora, imaju nelinearne
parametre, odnosno nisu dovoljno
pouzdane.
z postoje}i spoj ~etkica na mernom
mestu A, doprinosi smanjenju struja
kroz le`ajeve, naro~ito na strani manje
brzine.
Mere koje je potrebno preduzeti za
prevazila`enje problema koje
prouzrokuje pojava napona na vratilu
kompresora su:
z potrebno je otkloniti uzroke,
mehani~ke ~estice i kapljice te~nosti iz
pare koja ulazi u turbinu, i iz gasa koji
se uvodi u kompresore.
z potrebno je spre~iti {tetno dejstvo
struja koje se zatvaraju kroz le`ajeve
[066]
formiranjem elektroprovodnih staza sa
vratila na stator, postavljanjem
odgovaraju}ih ~etkica.
z odmah postaviti ~etkicu na mesto A,
jer ova ~etkica evidentno doprinosi
bezbednijem radu kompresora, bez
obzira na navedene manjkavosti. Ovaj
zahvat je mogu}e izvesti odmah, bez
zaustavljanja postrojenja.
z treba uraditi pripreme da se kod prvog
zaustavljanja postave bar jo{ dve
~etkice, direktno na vratilo, jedna na
strani male brzine, i jedna na strani
velike brzine, zbog ograni~enja u
provodenju struje preko
multiplikatora. Ovo bi garantovalo
sigurno uspostavljanje struja, tako da
one ne o{te}uju le`ajeve.
Prema onome {to je izlo`eno u ovom
radu, kao i prema raspolo`ivoj literaturi,
o~igledno je da samo kombinacijom
spre~avanja pojave i ugradnjom za{titnih
~etkica, mo`e da se postigne potpuna
sigurnost rada kompresora. [ta vi{e,
samo ugradnjom ~etkica mo`e se
obezbediti potrebna sigurnost. Imaju}i u
vidu relativno nisku ukupnu cenu ovog
zahvata, kako ugradnju ~etkice na mestu
A, tako i pripreme za ugradnju jo{ dve
~etkice kod prvog remonta kompresora,
predlo`ene zahvate ne treba odlagati.
U ovom radu je pokazano, da su merenja
sa adekvatnom osnovom u teoriji
elektriciteta, ekstremno korisna za
odredivanje stanja celokupnog
proizvodnog sistema (pogona) u pogledu
kru`enja struje.
Reference
[1] T. Salamon, “Harmful effects of
electrostatic charges on machinery and
lubricating oils”, Journal of the Institute
of Petroleum, volume 45, number 423March 1959, pages 47 - 68
[2] http://www.gaussbusters.com/
damage.html
[3] M.J.Costtelo,”Shaft Voltages and
Rotating Machinery”, IEEE Trans. IA,
Vol 29, No.2, March/April 1993. Pp
419-426.
[4] C.Ammann, K.Reichert, R.Joho,
Z.Posedel, “Shaft voltages in generators
with static excitation systems - problems
and solution”, IEEE Trans. on Energy
Conversion, Vol. 3, No. 2, June 1988,
pp. 409-419
[5] B.Jefteni}, "Izve{taj o ispitivanjima i
merenjima napona na vratilu krek-gas
kompresora R-1", Avgust 2001.
[6] Gruber, J.M. and Hansen, E.F.,
"Electrostatic Shaft Voltages on Steam
Turbine Rotors," Trans ASME, Vol. 81,
Series A, No.1, January 1959, pages
97-110.
energija
D. Uro{evi}, M. Banjali}, D. Pej~i}, B. Kari}, M. Petrovi}
Ma{inski fakultet, Beograd
UDC: 621.311.22 : 621.186.1.001.573 : 504.3.06
Numeri~ka simulacija
rasprostiranja dimnih
gasova u {irokom
podru~ju termoelektrane
1. Uvod
Ekologiji, kao univerzalnom problemu,
pridaje se veliki zna~aj i ona postaje
jedno od prioritetnih pitanja svake
zemlje. S toga }e i uticaj termoelektrana
na okolinu biti jedna od va`nijih tema za
budu}i razvoj na{e zemlje.
Podru~je Grada Beograda je posebno
izlo`eno zaga|enju okoline, s obzirom
na koncentrisanu industriju, veoma gust
saobra}aj, dimne gasove iz okolnih
toplana i individualnih objekata. Pored
toga, najve}i energetski kapaciteti u
Republici Srbiji izgra|eni su na podru~ju
Grada Beograda.
Na podru~ju op{tine Obrenovac nalaze
se termoelektrane na ugalj Nikola Tesla
A i B (1640MW i 1250MW), op{tine
Lazarevac termoelektrana Kolubara A
(270MW) i op{tini Novi Beograd
termoelektrana-toplana na gas TE-TO
Novi Beograd (96MW).
Sve ove elektrane su starosti 20-50
godina tj. gra|ene su u vreme kada se
za{titi okoline pridavao manji zna~aj.
Nijedna od njih nema ugra|eno
postrojenje za hemijsko pre~i{}avanje
dimnih gasova, a moderno postrojenje za
mehani~ko pre~i{}avanje postoji samo u
termoelektrani Nikola Tesla B.
Tako|e treba napomenuti da je ugalj koji
se sagoreva u ovim elektranama lo{eg
kvaliteta, pa je i udeo {tetnih hemijskih
materija (CO, CO2, SO2, NOx) i ~estica
pepela u dimnim gasovima jako veliki.
Ukoliko u budu}nosti do|e do izgradnje
novih energetskih kapaciteta to }e
najverovatnije biti na podru~ju Grada
Beograda s obzirom da se u
Kolubarskom basenu nalaze najve}e
rezerve uglja. Gradnja termoelektrane
Kolubara B je ve} zapo~eta a EPS
razmatra i mogu}nost izgradnje jo{
jednog bloka na lokaciji Nikola Tesla B.
Dakle u budu}nosti se mo`e o~ekivati
emisija jo{ ve}ih koli~ina {tetnih
materija iz elektrana ukoliko se ne
preduzmu zna~ajnije mere u pogledu
tretmana dimnih gasova.
Rezime
Numeri~ka simulacija odnosno prora~un strujanja dimnih gasova sproveden je za
nominalni re`im rada dva bloka TE Nikola Tesla B. Najpre je prora~unata topltna
{ema, glavni termodinami~ki parametri, primenom programskog sistema
MODELAR. Izvr{en je prora~un procesa sagorevanja u kotlu za srednji kvalitet
uglja. Analizirana je lokacija i okolina termoelektrane na osnovu ~ega je formiran
CAD model prora~unskog prostora i diskretizovan prora~unski prostor. Za poznate
meteorolo{ke podatke lokacije elektrane, brzinu i ~estinu vetra, primenom
softverskih paketa STAR CD i FLUENT izra~unate su koncentracije {tetnih materija
i pepela u svakoj ta~ki prora~unskog prostora.
Klju~ne re~i: Numeri~ka simulacija, CFD, za{tita `ivotne sredine, termoelektrane.
Numerical Simulation of Flue Gas Distribution Over a Wide Area
Around of a Steam Power Plant
Numerical simulation i.e. calculation of flue gases is done for two blocks of steam
power plant Nikola Tesla B working at nominal operating point. The
thermodynamic cycle and main thermodynamic parameters were calculated by the
in-house developed program system MODELAR. The calculation of combustion
process was done for coal of a middle quality. Location and environment of the
steam power plant were analyzed and after that CAD model was formed and
dicretisation of the calculation domain was performed. The software package STAR
CD and FLUENT were applied to calculate concentrations of harmful substances
and ashes in all points of the calculation domain. The simulation or flue gas flow
was performed for different input data. But, the results for usual metrological
conditions (wind velocity and wind frequency) are presented in the paper.
Key words: Numerical calculation, CFD, enviroment protection, power plants.
Evropska unija je donela stroge propise
koji se odnose na emisiju dimnih gasova
iz termoelektrana. Ti propisi }e biti sve
vi{e obavezuju}i za na{u zemlju sa
napretkom procesa integracija i
pridru`ivanja na{e zemlje EU.
2. Prora~un termodinami~kog
ciklusa parnog kotla TE Nikola
Tesla B
Prora~un TE Nikola Tesla B je
sproveden pomo}u programskog sistema
Modelar koji je razvijen na Ma{inskom
fakultetu, u Laboratoriji za toplotne
turboma{ine i koji se koristi za
[067]
automatski prora~un i optimizaciju
toplotnih {ema termoenergetskih
postrojenja op{te konfiguracije.
Prora~un je sproveden za nominalnu
snagu bloka 620MW. Vrednosti glavnih
termodinami~kih parametara postrojenja
su prikazane u tabeli 2.1.
3. Prora~un procesa
sagorevanja u kotlu
3.1. Gorivo
Termoelektrana Nikola Tesla B kao
gorivo koristi ugalj sa povr{inskih
kopova Kolubarskotamnavskog basena.
energija
Ugalj je lignit donje toplotne mo}i 60008000 kJ/kg, prose~nog sadr`aja vlage
45-55 % i pepela 10.2-23.5 %. U tabeli
3.1 data je elementarna analiza i donja
toplotna mo} uglja srednjeg kvaliteta.
Tabela 2.1 Glavni termodinami~ki parametri parnog bloka 620 MW
Glavni termodinamièki parametri postrojenja
Specifièni rad generatora bruto
LGB (kJ/kg)
Specifièna potrošnja toplote turbopostrojenja bruto
qTPb (kJ/kWh)
Stepen korisnosti turbopostrojenja bruto
ç TPb (-)
Specifièna potrošnja toplote bloka bruto
qBb (kJ/kWh)
Stepen korisnosti bloka bruto
ç Bb (-)
1223.6
8118.0
0.4435
9664.2
0.3725
3.2. Prora~un procesa sagorevanja
Tabela 3.1 Elementarna analiza i donja toplotna mo} uglja srednjeg kvaliteta
Naziv
Oznaka
Jedinica mere
Srednji kvalitet uglja
Sadržaj ugljenika
C
r
%
20.70
Sadržaj vodonika
H
r
%
2.10
Sadržaj kiseonika
O
r
%
9.50
Sadržaj azota
N
r
%
0.60
Sadržaj sagorljivog sumpora
S gr
%
0.45
Sadržaj pepela
Ar
%
12.60
r
%
54.05
kJ/kg
6800
W
Hd
Sadržaj vlage
Donja toplotna moæ
Tabela 3.2 Rezultati procesa sagorevanja za najni`i i najvi{i kvalitet uglja,
nominalna snaga
Srednji kvalitet
Naziv
Oznaka Jedinica mere
uglja
⋅
Potrošnja goriva
244.76
m3/s
1775.73
Mg
kg/s
1119.24
n1
n2
n3
n4
v
èest/sek
èest/sek
èest/sek
èest/sek
m/s
11516949
11347582
10331381
9145812
35.33
MG
⋅
Ukupni zapreminski protok vlažnih
produkata sagorevanja
Vg
⋅
Ukupni maseni protok vlažnih
produkata sagorevanja
Broj èestica pepela preènika d1
Broj èestica pepela preènika d2
Broj èestica pepela preènika d3
Broj èestica pepela preènika d4
Brzina dimnih gasova
Tabela 4.1
Pravac
Apsolutne
èestine
Srednja brzina
vetra m/s
kg/s
Srednje brzine i ~estine javljanja vetra po pravcima
N NNE E ESE SE SSE S SSW WSW W WNW NW
54
30
67
87
89
48
79
41
51
123
68
55
2,7
1,8 2,8 3,8
3,6
2,5
2,2
1,7
2,0
3,3
3,5
3,5
Slika 1 CAD model prora~unskog prostora
Prora~un je sproveden za nominalnu snagu
bloka 620MW i srednji kvalitet uglja.
Koeficijent vi{ka vazduha je α=1.35.
Temperatura iza zadnje grejne povr{ine,
odnosno iza zagreja~a vazduha tiz=170°C
je ograni~ena zbog niskotemperaturske
korozije.
U prora~unu su razmatrana ~etiri tipa
~estica (prema pre~niku) sa
odgovaraju}im procentualnim u~e{}em u
ukupnoj koli~ini ~estica pepela:
-procentualno u~e{}e 27.2 %
d1=7μm
d2=12μm -procentualno u~e{}e 26.8 %
d3=80μm -procentualno u~e{}e 24.4 %
d4=380μm -procentualno u~e{}e 21.6 %
U tabeli 3.2 su dati rezultati prora~una
procesa sagorevanja u kotlu. Ove veli~ine
se koriste kao ulazni podaci prilikom
prora~una strujanja dimnih gasova.
4. Meteorolo{ki podaci lokacije
TE Nikola Tesla B
Po op{tim klimatskim karakteristikama
podru~je oko TENT B pripada oblasti
kontinentalne klime Vojvodine, sa
uticajem klime planinskog zale|a
[umadije. Topografski gledano ovo
podru~je je ravni~arskog tipa, tako da se
u fizi~ko-geografskom smislu mo`e
smatrati homogenim.
Na osnovu vrednosti dobijenih iz
meteorolo{ke stanice Sur~in [1] u tabeli
4.1 prikazane su vrednosti srednje brzine
i ~estine javljanja vetra po pravcima.
Iz tabele 4.1 mo`e se videti da se
zapadni vetar javlja naj~e{}e tj da je
njegova ~estina najve}a (123) i pri tome
je njegova srednja brzina 3.3 m/s. Iz tog
razloga prora~un }e biti sproveden sa
zapadnim vetrom.
5. CAD model prora~unskog
prostora
Modeliran je prostor 12 km oko
elektrane u pravcu duvanja vetra.
Tako|e, modelirani su glavni i pomo}ni
objekti termoelektrane (dimnjak,
deponija uglja, ma{inska sala, kotlovsko
postrojenje, upravna zgrada...), reka
Sava i naselje Obrenovac.
CAD model termoelktrane pretstavlja
prora~unski prostor za kasniji prora~un
strujanja dimnih gasova odnosno
odre|ivanja vrednosti koncentracija
{tetnih materija i pepela u svakoj ta~ki
prora~unskog prostora.
Na slici 1 je prikazan CAD model
prora~unskog prostora.
[068]
energija
z 2 bloka u radu,
z nominalna el. snaga svakog bloka:
Slika 2 Mre`a prora~unskog prostora
PGb=620 MW
z srednji kvalitet uglja,
z w=3.3 m/s, srednja brzina zapadnog
vetra koji ima najve}u ~estinu.
Na slikama 3-9 prikazane su
koncentracije SO2, NO2, CO u
prora~unskom prostoru, kao i raspodela
~estica pepela.
8. Komentar dobijenih rezultata
Dobijene vrednosti koncentracija su
ispod grani~ne vrednosti imisije za
nastanjena podru~ja i vreme uzorkovanja
1 ~as odgovaraju}ih zaga|uju}ih
materija prema pravilniku o grani~nim
vrednostima [2]. Vrednosti su date u
tabeli 8.1.
Pove}ana koncentracija {tetnih materija
na tlu dobija se u uskom pojasu u pravcu
duvanja vetra, slike 4, 6 i 8.
Prostiranje ~estica pepela je tako|e u
pravcu duvanja vetra pri ~emu te`e
~estice (d=380?m) padaju na tlo u
podru~je bli`e elektrani a lak{e prele}u
podru~je naselja Obrenovac, slika 9.
Slika 3 Koncentracija SO2 u vertikalnom preseku u
pravcu duvanja vetra
Slika 4 Koncentracija SO2, horizontalni presek
Slika 5 Koncentracija NO2 u vertikalnom preseku u
pravcu duvanja vetra
Slika 6 Koncentracija NO2, horizontalni presek
6. Diskretizacija prora~unskog
prostora
prora~unskog prostora {to se mo`e
videti na slici 2.
Diskretizacija prora~unskog prostora
podrazumeva kreiranje mre`e iz
postoje}eg CAD modela. Gustina mre`e
je razli~ita u pojedinim delovima
7. Prora~un strujanja dimnih
gasova
Prora~un je sproveden za slede}e
uslove:
[069]
9. Zaklju~ak
Numeri~ka simulacija rasprostiranja
dimnih gasova u {irokom podru~ju
termoelektrane Nikola Tesla B je
sprovedena za razli~ite re`ime rada,
kvalitete uglja i brzine vetra. U ovom
energija
Slika 7 Koncentracija CO u vertikalnom preseku u
pravcu duvanja vetra
Slika 9 Raspodela ~estica pepela u prora~unskom
prostoru
Slika 8 Koncentracija CO, horizontalni presek
Literatura
[1] Podaci HMZSrbije, meteorolo{ka
stanica Sur~in
[2] Pravilnik o
grani~nim
vrednostima,
metodama merenja
imisije, kriterijumima
za uspostavljanje
mernih mesta i
evidenciji podataka,
Slu`beni glasnik RS,
br.54/92, 30/99
Tabela 8.1 Grani~ne vrednosti imisije zaga|uju}ih materija i max.
vrednosti dobijene prora~unom
Štetna materija
3
Granièna vrednost imisije (ì g/m ) , vr.uz. 1 èas
Granièna vrednost imisije (ì g/m3) , vr.uz. 24 èasa
Max. vrednost dobijena proraèunom (ì g/m3)
radu su prikazani rezultati najop{tijeg
slu~aja: nominalni re`im rada, srednji
kvalitet uglja i srednja brzina zapadnog
vetra.
Dobijene vrednosti koncentracija su
ispod grani~nih vrednosti imisije za
nastanjena podru~ja odgovaraju}ih
zaga|uju}ih materija. Na osnovu toga se
mo`e zaklju~iti da je dimnjak dobro
dimenzionisan.
Na osnovu dobijenih numeri~kih
podataka mogu se donositi zaklju~ci:
o izboru opreme termoenergetskih
postrojenja prilikom projektovanja;
o mogu}nosti i potrebnom nivou opreme
za pre~i{}avanje dimnih gasova za
budu}a termoenergetska postrojenja na
istoj lokaciji;
o zonama u regionu elektrane sa
najvi{im koncentracijama {tetnih
materija u kojima bi bilo potrebno
postaviti kontrolne punktove radi
monitoringa.
[070]
SO2
NO2
CO
350
150
15
150
85
4
10·103
5·103
1.8
energija
Du{anka Vukmirovi}, dipl. in`. tehnologije
Jugoinspekt-Novi Sad
Aleksandar Olja~a, dipl. in`. tehnologije
Jugoinspekt-Novi Sad
UDC: 665.75.004 : 662.75
Kvalitet ulja za lo`enje
Uvod
Rezime
Fosilna goriva predstavljaju osnovni
izvor energije i prema podacima OECDa iz 2002.godine, zadovoljavaju 85%
ukupnih svetskih komercijalnih potreba
za energijom, a od toga 65% potreba za
elektri~nom energijom i 97% potreba
za energijom za transport. Pod fosilnim
gorivima se podrazumevaju ugalj, nafta i
gas, a za ovaj rad je zna~ajna nafta kao
sirovima za dobijanje ulja za lo`enje.
Prose~an sastav nafte ~ini 83,9-86,8%
(m/m) ugljenika, 11,4-14,0%(m/m)
vodonika, 0,06-8,0%(m/m) sumpora,
0,11-1,7%(m/m) azota, 0,5%(m/m)
kiseonika i 0,03%(m/m) metala
(gvo`|e, vanadijum i nikl), a iz nje se
primarnom preradom dobijaju gasovi
(C1-C4), laki i te{ki benzin, petrolej,
lako i te{ko plinsko ulje i ostatak koji
~ine bitumen i maziva ~ijom daljom
doradom se dobija {iroka paleta
proizvoda.
Pri tehnolo{kom procesu kori{}enja fosilnih goriva (ugalj, nafta, prirodni gas)
dolazi do emisije razli~itih {tetnih i opasnih produkata sagorevanja:
ugljenmonoksida, ugljendioksida, ,metana, ugljovodonika, oksida azota i oksida
sumpora. Navedeni gasovi i pepeo mogu prouzrokovati probleme u za{titi `ivotne
sredine, jer izazivaju efekat staklene ba{te, zaga|enje vode i zemlji{ta. Primenom
kvaltetenijeg goriva neke od ovih efekata mo`emo umanjiti. U radu je prikazan
pregled propisanih zahteva za kvalitet ulja za lo`enje i realnih vrednosti dobijenih u
ispitivanim uzorcima ulja za lo`enje tokom 2005 i 2006-te godine u laboratoriji
a.d."Jugoinspekt-Novi Sad", sa posebnim osvrtom na rezultate ispitivanja sadr`aja
sumpora u razli~itim tipovima ulja za lo`enje.
Dobijanje ulja za lo`enje
atmosferskom ili ne{to povi{enom
pritisku, pri ~emu se dobijaju tri vrste
produkata:
z sa gornjeg dela kolone izdvajaju se
benzinske frakcije pome{ane sa te~nim
gasovima (propan i butan), koje se
kasnije hlade i kondenzuje
z du` kolone se izdvajaju bo~ni produkti
tkz. destilati
z sa dna kolone odlazi ostatak, koji pri
zagrevanju prelazi u parnu fazu(
atmosferski ili laki ostatak)
nastali produkti se dalje dora|uju po
nekom od gore navedenih tehnolo{kih
procesa, a kao rezultat toga izme|u
ostalih rafinerijskih proizvoda nastaju i
ulja za lo`enje. Ona se dobijaju
name{avanjem raznih ostataka iz procesa
uz eventualnu doradu
hidrodesulfuracijom (HDS) ili
visbrekingom pa tako 25-50% ulja
poti~e iz procesa destilacije, a 3-10% iz
Ulja za lo`enje se dobijaju preradom
nafte u rafinerijama. Proces prerade
nafte u rafinerijskim postrojenjima se
bazira na ~etiri tipa tehnolo{kih procesa:
z obrada zasnovana na ~istom fizi~kom
razdvajanju komponenata primenom
metoda destilacije, ekstrakcije,
kristalizacije i sorpcije, bez promene
unutra{nje gra|e molekula
z razlaganje molekula na povi{enoj
temperaturi u cilju dobijanja lak{ih
frakcija iz te`ih derivata
z termoliti~kim i kataliti~kim procesi,
kojima se vr{i promena strukture
molekula i razlaganja uz bla`e uslove
odvijanja reakcije
z hemijskom tretiranje, koje doprinosi
pobolj{anju kvaliteta i stvaranju novih
proizvoda
Osnovna operacija u rafinerijskim
postrojenjima je destilacija, bilo na
Abstact
During tehnological combustion process fossil fuels (coal, petroleum and natural
gas) emit different harmful and dangerous combustion products: carbon monoxide,
carbon dioxide, methane, hydrocarbon gases, notrogen i sulphur oxides. These
gases and ashes cause enviromental problems, increasing a greenhouse effect,
water and earth pollution. Using more quality heatig fuel some of this effects can be
reduced. This paper presents review of prescribed requirements for heatig fuel and
comparasion with results of inspected samples in 2005 and 2006 in laboratory of
a.d."Jugoinspekt-Novi Sad", with close attention to results of measurments sulphur
content in different heatig fuels.
[071]
kataliti~kog krekinga , hidrokrekinga i
sl. Kvalitet ulja za lo`enje uslovljen je
njihovom elementarnom primenom iz
koje poti~u zahtevi da ulja imaju:
z visoku donju kalorijsku vrednost
z mali sadr`aj vanadijuma i nikla (po{to
metali sa jedne strane deluju legiraju}e
na neke delove opreme i ~ine ih krtim,
a sa druge strane deluju kataliti~ki na
neke gasove stvaraju}i okside, koji sa
vlagom daju kisele produkte sa
razaraju}im dejstvom)
z {to ni`i sadr`aj sumpora (kako zbog
njegovog korozivnog dejstva, tako i
zbog ekolo{kog aspekta)
z {to manji sadr`aj pepela i koksa (oni
ote`avaju rad mlaznica jer mogu
formirati naslaga i za~epljenja, mogu
dovesti do stvaranje naslaga na
zidovima cevi i komora pe}i, a pored
toga uzrokuju i zaga|enje okoline
~esticama oksida i ~a|i)
energija
z optimalna viskoznost (razli~iti tipovi
gorionika)
Kvalitet ulja za lo`enje
Nacionalna organizacija za
standardizaciju defini{e uslove kvaliteta
proizvoda dono{enjem nacionalnih
standarda, a kod nas se rad na dono{enju
nacionalnih standarda iz oblasti naftnih
proizvoda odvija u okviru ~etiri
komisije:
z KS BO28-4/1 Komisija za standarde
iz oblasti maziva i srodnih proizvoda
z KS BO28-4/2 Komisija za standarde
iz oblasti goriva naftnog porekla
z KS HXO58 Komisija za standarde iz
oblasti alternativnih goriva
z KS BO28-2,3 Komisija za standarde
iz oblasti dinami~nih i stati~kih
merenja vezanih za naftu
Predmeti i podru~je rada ovih komisija
su identi~ni sa radom Komiteta ISO ITC
28 (Petroleum products and lubricants)
Me|unarodne organizaje za
standardizaciju, s tom razlikom {to smo
mi u vremenskom zaostatku, jer se sada
na me|unarodnom planu u ovoj oblasti
potrebe standardizacije odnose na
standarde koji podr`avaju regulative
Evropske Unije vezano za aspekte
za{tite zdravlja, bezbednosti i za{tite
`ivotne sredine, a uz to elimini{u
trgovinske barijere izme|u zemalja
Evropske Unije. Kod nas je u ovoj
oblasti 40% nacionalnih standarda
identi~no sa poslednjim izdanjima
me|unarodnih ili evropskih standarda,
10% nacionalnih standarda je identi~no
prethodnim izdanjima me|unarodnih ili
evropskih standarda, 45% nacionalnih
standarda izra|eno je na osnovu ranijih
izdanja standarda drugih nacionalnih
standardizacija ili granskih udru`enja.
Pored standarda kod nas se definisanje
uslova kvaliteta vr{i Pravilnikom o
tehni~kih i drugim zahtevima za te~na
goriva naftnog porekla , jer je struktura
standarda takva da se :
z 60% nacionalnih standarda odnosi se
na metode ispitivanja
z 25% nacionalnih standarda odnosi se
na specifikacije
Tabela 1 Uslovi kvaliteta ulja za lo`enje, ~lan 4, Pravilnik o izmenama i dopunama pravilnika o tehni~kim i drugim
zahtevima za te~na goriva naftnog porekla
Karakteristike
EL
LS
L
LNS
S
NSG-S
SNS
T
TNS
ET
Gustina
na
15°¨C kg/m3,
najviše
870
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuje
se
Upisuj
e se
Upisuje
se
Sadržaj
sumpora
%(m/m),
najviše
Taèka
paljenja °C,
najmanje
Kinematièka
viskoznost,
mm2/s
20°C
100°C
Kinematièka
viskoznost na
drugoj
temperaturi,
mm2/s
Taèka
teèenja, °C,
najviše
metode
JUS
B.H8.015
EN ISO
3675
JUS ISO
8754
0,20
1,00
1,00
0,50
1,20
0,85
0,60
3,50
1,00
3,50
55,00
60,00
60,00
60,00
80,00
90,00
80,00
100,00
100,0
0
100,00
2,5-6
6-12
Upisuje
se
9/0**
2,4-10
Upisuje
se
2,4-10
Upisuje
se
-2
10-35
Upisuje
se
10-35
Upisuje
se
45
10-35
Upisuje
se
35-63
Upisuje
se
35-63
Upisuj
e se
>63
Upisuje
se
JUS ISO
2719
JUS ISO
3104
ASTM
D445
JUS ISO
3104
ASTM D
445
JUS ISO
3016
45
Destilacija
90%(V/V),
najviše
370°
C
JUS
B.H8.028
EN ISO
3405
Boja
crven
a
Vizuelno
15
JUS
B.H2.065
Indikator
(mg/l),
najmanje
Voda i talog,
%(V/V),
najviše
Pepeo
%(m/m),
najviše
Ugljenièni
ostatak,
%(m/m),
najviše
Donja
toplotna
vrednost,
MJ/kg,
namanje
0,30
0,50
0,50
1,00
1,00
1,00
1,50
1,50
2,00
0,10
0,15
0,15
0,20
0,15
0,20
0,20
0,20
0,20
2,00
8,00
8,00
10,00
6,00
10,00
15,00
15,00
17,00
41,00
41,50
41,50
40,00
40,50
40,00
39,00
39,00
39,00
0,15
0,02
0,30*
**
42,00
[072]
JUS
B.H8.150
JUS ISO
6245
JUS
B.H8.051
JUS ISO
10370
ASTM
D4868
DIN
51603
energija
Tabela 2
Tip ulja za lo`enje
Ulje za lo`enje EL
Ulje za lo`enje LS
Ulje za lo`enje L
Ulje za lo`enje SNS
Ulje za lo`enje S
Ulje za lo`enje NSG-S
Ulje za lo`enje T
Ulje za lo`enje ET
Tabela 3
pravilnika o tehni~kim i drugim
zahtevima za te~na goriva naftnog
porekla iz 2006 godine, propisani su
uslovi kvaliteta koje moraju ispuniti ulja
za lo`enje na na{em tr`i{tu.
^lan 21, Pravilnik o tehni~kim i drugim zahtevima za goriva
naftnog porekla
Sadr`aj
sumpora,
%(m/m)
1,0
1,5
2,0
1,0
3,0
4,0
5,0
Ugljeni~ni ostatak,
%(m/m)
Napomena
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
Do 31.12.2007.
12,0
8,0
Pored uslova propisanih u tabeli 1 za
ulja za lo`enje koja se u prodaju
stavljaju iz doma}e proizvodnje va`e
ne{to bla`i uslovi za sadr`aj sumpora i
koksa, vremenski ograni~eni na kraj
2007. godine:
Kvalitet ulja za lo`enje srednjeg za period 2005/2006
ULJE ZA [email protected] - SREDNJE
Parametar
Jedinica
Gustina
Kg/m3
Viskoznot
mm2/s
Sumpor
%(m/m)
Ogrevna
vrednost
MJ/kg
Test
metoda
EN ISO
3675
JUS ISO
3104
JUS ISO
8754
ASTM
D4868
ANALITI^KI I STATISTI^KI REZULTATI
2005.
min.
max.
Srednja
Standardno
vred.
odstupanje
938,6
971,1
945,3
16,1
2006.
min.
max.
948,3
978,6
Srednja
vrednost
960,3
Standardno
odstupanje
7,7
25,66
34,96
28,32
2,98
24,09
38,89
30,91
3,29
1,78
2,04
1,89
0,07
1,22
2,21
1,88
0,23
40,52
41,08
41,01
0,25
40,44
41,14
40,76
0,15
2006.
min.
max.
921,4
954,3
Srednja
vrednost
944,15
Standardno
odstupanje
6,8
Tabela 4 Kvalitet NSG-S za period 2005/2006
NSG-S
Parametar
Jedinica
Gustina
Kg/m3
Viskoznot
mm2/s
Sumpor
%(m/m)
Ogrevna
vrednost
MJ/kg
Test
metoda
EN ISO
3675
JUS ISO
3104
JUS ISO
8754
ASTM
D4868
ANALITI^KI I STATISTI^KI REZULTATI
2005.
min.
max.
Srednja
Standardno
vred.
odstupanje
934,9
945,1
938.2
3,6
16,23
27,16
19,15
3,69
17,17
44,90
31,90
7,69
0,63
0,98
0,77
0,09
0,44
0,89
0,64
0,11
41,32
41,46
41,40
0,04
41,22
41,69
41,42
0,12
2006.
min.
max.
851,4
864,8
Srednja
vrednost
852,8
Standardno
odstupanje
6,4
Tabela 5 Kvalitet ulja za lo`enje ekstra lakog za period 2005/2006
ULJE ZA [email protected] - EKSTRA
LAKO
Parametar Jedinica
Test
metoda
Gustina
Kg/m3
EN ISO
3675
Viskoznot
mm2/s
JUS ISO
3104
Sumpor
%(m/m)
JUS ISO
8754
Ogrevna
MJ/kg
ASTM
vrednost
D4868
ANALITI^KI I STATISTI^KI REZULTATI
2005.
min.
max.
Srednja
Standardno
vred.
odstupanje
841,4
869,0
863,03
10,4
4,70
5,75
5,19
0,31
4,44
5,74
4,99
0,29
0,56
0,99
0,96
0,18
0,34
0,78
0,74
0,24
42,25
42,67
42,28
0,20
42,41
42,58
42,51
0,04
z 20% nacionalnih standarda odnosi se
na klasifikacije
z 5% nacionalnih standarda odnosi se
na na ostale oblasti (uzimanje
uzoraka, skladi{tenje i statisti~ke
metode)
Prema Pravilniku o tehni~kim i drugim
zahtevima za te~na goriva naftnog
porekla iz 2004. godine uz donete
izmene nekih karakteristika,
objavljenih u Izmenama i dopunama
[073]
Rezultat ispitivanja
Rezultati prezentovani u ovom radu su
deo redovnih ispitivanja koja se vr{e u
laboratoriji ad ''Jugoinspekt-Novi Sad''
prilikom proveravanja usagla{enosti
energija
kvaliteta ulja za lo`enje sa gore
navedenim zahtevima. Ovom prilikom
su obra|eni parametri koji su kao
karakteristike propisani za sve tipove
ulja za lo`enje i zna~ajni su sa aspekta
kako primene, tako i ekologije.
Rezultati ispitivanja su obra|eni za tri
tipa ulja za lo`enje sa kojima se mi
naj~e{}e predmet kontrolisanja. Ovde su
prikazani rezultati ispitivanja vr{enih
kontinuirano u periodu od 2 godine po
metodama ispitivanja iz obima
akreditacije laboratorije "JugoinspektNovi Sad"a.d., Sektora industrija.
Rezultati , za obradu su birani metodom
slu~ajnog uzorka, pri ~emu je obra|eno
po dva uzoraka za svaki mesec, tako da
svaku godinu reprezentuju po 24
uzoraka.
Iz gornjih rezultata vidljivo je da su
vrednosti ispitivanih parametara u
propisanim granicama, ali je primetno da
su pove}ane vrednosti standardnih
odstupanja za rezultate ispitanih
uzoraka za 2006-tu godinu. To se javlja
kao posledica izra`enog pobolj{avanja
kvaliteta tokom cele godine. Ova
pobolj{anja se naro~ito ogledaju u
smanjivanju sadr`aja sumpora , {to }e se
u budu}nosti odraziti na smanjivanje
emisije {tetnih gasova u atmosferu.
Me|utim ta pobolj{anja jo{ uvek nisu
dostigla propisane vrednosti koje }e
va`iti od 01.01.2008. godine, mada su i
te vrednosti daleko od vrednosti
sadr`aja sumpora u teorijskom
"mazutu" koga ~ini 86,1% ugljenika,
10,9% vodonika, 0,5% sumpora, 0,1%
kiseonika i 0,35% azota, iz koga
teoretski nastaju produkti sagorevanja
sa~injeni od 17,26% ugljendioksida,
68,64% azota, 0,036% sumpordioksida i
14,06% vode. Uzimaju}i u obzir trend
globalnog zagrevanja planete usled
osloba|anja enormne koli~ine gasova,
~emu bitan doprinos daju i svi pobrojani
produkti sagorevanja "mazuta" nastali
kako u njegovoj proizvodnji (13%%
CO2) tako i eksternoj potro{nji (87%),
svako smanjenje emisije {tetnih gasova
je veoma bitno.
energetske efikasnosti, implementacijom
standarda sistema kvaliteta, kao {to su
standard ISO 9000 (sistem upravljanja
kvalitetom) i standard ISO 14000
(sistem upravljanja za{titom `ivotne
sredine). Va`na karika u ostvarivanju
koncepta odr`ivog razvoja je upravo
standard ISO 14000. Doprinos ovome
konceptu daju i organizacije poput
a.d."Jugoinspekt-Novi Sad" koja se bavi
kontrolisanjem usagla{enosti kvaliteta i
kvantiteta proizvoda, sertifikacijom
sistema upravljanja kvalitetom i sistema
upravljanja za{tite `ivotne sredine, kao i
edukacijom iz oblasti koje defini{u serije
standarda ISO 9000, ISO 14000, HCCP i
OHSAS. Kroz neutralan i nepristrasan
rad, proveren i potvr|en akreditacijom
po standardima JUS ISO 17020 i JUS
ISO 17025 predstavlja sponu izme|u
svih u~esnika u lancu proizvodnje i
potro{nje jer je prevashodni cilj svih nas
dat su{tinom koncepta odr`ivog razvoja
da se `ivot organizuje na na~in koji }e
omogu}iti ljudima da koriste prirodne
resurse kako bi zadovoljili svoje potrebe
i te`nje, ali na na~in koji ne}e spre~iti
generacije koje dolaze posle ostvare isto.
Literatura
Vojinovi} V.(1982), "Hemija nafte i
naftnih proizvoda i procesa prerade u
RNP", SOUR NAFTAGAS-N.SAD,
RNP
Radenkovi} D.(2005), "Standardizacija u
oblasti nafte, naftnih proizvoda i
prirodnog gasa", Zbornik JUNG 2005
,deo P4
[ilobad M.(1998), "ISO 14000-vodi~ za
primenu standarda ISO 14001",
Istra`iva~ki i tehnolo{ki centar Novi Sad
i Privredna komora Vojvodine
Ivo{ev M., Stevi} N., Vesovi} S. (2005),
"Fosilna goriva u toplanama Srbije",
Zbornik JUNG 2005 , deo P4
Zaklju~ak
Kvalitet ispitivanih ulja za lo`enje
formalno ispunjava postavljene zahteve,
koji su znatno ni`i od kriterijuma
va`e}ih u Evropskoj Uniji. Treba
iskoristiti sva raspolo`iva zakonska
sredstva da se i kod nas uspostave isti
kriterijumi. Pored zakonske regulative
treba stvoriti i mehanizme za njeno
sprovo|enje, pra}enje i unapre|enje. U
okviru toga, nezaobilazno je unapre|enje
procesa dobijanja ulja za lo`enje,
revitalizacijom rafinerija. Isto tako je
potrebno modernizovati energetska
postrojenja u kojima se takvi proizvodi
tro{e za dobijanje toplotne, elektri~ne ili
mehani~ke energije, pove}anjem
[074]
energija
Dr. Dragan Stevanovi}
Consulting and Engineering, Sulzbach-Rosenberg, Nema~ka
Doc. Dr. Aleksandar Jovovi}
Ma{inski fakultet, Beograd
UDC: 621.186 : 622.785 : 504.3.054
Dioksini i furani u
energetskim postrojenjima
- nastajanje i uklanjanje
Uvod
Rezime
Dioksini (PCDD) i furani (PCDF) su
zbirno ime za organska jedinjenja koja u
svom molekulu, pored ugljenika, sadr`e
kiseonik i halogene elemente (pre svega
Cl, ali i F ili Br). ^ine ih 75
polihloriranih dibenco-p-dioksina i 135
polihloriranih dibenco-furana. Radi
jednostavnosti, o njima se u javnosti
raspravlja pod imenon «dioksini». Svi su
jako toksi~ne substance, a prednja~i
2,3,7,8-tetrahlor-dibenzo-p-dioksin
(TCDD) koji je jedna od najotrovnijih
poznatih substanci. Njihov sadr`aj u
vazduhu, tlu ili namirnicama se
ponderi{e prema stepenu toksi~nosti
svakog od njih i izra`ava u obliku
toksi~nog ekvivalenta (TEQ).
Dugo su se vodile diskusije oko toga da
li su dioksini kancerogeni za ~oveka i u
kojim dozama. Kancerogenost je
dokazana u studijama na `ivotinjama,
{to je naravno izazvalo veliko
interesovanje javnosti za ove supstance,
pogotovu me|u ameri~kim veteranima
rata u Vijetnamu (gde je u vidu
herbicida «orange agent» ispu{teno oko
500 kg dioksina). Zatim se 1976.
dogodio aksident u Sevesu pored
Milana, kada su zna~ajne koli~ine
dioksina po`arom oslobo|ene u
atmosferu. Dugogodi{nje pra}enje
kontaminiranog stanovnistva nije
me|utim pokazalo nikakvo merljivo
pove}anje u~estalosti pojave raka. To se
obja{njava ~injenicom da rak ne
izazivaju visoke i kratkoro~ne doze, ve}
upravo veoma male ali dugotrajne doze.
Od februara 1997. godine dioksini su od
strane Me|unarodne agencije za
istra`ivanje raka (IARC), a zatim i od
EPA svrstani u grupu kancerogenih
substanci, pri ~emu je TCDD svrstan u
klasu 1 [2].
^ovek se dioksinima kontaminira pre
svega uzimanjem hrane – i to
Dioksini i furani (PCDD/F) su velika grupa slo`enih jedinjenja ugljenika i kiseonika
sa halogenim elementima, pre svega hlorom, fluorom ili bromom. Mogu nastati
prakti~no pri svakom procesu sagorevanja, u kojem su potrebni sastojci prisutni bar
u minimalnoj koli~ini – {to je gotovo uvek slu~aj. Va`an uslov je da sagorevanje
nije besprekorno potpuno (vi{e od 50 mg/m3 CO), jer je glavni put nastajanja putem
tzv. de-novo-sinteze. Pri procesu hla|enja dimnih gasova (temperaturski nivo 450°C
do 200°C) nastaju PCDD/F iz svojih prekurzora, tj. ni`ih molekula ugljenika i
halogenida. Do po~etka devedesetih godina pro{log veka glavni izvori su bile
spalionice gradskog i specijalnog otpada (neprilago|ena lo`i{ta, odsustvo potrebnih
filtera). Ti izvori su u me|uvremenu u potpunosti sanirani, pa se ve}a pa`nja
poklanja preostalim izvorima, od kojih prednja~e postrojenja za sinterovanje rude
gvo`|a, a slede drugi industrijski procesi u oblasti metalurgije i prerade
sekundarnih sirovina, saobra}aj, pa sve do ku}nih ognji{ta. Razvijeno je nekoliko
tehnologija za uklanjanje ili uni{tavanje PCDD/F iz dimnih gasova, uglavnom na
bazi aktivnog ko ksa ili lignita, ili na bazi kataliti~kog dogorevanja. Zato su u
spalionicama sme}a uspe{no dostignute emisije znatno ispod dozvoljenih 0,1 ng/m3.
Me|utim, postoji jo{ uvek odre|eni broj tehnolo{kih procesa u kojima to nije
uspe{no realizovano, pa se vr{e intenzivna razvojna istra`ivanja. Rad daje par
va`nih rezultata iz razvoja tehnologije za termi~ku oksidaciju dioksina i furana
nastalih pri procesu sinterovanja rude.
Klju~ne re~i: dioksini, furani, nastajanje dioksina, uklanjanje dioksina, emisije
dioksina, de-novo-sinteza, spalionice.
Abstract
Dioxins and furans (PCDD/F) are a large group of complex molecules consisted of
carbon, oxygen and halogens, mostly chlorine, fluorine or bromine. They may
appear as result of any combustion in even minimal presence of required
compounds – what is usually the case. An important precondition is the
incompleteness of combustion (more than 50 mg/m3 CO), as the so-called de-novosynthesis is the main route of their appearance. In course of off-gas cooling (in the
temperature range of 450°C to 200°C) PCDD/F arise from their pre-cursors, i.e.
lower molecules of carbon and halogens. Until beginning of nineties, the main
sources of PCDD/F were the incineration plants for household and hazardous
wastes (unsuitable firehouses, absence of required filters). In the meantime those
sources are completely cured, so that the main attention may be paid to remained
PCDD/F sources like iron ore sintering plants, other metallurgical and recycling
processes, transportation, as far as domestic fireplaces. Several technologies for
effective removal or destroying of PCDD/F have been developed, mainly based on
activated coal or lignite, or based on the catalytic post-combustion. Therefore the
incineration plants have achieved emissions well under the given limit of 0,1 ng/m3.
However, there are still some technological processes where that limit has not been
achieved yet, so that an intensive R&D takes place. This work presents some most
important results from the development project for the thermal oxidation of the
PCDD/F appearing from an iron ore sintering plant.
Key words: dioxins, furans, generation of dioxins, removal of dioxins, emissions,
de-novo-sinthesys, incineration plant.
[075]
energija
`ivotinjskog porekla (95%), a mnogo
manje direktnim udisanjem ili kroz
ko`u. Dioksini su hidrofobni, a
istovremeno se veoma lako adsorbuju i
akumuliraju u masnom tkivu. To
prouzrokuje njihovu dugove~nost u
lancu ishrane i stalno akumuliranje u
masnom mesu, ribi, mleku i mle~nim
proizvodima [3]. Absurd je da zbog toga
~ovek relativno najve}e koli~ine
dioksina unosi u telo tokom prvih
meseci `ivota – putem maj~inog mleka!
Naravno, i pored toga, niko ne dovodi u
pitanje prednosti ishrane maj~inim
mlekom.
2. Nastajanje dioksina i furana
Dioksini i furani nastaju pri prakti~no
svakom sagorevanju, ukoliko su potrebni
sastojci prisutni bar u minimalnoj
koli~ini ({to je prakti~no uvek slu~aj).
[to je proces sagorevanja nepotpuniji, to
se stvaraju ve}e koli~ine dioksina i
furana. Ranije se smatralo da se oni
stvaraju pri sagorevanju supstanci koje
sadr`e ve}e koli~ine hlora, pa se to
povezivalo samo za industrijsku
aktivnost. Danas preovladava mi{ljenje
da su dioksini prisutni otkada postoji
vatra (prvi zastupali eksperti firme DOW
Chemicals jo{ 1978. [1]). Zaista, postoje
i prirodni izvori dioksina, kao {to su
erupcije vulkana, {umski po`ari, pa ~ak i
proces prirodnog trulenja. Razlog le`i
upravo u tome da je hlor (pa i drugi
halogenidi) veoma rasprostranjen
element, a za stvaranje opasnih
koncentracija dioksina dovoljne su ve}
sasvim male koli~ine. Dok se isprva za
stvaranje dioksina okrivljavalo samo
sagorevanje substanci sa velikim
prisustvom hlora (PVC plastike), danas
je jasno da se oni mogu stvarati i pri
sagorevanju drveta, uglja ili duvana pri
pu{enju.
Dakle, jo{ va`niji faktor od samog
sadr`aja hlora (koji je ionako bar u
tragovima uvek prisutan) jeste potpunost
sagorevanja. Nepotpuno sagorevanje je
uvek pra}eno emisijom dioksina, a
koncentracije su onda uslovljene
sadr`ajem hlora u ulaznom materijalu.
Prvo se smatralo da dioksini nastaju
zaista pri samom procesu sagorevanja,
da bi se onda ustanovilo da je u nekim
slu~ajevima njihova koncentracija na
samom izlazu iz lo`i{ta ni`a nego u
ohla|enim gasovima sagorevanja.
Otkriven je proces pod nazivom «denovo-sinteza», koji predstavlja
rekombinaciju dioksina iz prekurzora
koji su nastali pri nepotpunom
sagorevanju. Ovaj proces se odvija pri
hla|enju produkata sagorevanja pri
temperaturama 450°C – 200°C. Pored
prekurzora (hlor-fenoli, hlor-benzoli,
hlor-bifenili kao i drugi aromati)
utvr|eno je da je potrebno prisustvo
~vrstih ~estica ugljenika (uglavnom u
obliku ~a|i), a mnogi metali i metalni
oksidi imaju ulogu katalizatora [4].
Poznati su primeri iz prakse da se
koncentracija dioksina pove}a u elektrofilteru, ukoliko on radi na
temperaturama iznad 200°C [5]. Proces
«de-novo-sinteze» je sve intenzivnije
prou~avan, jer se videlo da je on veoma
va`an za nastanak dioksina. Danas
postoje stavovi da je to u stvari glavni
put nastanka dioksina, ~ak i u samom
lo`i{tu – u onim zonama gde su lokalno
temperature ni`e.
Proces «de-novo-sinteze» pri hla|enju
produkata sagorevanja se mo`e ubla`iti
ili potpuno suzbiti ako se vreme
zadr`avanja u temperaturskom opsegu
450-200°C smanji na ispod 100 ms,
odnosno 50 ms. Time dolazi do
takozvanog zale|ivanja potrebnih
hemijskig reakcija, tako da molekuli koji
se javljaju na izlazu iz lo`i{ta, javljajuju
se u istim koncentracijama i u ohla|enim
gasovima. Me|utim, nije lako posti}i
tako velike brzine hla|enja, sigurno ne
konvektivnim povr{inama, kao ni
me{anjem sa hladnim gasovima. U
industriji se uglavnom koristi brzo
hla|enje («quenching») ubrizgavanjem
sitnih kapi vode u struju gasa, me|utim
ni na taj na~in se ne ostvaruju dovoljno
velike brzine hla|enje (vreme
zadr`avanja ostaje iznad 100 ms). U
novije vreme je ustanovljeno da se takve
brzine hla|enja mogu ostvariti u
regenerativnim razmenjiva~ima toplote
sa velikom speci~nom povr{inom za
razmenu toplote (iznad 500 m2/m3), na
bazi kerami~kog sa}a ili zasipa od
kerami~kih kuglica [6, 7].
Za formaciju dioksina je naravno
potrebno i prisustvo kiseonika. Procesi
koji se odigravaju u izrazito redukcionoj
atmosferi (vi{ak vazduha ispod 0,8) nisu
pra}eni formiranjem dioksina. To je bio
dodatni razlog za razvoj tehnologija
gasifikacije otpada, drveta i drugih
materijala ~ije je sagorevanje
predstavljalo opasnost za potencijalnu
emisiju dioksina. Me|utim, nijedna od
tih tehnologija se nije probila na tr`i{tu,
a neke su do`ivele i pravi fijasko.
Istovremeno, pokazalo se da klasi~no
sagorevanje, eventualno uz kori{}enje
tehnologije za uklanjanje dioksina, mo`e
veoma uspe{no da se nosi sa ovim
problemom.
Potpunost sagorevanja je daleko
najefikasniji na~in spre~avanja emisije
dioksina, pa se nastoji koristiti kod svih
novih postrojenja. Pri tome je potrebno
ispuniti uslov 3 T: temperatura, vreme
(time – vreme zadr`avanja) i
turbulencija. Dakle, ako se ostvari
dovoljno visoka temperatura u lo`i{tu,
obezbedi dovoljno vreme za sagorevanje
i intenzivnom turbulencijom spre~i
pojava hladnih pramenova gasa –
sagorevanje }e biti potpuno i ne}e se
[076]
Slika 1 Termi~ki raspad dioksina
1,2,3,4-TCDD u vazduhu [4]
pojaviti dioksini u izlaznim gasovima.
Pri tome sadr`aj hlora u ulaznom
materijalu nema vi{e nikakvu ulogu, kao
ni brzina hla|enja gasova. ^ak je i
nekim zakonskim regulativama
definisano da temperatura u lo`i{tu mora
iznositi min. 800°C, a da vreme
zadr`avanja na toj temperaturi (ili od
zadnjeg stepena uvo|enja vazduha za
sagorevanje) ne sme da bude kra}e od 2
s. Ukoliko se radi o sagorevanju
opasnog otpada (materijal sa visokim
sadr`ajem hlora ili drugih opasnih
supstanci), min. temperatura lo`i{ta se
povisuje na 1200°C. Odmah je uo~ljivo,
da ove regulative ne spominju tre}i
odlu~uju}i faktor za potpunost
sagorevanja (koji je i veoma te{ko
definisati) – turbulenciju gasova u
lo`i{tu. Donja slika potvr|uje ono {to je
ve} op{te poznato: ukoliko je stepen
me{anja gasova zadovoljavaju}i (nema
hladnih pramenova), onda su uslovi koje
propisuje postoje}a regulativa veoma
konzervativni. Pri 800°C i uz vreme
zadr`avanja 1,5s se raspada ve} 90%
dioksina TCDD (najotporniji i
najtoksi~niji). Isti rezultat se posti`e pri
temperaturi od 860°C, uz vreme
zadr`avanja od samo 0,5s.
3. Glavni emiteri
Intezivnije prou~avanje i merenje
emisija dioksina po~elo je u Evropi tek
posle spomenutog udesa u Sevesu 1976.
godine. Tada se pokazalo da mnoga
industrijska postrojenja emituju dioksine
i pri normalnim uslovima rada. U to
vreme, najve}i emiteri su bili postrojenja
za spaljivanje otpada, kao i metalur{ki
procesi, pre svega sinterovanje gvozdene
rude. Naravno, odmah su preduzete mere
da se stanje promeni, pre svega u
energija
Tabela 1 Poznati izvori emisije dioksina u Saveznoj Republici Nema~koj [8]
Izvor emisije (g TEQ/god)
Spaljivanje otpada
Dobijanje i obrada metala
- sekundarni aluminijum
- livnice i topionice
- sinterovanje rude (aglomeracija)
- kiseonièni konvertori
- elektro-luène peæi
- ostalo
Termo-elektrane
Industrijska i privredna ložišta
Ostali termièki procesi u industriji
Ložišta u domaæinstvima
Krematorijumi
Saobraæaj
UKUPNO
spalionicama otpada, koje su do sredine
devedesetih pro{log veka bile najve}i
emiteri u EU. Prvo se po~elo sa
sekundarnim merama – uklanjanjem
dioksina iz ohla|enih produkata
sagorevanja, a zatim i sa primarnim
merama – obezbe|ivanje potpunog
sagorevanja u lo`i{tu i spre~avanje
nastanka dioksina. Donja tabela
pokazuje kako je taj proces bio veoma
efikasan: za desetak godina emisije iz
spalionica otpada su smanjenje 100 puta!
Sli~an proces se doga|ao i u celoj EU,
sa istim krajnjim rezultatom – relativno
najve}i emiteri dioksina postala su
postrojenja za sinterovanje rude gvo`|a,
tako da je to oblast u kojoj se sada
najintenzivnije radi.
Na drugo mesto su izbila razli~ita lo`i{ta
u industrijskim i manjim privrednim
pogonima. Pri tome, neradi se o
sagorevanju opasnih materija, ve}
uglavnom o nedovoljno dobrom
sagorevanju klasi~nih goriva
(uklju~uju}i i drvo) u manjim i slabije
kontrolisanim postrojenjima. Na ovom
podru~ju se sada nastoje primeniti iste
one mere koje su dovele do drasti~nog
smanjenja emisija iz spalionica otpada.
Trenutno se gradi jako mnogo novih
postrojenja za dobijanje toplotne i
elektri~ne energije iz drva i biomase
uop{te. Pri tome se vodi ra~una da se
zadovolje sve postoje}e norme, a
pogotovo su strogi uslovi kada se radi o
kori{}enju otpadnog drveta, koje mo`e
sadr`ati sredstva za impregnaciju.
Pri vrhu su se na{la i mala ku}na lo`i{ta,
jer se i kod njih u slu~aju nepotpunog
sagorevanja mogu javljati dioksini. Pri
tome najve}i problem predstavljaju
ku}ni kamini, kod kojih je uobi~ajena
pojava ~a|i usled nepotpunog
sagorevanja. Zato su razvijena mala
zatvorena lo`i{ta sa kontrolisanim
dovodom primarnog i sekundarnog
vazduha, koja se ubacuju u prostor
kamina. Svako kori{}enje otpadnih
1989/90
400
750
25
3
575
5
30
112
5
20
1
20
4
10
1210
1994/95
30
220
18
2
158
4
5
33
3
15
1
15
2
4
290
1999/2000
4
40
1
2
20
3
2
12
3
10
1
10
1
1
70
materija (starog papira, plastike,
ambala`e i sl.) je najstro`e zabranjeno.
Postoji jo{ ~itav niz industrijskih
procesa, uglavnom u metalurgiji, koji su
i dalje visoki emiteri dioksina. To su
uglavnom procesi za recirkla`u metala i
njihovo topljenje. Kako je te{ko odvojiti
metal od organskih substanci koje su
bile potrebne tokom upotrebe metalnih
proizvoda, pri njihovom predgrevanju i
topljenju nastaju veoma neregularni
uslovi za sagorevanje, {to dovodi do
pojave dioksina [9, 10].
Termoelektrane mogu biti tako|e
zna~ajni emiteri dioksina, ali kako se
radi o velikim blokovima u kojima
zna~ajan broj ljudi brine o ispravnosti
rada (pa i o potpunosti sagorevanja), te
emisije nisu velike. Me|utim, kako se
kod drugih emitera stalno preduzimaju
akcije za smanjenje emisija, dolazi do
relativnog porasta emisija iz
termoelektrana. Smatra se da }e se
usavr{avanjem procesa sagorevanja, pre
svega kod novih postrojenja, te emisije i
u absolutnom obimu polako smanjivati.
Na kraju, ne treba zaboraviti da se
dioksini pogotovu intenzivno javljaju pri
nekontrolisanim paljevinama, kao {to je
paljenje polja, samozapaljenje deponija
otpada ili spaljivanje biljnog otpada iz
vrtova. U gornjoj tabeli to nije
prikazano, jer je takva praksa strogo
sankcionisana i potpuno je iskorenjena u
SR Nema~koj i ve}ini drugih zemalja
EU. ^ak i tako omiljeni ro{tilj je mali ali
intenzivni izvor dioksina, ukoliko se
dozvoli kapanje masti na ugljeni `ar.
4. Dozvoljene emisije
Grani~na dozvoljena vrednost emisije
dioksina i furana putem izlaznih gasova
iz industrijskih postrojenja iznosi 0,1 ng
TEQ/m3N, kako u EU tako i u svim
drugim razvijenim zemljama. To su
izuzetno male koncentracije (odnos reda
veli~ine 1 prema 1013), koje se te{ko
[077]
mere, pa jedno standardizovano merenje
mora da traje najmanje 6 ~asova.
Me|utim, zakonodavac propisuje
merenje ovih emisija samo kod
odre|enih industrijskih postrojenja, kod
kojih mogu da se o~ekuju pove}ane
emisije. To su pre svih postrojenja za
spaljivanje gradskog, industrijskog i
opasnog otpada, kao i otpadnog drveta, a
sve vi{e i postrojenja iz oblasti
metalurgije, pre svih postrojenja za
sinterovanje rude. Me|utim, kako ne
postoji dovoljno efikasna tehnologija za
uklanjanje dioksina iz produkata
sagorevanja iz postrojenja za
sinterovanje, grani~na vrednost izuzetno
kod njih iznosi 0,4 ng TEQ/m3N, a 0,1 ng
TEQ/m3N je samo preporu~ena vrednost.
Po{to su merenja dioksina skupa i ne
mogu se vr{iti on-line, merenje
koncentracije CO dobija sve vi{e na
zna~aju. Kao {to je re~eno, dioksini se
javljaju uvek u uslovima nepotpunog
sagorevanja, kada se nu`no javljaju i
povi{ene koncentracije CO. Za manje
termoelektrane/toplane (do 50 MWth) na
~vrsta goriva (uklju~uju}i drvo i ostalu
biomasu) grani~na vrednost je 150 mg
CO/m3N, kod postrojenja na te~na i
gasovita goriva 80 mg CO/m3N. Ukoliko
se radi o otpadnom drvetu koje ne sadr`i
hlor, granica se spu{ta na 50 mg
CO/m3N, ali i dalje ne postoji potreba
merenja koncentracije dioksina.
U Republici Srbiji, novodoneti Zakon o
za{titi `ivotne sredine (Sl.glasnik RS,
br. 135/2004) ure|uje integralni sistem
za{tite `ivotne sredine, koji ~ine mere,
uslovi i instrumenti za odr`ivo
upravljanje, o~uvanje prirodne
ravnote`e, celovitosti, raznovrsnosti i
kvaliteta prirodnih vrednosti i uslova za
opstanak svih `ivih bi}a, kao i
spre~avanje, kontrolu, smanjivanje i
sanaciju svih oblika zaga|ivanja `ivotne
sredine. Zakonom su propisana osnovna
na~ela za{tite `ivotne sredine, izme|u
kojih i na~elo prevencije i
predostro`nosti, na~elo odr`ivog razvoja,
na~elo odgovornosti zaga|iva~a, na~elo
“zaga|iva~ pla}a“ i dr. Odr`ivo
upravljanje prirodnim vrednostima i
za{tita `ivotne sredine ure|uje se ovim
zakonom, posebnim zakonima i drugim
propisima kojima se ure|uje procena
uticaja, integrisano spre~avanje i
kontrola zaga|ivanja, za{tita vazduha,
upravljanje otpadom i dr.
Zakonom o postupanju sa otpadnim
materijama (Sl.glasnik RS, br. 25/96)
reguli{e se postupanje sa otpadom i mere
za{tite `ivotne sredine od {tetnog dejstva
otpada i postupaka sa otpadom, osim
radioaktivnog otpada. Zakon defini{e
osnovne termine: otpad; sekundarne
sirovine i sme}e; a posebno zabranjuje
nekontrolisano spaljivanje otpada i
defini{e obavezu dobijanja dozvole za
spaljivanje odre|enih vrsta otpada.
energija
Osim toga, Vlada Republike
Tabela 2 Pore|enje GVE propisanih Direktivama EU i doma}im pravilnikom, a za
Srbije usvojila je 2003.
postrojenja za insineraciju otpada (vrednosti date pri 0oC, 1.013×105Pa, suv
godine Nacionalnu
gas, 11%O2)
Strategiju upravljanja
Direktiva 89/369/EEC
Zagadjujuæa
Direktiva
Sl.gl. RS 30/97
otpadom, koju je izradilo
komponenta
2000/76/EC 1)
<1 t/h
≥1 t/h<3 t/h
≥3 t/h
tada{nje Ministarstvo za
3
200
100
30
10
5
za{titu prirodnih bogatstava i Èvrste èestice, mg/m
Pb 0,5
3
`ivotne sredine Republike
Pb+Cr+Cu+Mn, mg/m
5
5
Cr 0,5
Srbije. Nacionalna strategija
ukupno 0,5
Cu 0,5
3
predstavlja bazni dokument
Ni+As, mg/m
1
1
Mn 0,5
koji obezbe|uje uslove za
racionalno i odr`ivo
Cd+Ti 0,05
3
Cd+Hg, mg/m
0,2
0,2
0,05
upravljanje otpadom na
Hg 0,05
3
nivou dr`ave. Strategija, u
HCl, mg/m
250
100
50
10
10
narednoj fazi mora biti
HF, mg/m3
4
2
1
1
podr`ana ve}im brojem
SO2, mg/m3
300
300
50
50
implementacijskih planova
CO
100
100
100
50
50
za sakupljanje, transport,
3
2)
PCDD/F,
ngTEQ/m
n.g.
n.g.
n.g.
0,1
0,1
(ukupni)
tretman i odlaganje otpada.
Organska jedinjenja
Tako|e, strategija razmatra
20
20
10
10
(kao ukupan ugljenik),
20
potrebe za institucionalnim
mg/m3
ja~anjem, razvojem
n.g.
n.g.
n.g.
200 3) (400) 4)
70
zakonodavstva, edukacijom i NOx
razvijanjem javne svesti.
1) dnevna srednja vrednost; 2) srednja vrednost dobijena na osnovu merenja pri minimalnom uzorkovanju od 6 h i
maksimalnom od 8 h; 3) za postoje}a postrojenja sa nominalnim kapacitetom ve}im od 6 t/h ili za nova postrojenja;
Isto tako, utvr|ivanje
4) za postoje}a postrojenja sa nominalnim kapacitetom od 6 t/h i manjim; n.g. - nema grani~nih vrednosti emisije
ekonomskih, odnosno
finansijskih mehanizama je neophodno
ograni~enjima za postrojenja koja su ve} procesa sagorevanja u lo`i{tima,
za odr`anje i pobolj{anje upravljanja
u radu i za nova postrojenja, {to nije
primenom vi{estepenog uvo|enja
otpadom, i da bi se osigurao sistem za
slu~aj kod ovog Pravilnika. Prema
vazduha za sagorevanje, pravilnog
doma}a i inostrana ulaganja u dugoro~no Pravilniku postoje}i objekti, ure|aji i
dimenzionisanja lo`i{ta (da bi se
odr`ive aktivnosti.
postrojenja – zaga|iva~i, koji ispu{taju
dostiglo potrebno vreme zadr`avanja na
{tetne i opasne materije u vazduh iznad
Po{tuju}i usvojenu hijerarhiju
odre|enoj temperaturi), kao i
propisane grani~ne vrednosti, uskladi}e
upravljanja otpadom, neophodno je
izbegavanju kori{}enja hladenjih
vrednosti emisije sa odredbama ovog
preduzeti slede}e aktivnosti:
(ekranisanih) povr{ina u prvom delu
Pravilnika
u
rokovima
odre|enim
aktom
lo`i{ta (kako bi se izbegli hladni gasni
z uspostavljanje integralnog sistema za
Ministarstva nadle`nog za poslove
pramenovi). Takva lo`o{ta su prili~no
upravljanje otpadom od nastajanja do
za{tite `ivotne sredine. Ministarstvo }e,
skuplja, ali nude gotovo savr{eno
odlaganja;
u zavisnosti od vrste, koli~ine i
sagorevanje. Bez problema se mogu
z izgradnju postrojenja za insineraciju
koncentracije opasnih i {tetnih materija
dosti}i i vrednosti ispod 10 mg CO/m3N,
komunalnog otpada;
odrediti koji su to postoje}i objekti.
{to
sigurno spre~ava nastanak dioksina –
z procenu mogu}nosti postoje}ih
U cilju sagledavanja statusa postoje}e
bez obzira na sadr`aj hlora u ulaznom
industrijskih postrojenja za tretman
zakonske regulative Srbije u odnosu na
gorivu i bez obzira na brzinu hla|enja
odre|enog tipa otpada;
zahteva
Evropske
Direktive,
u
tabeli
2
je
gasova. Ukoliko je zakonom propisano
z izgradnju regionalnih postrojenja za
dato pore|enje vrednosti emisije
kori{cenje ure|aja za uklanjanje
odlaganje opasnog otpada;
polutanata u vazduh iz postrojenja za
dioksina, oni imaju tada ulogu
z organizovanje sistema i izgradnju
sagorevanje otpada prema ovom
takozvanih «Polizeifilter», odnosno
postrojenja za tretman medicinskog
Pravilniku i EU direktiva. Pregled
spre~avaju emisije dioksina u nekim
otpada.
propisa EU i pore|enje sa doma}im,
neregularnim uslovima rada.
Zakonodavstvo u sektoru otpada u
ukazuje na zna~ajno ve}u pa`nju koja se U praksi su se dokazale dve osnovne
procesu je harmonizacije sa
posve}uje vrstama postrojenja, {to je
zakonodavstvom EU usvajanjem novih
vrste tehnologija za uklanjanje dioksina:
posledica rada velikog broja razli~itih
zakona u oblasti za{tite `ivotne sredine,
- adsorpcija na aktivnom uglju
postrojenja u zemljama EU. S druge
a posebno novog Zakona o za{titi
strane, GVE za PCDD/F prikazana u
- katali~ko dogorevanje dioksina.
`ivotne sredine kao krovnog zakona, na
Srpskom propisu znatno je ni`a nego u
Za manje protoke gasova (do 10.000
osnovu kojeg }e biti doneti sektorski
bilo kom drugom, s obzirom da iznosi
zakoni, uklju~uju}i i novi Zakon o
m3N/h) koriste se filteri sa stacionarnim
0,1ng/m3 za ukupne PCDD/F, dok je u
otpadu.
slojem aktivnog uglja, koji adsorbuju
ve}ini zemalja ova vrednost
dioksine, ali i neke druge ugljovodinike
Na osnovu prethodnog Zakona o za{titi
0,1ngTEQ/m3, {to je 12-60 puta ni`a
ni`ih koncentracija. Vrlo je va`no da je
`ivotne sredine, donet je u toku 1997.
vrednost. Me|utim, u doma}em slu~aju
temperatura gasa relativno niska (ispod
godine Pravilnik o grani~nim
najverovatnije se radi o gruboj gre{ci
100°C), jer se time znatno intenzivira
vrednostima emisije, na~inu i
zakonodavca, ~ime se, me|utim,
adsorpcija. Tako|e je vazno da je
rokovima merenje i evidentiranja
onemogu}ava ili bar znatno ote`ava
podataka (Sl.glasnik RS, br. 30/97).
temperatura veoma stabilna. Ve}
uvo|enje postrojenja za sagorevanje
Ovim Pravilnikom se odre|uju grani~ne
pove}anje od 10K mo`e dovesti do
otpada.
vrednosti emisije {tetnih i opasnih
veoma intenzivne desorpcije prethodno
materija u vazduh na mestu izvora
adsorbovanih dioksina [7]. Za vi{e
zaga|ivanja kao i na~in i rokovi merenja 5. Tehnologije za uklanjanje
protoke gasova koristi se adsorpcija u
dioksina
i prikupljanja podataka o izvr{enim
lete}em sloju – aktivni ugalj (ponekad
merenjima emisije.
Pre samog prikaza tehnologija za
pome{an sa drugim adsorbentima) se
uklanjanje dioksina, treba re}i da se
Treba ista}i da se u propisima kod
ubrizgava direktno u struju gasa, a zatim
ve}ine zemalja u svetu pravi razlika u
veoma intenzivno radilo na usavr{avanju uklanja pomo}u elektro- ili vre}astog
[078]
energija
filtera. Vre}asti filter ima prednosti jer
omogu}ava efikasnije otpra{ivanje.
Osim toga, kod njega se javlja sloj
adsorbetna (filter kola~) koji dodatno
pro~i{}ava gasove adsorbcijom u samom
filteru. Nedostatak je {to u mnogim
industrijskim procesima (posebno
metalur{kim) mo`e do}i do transporta
iskri iz samog procesa sve do filtera –
tada mo`e lako do}i do paljenja, pa ~ak i
eksplozija, a u najmanju ruku do
o{te}enja skupih vre}astih elemenata.
Kod adsorpcije u lete}em sloju je tako|e
va`no da temperatura bude ispod 100°C.
Aktivni ugalj izdvojen u filteru se
jednim delom ponovo koristi za
ubrizgavanje u gas, a drugi deo se
izdvaja i odnosi na deponiju opasnog
otpada ili (u novije vreme) u spalionice
opasnog otpada. Ukoliko je postrojenje
pogodno za taj na~in rada, kontaminirani
aktivni ugalj se mo`e odvoditi i
spaljivati u samom procesu (npr. kod
postrojenja za sinterovanje). Dakle,
jedan od glavnih nedostataka tehnologija
na bazi adsorpcije je da one ne
uni{tavaju direktno dioksine, ve} ih
samo uklanjaju iz struje gasa.
Kataliti~kim dogorevanjem dioksina na
temperaturama 280 – 320°C se tako|e
dobijaju veoma dobri rezultati. Kao
katalizator koriste se prvenstveno
titanijum-dioksid, ali i ostali metalni
oksidi, kao vanadijum i volfram. Po{to
se isti katalizatori koriste i za redukciju
azotovih oksida, uglavnom se vr{i
kombinacija oba procesa. Prakti~no se u
klasi~ne DeNOx katalizatore ugra|uju
novi slojevi u kojima se vr{i razgradnja
dioksina i furana. Nedostatak su im
visoke investicije, jer pored samog
katalizatora treba ugraditi i dodatni
razmenjiva~ toplote, koji }e izlazne
gasove prvo zagrejati na temperaturu
reakcije, a pre~i{}enje gasove ponovo
ohladiti pre nego {to se ispuste u
atmosferu (naj~e{}e se koriste
regeneratori tipa Ljung{trem). Veliki
nedostatak im je da su katalizatori
veoma osetljivi na zaprljanje pra{inom i
na «trovanje» sumporom, ~ime im se
naglo smanjuje efikasnost rada. Zato se
oni nikad ne koriste samostalno, ve} u
sklopu obimnijih sistema za
pre~i{}avanje.
Na slici 2 prikazan je jedan kompleksni
sistem pre~i{}avanja gasova, u kojima se
kombinuju oba gore prikazana postupka
u cilju veoma efikasnog uklanjanja
dioksina. Na ovaj na~in se ostvaruju i
preko 10 puta ni`e izlazne koncentracije
od dozvoljenih. Me|utim, iskustva
pokazuju da se veoma dobri rezultati
mogu posti}i i mnogo jednostavnijim i
jevtinijim sistemima na bazi adsorpcije
aktivnim ugljem, pogotovu u
kombinaciji sa kvalitetnijim lo`i{tima i
ukoliko gasovi ne sadr`e ve}e koli~ine
neorganskih polutanata [11].
Slika 2
Kompleksni sistem pre~i{}avanja gasova tipa LURGI iza jedne
spalionice otpada [5]
Kod postrojenja za sinterovanje
(aglomeraciju) gvozdene rude se
pokazalo da katalizatori (upravo zbog
velike koli~ine pra{ine) ne mogu
efikasno da se koriste [8]. Za sada su
najbolja iskustva sa ubrizgavanjem
aktivnog uglja, u kombinaciji sa
vre}astim ili elektro-filterom. Me|utim,
ta postrojenja posti`u u najboljim
uslovima vrednosti emisija oko 0,4 ng
TEQ/m3N, a `eljena vrednost od 0,1 ng
TEQ/m3N je jo{ uvek nedosti`na. Jo{
uvek mnoga postrojenja nemaju nikakve
ure|aje za uklanjanje dioksina i ostalih
organskih polutanata, jer se ~eka na dalji
razvoj i pojavu tehnologije koja mo`e
dati bolje rezultate.
Kod izlaznih gasova iz elektro-lu~nih
pe}i za topljenje ~eli~nog otpada koristi
se uglavnom dogorevanje u posebnim
visokotemperaturskim komorama
(>800°C), a zatim naglo hla|enje
ubrizgavanjem vode u takozvanim
«quencher-ima». To je spojeno sa
visokom dodatnom potro{njom energije,
pa se tra`e druge alternative. Prva
iskustva sa primenom adsorpcije u
lete}em sloju i ovde daju bolje rezultate
nego u slu~aju postrojenja za
sinterovanje.
6. Razvoj novih tehnologija
Trenutno je najintenzivniji razvoj novih
tehnologija za redukciju emisija dioksina
u oblasti metalurgije, pogotovo kod
sinterovanja rude, jer u toj oblasti jo{ ne
postoji tehnologija koja zadovoljava
postavljene kriterijume. Lurgie
Metalurgie (danas Outokumpu) je razvio
sistem EOS koji recirkuli{e izlazne
gasove, tako da se njihova zapremina
smanjuje za 50-60%. Pri recirkulaciji se
istovremeno vr{i dogorevanje
polutanata, pa i dioksina. U kombinaciji
sa jo{ nekim postupkom za uklanjanje
dioksina, ovo mo`e postati veoma
efikasno i investicijski atraktivno
re{enje.
[079]
Dalje se radi i na usavr{avanju
tehnologije adsorpcije u lete}em sloju.
Pri tome je naglasak na pronala`enju
najbolje strukture pora i veli~ine
spra{enog uglja za adsorpciju. Rezultati
su pokazali da je mnogo jevtiniji koks
od mrkog uglja odn. lignita efikasniji
nego visokokvalitetni aktivni ugljen,
upravo zbog ne{to ve}e veli~ine pora
[12]. Uz dodatno pobolj{anje distribucije
ugljene pra{ine u lete}em sloju,
ostvarene su bolje adsorbcije dioksina
pri manjim koli~inama ubrizganog uglja.
Time se znatno smanjila opasnost od
pojave paljenja (samopaljenja) ili
eksplozija.
Jedno novo re{enje se zasniva na
termi~koj oksidaciji (tj. dogorevanju), ali
bez primene kvalitetnih i skupih
katalizatora, ve} kori{}enjem prirodnih
minerala (vulkanski materijal EifelLava, kvarc i sl.). Ovo re{enje ve} ima
vi{e industrijskih primena za
dogorevanje raznih {tetnih
ugljovodonika (benzoli, fenoli, naftalini,
aldehidi...) [13, 14]. U okviru EU
projekta «Reduction of Dioxin
Emissions from Sinter Plants by Usage
of Regenerative Thermal Oxidisers» [7]
poku{alo se ovom tehnologijom,
naravno uz odre|ena prilago|avanja,
uni{titi dioksine u gasovima iz
postrojenja za sinterovanje rude. U
jednoj nema~koj `elezari napravljeno je
pilot postrojenje koje je u by-pass-u na
postoje}em sistemu za sinterovanje rude
moglo da pre~i{}ava nominalno 10.000
m3N/h. Tehnologija se bazira na vrlo
efikasnom sistemu od dva (odnosno tri)
regeneratora, koji omogu}avaju da se
pre~i{}avanje vr{i na temperaturama
800°C – 950°C, bez kori{}enja
spolja{njeg izvora energije (osim pri
prvom zagrevanju postrojenja).
Hemijska energija nepre~i{}enog gasa
(oko 0,6% CO) je vi{e nego dovoljna da
pokrije sve gubitke u radu postrojenja
(2-3% od ukupno razmenjene toplote u
sistemu). Slika 3 prikazuje osnovni
princip rada ovakvog postrojenja.
energija
Slika 3 Princip rada postrojenja za dogorevanje gasova
Tokom 4 test kampanje, postrojenje je
ostvarilo slede}e rezultate:
„ efikasnost odvajanja pra{ine iznad
80%, srednja koncentracija pra{ine u
pre~i{}enom gasu 18,3 mg/m3N,
„ efikasnost odvajanja SO2 oko 31%,
„ stepen dogorevanja CO oko 94%,
„ efikasnost uklanjanja ukupnog
ugljenika preko 95%, koncentracija u
pre~i{}enom gasu ispod 5 mg
TOC/m3N,
„ efikasnost uni{tavanja PAH
(policikli~ni aromati) do 93%.
To su sve nus-efekti ovog postrojenja.
Glavni efekat – termi~ko razaranje
dioksina i furana – ostvaren je za sada sa
delimi~nim uspehom. Slika 4 daje prikaz
svih postignutih efikasnosti ovog
procesa. Rezultati su veoma difuzni, u
zavisnosti od uslova rada postrojenja. U
prvobitno zami{ljenim uslovima rada
(10.000 m3N/h, temperatura u zoni
reakcije 850-950°C, temperatura ulaznog
gasa 160°C) ostvareno je uni{tavanje
samo oko 50% dioksina i furana. Daljim
testovima je potvr|en uzrok tih
delimi~no uspe{nih rezultata: Eifel-Lava
(ispuna regeneratora) adsorbuje prili~no
efikasno dioksine (uporedivo sa
aktivnim ugljem!) i spre~ava ih na taj
na~in da dospeju do reakcione zone. Pri
strujanju (delimi~no) pre~i{}enog gasa
dolazi do ponovne desorpcije dioksine
(zbog 10-20K vi{e temperature u odnosu
na ulazni gas).
Najbolji rezultati postignuti su u
uslovima sni`ene temperature ulaznog
gasa (i do 60°C), kada se ciljano i{lo na
{to efikasniju adsorpciju. Postignuti su
rezultati pre~i{}avanja i preko 90%. U
uslovima predgrevanja gasa iznad 200°C
pojavila se odmah «de-novo-sinteza»,
koja je rezultirala negativnom
efikasno{}u pre~i{}avanja (koncentracija
u izlaznom gasu ve}a od koncentracije u
ulaznom gasu).
U eventualnom nastavku ovog projekta
poku{a}e se eliminisati, odnosno
Slika 4 Ostvarene efikasnosti termi~kog razaranja dioksina i furana tokom
svih testova [7]
iskoristiti prime}ene pojave. Predvi|eni
su testovi sa drugim materijalima ispune
regeneratora, koji imaju manju
sposobnost adsorpcije dioksina. Tako|e
}e se poku{ati i}i na jo{ ni`e temperature
gasova, kako bi se postigla jo{ efikasnija
adsorpcija na Eifel-Lavi. Mo`e se
dogoditi da ovo bude najefikasniji i
investiciono najprivla~niji na~in
uklanjanja dioksina.
7. Zaklju~ak
Velike termoelektrane uglavnom nisu
zna~ajni emiteri dioksina i furana,
ukoliko ne sagorevaju otpadne materijale
i ukoliko je sagorevanje potpuno.
Spaljivanje otpada, bilo gradskog,
industrijskog ili opasnog, uvek mo`e biti
potencijalni izvor dioksina. Me|utim,
pravilnim dimenzionisanjem lo`i{ta, a
pogotovo ugradnjom zakonom
predvi|enih instalacija za pre~i{}avanje
gasova, mo`e se obezbediti da emisije i
u najlo{ijim uslovima budu daleko ispod
dozvoljenih granica. Po{to }e dobivanje
toplotne i elektri~ne energije iz otpada u
SCG, kao i u EU, biti nezaobilazni na~in
najefikasnijeg i najbezbednijeg
[080]
uni{tavanja i higijeniziranja otpada, o
emisijama se mora voditi ra~una.
Gra|anstvo mora na vreme biti upoznato
sa ovom problematikom na stru~an i
prihvatljiv na~in, kako bi se zadobilo
potrebno poverenje. Iz iskustva
razvijenih zemalja, gde je to ve}
dugogodi{nja praksa, poznato je da
javno mnenje najte`e prihvata velika,
centralizovana postrojenja, u koja se
dovozi otpad sa velikih udaljenosti.
Kada se radi o lokalno nastalom otpadu,
iz koga se jo{ pod povoljnim uslovima
dobija toplotna i elektri~na energija,
slika se naglo menja i lokalno javno
mnenje prihvata takva postrojenja
mnogo bolje. U mnogim slu~ajevima,
izgradnjom lokalnih spalionica podi`e se
ekolo{ki imid` komune, koja je svesna
da na najsevremeniji na~in uklanja otpad
i koristi ga u energetske svrhe.
Drvo i biomasa uop{te su na prvi pogled
ekolo{ki veoma prihvatljiva goriva.
Me|utim, ukoliko je sadr`aj hlora (ili
drugih halogenida) povi{en (otpadno
drvo, slama ...), i/ili ukoliko je
sagorevanje lo{e i nepotpuno, tako|e
mo`e do}i do povi{enih emisija
energija
dioksina. Kako se radi o manjim
postrojenjima u kojima kontrola procesa
nije na tako visokom nivou kao kod
velikih termoelektrana, mnogo ~e{}e
mo`e do}i do takvih neregularnih uslova
rada. Po{to }e i izgradnja takvih
postrojenja u bliskoj budu}nosti biti
veoma aktuelna u SCG, mora se i na
tom podru~ju stru~na javnost upoznati sa
metodama pravilnog projektovanja
lo`i{ta i eventulanog sistema za
pre~i{}avanje gasova.
Najve}i emiteri dioksina u EU (a
verovatno i u SCG) su trenutno
postrojenja za aglomeraciju, odnosno
sinterovanje gvozdene rude. ^ak i kod
postrojenja kod kojih su ugra|eni
najsavremenije tehnologije za
pre~i{}avanje, ne mo`e se posti}i `eljena
koncentracija dioksina od ispod 0,1 ng
TEQ/m3N. To je razlog za{to se na ovom
podru~ju jo{ intenzivno radi na razvoju i
usavr{avanju tehnologija za uklanjanje
dioksina.
Uop{teno govore}i, svaki dim koji je
zbog svoje boje izrazito uo~ljiv (siv ili
~ak crn) jeste emiter raznih ne`eljenih
ugljovodonika, pri ~emu se lako mogu
na}i i dioksini. Zato je javnost u EU
veoma osetljiva na takve pojave, pa ~im
se tako ne{to uo~i, odmah se obave{tava
najbli`a ekolo{ka slu`ba. Kao rezultat te
stroge kontrole, u zapadnim zemljama se
veoma rekto mo`e uo~iti dim iz negog
industrijskog postrojenja, a pogotovo se
ne mo`e videti nekontrolisano
spaljivanje polja, bio-otpada iz vrtova i
ba{ta ili paljenje (ili samopaljenje)
otpada na deponijama.
Literatura
[1] K. Ballschmiter, R. Bacher, Dioxine
– Chemie, Analytik, Vorkommen,
Umweltverhalten und Toxilogie, VCH
Verlag, Weinheim, Deutschland 1995
[2] EPA Health Assessment Report –
Draft Dioxin Reassessment – Draft
Exposure and Human Health
Reassessment of 2,3,7,8Tetrachlordibenzo-p-Dioxin (TCDD)
and Related Compounds, U.S.
Environmental Protection Agency,
September 2000
[3] Ursula Schiele-Trauth, US-Report
warnt vor Dioxinen in der Nahrung,
VDI nachrichten No. 18, Düsseldorf,
maj 2001, p. 28
[4] Willy Hasberg, Rainer Römer,
Organische Spurenschadstoffe in
Brennräumen von Anlagen zur
thermischen Entsorgung, Chem.-Ing.Technik 60, No. 6, pp. 435-443, VCH
Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim,
Deutschland, 1988
[5] G. Mayer-Schwinning, H.Herden,
Minderungstechniken zur
Abgasreinigung für PCDD/PCDF, VDI
Berichte nr. 1298, Düsseldorf,
Deutschland 1996
[6] Hans Dieter Jasper, Einsatz von
Regeneratoren im Bereich von
Thermoprozessanlagen, Gaswärme
International 49, Heft 12, Deutschland,
Dezember 2000
[7] Dragan Stevanovi} et al., Reduction
of Dioxin Emissions from Sinter Plants
by Usage of Regenerative Thermal
Oxidisers, EU-Project ECSC 7215-PP072, Technical Group Meeting TGS1:
Ore aglomeration and Iironmaking,
Piombino, Italy, May 2005
[8] Jürgen Philipp, Verringerung von
Dioxinemissionen aus Sinteranlagen,
ThyssenKrupp Stahl im Auftrag des
Umweltbundesamtes, Abschlußbericht
50 441-5/217, Deutschland, Dezember
2002
[9] Manfred Haissig, Gerhard Fuchs,
Werner Auer, Electric arc furnace
technology beyond the year 2000, MPT
International no. 1, 1999
[10] Hans Dieter Jasper,
Entwicklungstendenzen im Regeneratorund Brennerbau für Industrieöfen,
Gaswärme International 48, Heft 12,
Dezember 1999
[11] R. Berghoff, Gegenüberstellung der
Müllverbrennung bei unterschiedlicher
Abgasreinigungstechnik, Seminar
„Entwicklungsstand neuer Verfahren der
thermischen Restmüllbehandlung“,
Bayerisches Landesamt für
Umweltschutz, Wackersdorf – München,
Dezember 1998
[12] Charles Prüm, Charles Werner,
Jürgen Wirling, Verringerung der
Dioxinemission bei Elektrostahlwerken,
Stahl und Eisen 10, VDEh, Düsseldorf,
Deutschland 2004
[13] Dragan Stevanovi}, Hans-Georg
Fassbinder, Regenerative thermal
oxidizers based on the Pebble-Heater
technology, 5th European Conference on
Industrial Furnaces and Boilers,
Espinho, Portugal, april 2000
[14] Dragan Stevanovi}, Robert Kapp,
Bernd Rüskamp, Regenerative
Thermische Abluftreinigung über
Pebble-Heater-Technologie,
Umweltpraxis Ausgabe 5, GWV
Fachverlage GmbH, Wiesbaden,
Deutschland 2001
[081]
energija
Dr Du{ko \ukanovi}, dipl. in`. rud,
Dr Mirko Ivkovi}, dipl. in`. rud
JP za PEU, Biro za projektovanje Beograd
UDC: 553.637 : 669.781 : 504.75 (497.11)
Uticaj eksploatacije i
prerade bornih minerala
le`i{ta „Pobr|e“ na
`ivotnu sredinu
Uvod
Rezime
Proizvodnja mineralnih sirovina, bilo
podzemnim bilo povr{inskim sistemom
eksploatacije predstavlja jednu od baznih
delatnosti savremenog dru{tva, ima
negativan uticaj na `ivotnu sredinu. U
osnovi eksploatacija dovodi do
ubrzavanja procesa propadanja `ivotne
sredine i to se ~ini uglavnom, sa tri
aspekta: iscrpljivanjem rezervi,
razaranjem prirodne sredine i
zaga|ivanjem faktora sredine. Bez
obzira na navedeno, rudarstvo je bilo i
ostalo nu`nost. Pred stru~njacima koji se
bave eksploatacijom mineralnih sirovina
stoji najva`niji zadatak: maksimalno
ekonomi~no i sigurno eksploatisati
le`i{ta, uz minimalno ugro`avanje radne
i `ivotne sredine. Da bi se ovo
realizovalo neophodno je dobro
poznavanje {tetnosti koje se prouzrokuju
eksploatacijom, kako bi se one smanjile
na najmanje mogu}u meru. Najvidljivija
i jedna od najve}ih {tetnosti, koje sa
sobom nosi eksploatacija mineralnih
sirovina je degradiranje `ivotne sredine,
koje se javlja ve} u fazi istra`nih radova
i posebno je izra`eno pri povr{inskoj
eksploataciji. U podzemnom
eksploataciji degradiranje `ivotne
sredine je zna~ajno manje u odnosu na
povr{insku eksploataciju, ali se i ovde
javljaju sleganja povr{ine terena,
odlagali{a jalovine, rudni~ki krugovi sa
bunkerima i drugim skladi{tima
iskopine. Zaga|ivanje okoline je tako|e
prisutno i pri pripremi i preradi
mineralnih sirovina. Naime, pri
koncentraciji korisnih komponenti
tretiraju se velike koli~ine otkopane
mase uz upotrebu {tetnih reagenasa.
Zaga|ivanje zemlji{ta u okolini
odlagali{ta ruda i jalovine i drugih
rudarskih objekata, vazduha usled
pove}anja zapra{enosti i vode zbog
deponovanja {tetnih materija u
vodotokove su najprisutniji oblici
zaga|ivanja `ivotne sredine. U okolini
Baljevca na Ibru, utvr|ena su dva le`i{ta
bornih minerala (Pobr|e i Piskanja), pri
Uticaj eksploatacije i prerade mineralnih sirovina na `ivotnu sredinu na povr{ini je
predmet izu~avanja i analiza raznih profesija, tehni~kih i ostalih, sa raznih
aspekata. U ovom radu obra|en je uticaj eksploatacije i prerade rude bora le`i{ta
„Pobr|e“ na `ivotnu sredinu i preventivne mere za{tite.
Klju~ne re~i: bor, `ivotna sredina, rudarstvo
The Impact of the Exploitation and Processing of Bor Mineral
Deposit “Pobrdje”on the Environment
The impact of the exploitation and processing of mineral row materials of the
sirface living environment is the subject of exploring and analysis of various
experts, tehnical and other, and from various aspects. This paper deals the impact
of exploatacion and processing ore bor deposit „Pobr|e“, on the environment and
protective preventions.
Key words: bor, environment, mining
~emu se u manjem le`i{tu „Pobr|e“
pored istra`nih radova vr{e se i radovi
otvranja i razrade le`i{ta za primenu
podzemnog sistema eksploatacije. Kako
je ovo prvo le`i{te bornih minerala u
Srbiji u kome se obavlja rudarska
delatnost, to je prioritetno za istra`ivanje
pitanje uticaja eksplaotacije i prerade na
`ivotnu sredinu.
Definisanjem {tetnosti koje nastaju
eksploatacijom i preradom bornih
minerala mogu}e je odrediti mere za{tite
`ivotne sredine. Potpuna za{tita u ve}ini
slu~ajeva nije mogu}a, ali se mo`e
znatno ubla`iti i svesti na prihvatljiv
nivo. U ovom radu obra|en je uticaj
eksploatacije i prerade rude bora le`i{ta
„Pobr|ski potok“ na `ivotnu sredinu i
preventivne mere za{tite.
Kratak opis rudarsko-geolo{kih
karakteristika le`i{ta i
tehnolo{kog procesa
eksploatacije i prerade rude
bora le`i{ta „Pobr|e“
U okviru ovog poglavlja daje se kra}i
prikaz lokacije, prirodno-geolo{kih i
tehni~ko-tehnolo{kih uslova u le`i{tu
„Pobr|e“.
[082]
Le`i{ta bornih minerala pripadaju
Ibarskom tercijernom basenu koja su
rekom Ibar podeljena na dva dela:
isto~ni-piskanjski i zapadni -jarandolski
u kome se nalaze magnezitska le`i{ta
„Bela Stena“ i „Borovik“, ugljonosni
horizonti Jarandola i le`i{te „Pobr|e“.
Le`i{te bornih minerala „Pobr|e“ nalazi
se oko 1,6 km zapadno od naselja
Baljevac i sa njim je povezano lokalnim
asfaltnim putem. U naselju Baljevac
sme{teni su rudni~ki povr{inski i
industrijski objekti: upravna zgrada
rudnika Jarando, direkcija Ibarskih
rudnika, radionice, toplana, objekti
sme{taja radnika i objekti ugostiteljstva,
dok je Separacija uglja sa pripadaju}im
objektima locirana u neposrednoj blizini
naselja Piskanja. Rudnik ima dobre
komunikacione veze , s obzirom da je
`elezni~kom prugom normalnog
koloseka i Ibarskom magistralom
povezan sa Ra{kom i Novim Pazarom i
na severnoj strani sa Kraljevom i ostalim
industrijskim centrima Republike.
U morfolo{kom pogledu le`i{te
„Pobr|e“ pripada brdovitom terenu sa
apsolutnom visinom od 375-850 m.
energija
Najve}e visine prate zapadne obode
le`i{ta. Idu}i prema Ibru reljef je bla`i,a
visinska razlika se znatno smanjuje.
Teren {ire okolike je karakteristi~an za
tercijarne terene.
Na osnovu dosada{njih istra`ivanja
utvr|eno je da se borni minerali javljaju
u klasti~no-karbonatnoj vulkanogenosedimentnoj seriji izgra|enoj od sitno
laminarnih i srednje zrnih tufoznih
pe{~ara sa alevrolitima, laporcima i
glinama. Karbonatni ~lanovi serije,
dolomiti~ni kre~njaci. laporci i glinci su
naizmeni~no uslojeni, a nastali su u
izrazito plitkovodnim delovima
slatkovodnog basena. Zna~ajan litolo{ki
~lan neogene vulkanogeno-sedimentne
serije koja gradi le`i{te bornih minerala
predstavljaju vulkanogene bre~e
dacitsko-andenzitskog sastava.
Rudonosni sloj koji se sastoji od
kolemanita i haulita nastao je singenetski
u okviru opisanih neogenih sedimenata.
Genetski je vezan za mla|i vulkanizam,
odnosno vulkanske gasove (fumarole) i
hidroterme u ~ijem sastavu su se nalazile
zna~ajne koncentracije bora.
U in`enjersko-geolo{kom smislu radna
sredina predstavljena je klasi~nim
sedimentima borne rude ali i plasti~nim
sedimentima krovine i podine, tj.
laporcima i glinovitim laporcima. kako
su miocenski sedimenti, laporci, gline i
laporovite gline prostiru sve do povr{ine
terena na kome su uo~ena aktivna ili pak
„fosilna“ klizi{ta. Iznad le`i{ta „Pobr|e“
nema izra|enih povr{inskih objekata, ali
pribli`no sredinom le`i{ta po du`oj osi
proti~e buji~avi „Pobr|ski potok“.
Dosada{njim istra`nim radovima
konstatovano je postojanje dva sloja
rude bora, sa me|usobnim prose~nim
rastojanjem od oko 25 m. Ozna~eni su
kao prvi (krovinski) i dugi (podinski).
Debljina sloja bornih minerala iznosi
0,20do 2,5 m prose~no: I sloj 1,40 m i II
sloj 1,2 m. Do sada utvr|ene rezerve I i
II sloja A+B+C1 kategorije iznose oko
130.000 tona. Po padu slojevi se pru`aju
oko 500 m pri ~emu nisu utvr|ene
granice, dok po pru`anju zauzimaju usko
podru~je u dijapazonu od 40-100 m. U
tabelama 1. i 2. prikazani su rezultati
kompletne hemijske i spektrohemijske
analize uzoraka minerala bora B1 (ru~no
prebran) i B2 (siroma{ni uzorak).
Rudarskim radovima izvr{eno je
otvaranje le`i{ta sa povr{ine niskopom
do ulaska u prvi sloj, a nakon toga iz
jame je izra|ena kosa sipka kao drugi
otvor ~ime je omogu}eno proto~no
provetravanje. Dalja razrada le`i{ta
nastavljena je rudarskim prostorijama po
pru`anju sloja. Izrada rudarskih
prostorija vr{i se klasi~nom
tehnologijom bu{a~ko-minerskih radova
sa ru~nim utovarom u grabuljaste
transportere. Izvoz se vr{i transporterima
sa gumenom trakom, kojima se iskopina
Tabela 1
Tabela 3
Hemijska analiza
Komponenta
B2O3
SiO2
Al2O3
TiO2
MnO
Fe2O3
CaO
MgO
P2O5
SO3
Na2O3
K2O
Gub.žar.
H2O
Ukupno:
Sadr aj %
B1
B2
30,30
5,10
15,24
5,16
0,38
0,55
1,00
1,07
0,04
0,20
0,25
0,75
35,72
47,62
0,70
1,72
0,02
0,05
0,05
0,05
0,06
0,17
0,08
0,17
15,96
47,16
0,12
0,28
99,92
99,98
Spektrohemijska analiza
Al
Fe
Mg
Ca
Ti
Mn
Pb
V
Cu
Y
Sr
Ni
Co
Cr
Ba
Sr
Sadr
B1
1500 g/t
1300 g/t
3500 g/t
1%
60 g/t
200 g/t
tragovi
8 g/t
18 g/t
38 g/t
30 g/t
tragovi
20 g%t
35 g/t
280 g/t
aj
B2
1%
7500 g/t
1%
1%
200 g/t
9 g/t
9 g/t
8 g/t
35 g/t
10 g/t
7 g/t
tragovi
25 g/t
74 g/t
660 g/t
presipa u vagonete gde se na platou vr{i
ru~ni odabir rude. Ruda se nakon
odabira kamionski prevozi do depoao
Separacije u Piskanji, a jalovina odla`e
neposredno oko jamskih otvora.
U postoje}oj separaciji magnetita u
Piskanji rovna ruda se ubacuje u
prijemni bunker, odakle se preko
trakastog dodava~a transportuje do
~eljusne drobilice, gde se vr{i primarno
drobljenje. Izdrobljena ruda
se transportnom trakom
dovodi na vibracionu re{etku, Tabela 6
Parametri
gde se odsev odvodi na
sekundarno drobljenje u
Ph
konusnu drobilicu.
suvi ostatak
Izdrobljena ruda se spaja sa ukupni alkalitet
B
prosevom re{etke i preko
elevatora odlazi u bunker. Iz Cl 2CO3
bunkera se rotacionom
HCO3hranilicom hrani mlin sa
Cu
kuglama, koji radi u sprezi Zn
sa spiralnim klasifikarorom. Fe
Pb
Pulpa iz mlina odlazi u
Cd
spiralni klasifikator. Pesak
Ni
klasifikatora se vra}a u mlin Co
Mn
na domeljavanje a preliv
Ca
odlazi do centrifugalne
Mg
[083]
Tabela 4
uzorci vode
1
2
3
4
5
6
B, ppm
22,50
25,00
27,50
37,50
100,00
150,00
Tabela 5
Tabela 2
Komponenta
Proizvod M,(%) B2O3, (%) Iskori{}enje, (%)
Ulaz
100
28,67
100,00
Koncentrat 64
43,69
96,60
Jalovina
36
2,73
3,40
uzorci vode
potok nizvodno od ležišta
potok pored ležišta
potok iznad ležišta
B, ppm
5,00
0,55
0,29
muljne pumpe i dalje u mokri magnetni
separator slabog intenziteta.
Nemagneti~ni proizvod ide u jalovinu.
Bilans koncentracije borne rude
"Pobr|e" prikazan je u tabeli 3.
Kvalitet `ivotne sredine na
podru~je le`i{ta
Ispitivanje kvaliteta vode. U cilju
utvr|ivanja sadr`aja bora u vodi, u vi{e
navrata su vr{ena merenja. Uzimani su
uzorci vode kroz naselje prema le`i{tu u
periodu visokih voda, a utvr|eni sadr`aj
bora prikazan je u tabeli 4. U periodu
niskih voda uzeti su uzorci vode iznad,
ispod i pored le`i{ta borne rude, a utvr|eni
sadr`aj bora prikazan je u tabeli 5.
Rezultati analiza uzoraka vode sa
lokaliteta Pobr|ski potok uzeti su 31.05.
1996 i prikazani su u tabeli 6. U tabeli je
ozna~eno sa: A - uzorak vode iz rudnika;
B - uzorak vode potoka nizvodno od
rudnika (oko100 m).
Prikazani rezultati pokazuju da kvalitet
vode po sadr`aju pojedinih komponenti
A (mg/l)
B (mg/l)
8,0
148,3
4,4
0,006
0,0231
0,136
0,02
0,01
0,034
0,024
0,130
106,0
39,0
8,2
531,0
241,0 CaCo3
8,8
6,6
27,1
239,05
0,003
0,0089
0,1113
0,01
0,01
0,0131
0,0075
0,0056
93,6
44,0
MDK s.g.
I i II (mg/l)
0,3
0,1
0,2
0,3
0,05
0,005
0,05
0,02
-
8/78
III i IV
-1,0
0,1
1,0
1,0
0,1
0,01
0,1
2,0
-
energija
Tabela 7
Oznaka uzorka -lokacija
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
bašta zalivana vodom iz okna
bašta i voænjak
bašta
orah
orah
šljivik
bez vegetacije
sa vegetacijom
60 m levo od potoka
70 m levo od potoka
Šljive u lucerištu 80 m desno od potoka
desno od potoka
odgovara kvalitetu vode I i II katgorije,
osim po sadr`aju bora. Dopunska
istra`ivanja u regionu Bele Stene i
Gradca pokazala su da se i u njihovim
vodama (u bunarima) mo`e na}i element
bor u koncentracijama od 0,224 mg/l do
0,337 mg/l.
Ispitivanje zemlji{ta. Uzumaju}i uzorke
tla i sa poljoprivrednih kultura sa
privatnih imanja konstatovane su slede}e
vrednosti sadr`aja elementa bora i iste su
prikazane u tabeli 7.
Izvr{ena geohemijska istra`ivanja tla u
{iroj okolini le`i{ta su pokazala da u tlu
postoji visok fon sadr`aja bora. Ovako
visok sadr`aj bora posledica je
deponovanja rude u zemlji{tu, pri ~emu
je tlo obavijeno bujnom vegetacijom
koja se prilagodila postoje}im
geohmijskim uslovima.
Mogu}i uticaj eksploatacije rude bora
na `ivotnu sredinu
U okviru ovog poglavlja da}e se pregled
mogu}ih uticaja eksploatacije i prerade
rude bora na `ivotnu sredinu za vreme
izvo|enja radova i vreme redovnog rada,
kao i za slu~aj udesa.
Eksploatacija prirodnih materijala, bez
obzira na sve tehni~ke i tehnolo{ke
karakteristike samog procesa, mo`e
predstavljati izvor zaga|enja `ivotne
sredine. Analiza uticaja jame na `ivotnu
sredinu pokazuje da se svi efekti
ispoljavaju u okviru tri osnovna vida
uticaja. Prvi vid uticaja je prisutan kod
otvaranja jame, drugi kod eksploatacije,
a tre}i u posteksploatacionom periodu.
Prvi vid prerdstavljaju uticaji koji se
javljaju kao posledica ure|enja lokacije i
koji su po prirodi ve}inom privremenog
karaktera. Posledica su prisustva ljudi i
ma{ina, kao i tehnologije i organizacije
izvo|enja pripremnih radova. Po pravilu
netgativne posledice se javljaju kao
posledica otvaranja jame, kao i trajnog
ili privremenog uklanjanja pokrivke.
Uticaji na `ivotnu sredinu koji se
javljaju kao posledica egzistencije ovih
objekata u prostoru i eksploatacije rude
bora, kroz vreme imaju trajni karakter.
Na osnovu svih ~injenica i konkretnih
lokacijskih usova definisani su osnovni
ukupni
450
265
545
385
440
450
411
280
160
42
92
30
B-ppm
rastvorljivi
125
32
474
200
237
275
237
26
2,75
1,60
6,45
1,20
CaCO3
3,7
2,1
1,7
5,3
5,4
4,2
6,7
2,2
3,1
2,8
2,1
3,0
pH
(KCl %)
6,98
7,45
5,58
7,76
7,68
7,64
7,7
7,08
7,05
6,75
7,76
6,92
kriterijumi mogu}ih uticaja na `ivotnu
sredinu.
Aerozaga|enja. Zaga|ivanje atmosfere
od eksploatacije, transporta i prerade
rude bora, mo`e biti mehani~ko i
hemijsko. Mehani~ko zaga|ivanje se
ogleda u prisustvu razli~itih vrsta
pra{ine, a hemijsko zaga|ivanje u
prisustvu raznih gasova, kao {to su
ugljendioksid, ugljenmonoksid i nitrozni
gasovi.
Mineralna pra{ina. Izvori zaga|enja
pra{inom: bu{enje i miniranje; utovar
odminirane mase; separacija i
deponovanje na odlagali{tu.
Rudni~ka mineralna pra{ina predstavlja
skup mikronskih i submikronskih ~estica
stena i ruda, bilo da su one dispergovane
u vazduhu, bilo da se nalaze u
natalo`enom stanju.
Za ocenu stvaranja lebde}e mineralne
pra{ine i zapra{enosti odnosno
koncentracije lebde}e mineralne pra{ine
pri izvo|enju rudarskih operacija u
literaturi se primenjuju slede}i
pokazatelji:
Specifi~ni prinos pra{ine, tj. koli~ina
pra{ine koja dospeva u radnu sredinu po
svaoj dobijenoj toni rudne mase (mg/t);
Intenzitet stvaranja pra{ine koji
predstavlja koli~inu novostvorene
lebde}e pra{ine u jedinici vremena
(kg/s);
Zapra{enost radne sredine {to predstavlja
koncentraciju lebde}e pra{ine u vazduhu
radne sredine, a izra`ava se u mg/m3 u
vazduhu ili granulometrijski, broja
~estica u cm3.
Maksimalna dozvoljena kocentracija
pra{ine se posebnao defini{e za
respiratornu pra{inu od 5-02 mm, a
posebno za ukupnu pra{inu.
Gasovi. Izvori zaga|enja izduvnim
gasovima: utovara~i; kamioni; pomo}na
mehanizacija
Buka. Buka je posledica preno{enja
akusti~ne energije kroz vazduh pri ~emu
dolazi do pojave zvu~nog pritiska.
Kao emitere buke u i oko rudarske jame,
javljaju se slede}e operacije i ma{ine:
bu{enje i miniranje; utovar; transport;
[084]
prerada (separacija); odlaganje
na privremene deponije.
humus
Uticaj predvi|enih delatnosti
4,27
na lokalno stanovni{tvo je u
4,30
dozvoljenim granicama. U
2,58
~itavom tehnolo{kom procesu
6,51
miniranje kao primarni proces
2,65
usitnjavanja sirovine, emituje
3,98
najve}i intenzitet buke.
3,44
Me|utim, primenom
4,32
savremenih sredstava i metoda
3,05
iniciranja, kao i obzirom da se
4,10
miniranje radi unutar jame,
3,53
intenzitet buke je sveden na
4,65
minimalan nivo.
Zemlji{te. Proces uticaja eksploatacije
na povr{inu terena se odvija postepeno i
u zavisnosti je od povr{ine le`i{ta
obuhva}enog eksploatacijom. Usled
podzemnog otkopavanja dolazi do
zaru{avanja krovinskih naslaga iznad
otkopane prostorije. Manifestacije ovog
zaru{avanja u izvesnim slu~ajevima
dopiru i do povr{ine terena. Visina zone
zaru{avanja je obi~no nekoliko puta ve}a
od visine otkopane prostorije. Stenska
masa iznad ove zone ne podle`e
zaru{avanju, nego je izlo`ena zateznim
naprezanjima zbog ~ije ja~ine dolazi do
stvaranja pukotina. Ova zona se naziva
„Pukotinskom zonom“ i visina joj je
pribli`no jednaka visini zone
zaru{avanja. Stenske mase iznad
pukotinske zone pod pritiskom te`ine
naleglih slojeva se savijaju nani`e.
Ukoliko se pod utiicajem podzemnih
radova na povr{ini terena pojave izvesne
deformacije, tada se deo povr{ine terena
zahva}en ovim deformacijama naziva
„koritom sleganja“. U ovom prostoru
nastaju vertikalni i neuporedivo manji
horizontalni pokreti koji izazivaju
deformacije povr{ine terena, a koje
zavisno od dubine izvodjenja rudarskih
radova mogu biti razli~itog oblika.
Naru{avanja potkopanog terena u
literaturi se ozna~avaju kao pokazatelji
pomeranja i deformacije tla, odnosno
vertikalnog i horizontalnog pomeranja
tla, te verikalne i horizontalne
deformacije tla. Vremensku komponentu
naru{avanja potkopanog terena kao
prate}g procesa podzemnog
otkopavanja, defini{u posebni dinami~ki
pokazatelji.
[to se ti~e na~ina saniranja otkopanih
prostora, saniranje zaru{avanjem je
nemerljivo nepovoljnija okolnost u vezi
naru{avanja potkopanog terena od bilo
kog oblika zapunjavanja potkopanih
terena. Geometrija otkopne jedinice
(du`ina i {irina otkopnog zahvata)
predstavlja parametar stvaranja praznih
otkopanih prostora ~ije saniranje se treba
obaviti. Pri ve}em stepenu iskori{}enja
primenom otkopnih metoda sa
zaru{avanjem krovine, izazivaju se
intenzivnija pomeranja i naru{avanja
potkopanih stenskih naslaga, a onda i
energija
odgovaraju}a prate}a naru{avanja
potkopanog terena.
Uticaj na litosferu mo`e se o~ekivati u
pojavnim deformacijama masiva i
povr{ine iznad le`i{ta. Evidentno je da
se kod manjih dubina otkopavanja
deformacije povr{ine terena nepravilne i
da se vremenski br`e manifestuju, u
ovom slu~aju le`i{te „Pobr|e“ je
relativno plitko i ovo je pravilo va`ilo.
^injenica je da na povr{ini iznad le`i{ta
nema objekata koje je potrebno {tititi, ali
je potrebno spre~iti dotok vode u
rudonosne slojeve. Pojave deformacije
masiva u ovom slu~aju treba eliminisati
izborom metode otkopavanja sa
zasipavanjem, kao i pravilno odre|enim
radovima miniranja.
Voda. Uticaj na hidrosferu i biosferu
treba koncentrisati na uticaj otpadne
vode na biljne i `ivotinjske vrste u vodi
„Pobr|skog potoka“, a ekstremnim
pove}anjem nivoa vodenog korita i na
okolnu vegetaciju i `ivotinjske vrste.
Analizom vode iz jame, konstatovana je
koncentracija bora od 148,3 mg/l {to
isklju~uje ispu{tanje istih direktno u
vodotokove bez prethodne neutralizacije.
Atmosferska voda u zavisnosti od
koli~ine padavina pri prolasku kroz
deponiju rudnog materijala ili jalovine sa
sobom }e nositi i koncentraciju
rastvorenih elemenata koji su u sastvu
minerala bora i jalovine. Osnovna mera
za{tite od uticaja vode iz procesa
eksploatacije i prerade rude bora na
okolinu je izgradnja bazena za
neutralizaciju jamske vode, kao i
drena`a oko prihvatnih bunkera prebrane
(rovne) rude, a u postrojenju za
pripremu i preradu rude bora treba
predvideti zatvoreni ciklus vode, gde }e
se manja koli~ina vode neutralizovati u
posebnom bazenu.
Vibracije. Vibracije se javljaju u
neznatnoj meri budu}i da je dubina
rudarskih radova oko 100 m. Za sada, na
ovom podru~ju nema podinutih
gra|evinskih objekata koji bi mogli biti
o{te}eni uticajem vibracija.
Jonizuju}a i nejonizuju}a zra~enja.
Nema emitovanja {tetnih zra~enja, kako
jonizuju}a, tako ni nejonizuju}ih.
Zdravlje stanovni{tva. Zdravlje radnika
zaposlenih na podzemnom iskopavanju i
nadzemnoj obradi izva|ene sirovine,
mo`e biti ugro`eno ako se ne
pridr`avaju svih predvidjenih mera
za{tite na radu.
Naseljenost i migracija stanovni{tva.
Zbog kratkog veka eksplaotacije ne
o~ekuje se zna~ajan uticaj na migraciju
stanovni{ta, a zbog male proizvodnje ne
o~ekuje se ni koncentracija stanovni{tva.
Klima. U slu~aju le`i{ta “Pobr|e” gde
se radi o rezervama od samo stotinak
hiljada tona bornih minerala nemo`e se
govoriti o bilo kakovom uticaju na
mikro klimu.
Eko-sistem i za{ti}ena prirodna i
kulturna dobra. Na samoj lokaciji, tj.
iznad prostora u kojem se vr{e
iskopavanja, nema za{ti}enih kulturnih
dobara, pa samim tim ni uticaja na njih.
Naznatna izmena reljefa bi}e sanirana
rekultivacijom. Ne o~ekuje se uticaj na
za{ti}enim prirodnim i kulrnim dobrima.
Nemena i kori{}enje povr{ina.
Eksploatacija borne rude i odlaganje
separacijske jalovine dovodi do promene
reljefa i degradiranja zemlji{ta. Ova
promena je trajnog karaktera, a sanacija
se ogleda u tehni~koj i biolo{koj
rekultivaciji pri ~emu se te`i privo|enje
zemlji{ta kulturi.
Mogu}i uticaj podzemne eksploatcije i
prerade rude bora na `ivotnu sredinu
za slu~aj udesa. Prema Pravilniku o
merama za{tite od elementarnih i drugih
ve}ih nepogoda i opasnosti u
konkretnom slu~aju mogu se uzeti u
obzir eventualne opasnosti od:
zemljotresa; atmosferskih pra`njenja;
poplave i po`ara.
Zemljotres. Lokalitet Jame i jalovi{ta
nalaze se u podru~ju 7 stepena po MCS
skali. Uzimaju}i u obzir pojektovane
geometrijske parametre jame i jalovi{ta
to jest da su i u jednom i u drugom
slu~aju u pitanju male povr{ine do 1 ha,
da su generalni nagibi kosina odlagali{ta
25o i visine eta`a do 5 m, eventualni
zemljotres navedenog inteziteta ne mo`e
prouzrokovati obru{avanje zemlji{ta i
ru{enje ve}ih razmera, pa nemo`e ni
izazvati {tetne posledice na prostoru
Rudnika i jalovi{ta.
Atmosfersko pra`njenje. U kompleksu
jame i odlagali{ta mogu se na}i objekati
potencijalno ugro`eni od groma.
Neophodne mere za{tite bi}e realizovane
kroz projektovanje, izvodjenje i
odr`avanje tokom eksploatacije
gromobranske za{tite.
Velika voda. S obzirom na
konfiguraciju terena na kome je locirano
le`i{te “Pobr|e” kao i na hidrogeolo{ke
karakteristike le`i{ta i na hidrolo{ku
situaciju podru~ja postoji opasnost od
iznenadnog prodora ve}e koli~ine vode u
jamu, ~ime se mogu ugroziti ljudi,
tehnolo{ka oprema i rudarski objekti u
samoj jami kao i `ivotna sredina u
neposrednoj okolini. Prostor jame
permanentno je ugro`en od isticanja
podzemnih voda, {to podrazumeva da }e
se tokom ~itavog veka eksploatacije
sprovoditi postupak odvodnjavanja. U
slu}aju "velikih voda" bazeni tj. talo`nici
bi}e za{ti}eni od prodora vode svojom
konstrukcijom i posebnim nepropustnim
materijalom kojim }e biti oblo`eni
Po`ar. Po`ar kao potencijalna opasnost,
u tehnologiji otkopavanja bornih
minerala i odlaganja jalovine ima
isklju~ivo lokalni zna~aj. Kod procene
po`arnog optere}enja kao gorive
materije uzimaju se u obzir pogonsko
gorivo ma{ina, ulja, maziva,
elektroinstalacija i dr. Uzroci nastajanja
[085]
po`ara mogu biti egzogenog karaktera, a
do paljenja gorivih materija mo`e do}i
na razne na~ine otvorenim plamenom. U
projektovanoj tehnologiji eksploatacije
bornih minerala i odlaganja jalovine
mo`e se o~ekivati nisko po`arno
optere}enje s obzirom na karakteristike
tehnolo{kog procesa i prisustvo gorivih
materija. To zna~i da se eventualno
nastajanje po`ara isklju~ivo vezuje za
mesto nastajanja i da pri tom ne postoji
opasnost od njegovog {irenja izvan
granica jame odnosno odlagali{ta.
Tehni~ke i preventivne mere za
o~uvanje kvaliteta `ivotne sredine
Za{tita od zaga|ivanja vode. Za{tita
podzemih voda bi}e re{ena na taj na~in
{to }e se izgraditi prihvatni vodosabirnik
za jamsku vodu i iz njega }e se crpeti
voda na povr{inu u bazen za
neutralizaciju. Neutralizacija }e se vr{iti
dodavanjem kre~a u odre|enoj koli~ini.
Za{tita od buke. Kod odlaganja
jalovine buka je prisutna kod svake
glavne operacije: otkopavanja borne
rude; pripreme borne rude; tehni~ka
rekultivacija osnovnog portala i
jalovi{ta. Za za{titu od buke koriste se
li~na za{titna sredstva.
Tretman otpadnih voda. Tretman
otpadnih voda vr{i}e se u talo`niku
separacije gde }e se vr{iti obaranje
suspendovanih ~estica i neutralizacija
izbistrene vode. Tretman jalovine iz
procesa pripreme rude bora. Jalovina iz
procesa pripreme odlaga}e se na za to
pripremljenom odlagali{tu, a zatim }e se
vr{iti rekultivacija.
Rekultivacija odlagali{ta jalovine i
drugih degradiranih povr{ina.
Odlaganjem jalovine iz separacije pri
preradi borne rude iz jame “Pobr|ski
potok” pored neznatnih izmena u
promeni izgleda terena, koji neminovno
prate svaku ljudsku aktivnost, naru{ava
se i zemlji{te, odnosno totalna
degradacija zemljista unutar granica
odlagali{ta.
Rekultivacija ovako degradiranih
povr{ina posti}i }e se: tehni~kom i
biolo{kom rekultivacijom, a {te se
reguli{e posebnom tehni~kom
dokumntacijom.
Preventivne mere za o~uvanje stanja
`ivotne sredine. U periodu redovne
eksploatacije i prerade pra}enje stanja
`ivotne sredine }e se svesti na redovna
merenja regulisana standardima,
propisima i pravilnicima.
Programom pra}enja stanja i kvaliteta
`ivotne sredine treba obuhvatiti sve
zna~ajne izvore zaga|enja i emitovane
zaga|iva~e nastale kao rezultat rudarske
aktivnosti uz pokrivanje slede}ih bitnih
~inioca `ivotne sredine: povr{inske i
podzemne vode odvedene iz rudnika,
kvalitet zemlji{ta, kori{}enje i
rehabilitacija, ~vrsti otpad, kvalitet
vazduha, emisije, nivoi buke i vibracija.
energija
[to se ti~e pra}enja kvaliteta vazduha
neophodno je redovno vr{iti monitoring
emisije gasova na izlazu, odnosno
ventilatoru.
Zaklju~ak
Na osnovu iznetog u ovom radu, mo`e
se zaklju~iti da je izgradnjom i
obavljenjem predvi|enih radnih procesa
na lokalitetu le`i{ta „Pobr|e“, mogu}e
pogor{avanje `ivotne sredine ako se kroz
investiciono-tehni~ku dokumentaciju ne
predvide odgovaraju}e mere ili ako se
predvi|ene mere ne budu dosledno
sprovodile.
S obzirom da se predvi|a dalje
intenziviranje rudarskih radova u le`i{tu
bornih minerala „Pobr|e“, to je
neophodno za{titi `ivotne sredine dati
prioritetan zna~aj.
Kao imperativ name}e se sistematski
nau~ni i stru~ni pristup kompleksu
problematike za{tite `ivotne sredine u
uslovima podzemnog otkopavanja
bornih slojeva, kako bi se izbegle
ne`eljene posledice. U osnovnom ovaj
pristup treba da je sadr`an u:
- sistematskom istra`ivanju uslova radne
sredine i izbora racinalnih tehni~kotehnolo{kih re{enja eksploatacije,
- radu na postizanju najve}eg stepena
za{tite `ivotne sredine za izabranu
tehnologiju rada,
- permanentnom radu na otklanjanju
posledica eksploatcionih radova,
- stalnoj edukaciji kadrova koji vode
rudarske radove u cilju njihovog
osposobljavanja za poslove za{tite
`ivotne sredine.
Literatura
M.Gruji}: Utvr|ivanje realnih odnosa
rudarstva i `ivotne sredine-va`an
zadatak savremenog dru{tva. Zbornik
radova MEP98, str1-5, RGF-Beograd
1998.
B. Brankovi}: Uticaj bornih minerala na
okolinu u fazi eksploatacije i pripreme
borne rude iz rudnika “Pobr|e”.
M.Ljubojev, R. Popovi}, M. Ivkovi}:
Definisanje stenskog masiva i sleganja
povr{ine terena uzrokovani podzemnom
eksploatacijom mineralnih sirovina.
Rudarski radovi 01/2001, str 47-53,
Komitet za podzemnu eksploatciju
mineralnih sirovina 2001 god.
M. Ljubojev, S. Torbica: Prognoza
o{te}enja natkopnog masiva izazvanog
otkopavanjem rudnog tela “Borska
reka”. Zbornik radova MEP01, RGFBeograd 2001.
Projektna dokumentacija JP za PEU,
Dr Radmila @ivojinovi}, dipl.in`.
EPS-Direkcija za strategiju i investicije
Vladan Radovanovi}, dipl.in`.
EPS- PD Kolubara
UDC: 553.637 : 669.781 : 504.75 (497.11)
Eksploatacija uglja u
Kolubarskom basenu sa
aspekta kontinuiteta
postoje}ih kapaciteta i
izgradnje novih
Uvod
Najve}i proizvo|a~ elektri~ne energije u
Srbiji su Termoelektrane «Nikola
Tesla» ukupne instalisane snage 2890
MW, ~iji blokovi su pu{tani u pogon od
1970. do 1985. godine.
Instalisani termoenergetski kapaciteti
locirani su u okru`enju Kolubarskih
povr{inskih kopova uglja (TE Nikola
Tesla u Obrenovcu) ili neposredno
pored povr{inskih kopova sa kojih se
eksploati{e ugalj za njihovo
snabdevanje (TE Kolubara A i TE
Kolubara B - u izgradnji).
Ova tehnolo{ka sprega ,,kolubarski
povr{inski kopovi-termoelektrane u
Obrenovcu,, nosilac je strategije razvoja
Elektroprivrede Srbije bazirane na
proizvodnji elektri~ne energije.
Polaze}i od ~injenice da obezbe|enje
dovoljnih koli~ina uglja predstavlja
bitnu pretpostavku uspe{ne realizacije
rada postoje}ih instalisanih
termoenergetskih kapaciteta EPS-a kao i
mogu}nosti izgradnje novih objekata, u
oblasti geolo{kih istra`ivanja le`i{ta
uglja i njihove eksploatacije,
kontinuirano se odvijaju potrebne
aktivnosti vezane i za lignitsko le`i{te
Kolubarskog ugljonosnog basena.
Pored postoje}e potrebe za ugljem, koja
u ovom trenutku u Kolubarskom basenu
iznosi oko 28,0 x106 tona uglja
godi{nje, predvi|a se pove}anje
proizvodnje za potrebe novih
termoenergetskih objekata (TE
Kolubara ''B'' i TE B3), tako da 2015.
godine PD Kolubara treba da proizvodi
38 x106 tona uglja godi{nje.
Stoga, PD Kolubara ulazi u fazu
intenzivnog razvoja – otvaranja novih
kopova zarad obezbe|enja kontinuiteta
u snabdevanju ugljem instalisanih
termokapaciteta i pripreme uslova za
otvaranje novih kopova uglja za
[086]
izgradnju novih termopogona, ulaze}i
pritom u sve slo`eniju radnu sredinu.
Geolo{ke rezerve Kolubarskog
ugljonosnog basena
Povr{ina ovog basena, na 50 km Jugozapadno od Beograda, iznosi 520 km 2,
(slika br.1)
U kolubarskom le`i{tu uglja, generalno
posmatrano, utvr|ena su tri ugljena
sloja: podinski, glavni i povlatni.
Podinski i povlatni ugljeni sloj imaju
ograni~eno rasprostranjenje. za razliku
od glavnog ugljenog sloja kao osnovnog
nosioca rezervi uglja u basenu, koji je
razvijen u celom basenu( sl.2). Najve}e
rezerve u okviru celog basena dokazane
su za glavni ugljeni sloj. Glavni ugljeni
sloj je prete`no horizontalnog do
subhorizontalnog prostiranja, izuzev
jugoisto~nog dela basena (Polja: "B/C",
"E"), gde se javlja sinklinalna strukturna
forma produktivne serije. Ugalj, u
odnosu na povr{inu terena, plitko zale`e,
izuzev u ju`nom i jugoisto~nom delu
basena gde glavni ugljeni sloj zale`e na
znatno ve}im dubinama.
U Kolubarskom basenu, prvi i drugi
morfogenetski tip le`i{ta odlikuje se
veoma povoljnim prirodnim uslovima
(povr{inski kopovi: Polje D , Polje
Veliki Crljeni, Tamnava-isto~no polje i
deo Tamnava–Zapadno polje), dok je
tre}i morfogenetski tip u tom pogledu
znatno hendikepiran pojavom
intenzivnog raslojavanja i relativno
malim debljinama ugljenih slojeva (ju`ni
deo polja "Radljevo", polja Zvizdar i
polja Trli}).
Slo`enost strukturnog sklopa basena i
sinklinalno razvi}e sva tri ugljena sloja u
okviru basena prikazano je na slici 2.
1.humus; 2.alevritske gline;
3.ugalj(krovinski); 4.pesak; 5.glinoviti
pesak; 6. ugalj(glavni);
7.ugalj(podinski); 8.gline; 9.{kriljci
energija
Slika 1 Pregledna karta Kolubarskog ugljonosnog basena
Slika 2
Strukturni sklop Kolubarskog ugljonosnog basena
Istra`enost ugljonosnog basena je
razli~ita. Podru~ja aktivnih kopova:
Polje ‘’B’’, Polje ‘’D’’ i ‘’TamnavaIsto~no polje’’ odlikuju se visokim
stepenom istra`enosti, odnosno sve
eksploatacione rezerve pripadaju
kategoriji ‘’A’’. Visok stepen
istra`enosti prisutan je i na poljima
‘’Tamnava-zapadno polje’’ i ‘’Veliki
Crljeni’’. Polja ‘’E’’, ‘’F’’ i ‘’G’’
istra`ena su na nivou kategorija ‘’B’’ i
‘’C’’, dok su Polja ‘’[opi}’’ i
‘’Radljevo’’ najni`eg stepena
istra`enosti.
U tabeli 1 daje se prikaz ukupnih rezervi
uglja kolubarskog basena.
Za oficijalna razmatranja, u dugoro~nim
projekcijama eksploatacije uglja,
tretiraju se bilansne rezerve ( {to su i
,,preostale rezerve,, iskazane na slici 3).
Me|utim, u ovom trenutku izvesno je
da }e ove bilansne rezerve biti uve}ane i
za vanbilansne rezerve za PK Polje
"B/C" i "D", a zatim i za PK Tamnava
Isto~no polje kao i za eksploataciona
polja "E", "G" i "F".
Naime, najnovijim studijama koje su za
potrebe EPS-a obra|ene, dokazana je
mogu}nost i opravdanost otkopavanja
uglja i u zoni odlagali{ta Polja "C" kao i
zna~ajnih koli~ina, zasada vanbilansnih
rezervi uglja, ispod koridora VreociLazarevac, uz izme{tanje dela `elezni~ke
pruge Beograd-Bar i dela trase ibarska
magistrale.
Povr{inska eksploatacija uglja u
kolubarskom basenu
U PD Kolubara u radu su ~etiri
povr{inska kopa: "Polje B", "Polje D",
"Tamnava – Isto~no polje" i "Tamnava
– Zapadno polje" (slika 1).
[087]
Povr{inski kop Polje ''B'' je najstariji
aktivan povr{inski kop u «Kolubari», i
isti je u zavr{noj fazi eksploatacije, sa
zastarelom opremom koja je u radu
preko 40 godina. Nastavak eksploatacije
ovog kopa ogleda se kroz otkopavanje
uglja u polju ''C''. Obzirom na znatno
zaleganje ugljenog sloja u ovom polju
predvi|a se anga`ovanje nove opreme
kao zamene za postoje}u
Povr{inski kop polje ''D'' predstavlja
glavni oslonac u proizvodnji uglja u RB
''Kolubara'' sa godi{njom proizvodnjom
preko 14x106 t uglja godi{nje. Zadnjih
godina proizvodnja uglja na polju ''D''
~ini vi{e od 50% proizvedenog uglja u
PD ''Kolubara''. Na ovom povr{inskom
kopu eksploatacija uglja }e se odvijati
do 2015. godine.
Povr{inski kop ''Tamnava-Isto~no polje''
zavr{ava sa eksplotacijom uglja 2007.
energija
Tabela 1 Prikaz ukupnih rezervi uglja Kolubarskog
basena
Polje/
Povr.kop
Klasa
"A"
vanbilansne
A
KATEGORIJA (u 1000 t)
A+B+C1
C1
B
Eksploat.rez.
(A+B+C1)
bilansne
ukupno
bilansne
"B i C"
vanbilansne
"D"
vanbilansne
ukupno
bilansne
ukupno
bilansne
Tamnava vanbilansne
istoèno polje
ukupno
Tamnava - bilansne
zapadno vanbilansne
polje
ukupno
bilansne
"E"
vanbilansne
ukupno
bilansne
"G"
vanbilansne
"F"
vanbilansne
ukupno
bilansne
4029
4029
8283.84
1901.81
10185.65
57047.23
128541.67
185588.9
302.82
10750.69
11053.51
28615.57
17330.15
45945.72
8446.78
26489.71
34936.49
22064
36013
58077
ukupno
bilansne
"Šopiæ"
"Veliki
Crljeni"
12893.23
43915.87
56809.1
23870.97
23870.97
4307.21
14281.54
18588.75
135488.74 241545.2
19027.23
51080.8
154515.97
292626
139298.98 146616.94
1130.34 104349.62
140429.32 250966.56
30654.65
18450.75
49105.4
464559.7 181600.5
464559.7
109712.9
vanbilansne
ukupno
bilansne
54194.87
4379.53
381310.54
276700.94
50082.7
613852.2
430000
140000
220000
320000
40000
40000
360000
260000
929762.64 2369846.2
253756.12 618685.25
1183518.8 2988531.4
344000
19331.5
19331.5
290000
38994.2
38994.2
140000
28407.9
19196.4
47604.3
20118.22
646160.2
109712.9
19331.5
129044.4
28407.9
58190.6
86598.5
430000
109712.9
vanbilansne
ukupno
bilansne
181600.5
4029
4029
21177.07
45817.68
66994.75
57047.23
152412.64
209459.87
4610.03
25032.23
29642.26
405649.51
87438.18
493087.69
294362.7
131969.67
426332.37
52718.65
54463.75
107182.4
646160.2
87770.3
26987.5
"Radljevo" vanbilansne
ukupno
bilansne
"Zvizdar" vanbilansne
ukupno
bilansne
Kolubara
vanbilansne
ukupno
ukupno
290000
100000
100000
153168.14 1286915.4
244252.43 120676.7
397420.57 1407592.1
*Napomena: Vrednosti su izra ene u 1000t i zaokru ene su.
godine.
Povr{inski kop
''Tamnava-Zapadno
polje'' je jedini
aktivni kop na kome
}e se odvijati
ekploatacija i posle
2030. godine. Ovo je
kop koji jo{ uvek nije
dostigao
projektovanu
proizvodnju od 12
miliona tona uglja
godi{nje, jer njegov
investicioni ciklus
nije zavr{en.
280000
2139396.8
Zamenski i novi
povr{inski
kopovi u
kolubarskom
basenu
Nakon ga{enja
povr{inskih kopova:
Polje ''B/C'',
Tamnava-Isto~no
polje i Polje ''D'',
alternativne
mogu}nosti za
zamenske kapacitete
su otvaranje
povr{inskih kopova:
Slika 3 Plan proizvodnje uglja i el.energije u EPS-u, do 2020.g
[088]
PK "Polje E", kao zamenskog kapaciteta
za Polje D, Polje ''V. Crljeni'', ''Ju`no
polje'' (geolo{ka polja: ''G'', ''F'' i deo
polja [opi}) i " Radljevo".
Iz globalnog sagledavanja potro{nje
elektri~ne energije, sa~injen je bilans
potrebne proizvodnje iste, u okviru
daljeg funkcionisanja postoje}ih
termoelektrana i izgradnje novih. Na
bazi navedenih projekcija, dat je prikaz
dinamike i potrebnih koli~ina uglja.
Jedinstven termoenergetski bilans EPS-a
za period do 2020.g. sa paralelnim
prikazom potrebnih koli~ina uglja, dat je
u tabeli-dijagramu na slici br.3.
Predmet ovog rada je osvrt na kolubarski
basen.
Iskazane ,,preostale bilansne rezerve,,
obra|ene su sa stanjem 31.12.2005.g.
Kod izbora zamenskih kapaciteta za
postoje}e povr{inske kopove pored
zahteva za odre|enom koli~inom uglja
detaljno su sagledani geomorfolo{ki
uslovi u le`i{tu, polo`aj zna~ajnih
infrastrukturnih objekata na terenu i
potreba za njihovim izme{tanjem.
Posebna pa`nja je posve}ena
raslojavanju ugljenog sloja i daleko
ve}em u~e{}u me|uslojne jalovine u
ugljenom sloju kao i da je eksploatacija
kompaktnih ugljenih slojeva bez
energija
Slika 4 Integralni prikaz strukture i dinamike aktivnosti koje prethode po~etku proizvodnje uglja
«Ju`no Polje»
Povr{inski kop «B/C»
Polje «Radljevo»
proslojaka i visokog kvaliteta pri kraju.
Pored raslojavanja ugljenog sloja na
novim kopovima znatno se pove}ava
mo}nost otkrivke te je ve}i koeficijent
otkrivke, a samim tim i ve}a dubina
povr{inskog kopa. Na svim zamenskim
kopovima bi}e zastupljen selektivan
re`im rada na otkopavanju uglja.
Imaju}i u vidu, s jedne strane, da se
vreme ga{enja izvesnih kopova ve}
primaklo, a s druge strane da pripreme
za otvaranje, otvaranje i po~etak
otkopavanja uglja dugo traju (pra}eni
uvek nepoznanicama koje svaka nova
radna sredina sobom nosi) prikaza}emo
vremenski horizont i globalnu strukturu
aktivnosti koje je neophodno
blagovremeno otpo~eti (slika 4)
Navedeni prikaz ilustrativno ukazuje na
obilje radova i vremenski tesnac koji je
prisutan u sferi razvojnog ciklusa
kolubarske eksploatacije uglja. Samo i
isklju~ivo blagovremenost u izradi
potrebne tehni~ke dokumentacije i
pripremnih radova na terenu, mogu
ishodovati po~etak proizvodnje uglja
koji je uslovljen potrebama
pripreme/proizvodnje elektri~ne
energije, prema dijagramu na slici 3.
Zaklju~ak
Iz navedenog teksta uo~ava se da
kolubarski ugljonosni basen raspola`e
znatnim koli~inama lignita koji se sa
uspehom i profitabilno i do sada
eksploatisao i bezmalo potpuno koristio
za sagorevanje u termoelektranama.
U periodu koji dolazi, uslovi u ovom
le`i{tu postaju ne{to slo`eniji
(raslojavanje ugljenog sloja i verovatna
ve}a zavodnjenost), ali su i dalje u
okvirima koji omogu}avaju profitabilno
poslovanje. Optimizacija kori{}enja
uglja, kao vid racionalizacije
sagorevanja, predpostavlja analizu
primene savremenih tehni~kotehnolo{kih re{enja u izboru kotlovskih
postrojenja za sagorevanje istog, kako u
smeru boljeg iskori{}enja tako i u smeru
primene savremenih re{enja koja se ti~u
za{tite `ivotne sredine.
Sa aspekta isporuke rovnog uglja,
budu}a eksploatacija uglja u samom
le`i{tu, mora sadr`ati uvo|enje procesa
homogenizacije, kada bi se
,,miksovanjem,, uglja niskog kvaliteta i
uglja visokog kvaliteta dobio i TE-nama
isporu~io ugalj garantovanog kvaliteta.
U svetlu navedenih preduslova , a
imaju}i u vidu iskazanu dinamiku
izgradnje novih TE-energetskih blokova,
[089]
neophodno je intenzivirati brojne
pripremne aktivnosti vezane za izradu
potrebne tehni~ke dokumentacije i
sukcesivno izvo|enje radova na terenu.
Jer, iz prikazanih planograma se uo~ava
da je potrebno ve} 2007.god. odpo~eti
navedene aktivnosti da bi nakon sedam
godina bile dobijene prve koli~ine uglja!
energija
Bo`ica Sandi}, dipl. in`. gra|., Olga Zdravi}, dipl. ek.
Mr. Ivan Vu~kovi}, dipl. in`. gra|.
Energoprojekt - Hidroin`enjering ad, Beograd
UDC: 621.311.21.001.6 (497.11)
Realizacija atraktivnih
projekata malih
hidroelektrana u Srbiji
Uvod
Rezime
Hidroenergija, kao jedan od vidova ~iste
energije koja se dobija eksploatacijom
obnovljivih resursa, uz minimalno
naru{avanje prirodnog ambijenta,
predstavlja naro~ito atraktivan resurs,
posebno u okviru aktuelnih globalnih
nastojanja o~uvanja `ivotne sredine.
U Srbiji je trenutno u izgradnji nekoliko
velikih vodoprivrednih sistema, ~ija je
realizacija zna~ajno prolongirana,
uglavnom zbog nedostatka finansijskih
sredstava. S obzirom na to da su ovi
objekti bili prvenstveno namenjeni za
vodosnabdevanje, a da se po prirodi
stvari zadovoljenje potreba
vodosnabdevanja ne mo`e odlagati,
inicijalno predvi|eni korisnici su svoj
problem re{avali/re{ili realizacijom
parcijalnih ili "prelaznih" re{enja. Zbog
toga je potrebno preispitati prvobitnu
koncepciju kori{}enja ovih objekata,
kako u pogledu dinamike kori{}enja,
tako i u pogledu rezervisanih koli~ina
vode po korisnicima.
U toku 2006. godine u Energoprojektu Hidroin`enjeringu je ra|ena takva
analiza za tri akumulacije, Selova na
Toplici, Rovni na Jablanici i Svra~kovo
na Velikom Rzavu. U okviru ovih
vi{enamenskih akumulacija predvi|ene
su male hidroelektrane.
Projekti i studije, na kojima su u vi{egodi{njem periodu brojni stru~njaci radili,
posle perioda ekonomske krize, po~inju da se realizuju u Srbiji. Realizacija
projekata vi{enamenskih akumulacija, kao {to su Selova na reci Toplici, Rovni na
Jablanici i Svra~kovo na Velikom Rzavu je u toku. Prioritetne potrebe ovih regiona
u vodosnabdevanju uslovile su izgradnju brana i akumulacija za zadovoljenje
primarnih potreba vodosnabdevanja, a u okviru toga realizuju se i projekti malih
hidroelektrana od 1,9 i 2,2 MW na Toplici, 64 kW, 263 kW i 405 kW u MHE Rovni
na Jablanici i 7,55 MW na Velikom Rzavu.
Tehni~ko re{enje malih
hidroelektrana na Toplici,
Jablanici i Velikom Rzavu
Vodoprivredni sistem Selova obuhvata
slede}e objekte:
z Brana i akumulacija sa evakuacionim
organima (opto~ni tunel, {ahtni preliv,
temeljni ispust);
z Zahvatna selektivna gra|evina i
vi{enamenski dovodni tunel;
z Prekidna komora za vodovodni sistem;
Realizacija projekata malih hidroelektrana je atraktivna, kako sa energetskog, tako
i sa ekonomskog, a naro~ito ekolo{kog aspekta. Ove elektrane obezbe|uju
kori{}enje obnovljivih, doma}ih izvora, zahtevaju mala dodatna ulaganja i
omogu}avaju ekonomi~nu proizvodnju kvalitetnog proizvoda - elektri~ne energije.
Realizacija ovakvih projekata je racionalna sa stanovi{ta kori{}enja raspolo`ivih
resursa: dragocene visokokvalitetne ~iste vode (plave ta~ke Evrope), kori{}enja
finansijskih sredstava i obezbe|enja bazne infrastrukture za kvalitetan `ivot
stanovni{tva i br`i privredni razvoj regiona, uz po{tovanje visokih standarda
o~uvanja `ivotne sredine.
Klju~ne re~i: akumulacija, brana, garantovani protok, energija, hidroelektrana,
obnovljiva energija, vodosnabdevanje.
Abstract
Implementation of the Projects and Studies on which numerous experts were
engaged for many years, is starting in Serbia after the period of economic crises.
Implementation of the projects of multi-purpose dams and reservoirs is in progress,
such as “Selova” on the Toplica river and “Svra~kovo” on the Veliki Rzav river.
Priority needs of these regions for water supply conditioned construction of the
dams and reservoirs for the purpose of providing a reliable water supply of the
population and the industry in the long-term period. Having in mind that the above
mentioned projects are multi-purpose, the projects of small hydro power plants with
the capacity of 1.9 and 2.2 MW on the Toplica river and 6.6 MW on the Veliki Rzav,
will be implemented together with the construction of the dams and the reservoirs
intended for fulfillment of the primary needs for the water supply. Implementation of
the projects of small hydro power plants is attractive, from the energy point of view,
as well as from the economic and the ecological points of view. These power plants
provide utilization of the renewable, local sources of energy, they require minimum
additional investments and enable thrifty generation of high-quality product electricity. Implementation of such projects is rational from the point of view of
utilization of the available resources: valuable high-quality pure water (blue point
of Europe), utilization of the financial resources and providing of the basic
infrastructure for a high-quality life of the population and for faster economic
development of the region, respecting high standards of environmental protection.
[090]
energija
u njoj se
Slika 3
prera|uje voda
predvi|ena za
vodosnabdevanje na
padu od oko 35 m.
Obe hidroelektrane koriste
vi{enamenski
dovodni tunel
du`ine oko 320
m. Neposredno
nizvodno od
izlaznog portala
tunela sme{tena
je ra~va za
prekidnu komoru
i za HE Selova 2, a u pravcu tunela je
z MHE Selova 1 za energetsko
predvi|en ~eli~ni cevovod pre~nika 1,40
iskori{}enje vi{ka vode i garantovanog
m za dovod vode do HE Selova 1.
protoka;
U ma{inskoj zgradi MHE Selova 1
z MHE Selova 2 za energetsko
iskori{}enje vode za vodosnabdevanje; predvi|ene su dve Francis turbine sa
horizontalnim vratilom instalisanog
Postrojenje za pre~i{}avanje;
protoka 2 x 2,0 m3/s na bruto padu od 60
Sistem za vodosnabdevanje naselja u
m sa pripadaju}om elektroma{inskom
dolini Toplice i Ni{a.
opremom. Energetski prera|ene vode se
Osnovne namene akumulacije Selova su: upu{taju u vodotok i nizvodno koriste za
vodosnabdevanje, navodnjavanje, uzgoj
ostale namene (navodnjavanje, uzgoj
pastrmki, obezbe|enje garantovanog
pastrmki).
minimuma, odbrana od poplava,
U ma{inskoj zgradi MHE Selova 2
zadr`avanje nanosa i proizvodnja
predvi|ene su dve Francis turbine sa
energije.
horizontalnom osovinom instalisanog
Objekti za energetsku proizvodnju su
protoka 2 x 1,35 m3/s na bruto padu od
maksimalno prilago|eni konfiguraciji
35 m sa pripadaju}om elektroma{inskom
sistema, voda se energetski prera|uje
opremom.
optimalno, neposredno ispred njenog
Instalisana snaga MHE Selova je 1,90
osnovnog korisnika, pa je predvi|eno da
MW, a prose~na godi{nja proizvodnja
se elektrana smesti na dve lokacije:
8.03 GWh.
z MHE Selova 1, sme{tena u koritu reke
Brana i akumulacija Rovni na reci
nizvodno od brane na desnoj obali
Jablanici je vi{enamenski vodoprivredni
novoizgra|enog korita na platou sa
objekt predvi|en za vodosnabdevanje
leve strane slapi{ta. Tako je
stanovni{tva i industrije valjevskog
obezbe|ena najkra}a veza izme|u
regiona vodom (Valjevo, Mionica, Ub,
gornje i donje vode, odnosno bruto
Lazarevac, Lajkovac, REIK Kolubara),
pad od 60 m. U ovoj MHE se
obezbe|enje garantovanog minimuma,
energetski prera|uju vode
za{titu od poplava, zadr`avanje nanosa i
garantovanog protoka i vi{ak vode.
proizvodnju energije.
z MHE Selova 2, predvi|ena u
Mogu}nost energetskog kori{}enja voda
prekidnoj komori za vodo-snabdevanje i
obezbe|ena je planiranjem male
hidroelektrane na
platou nizvodno od
Slika 2 Dispozicija MHE Selova 1 i Selova 2
izlaznog portala
opto~nog tunela, na
nizvodnoj no`ici
nasute brane Rovni.
U ma{inskoj zgradi su
predvi|ena tri agregata
priklju~ena na
cavovod za
vodosnabdevanje,
cevovod za potrebe
REIK Kolubara i
cevovod za
garantovani protok.
Po{to akumulacija
nema zapreminu za
hidroenergetsko
kori{}enje, sva tri
Slika 1 Brana Selova
[091]
Brana Rovni u izgradnji
agregata rade prema potrebama
primarnog korisnika voda. U slu~aju da
pojedini agregati ne rade, snabdevanje
vodom primarnih korisnika je
obezbe|eno i tehni~kim re{enjem koje
ne podrazumeva energetsku preradu
vode. U okviru ma{inske zgrade
predvi|en je i izlaz temeljnog ispusta.
Izgradnjom MHE Rovni obezbe|eno je
hidroenergetsko kori{}enje prelivnih
voda.
Tipovi i veli~ine agregata su tako
izabrani da je omogu}en i kombinovani
rad pojedinih agregata, agregat za
vodosnabdevanje obezbe|uje potrebne
koli~ine vode za REIK Kolubara i
garantovani protok, a agregati za REIK
Kolubara i garantovani protok se
uzajamno dopunjavaju, ~ime se posti`e
maksimalno energetsko kori{}enje
raspolo`ivih voda u datim uslovima.
Osnovne karakteristike agregata i njihovi
energetski efekti prikazani su u tabeli 1.:
MHE Svra~kovo je predvi|ena u okviru
vodoprivrednog i energetskog sistema
“Rzav”. Vodoprivredni i energetski
sistem "Rzav" se Prostornim planom i
Vodoprivrednom osnovom Republike
Srbije razmatra kao jedan od osamnaest
planiranih regionalnih sistema za
snabdevanje Srbije vodom najvi{eg
kvaliteta, a kao deo zapadnomoravskog
kompleksnog regionalnog sistema
vodotoka.
Pored prioritetne namene - snabdevanja
vodom, ovaj vi{enamenski sistem se
koristi za proizvodnju elektri~ne
energije, za oplemenjavanje malih voda
pove}anjem protoka i popravljanjem
kvaliteta vode, za ostale korisnike i
ubla`avanje poplavnog talasa.
U pribranskoj hidroelektrani energetski
se prera|uju vode koje su vi{ak u
odnosu na potrebe snabdevanja vodom
(dok potro{nja ne dostigne planiranu od
1200 l/s), garantovani minimum i vode
koje bi prelivale
Objekti hidroelektrane su ulazna
gra|evina, dovodni tunel, {ahtna
zatvara~nica, ~eli~ni cevovod sa ra~vom,
energija
Tabela 1 Osnovni parametri MHE Rovni
agregat
Vodosn.
Qi (l/s)
Hbr, max (m)
Hbr, min (m)
Ni (kW)
Esr (MWh)
1 120
54.0
31.5
405
2 530
REIK
Kolubara
480
72.0
29.5
263
550
Garant.
protok
190
72.0
47.0
64
460
Ó
732
3 540
Tabela 2 Osnovni parametri MHE Svra~kovo
Qi (m3/s)
Hbr (m)
Ni (MW)
Esr (GWh)
MHE
15,0
55,40
7,10
18,40/16,10
kuæni agregat
0,86
55,40
0,45
3,00
ma{inska zgrada i komanda. Minimalni
nivo na 414,00 mnm omogu}ava
elektrani kori{}enje 7 ´ 106 m3
zapremine akumulacije.
Slika Dispozicija MHE Svra~kovo
Nakon izgradnje uzvodne stepenice
Roge akumulacija Svra~kovo }e imati
ulogu kompenzacionog bazena, to jest
obezbe|iva}e kotu 418,20 mnm i
energetski koristiti vodu izravnatu u
uzvodnoj akumulaciji.
Osnovni parametri MHE Svra~kovo
prikazani su u tabeli 2.
Ekonomski efekti malih
hidroelektrana na Toplici i
Velikom Rzavu
Generalno ocena ekonomske
opravdanosti realizacije malih
hidroelektrana u okviru vi{enamenskih
akumulacija mo`e da se zasniva samo na
dodatnim investicijama potrebnim za
izgradnju hidroelektrana ili i na
izvesnom u~e{}u u izgradnji brana i
akumulacija, {to zavisi od na~ina
kori{}enja akumulacije.
Ocena ekonomske opravdanosti
izgradnje malih hidroelektrana na reci
Toplici se zasniva na postavci da ukupne
tro{kove izgradnje i eksploatacije brane i
akumulacije „Selova” snosi
vodosnabdevanje, a energetika samo
svoje direktne investicije. Specifi~ne
investicije za ove male hidroelektrane
su ni`e od 1.000 evra/kW, a prose~na
ekonomska cena od cca 3 evro
centa/kWh.
S obzirom da je brana i akumulacija
„Svra~kovo” vi{enamenski objekat
predvi|eno je da osnovni korisnici
vodoprivreda i elektroprivreda
zajedni~ki grade ovaj objekat. Svaki od
korisnika finansira direktne investicije i
prema dogovorenom kriterijumu za
raspodelu zajedni~kih investicija
u~estvuje u finansiranju pripadaju}eg
dela zajedni~kih investicija. Specifi~ne
investicije po instalisanom kilovatu
iznose 1.770 Evra, a prose~na
ekonomska cena proizvedene el.energije
Ó
15,86
7,55
21,40/19,10
iz HE
„Svra~kovo”
iznosi 6 evro
centa, pri
diskontnoj stopi
od 6%.
Izgradnjom
uzvodnih brana
i hidroelektrana
„Roge” i
„Orlova~a”
ostvari}e se
potpuna
iskori{}enost
sliva i zna~ajni
ukupni
energetskoekonomski
efekti.
Zaklju~ak
U periodu od poslednjih desetak godina
se kao prioritetni zadatak svih zemalja
postavlja preduzimanje aktivnosti u vezi
smanjenja emisije gasova iz industrijskih
postrojenja koji se akumuliraju u
atmosferi i uti~u na globalno zagrevanje
i promenu klime. U tom smislu su
Ujedinjene nacije na svojoj konferenciji
odr`anoj 1997. godine u Japanu usvojile
Kjoto protokol, prema kome se uvode
fleksibilni me|udr`avni mehanizmi koji
se zasnivaju na ekonomskim principima
za smanjenje emisije gasova sa efektom
staklene ba{te. Evropska komisija je
predlo`ila {emu trgovine pravima za
emisiju {tetnih gasova na nivou
kompanija {irom EU. Na Evropskom
samitu u Briselu po~etkom 2007. godine
je doneta odluka da se u periodu do
2020. godine smanji emisija {tetnih
gasova u atmosferi za 20% i da se
pove}a proizvodnja elektri~ne energije iz
obnovljivih izvora (kori{}enjem
hidroenergije, sunca i vetra). Nema~ka je
donela odluku da u periodu do 2020.
godine smanji emisiju {tetnih gasova za
40%.
Projekti malih hidroelektrana u okviru
vi{enamenskih vodoprivrednih sistema u
Srbiji predstavljaju racionalna re{enja sa
energetskog, ekonomskog i ekolo{kog
aspekta. Realizacija projekata
hidroelektrana, kao projekata ~istog
razvoja doprinosi borbi za re{avanje
globalnog problema promene klime i
predstavlja mogu}nost za kori{njenje
povoljnih karbon kredita i fondova u
Srbiji.
Literatura
[1] Sudija opravdanosti izgradnje I
finansiranja brane I akumulacije
“Arilje” na profilu “Svra~kovo;
Energoprojekt - Hidroin`enjering,
Beograd, 2006.
[092]
[2] Studija mogu}eg daljeg razvoja
vodoprivrednog sistema “Selova”;
Energoprojekt - Hidroin`enjering,
Beograd, 2007.
[3] Studija opravdanosti izgradnje VS
Selova; Energoprojekt Hidroin`enjering, Beograd, 1997.
[4] Generalni projekat I prethodna
studija opravdanosti vi{enamenskog
kori{}enja akumulacije “Rovni”;
Energoprojekt - Hidroin`enjering,
Beograd, 2007.
[5] Vodoprivredni sistem “Rovni”,
hidroelektrana; Energoprojekt Hidroin`enjering, Beograd, 198.
energija
Bo`ica Sandi},dipl.in`.
Olga Zdravi}, dipl. ek.
Energoprojekt-In`enjering, Beograd
UDC: 621.311.21.004 : 627.82 (497.1)
Optimalno kori{}enje
hidroenergetskog
potencijala Lima na
potezu Plav-Berane
Tehni~ki opis objekta
Rezime
HE Andrijevica je akumulaciono
postrojenje. Kotom uspora 830,0 mnm,
koja je odabrana tako da svede na
minimum potapanja u dolini Lima i da
se ne potapa naselje Murino, formira
akumulacioni prostor od 106 miliona
m3.Ona je okosnica energetskog
kori{}enja Gornjeg Lima i ~eona
akumulacija na Limu koja ima pozitivne
energetske efekte na nizvodna
postrojenja.
Mesto brane je u kanjonu Sutjeska,
uzvodno od grada Andrijevica, a tip
brane, nasuta brana sa centralnim
glinenim jezgrom.
Centralno glineno jezgro ima nagib 5:1,
a potporna tela od kamena 1:1,8 na
uzvodnom licu i 1:1,7 na nizvodnom
licu. Glineno jezgro je za{ti}eno sa dva
filtarska sloja {irine po 1,50 m. Jezgro
brane fundira}e se min 3,0 m u osnovnoj
steni. Veliki iskop aluvijalnog materijala
vr{i}e se pod za{titom predbrane, do
kote 783,50 mnm u ~ijoj podlozi je
predvi|ena injekciona zavesa u
aluvijumu, za smanjenje dotoka vode u
temeljnu jamu. Za razliku od profila
Lukin vir, gde je u podlozi predbrane
predvi|ena betonska dijafragma, na
profilu Andrijevica predvi|ena je
injekciona zavesa jer izvo|enje betonske
dijafragme mo`e biti ote`ano, pa i
onemogu}eno zbog prisustva krupnih
komada i boldera u aluvijalnom nanosu.
Predvi|ena je injekciona zavesa
promenljive dubine, od 50 m na levom
boku do 100 m u zoni korita reke. Na
levom boku zavesa }e se izvoditi sa
betonske plo~e, a u koritu reke i na
veoma strmom desnom boku iz
horizontalnih galerija sa dva razli~ita
nivoa.
Geodetska visina brane iznosi 70 m.
Merodavna velika voda za
Sveobuhvatna analiza kori{}enja prostora doline Lima, na potezu Plav – Berane,
uzimaju}i u obzir stanje izgra|enosti objekata infrastrukture stambenih i privrednih
objekata, privredni razvoj predvi|en planskom dokumentacijom, kao i mogu}nost
izgradnje hidroenergetskih objekata, rezultirala je ~injenicom da je ure|enje doline
Gornjeg Lima opravdano kroz izgradnju ~eone akumulacije Andrijevica sa
kompenzacionim bazenom Lukin vir.
Ovo hidroenergetsko re{enje }e predstavljati okosnicu privrednog razvoja regiona,
pa je neophodno za{tititi prostor predvi|en za akumulacije, kako ne bi do{lo do
neplanske izgradnje i kompromitovanja predlo`enih re{enja. U tu svrhu je
neophodno izraditi Prostorni plan posebne namene podru~ja koje zahvataju ova
hidropostrojenja.
Klju~ne re~i: hidroenergetski potencijal, brane, dovodni tunel, cevovod,
hidroelektrana
Abstract
Comprehensive analysis of the Lim valley development, section Plav-Berane, taking
into consideration the stage of construction of residential and business structures,
economic progress anticipated by development plans, as well as possible
construction of hydropower structures, resulted in justification of the Upper Lim
valley training through construction of an uppermost reservoir Andrijevica with
compensation reservoir Lukin Vir.
dimenzionisanje preliva je 10.000godi{nja velika voda ~iji maksimum
iznosi 1580 m3/s. Preliv je lociran na
desnoj obali reke, uz samu branu zbog
povoljnijih topografskih i geolo{kih
uslova. Predvi|ena su tri prelivna polja
opremljena segmentnim ustavama
dimenzija 10x11 m. Preko preliva je
predvi|en most. Preliv se nastavlja u
brzotok {irine {irine 35 m i du`ine cca
150 m, a zavr{ava ski odskokom koji
prelivni mlaz usmerava u re~ni tok
nizvodno.
Dovodni organi i pribranska HE
Andrijevica predvi|eni su na levoj obali
Lima.
Dovodni tunel je duga~ak 320 m, od
ulazne gra|evine do po~etka ra~ve
cevovoda i pre~nika je 6,0 m svetlog
otvora. Nizvodno od injekcione zavese u
tunel je ugra|en ~eli~ni cevovod
[093]
pre~nika 5,10 m i du`ine 170 m. Oko 50
m od ulaza predvi|ena je {ahtna
zatvara~nica u kojoj su sme{tena dva
zatvara~a, a pristup je omogu}en sa
pristupnog puta koji se odvaja od krune
brane.
Lokacija ma{inske zgrade je na levoj
obali, neposredno nizvodno od brane, na
platou (767,50 mnm) koji je formiran u
zaseku, a uslovljena je debljinom
aluvijuma u re~nom koritu.
Ma{inska zgrada je fundirana na steni. U
ma{inskoj zgradi su predvi|ene dve
turbine tipa Francis, sa ostalom
neophodnom elektro-ma{inskom
opremom.
U neposrednoj blizini ma{inske zgrade,
gabarita 41,50x22,80 m sme{teno je
razvodno postrojenje.
Garantovani proticaj koji se ispu{ta
nizvodno od brane prera|uje se
energija
energetski ugradnjom ku}nog
agregata.
Nizvodno od HE Andrijevica do
uspora nizvodne akumulacije
Lukin vir, Lim proti~e kroz
kanjon Sutjeska.
Pristup objektima na kruni brane
i pribranskim objektima
predvi|en je putem koji se
odvaja od postoje}eg puta
Andrijevica-Plav.
Postoji tehni~ka mogu}nost
gravitacionog uvo|enja voda
Zlore~ice i [ekularske reke u
akumulaciju Andrijevica i
kori{}enje u HE Andrijevica. Iz
Zlore~ice bi se uvelo prose~no
1,55 m3/s {to bi pove}alo
energetsku proizvodnju 7,0
GWh. Efekti uvo|enja
[ekularske reke su 0,74 m3/s
(prose~na koli~ina vode) ~iji
energetski efekti iznose 3,30
GWh.
Uvo|enje ovih voda posti`e se
tirolskim zahvatom u reci i
talo`nicom kapaciteta 7,75 m3/s
na Zlore~ici, odnosno 3,10 m3/s
na [ekularskoj reci i dovodnim
tunelima minimalnog pre~nika
2,50 m. Du`ina dovoda
Zlore~ice iznosi 4500 m, a
dovoda [ekularske 4.600 m.
Glavna hidromehani~ka i
ma{inska oprema HE
Andrijevica obuhvata opremu
ulazne gra|evine na dovodnom
tunelu (re{etka, ~istilica, set
tablastih zatvara~a ), opremu u
{ahtnoj zatvara~nici (dva
zatvara~a), dovodni cevovod,
opremu ma{inske zgrade
(turbine, predturbinski zatvara~i,
mostna dizalica, sifonski
zatvara~i, portalna dizalica),
opremu preliva (segmentne
ustave) i temeljnog ispusta
(re{etka, glavni i pomo}ni
zatvara~) i cevovod za temeljni
ispust.
Elektrotehni~ku opremu HE
Andrijevica ~ine dva trofazna
vertikalna generatora
prilago|ena za rad sa Francis
turbinom, oprema generatorskog
napona (oprema izvoda i
zvrzdi{ta generatora, {inske veze
generator - transformator), dva
blok transformatora, razvodno
postrojenje 110 kV, postrojenje
sopstvene potro{nje i ostala
pomo}na elektro oprema.
HE Lukin vir je pribransko
akumulaciono postrojenje koje
koristi hidropotencijal Lima
izme|u kota 740,0 i 720,0 mnm.
Kotom uspora 740,0 mnm kojom
se ne remeti prirodni re`im voda
Tabela 1 Osnovni tehni~ki podaci
Naziv elektrane
Tip elektrane
Stacionaža brane (km Lima)
Površina sliva na mestu brane
Srednji višegodišnji protok Qsr(m3/s)
Instalisani protok kroz turbine Qi(m3/s)
Broj agregata
Garantovani protok Qgar (m3/s)
Kota donje vode KDV (mnm)
Bruto pad postrojenja (m)
Neto pad postrojenja (m)
Akumulacioni bazen
Ukupna zapremina akumulacije Vu (106 m3)
Korisna zapremina akumulacije Vk (106 m3)
Mrtav prostor Vm (106 m3)
Kota maksimalnog uspora (mnm)
Kota normalnog uspora (mnm)
Kota minimalnog uspora (mnm)
Brana
Tip brane
Kota krune brane KKB (mnm)
Konstruktivna visina brane (m)
Dužina brane u kruni (m)
Širina brane u kruni (m)
Optoèni tunel
Preènik (m)
Dužina (m)
Verovatnoæa pojave proticaja (%)
Kapacitet (m3/s)
Kota dna ulaza (mnm)
Kota dna izlaza (mnm)
KKPBuzv (mnm)
KKPBniz (mnm)
Temeljni ispust
Lokacija
Dim. èeliènog dela temeljnog ispusta D (m)
Kapacitet (m3/s)
Dužina temeljnog ispusta (m)
Preliv
Tip preliva
Broj prelivnih polja
Širina prelivnog polja (m)
Kota krune preliva (mnm)
Kapacitet preliva (m3/s)
Maksimalna visina prelivnog mlaza (m)
Dovodni organi
Tip
Preènik (m)
Dužina (m)
Èelièni cevovod
Preènik (m)
Dužina (m)
Mašinska zgrada
Položaj
Broj proizvodnih agregata
Tip agregata
Instalisani protok Qi (m3/s)
Instalisana snaga Ni (MW)
Nominalna snaga N (kVA)
Dodatna kolièina vode (m3/s)
ΔE (GWh)
Razvodno postrojenje
Tip
Dimenzije (mxm)
Napon (kV)
Proseèna godišnja proizvodnja (GWh)
[094]
Andrijevica
Lukin vir
akumulaciona pribranska
177+200
670.0
30.03
100.0
2
3.9
763.0
61.00
60.00
akumulaciona pribranska
168+700
905.0
36.20
80.0
2
4.9
720.0
19.40
19.00
106.0
82.0
24.0
830.0
830.0
800.0
16.0
12.0
4.0
740.0
740.0
730.0
nasuta
832.0
97.0
224.0
8.0
nasuta
742.0
24.0
230.0
8.0
7.4
390.0
5
510.00
762.5
760.0
783.5
766.5
9.0
480.0
5
583.00
719.20
716.45
733.70
724.20
adaptacija optoènog tunela
3.0
95.0
200.0
adaptacija optoènog tunela
2.0
33.0
260.0
èeoni
3
10.0
819.0
1580.0
11.0
èeoni
3
10.0
729.0
1705.0
11.0
tunel
6.00
320.0
tunel
5.40
50.0
5.1
170.0
4.8
85.0
na levoj obali
2
Francis
100.0
51.00
2x30200
2.29
10.3
na desnoj obali
2
Kaplan
80.0
13.30
2x7700
1.0
Klasièno
50x25
110
140.50
Klasièno
50x25
110
50.30
energija
U periodu eksploatacije
opto~ni tunel se adaptira u
temeljni ispust ugradnjom
~eli~nog cevovoda na
nizvodnom kraju, du`ine
Nivo cena : mart 2001. godine
280,0 m, pre~nika 2,0 m.
Devizni kurs: 1 DEM = 30 Din
Tabela 2 Cevovod se zavr{ava
zatvara~nicom u kojoj su
R.B.
OPIS/HIDROELEKTRANA
ANDRIJ.-pribr. LUKIN VIR ANDRIJ.pribr
predvi|ena dva zatvara~a za
+L.UKIN VIR
kontrolisano pra`njenje
1
2
3
4
5 (3+4)
akumulacije.
1 INSTALISANA SNAGA (MW)
51.0
13.3
64.3
^eoni preliv sa ustavama je
lociran na levom boku brane,
2
PROSEÈNA PROIZVODNJA (GWh/god.)
kapaciteta 1705 m3/s.
- viša sezona
67.4
24.1
91.6
Predvi|ena su tri prelivna
dan
64.1
22.9
87.0
polja dimenzija 10,0x11,0 m.
noæ
3.4
1.2
4.6
Preko preliva je predvi|en
- niža sezona
73.1
26.2
99.2
most. Preliv se nastavlja u
brzotok {irine 35,0 m i
dan
69.4
24.8
94.3
du`ine cca 60 m, a zavr{ava
noæ
3.7
1.3
5.0
slapi{tem tipa USBR II
- ukupno
140.5
50.3
190.8
{irine 35 m i du`ine 48 m.
3
OSNOVNA STRUKTURA INVESTICIJA (DEM)
Slapi{te je dimenzionisano
na 1000-godi{nju veliku
- graðevinski radovi
97,656,768
61,317,300
158,974,068
vodu koja iznosi 1240 m3/s.
- oprema
50,007,813
27,304,221
77,312,034
Dovodni organi, kao i
- ostala ulaganja
39,204,800
13,880,078
53,084,878
pribranska hidroelektrana
- trajna obrtna sredstva
1,868,694
1,025,016
2,893,710
sme{teni su na desnoj obali
- ukupno
188,738,075
103,526,615
292,264,690
reke. Na ulazu u dovodni
tunel je predvi|ena ~eli~na
4 PERIOD IZGRADNJE (god)
4
3
4
re{etka i zatvara~nica sa dva
5 SPECIFIÈNE INVESTICIJE (DEM/kW)
3,701
7,784
4,545
zatvara~a. Pristup
6 INVESTICIONI KOLIÈNIK (DEM/kWh)
1.34
2.06
1.53
zatvara~nici je predvi|en
mostom raspona cca 8 m.
7
EKONOMSKE CENE (period ekspl. 50 god.) (pf/kWh)
Du`ina dovodnog tunela
- diskontna stopa 6 %
12.00
18.00
13.00
iznosi 150 m, a pre~nik je
- diskontna stopa 8 %
15.00
22.00
17.00
5,40 m. U nizvodnih 100,0
- diskontna stopa 10 %
18.00
26.00
21.00
m je ugra|en ~eli~ni
cevovod sa ra~vom pre~nika
8 PROS.PROD.CENA po tarifama (pf/kWh)
7.90
7.90
7.90
4,80 m. Instalisani proticaj
9
FINANSIJSKA STOPA EFEKTIVNOSTI
HE Lukin vir iznosi 80,0
- po tarifama
2.89%
-0.26%
1.91%
m3/s.
- uveæane tarife 3 puta
13.33%
8.84%
11.80%
Ma{inska zgrada je
predvi|ena na desnoj obali, u
zaseku na koti 725,50 mnm koja je
bokovima je predvi|eno fundiranje
kroz grad Andrijevicu, odnosno branom
brani od 1000-godi{nje velike vode
jezgra brane sa filterskim zonama
geodetske visine 23 m formira se
Lima. U njoj su predvi|ena dve turbine
minimum 3,0 m u osnovnoj steni, kako
akumulacija od 16,0 miliona m3, od
tupa Kaplan sa ostalom neophodnom
je to prikazano na grafi~kim prilozima.
~ega je 12,0x106 m3 koristan prostor.
elektroma{inskom opremom. U
Zbog svoje skromne zapremine, cela
Ova akumulacija slu`i za regulaciju
neposrednoj blizini, na platou je
brana bi se izvela u jednoj gra|evinskoj
protoka neposrednog sliva (pritoka
predvi|eno razvodno postrojenje.
sezoni.
Zlore~ice) i kao kompenzacioni bazen
Energetski prera|ena voda iz odvodne
za uzvodnu vr{nu HE Andrijevica.
Procenjuje se da {kriljci u podlozi
vade se izliva u Lim.
Energetski efekti HE Lukin vir od 13,30
glinenog jezgra imaju veoma malu
Pristup objektima na kruni brane i
MW instalisane snage i 50,30 GWh
vopropustljivost, pa nije predvi|ena
ma{inskoj zgradi predvi|en je putem na
prose~ne godi{nje proizvodnje ostvaruje
injekciona zavesa niti druge mere za
desnoj obali koji se odvaja od lokalnog
se uz uslov da uzvodno postoji HE
smanjenje gubitaka vode iz
puta za Rijeku Marseni}a. Predvi|ena je
Andrijevica. U suprotnom, ako se
akumulacije.
i rekonstrukcija ovog puta u du`ini od
istovremeno ne gradi Andrijevica
Evakuacija vode za vreme gra|enja
3,20 km.
energetska proizvodnja bi se smanjila za brane i objekata uz branu predvi|ena je
cca 15%, a koristan akumulacioni
U HE Lukin vir se prera|uju dodatne
opto~nim tunelom lociranim na levom
prostor bi bio zasut nanosom.
vode [ekularske reke u slu~aju da se
boku, du`ine oko 409 m, pre~nika
prevedu u akumulaciju Andrijevica, ~iji
S obzirom na skromnu visinu brane i
svetlog otvora 9,0 m.
skromni energetski efekti iznose 1,0
debljinu aluviona u podru~ju brane,
Uzvodna predbrana nije neophodna jer
GWh.
predvi|eno je da cela brana bude
njenu ulogu ostvaruje glavna brana koja
fundira na aluvijumu. U podlozi brane,
Hidromehani~ku i ma{insku opremu HE
se gradi u jednoj sezoni. Nizvodna
u podru~ju re~nog korita predvi|ena je
Lukin vir ~ine oprema ulazne gra|evine
predbrana je zaseban objekat, lociran na
betonska dijafragma za obezbe|enje
na dovodnom tunelu (re{etka, ~istilica,
su`enju kod postoje}eg mosta, sa
vododr`ivosti pregradnog profila. Na
set tablastih zatvara~a ), oprema u
krunom na koti 724.20 mnm.
PREGLED OSNOVNIH ENERGETSKO-EKONOMSKIH
POKAZATELJA ZA HES ANDRIJEVICA-LUKIN VIR
[095]
energija
Regulacija korita Lima nizvodno
od HE Lukin Vir
Slika 1 Pregledna situacija
U kontekstu izgradnje uzvodnih
akumulacija Andrijevica i Lukin vir ima
mesta regulaciji korita Lima nizvodno
od HE Lukin vir, ~iji je zadatak
stabilizacija korita i eliminisanje {tetnog
uticaja velikih voda, tj. plavljenja
poljoprivrednih povr{ina, privrednih i
infrastrukturnih objekata (naselja,
saobra}ajnica).
Stabilizacijom korita omogu}ila bi se i
kontrolisana eksploatacija {ljunka, pa ne
bi dolazilo do promene re~nog toka u
povodnjima.
Regulacijom pomenutog poteza, ~ije
se investicije procenjuju na 9.7
miliona DEM (ili 5 miliona evra),
dobilo bi se oko 600 ha zemlji{ta za
intenzivnu poljoprivrednu
proizvodnju i prakti~no
kompenzovalo ukupno potapanje
zemlji{ta uzvodno predvi|enih HE
Andrijevica i HE Lukin vir.
Osnovni pokazatelji za HE
Andrijevica i HE Lukin Vir
U tabeli 1 dati su osnovni tehni~ki
podaci za predlo`ene HE Andrijevica i
HE Lukin vir, a u tabeli 2 osnovni
energetsko ekonomski pokazatelji
pojedina~no i u paketu.
Literatura
Energoprojekt-Hidroin`enjering ad Optimalno kori{}enje hidroenergetskog
potencijala Lima na potezu Plav Berane, 2001. god.
{ahtnoj zatvara~nici (dva zatvara~a),
dovodni cevovod, oprema ma{inske
zgrade (turbine, predturbinski zatvara~i,
mostna dizalica, sifonski zatvara~i,
portalna dizalica), oprema preliva
(segmentne ustave) i temeljnog ispusta
(re{etka, glavni i pomo}ni zatvara~) i
cevovod za temeljni ispust.
Elektrotehni~ku opremu HE Lukin vir
~ine dva trofazna vertikalna generatora
prilago|ena za rad sa Kaplan turbinom,
oprema generatorskog napona (oprema
izvoda i zvezdi{ta generatora, {inske
veze generator - transformator), dva blok
transformatora, razvodno postrojenje
110 kV, postrojenje sopstvene potro{nje
i ostala pomo}na elektro oprema.
Veza hidroelektrana sa mre`om
ostvarena je na naponu 110 kV, a
plasman proizvedene energije u
elektoenergetski sistem je predvi|en
preko dva dalekovoda 110 kV za svaku
elektranu.
Ukupna du`ina dalekovoda iznosi 73
km.
[096]
energija
Slika 2 Hidrauli~ka {ema
[097]
energija
Slika 3 Situacija HE “Andrijevica”
[098]
energija
Slika 4 Situacija HE “Lukin Vir”
[099]
energija
Nada Jev|evi}, Olivera Doklesti}, Roman Muli},
Srba Patgrnogi}
UDC: 662.756.3 (497.16)
Biodizel i u Crnoj Gori
1. Vreme je za biodizel i
u Crnoj Gori
Ekolo{ka dr`ava postaje stvarnost.
Prekrasni Jadran, jedinstvena Boka
Kotorska, nevi|ena planinske vrleti i
jezera… gostoprimljivi, privla~ni i
uslu`ni ljudi predstavljaju prvu
pretpostavku turisti~kog razvoja, a
za{tita `ivotne sredine je esencijalni
uslov ekonomskog prosperiteta,
imperativ odr`ivog razvoja.
Kao i u svim manje ili vi{e razvijenim
zemljama, i u Crnoj Gori motori sa
unutra{njim sagorevanjem predstavljaju
ekolo{ki problem broj jedan. U njihovim
izduvnim gasovima nalaze se
nedozvoljivo velike koli~ine opasnih
gasova (COx, NOx, SOx…
ugljovodonika, ugljenih ~estica) i
kancerogenih materija (te{ki metali,
aromati, aldehidi, ketoni…)
Broj ovih i ovakvih motora je relativno
velik u odnosu na ekonomske
mogu}nosti za{tite `ivotne sredine.
Re{enje je u pravovremenom delovanju,
preventivnom pove}anju kvaliteta
motora, radikalnom unapre|enju
kvaliteta goriva.
Razvijene zemlje vide izlaz iz
postoje}eg stanja sve ve}eg zaga|enja
`ivotne sredine u pove}anju proizvodnje
i potro{nje biogoriva, biomaziva... Stoga
sprovode politiku proizvodnje ekomotora na eko-goriva, eko-maziva.
Biedizel, od davnina poznato hemijsko
jedinjenje metil estri masnih kiselina,
predstavlja marketin{ki nov proizvod –
ekolo{ko gorivo, koje radikalno
umanjuje sadr`aj opasnih materija u
izduvnim gasovima dizel motora, i to;
- CO i do 70 %,
- Ugljovodonika oko 50 %,
- ^estica (C) oko 50 %,
- NOx do 10 %...
Rezime
Biodizel je marketin{ki nov proizvod, ekolo{ki imperativ savremenog doba.
Ekolo{ka i energetska svojstva, kao i ekonomske potrebe dovode biodizel u `i`u
energetske pa`nje razvijenih zemalja.
Potrebe manje razvijenih zemalja za biodizelom nisu ni{ta manje. Naprotiv,
orijentacija na unapre|ivanje bioenergetike je praksa sve ve}eg broja energetski
zavisnih zemalja.
I Crna Gora ima strate{kih, u prvom redu ekolo{kih razloga za razvoj
bioenergetike, za uspostavljanje proizvodnje biodizela. Prvi koraci su u~injeni.
Ekolozi su odlu~ili da re{e ne mali ekolo{ki problem otpadnih biogenih masno}a u
Crnoj Gori, posebno u Primorskim krajevima. Razvili su {iroku akciju prikupljanja
rabljenih biljnih ulja iz restorana, pr`ionica, pe~enjara, pekara…Preradom ovih
masno}a, proizvodnjom biodizela od njih posti`e se dvostroki ekolo{ki cilj.
Klju~ne re~i: Ekologija, biodizel, ekonomija, turizam, energija…
Sumpornih oksida prakti~no nema, a
ciklus CO2 se zatvara tako da se bilans
ovog glavnog prouzrokova~a «efekta
staklene ba{te» svodi na nulu.
Ugljendioksida se produkuje u motorima
onoliko koliko se potro{i u proizvodnji
uljarica.
Istovremeno, biodizel predstavlja i aditiv
za pobolj{anje energetskih i ekolo{kih
svojstava obi~nog fosilnog dizela.
Eksperimentalna primena biodizela u
obi~nom dizelu od svega 1%,
realizovana u Minesoti (SAD), dala je
fantasti~ne rezultate. Opasne materije u
izduvnim gasovima sme{e su radikalno
smanjene. Kako? Uz pomo} kiseonika iz
esterske grupe biodizela. Heperaktivnmi
, nascentni kiseonik iz metilestera
masnih kiselina, koji ina~e sam po sebi
umanjuje energetsku mo} biodizela
po{to ne gori, sagoreva ugljenmonoksid,
ugljenovodonike... smanjuju}i ove
opasne materije u izduvnim gasovima, i
na taj na~in, pove}avaju}i energetsku
mo} biodizela.
I u energetskom pogledu, biodizel
oplemenjuje fosilni dizel. On se dodaje
obi~nom dizelu, umesto opasnih i
kancerogenih sumpornih i aromatskih
[100]
jedinjenja, da bi im pove}ao mazivost i
cetanski broj.
Nusproizvod u proizvodnji biodizela je,
tako|e, od davnina poznata i {iroko
primenjivana strate{ka eko hemikalija
glicerol. Pored veoma razgranate
primene produkata glicerinske hemije,
naglasak se danas stavlja na dobijanje
glicerolterbutiletra, koji je ekolo{ka
alternativa opasnim jedinjenjima (olovo,
benzol...) koji se koriste kao aditivi u
proizvodnji benzina radi pobolj{anja
oktanskog broja.
Razvijene zemlje osvetljavaju put
ubrzanog kretanja zaostalih dru{tava u
svakom, pa i u ekolo{kom i energetskom
pogledu. Dr`avnom intervencijom oni
obezbe|uju galopiraju}i porast
proizvodnje biodizela posebno,
biogoriva uop{te.
Na primer, Evropska komisija
Direktivama obavezuje sve ~lanice
Evropske unije na zamenu fosilnih
goriva biogorivima i to 0,75 % svake
godine.
To je mogu}e, ~ak po`eljno i u Crnoj
Gori. U evropskoj Crnoj Gori to }e biti i
obaveza. Uz sve ve}i uvoz fosilnih
goriva, ima punog ekolo{kog opravdanja
energija
i za uvoz biodizela. [ta vi{e Crna Gora
ima geografske i ekonomske
predispozicije za proizvodnju,
racionalnu potro{nju pa i izvoz
biodizela.
Kao primorska zemlja, koja oskudeva u
energentima, Crna Gora je predodre|ena
za uvoz jeftinih biljnih ulja, za njihov
jeftin pomorski prevoz, povoljnu preradu
u biodizel, za potro{nju i prodaju pod
konkurentnijim uslovima od
kontinentalnih zemalja.
Kao inicijalni po~etak mo`e poslu`iti
prividno skroman, mukotrpno lansiran,
ekolo{ki dvostruko zna~ajan projekat:
Prikupljanje i prerada otpadnih biljnih
masno}a u Crnoj Gori. Podcenjiva~kim
osmesima nema mesta. Nesporno je
mala koli~ina otpadnih masno}a iz
restorana, pekara, pe~enjara...Crne Gore.
Me|utim, prevelika je {teta koja se
nanisi `ivotnoj sredini. Bacanje jednog
litra otpadnog biljnog ulja u vodotok je
finansijski bezna~ajan ~in. Pre~i{}avanje
tako zaga|ene vode, odvajanje ba~enog
ulja radi dobijanja, na primer, pija}e
vode zahteva ogfromna finansijska
sredstva. Samo sa jednim litrom
otpadnog ulja zaga|uje se 400.000 litara
vode. Poslovna {teta od zaga|ivanja
mora je nemerljivo velika. Bacanjem
otpadnog ulja iz restorana, pe}enjara,
pr`ionica, pekara, itd. u Bokokotorski
zaliv, okiva se ovaj jadranski dragulj
masnom folijom. Goreg antimarketinga
po crnogorski turizam nema i ne mo`e
biti.
Vi{e stotina kori{}enog, rabljenog
biljnog ulja, koje sadr`i i opasna i
kancerogena jedinjenja (akrolein i dr.
ketoni i aldehidi...), pretvara se u opasan
otpad. Najvi{e se baca u more. Manjim
delom se koristi kao sto~na hrana, {to je,
tako|e, opasno. U lanac ishrane, na ovaj
na~in, ubacuju se otrovi... I jedno i
drugo i tre}e mora biti zakonski
zabranjeno i sankcionisano. I to odmah.
To je praksa evropskih zemalja.
Naravno, mora se neodlo`no realizovati
alternativno ekolo{ko re{enje. Prvi
koraci su u~injeni. Put ka racionalnom
re{enju je trasiran. Uprkos otpora
tradicionalnih navika i nehata, tokom
protekle tri godine, prvi rezultati su
ostvareni. Rabljena biljna ulja se sve
manje bacaju u Boku Kotorsku.
Prikupljaju se i deponuju. Ekolo{ka
mre`a se mukotrpno, sporo {iri od Igala
na sve strane. Obuhvatila je vi{e naselja
Boke Kotorske, Budvu,
Be~i}e...Petrovac. No, to nije dovoljno.
Potreban je neodlo`an i potpun uspeh,
prikupljanje, deponovanje i prerada
celokupnih koli~ina otpadnih biogenih
masno}a, proizvodnja biodizela, masnih
kiselina, glicerinske vode... zelene struje
od njih.
Vremena za ~ekanje nema. [tete su
vidljive i neopravdane. U akciju se
Tabela 2 Rast proizvodnje biodizela u EU (u hiljadama tona)
Zemlja
1988. 1995. 1998. 2004.
Nema~ka
105. 1088.
Italija
107. 419.
Francuska
260. 502.
V.Britanija
15.
[panija
70.
^e{ka
55.
Austrija
25.
100
Poljska
Slovenija
8.
Evropska unija 180. 295. 599. 2246.
SAD
110. 175.
Srbija
10.
moraju uklju~iti nadle`ni iz svih
struktura. Pored ekologa, volontera koji
se predano anga`uju, pregala~ki strpljivo
rade na edukaciji i prikupljanju otpadnih
masno}a, postoje nadle`ni organi, pa i
pla}ene slu`be koje se mogu uklju~iti u
ovu ekolo{ku aktivnost. Kona~no, to je
jedna od operacionalizacija davno
usvojene politike: Crna Gora – ekolo{ka
dr`ava. Ekolo{kom dru{tvu «Boka
Kotorska», volonterima, stru~njacima,
zainteresovanim privrednicima treba da
se priklju~e turisti~ki radnici, inspekcije,
svi nadle`ni i dobronamerni. I dr`ava.
Bioenergetika u Crnoj Gori ima
ogromne ne samo ekolo{ke, ve}
energetske i ekonomske potencijale. Oni
mogu biti valorizovani u proizvodnji
biodizela i glicerola, biogasa i
organskih (ekolo{kih), toplotne i
elektri~ne energije
2. Proizvodnja biodizela u
Evropskoj uniji
Proizvodnja i potro{nja biodizela u
razvijenim zemljama Evropske unije
imaju eksplozivan rast. Uzroci su
poznati. Nagli razvoj bioenergetike
izazvala je energetska, odnosno ekolo{ka
kriza.
Obnovljiva, neotrovna, biorazgadljiva
goriva ponovo su na ceni. Pregrejana
tra`nja za ovim energentima pospe{uje
se i usmerava dr`avnom intervencijom.
Evropske unija, posebno, propisuje
normativne, finansijske, tehnoekolo{ke
pretpostavke za ostvarenje
projektovanog trenda tra`nje biogoriva.
Njene Direktive
su imperativne. Pod pretnjom sankcija
zbog neizvr{enja, uz obe}anje nagrada
(premija i sl.) za izvr{enje , neopozivo
nala`u supstituciju 0,75 fosilnih goriva
biogorivima, odnosno 2 % u 2005.
godini, a 5,75 % u 2010. godini.
Rezultati nisu izostali. Zahvaljuju}i
radikalniom marketin{kim merama,
zabele`ene su do sada nevi|ene stope
rasta proizvodnje i potro{nje biodizela.
Desetogodi{nji period sve ve}e tra`nje
biodizela se nastavlja. Nosioci ubrzanog
[101]
2005.
2006.
1903.
2681.
817.
857.
532
775.
51.
445.
73.
224.
60. 188.203.
125.
134.
100.
150.
17.
4230.
6070.
4630.
2007.
2010.
7750.
13450.
15.
100.
rasta su Nema~ka, Italija francuska…
Njima se priklju~uju manje razvijene
zemlje, novoprimljene ~lanice EU:
^e{ka, Poljska, Slova~ka, Slovenija…
3. Znanja i iskustva o biodizelu
u oleohemiji Srbije
Hemijski procesi esterifikacije bili su
veoma zastupljeni u Hemijskoj industriji
Srbije. U HINS-u Novi Sad radjeni su
poliestri, u Hemik-u Kikinda epoksidi, u
Prvoj iskri Bari~ sulvfonati… u Briksolu
Vr{ac dioktiftalat, u Hempru [id alkidne
smole, u Merimi Kru{evac ~itava paleta
tenzida itd.
Prva sveobuhvatna elaboracija
oleohemijskog programa u Srbiji
ura|ena je u projektima za izgradnju
kombinata “Alkamin” u Novom Be~eju.
Na`alost, tada ste~ena znanja su
zaboravljena. Ostaju projekti u kojima je
navedeno: Na bazi uglavnom doma}ih
sirovina, ve}im delom otpadnih masno}a
iz uljne i klani~ne industrije, iz kafilerija
i fabrika `elatina… predvi|ena je
proizvodnja:
- glicerola
2396,
- estera masnih kiselina
2000,
- frakcionisanih, modifikovanih
masnih kiselina
6000,
- destilisanih, hidrogenovanih
masnih kiselina
2000,
- destilisanih, frakcionisanih
masnih alkohola
10000,
- n-derivata masnih kiselina:
primarni amini
1250,
kvaternerne amonijum soli 1750,
tercijarni amini
500,
diamini
500,
etoksilati
500,
aminske soli
200,
amidi masnih kiselina
300,
- sulfatirani produkti
1200,
- emulgatori za sintetski kau~uk 2000,
- smolne kiselina
1000,
- itd.
Ukupno:
40.000. tona godi{nje.
Sa otvaranjem ere biodizela (1994.1995.), doma}a znanja i iskustva iz
oblasti tehnologije esterifikacije dolaze
do izra`aja. Najve}i rezultati su
ostvareni u Prvoj iskri Bari~.
energija
Stru~njaci ove firme re{ili su, u kratkom
roku, brojne tehni~ko-tehnolo{ke,
in`enjering probleme proizvodnje
metilestera masnih kiselina.
Prva iskra in`enjering osvojila je {ar`ni
tehnolo{ki postupak za dobijanje
biodizela, uradio je tehni~ku
dokumentaciji, izgradio fabriku
biodizela od 20.000 tona godi{nje...
patentirao je tehnologiju i atestirao
proizvod.
Prva iskra-Bazna hemija je u~inila sve to
za kontinualni tehnolo{ki postupak
dobijanja biodizela.
Obe fabrike proizvele su preko 10.000.
tona biodizela tokom 1994. i 1995.
godine.
U isto vreme, pokrenuti su pogoni za
proizvodnju biodizela: Briksol Vr{ac,
Hempro [id, Kalisto Ada, Aga ^oka,
MBI Trade Po`ega, Ekoprimat novo
Milo{evo, Primus eko Subotica, a
nekoliko godina kasnije HINS Novi Sad,
Eko-med Pan~evo,
NRG InvestBeograd, Korak Ni{...
Jedini pogon biodizela koji u
kontinuitetu radi 12 godina je Ekoprimat
(sada Bio-ekoprimat) iz Novog
Milo{eva. U njemu se preradjuju
otpadna biljna ulja po suvom
tehnolo{kom postupku.
Doma}e tehnologije bile su predmet
transfera u zemlji i inostranstvu.
U Briksolu i u Ekoprimatu razradjene su
tehnologije za preradu sirovog glicerola,
za separaciju masnih kiselina i
glicerinske vode, za pre~i{}avanje
glicerinske vode.
Ina~e, tehnologije za proizvodnju svih
tipova glicerola su veoma dobro poznate
u zemlji. Decenijama su uspe{no radile
fabrike glicerola u Merimi Kru{evac i
Albusu Novi Sad.
Pre desetak godina, Srbija je bila me|u
zna~ajnijim promotorima biodizela. U
me|uvremenu, vra}ena je na po~etak.
Na sre}u, nov po~etak ozna~ava
izgradnja i pu{tanje u rad prve moderne
fabrike biodizela, kapaciteta 100.000
tona godi{nje. Uz njenu pomo}, doma}a
znanja iz oleohemijske proizvodnje
metilestera i glicerola mogu biti
revitalizovana. Ona otvara {iroke
mogu}nosti za tehnolo{ki razvoj ~itave
hemije metilestera masnih kiselina, za
unapre|enje proizvodnje i primene ne
samo biodizela, ve} i nusproizvoda i
derivata. U njoj mogu biti ste~ena
neophodna proizvodna iskustva.
Pored izgradnje mre`e malih i srednjih
pogona za proizvodnju biodizela, uspeh
}e biti potpun tek sa re{enjem (ne samo
ekolo{kog) velikog problema otpadnih,
bolje industrijskih, animalnih i uljnih
masno}a iz postoje}ih fabrika ulja, mesa,
iz kafilerija...
4. Zaklju~ak
Mada je zna~aj razmatranog eko
problema nesporan. Njegovo
imperativno re{avanje prevazilazi
mogu}nost realizacije prirodnih i radom
stvorenih potencijala kroz proizvodnju
biodizela i biogasa.
Literatura
Roman Muli} i sar., Novo u
reprodukcionom procesu biodizela,
Energetika 2007, Zbornik radova,
Beograd, str. 138
JDB, Vreme je za biodizel, Traktori i
pogonske ma{ine, 2002, 1, str.31,
[kori} Dragan i sar., Biljna ulja kao
sirovina za dobijanje biodizela, Zbornik ,
Bioenergeteka reprodukcija u
poljoprivredi, 1995, str. 26
Dejan Skala i saqr., Nove tehnologije
sinteze biodizela, YUNG, 2005
Hielscher, Ultrasound Technology
Budva, oktobar 2007.
[102]
Download

2007-3-4