MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2011 MARKÉTA NOVÁKOVÁ

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Analýza složení a vlastností výstupních produktů výrobního procesu elektrárny Ledvice Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Konrád, Ph.D. Vypracovala: Markéta Nováková Brno 2011

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma:.. vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomanta.

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu práce Ing. Zdeňkovi Konrádovi, Ph.D. za cenné rady a připomínky při zpracování této diplomové práce. Rovněž bych chtěla co nejsrdečněji poděkovat firmě ECO-BUILDING BRNO s.r.o., hlavně bych chtěla poděkovat panu Ing. Miroslavu Bílému, CSc. za jeho ochotu a trpělivost při vysvětlení všech otázek týkajících se aktuálních problémů technologií likvidace vedlejších energetických produktů v Elektrárně Ledvice. Dále bych chtěla poděkovat zaměstnancům firmy RECYCLING SERVICE s.r.o. hlavně paní Ing.Yvonně Parmové za odbornou pomoc při provádění praktické laboratorní části, za cenné rady a zázemí, které mi poskytli.

5 ABSTRAKT Tato diplomová práce se zabývá analýzou složení a vlastnostmi výstupních vedlejších energetických produktů výrobního procesu elektrárny Ledvice. Je zde řešena problematika charakterizující druh a složení vedlejších energetických produktů vznikajících ve výrobním procesu elektrárny Ledvice s následným využitím v energetice a stavebnictví. Dále je uvedeno zhodnocení řešené problematiky v souladu s platnou legislativou u nás i v zahraničí. Pozornost je především kladena na popis výrobního procesu litých granulátů a stabilizátů, kde jsou součástí praktická měření charakteristik vstupních materiálů a výstupních produktů, které byly provedeny vhodnými technologickými zkouškami a jsou zároveň v souladu s normovými požadavky. V neposlední řadě jsou zformulovány závěry a praktická doporučení pro další vývoj této problematiky. Klíčová slova: vedlejší energetické produkty, litý granulát, stabilizát, elektrárna Ledvice ABSTRACT This thesis deals with the analysis of the composition and properties of the output of secondary energy products manufactory process the power Ledvice. There is a solved problem of characterizing the nature and composition secondary energy products resulting in the production process the power Ledvice with next use in energy and construction. Also included is an assessment of solved problems in accordance with applicable legislation in this country and abroad. The focus is primarily on the description of the manufacturing process cast granulate and stabilizated material, which are part of the practical measurements and output products, which were carried out by appropriate testing technology and are also in accordance with standard requirements. Last but not least, findings and practical recommendations for further developments regarding this issue. Key words: Secondary energy products, cast granulate, stabilized material, power Ledvice

6 OSNOVA 1 ÚVOD CÍL PRÁCE SOUČASNÝ STAV POZNATKŮ Elektrárna Ledvice Přehled platných právních předpisů v rámci VEP Charakteristika VEP (druh a složení) vznikající v ELE Produkty ze stávajícího zdroje ELE Produkty po uvedení NZ do provozu Zpracování VEP Míchací centrum I (MC I) Míchací centrum II (MC II) Doprava čerpatelného stabilizátu Certifikace VEP Certifikované výrobky ELE Nový zdroj ELE (NZ ELE W) MATERIÁL A METODIKA Charakteristika vstupních surovin Rozsah laboratorních a technologických zkoušek Výsledky laboratorních a technologických zkoušek Technologické zkoušky stabilizátů z produktů ELE Program a cíl zkoušek Charakteristika vstupních surovin Složení zkušebních směsí VÝSLEDKY Výsledky technologických zkoušek Základní vlastnosti stabilizátu s přídavkem vápna Základní vlastnosti stabilizátu s přídavkem ložového popela Zhodnocení výsledků technologických zkoušek DISKUSE Užití popílkových stabilizátů Další možné využití popílku jako DS...59

7 7 ZÁVĚR SEZNAM ZKRATEK SEZNAM LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH...71

8 1 ÚVOD Páteřním systémem naší poměrně velmi silně rozvinuté energetiky je provoz velkých klasických elektráren spalujících převážně uhlí z tuzemských zdrojů. Pravděpodobně pouze dočasný odklon od jaderné energetiky zaznamenaný v naší republice i ve většině zemí EU význam uhelných elektráren spíše posílil. I ze stávajících koncepcí rozvoje energetiky je zřejmé, že provoz klasických elektráren a tepláren bude mít v České republice i v příštích letech velmi významnou úlohu. V průběhu posledních dvaceti let prošla absolutní většina našich energetických zdrojů etapou rozsáhlých modernizací a rekonstrukcí. Převážně se jednalo o instalaci moderních odsiřovacích zařízení, při této příležitosti byla téměř ve všech případech provedena i celková modernizace zařízení pro nakládání s vedlejšími energetickými produkty (dále jen VEP) převážně zastoupenými popílkem a produkty z odsiřovacích procesů. V současné době je technická úroveň těchto zařízení u všech velkých a středních energetických zdrojů na velmi dobré úrovni plně srovnatelné s vyspělými zeměmi EU. Většinou v souvislosti s instalací odsiřovacích zařízení došlo i k zásadní změně koncepce v nakládání s VEP. Dříve provozované systémy hydraulické dopravy popílku a strusky na složiště byly zrušeny, odpadní produkty jsou zachycovány a skladovány v suchém stavu. U jednotlivých elektráren a tepláren byla vybudována moderní míchací centra na výrobu popílkových stabilizátů jako nových druhů stavebních polotovarů, většinou jsou tyto produkty používány pro uzavírání popílkových složišť, terénní úpravy a rekultivace. Postupně se zvyšuje i využívání popílkových stabilizátů ve stavebnictví. Z hlediska uplatněných technologií v oblasti nakládání s VEP má v rámci akciové společnosti ČEZ Praha dosti prioritní postavení Elektrárna Ledvice (dále jen ELE). Zde byl poprvé v zemích EU uveden do provozu systém vysokotlaké potrubní dopravy čerpatelných stabilizátů vyráběných z fluidních popílků. Celý systém včetně speciálních vysokotlakých čerpadel dodala k danému účelu holandská firma GEHO, míchací centrum pro výrobu čerpatelného stabilizátu včetně trubní přepravy je v ELE označováno jako GEHO 1. Několikaleté velmi dobré zkušenosti z provozu tohoto zařízení prokázaly jeho spolehlivost a ekonomickou výhodnost. Na základě těchto zkušeností jsou podobná zařízení připravována k realizaci u nás i v zahraničí. V současné době probíhá v ČEZ, a.s., ELE závěrečná etapa komplexní modernizace. Po uvedení nového zdroje (dále jen NZ) W do provozu a zvláště - 8 -

9 po zprovoznění nového systému vysokotlaké potrubní dopravy litého granulátu na složiště (GEHO 2) bude ELE představovat vzorové řešení systému nakládání s VEP Uplatněné technologické postupy budou mít charakter nejenom evropské, ale v řadě technických parametrů i absolutní světové novosti. Důležitou součástí modernizace celé elektrárny je připravovaná rekonstrukce míchacího centra I (dále jen MC I) pro výrobu optimálně vlhčených stabilizátů určených k budování hutněných zemních těles, zejména hrázek na odkalištích a tělesa dopravního koridoru. V souvislosti s plánovaným odstavením dvou starých klasických kotlů k termínu zprovoznění nového zdroje (dále jen NZ) a s odstavením dosud provozovaného souboru odsiřování kouřových plynů polosuchou metodou bude i výroba litého granulátu (dále jen LG) v novém míchacím centru provozována v podmínkách nových materiálových vstupů. Kvalitní optimálně vlhčený stabilizát bude v rekonstruovaném MC I vyráběn z klasického vysokoteplotního popílku dopravovaného z NZ. Jako pojivová složka má být ve smyslu technického zadání použito práškové jemně mleté vápno. V rámci přípravy realizačního záměru byl předložen návrh variantního úsporného řešení, které předpokládá nahrazení vysoké spotřeby drahého práškového vápna ložovým popelem s vysokým obsahem volného CaO, který v ELE odpadá z provozu fluidního kotle (dále jen FK). Na přípravě technologických a projektových podkladů pro výstavbu míchacího centra NZ i nového řešení MC I pro výrobu stabilizátu se významně podílí firma ECO- BUILDING BRNO s.r.o., jako dodavatel strojního zařízení a firma RECYCLING SERVICE s.r.o., která provádí potřebné technologické zkoušky. S těmito firmami jsem spolupracovala na své diplomové práci. V součinnosti s vývojem nové technologie byla v laboratoři firmy RECYCLING SERVICE s.r.o. provedena i převážná část laboratorních zkoušek, potřebných měření a jejich vyhodnocení, které jsou obsahem praktické části mé diplomové práce

10 2 CÍL PRÁCE Cílem předložené diplomové práce je v souladu se zadáním provedení prací zaměřených na analýzu složení a vlastnosti výstupních produktů výrobního procesu ELE. Je zde řešena problematika charakterizující druh, složení a vlastnosti VEP vznikajících ve výrobním procesu ELE s následným využitím v energetice a stavebnictví. Dále je uvedeno zhodnocení řešené problematiky v souladu s platnou legislativou u nás i v zahraničí. Při zpracování teoretické části práce byla zvýšená pozornost kladena na popis výrobního procesu LG a stabilizátů. Převážná část diplomové práce je však zaměřena na problematiku technologických zkoušek efektivního využití VEP z ELE pro výrobu popílkových stabilizátů, která je členěna do tří postupových pracovních etap. Do programu prováděných laboratorních a technologických zkoušek byla zařazena i samostatná přípravná etapa, která je věnována problematice výroby klasických druhů popílkových stabilizátů, které jsou v tradičním provedení připravovány na bázi klasických popílků a běžných druhů pojiv. Obsahovou náplní přípravné pracovní etapy byly zkoušky výroby a stanovení vlastností dosud známých běžných druhů popílkových stabilizátů, které jsou již především pro účely užití ve stavební výrobě produkovány s dobrými uživatelskými výsledky. Při těchto zkouškách byl použit černouhelný popílek z elektrárny Dětmarovice (dále jen EDĚ) a hnědouhelný popílek z teplárny Otrokovice (dále jen TOT) v kombinaci s cementem a vápnem jako běžnými druhy pojiv. Tato přípravná etapa byla do programu laboratorních a technologických zkoušek zařazena zejména z toho důvodu, že umožňuje velmi názorné porovnání vlastností nových druhů čerpatelných stabilizátů a granulátů z nových technologických procesů v ELE s klasickými druhy popílkových stabilizátů. Zejména toto porovnání umožní dokladovat výhodnost kombinovaného užití klasických a fluidních popílků, které i bez přídavku drahých pojiv nabízí možnost výroby kvalitnějších stavebních polotovarů. Rozhodující část provedených technologických zkoušek, členěných již uvedeným způsobem do tří postupových etap, byla zaměřena na problematiku zpracování klasických a fluidních popílků z ELE s konkrétní vazbou na připravovanou rekonstrukci a modernizaci MC I. Zadání pro návrh plánovaných úprav MC I předpokládá výrobu optimálně vlhčeného popílkového stabilizátu z klasického popílku s přídavkem práškového vápna jako pojiva. Obsahovou náplní první pracovní etapy proto bylo provedení zkoušek výroby stabilizátu ve smyslu zadání s tím, že byl vyšetřován

11 zejména vliv hmotnostního přídavku pojiva na dosažené pevnosti v tlaku prostém u vzorků vyzrálých stabilizátů. S dílčím cílem ověřit a prokázat reálnost a výhodnost návrhu na náhradu práškového vápna ložovým popelem z místního zdroje byla provedena druhá postupová pracovní etapa technologických zkoušek. Receptury pro výrobu zkušebních směsí byly při zkouškách voleny tak, že při známém obsahu volného vápna v ložovém popelu byla tato surovinová složka dávkována u jednotlivých vzorků takovým způsobem, aby v přepočtu byly obsahy volného vápna ve směsi stejné jako u vzorků vyrobených v první pracovní etapě. Uvedený pracovní cíl byl sledován i při formulaci zadání a při provádění doplňkové části těchto technologických zkoušek. Zde byl záměrně použit méně kvalitní (hrubší) klasický popílek v kombinaci s ložovým popelem o nižším obsahu volného vápna, který může být v určitých mezních provozních stavech dočasně produkován. Spíše doplňkovým, ale rovněž velmi důležitým cílem této části práce bylo prokázat, že i v kombinaci výše uvedených nepříznivých vlivů bude mít vyráběný stabilizát ještě vyhovující vlastnosti a že i v tomto případě může být náhrada mletého vápna ložovým popelem uplatněna. Do programu praktické části diplomové práce byla zařazena i třetí pracovní etapa vyvolaná aktuální potřebou ověřit možnost výroby optimálně vlhčených popílkových stabilizátů, které po vyzrání budou vykazovat příznivé hodnoty koeficientu propustnosti a výhledově by byly vyráběny pro účely minerálního těsnění dna kazet pro ukládání LG. Také v této části provedených zkoušek byla uplatněna zásada výhodného kombinovaného zpracování vlastních produktů z elektrárny s cílem nepoužít při přípravě stabilizátů cement nebo práškové vápno. Svodným cílem diplomové práce je především na základě laboratorních a technologických zkoušek provedených v praktické části definovat závěry a doporučení, které mohou být využity při konečném návrhu úprav MC I, případně při návrhu konstrukčního řešení kazet pro ukládání LG. Současně je možno na základě vyhodnocených výsledků zkoušek doporučit vhodné způsoby užití popílkových stabilizátů jako nových výrobků ve stavebnictví

12 3 SOUČASNÝ STAV POZNATKŮ 3.1 Elektrárna Ledvice ELE se nachází cca m severně od města Bílina. Areál elektrárny má trojúhelníkový tvar a je ohraničen na západní straně hnědouhelným velkolomem Severočeských dolů Důl Bílina (dále jen SD-DB), ze severu vlečkovištěm uhlí DB a na východě vlastní vlečkou a dále tratí České dráhy Teplice Bílina. ELE kromě výroby elektrické energie zajišťuje dodávky tepla pro odběratele v nejbližším okolí prostřednictvím teplárenské společnosti United Energy (Teplice, Bílina) a pro DB. V ELE je spalováno hnědé energetické uhlí o výhřevnosti 10, J.kg -1 z DB. Uhlí je dopravováno přímo pásovými dopravníky ze sousední úpravny uhlí Ledvice. Hlavním zdrojem vody je řeka Labe, záložním zdrojem vody je Všechlapská nádrž. Od svého vzniku vyrobila ELE 100, Wh elektrické energie (spotřeba České republiky zhruba za rok a půl). Od roku 1993 poklesly roční emise SO 2 z kg na cca kg, emise NO x kg na cca kg, emise tuhých částic z více než kg na cca kg. Současný instalovaný výkon ELE je 3 x W. [4] Obr. 1 Letecký snímek nynější ELE

13 3.2 Přehled platných právních předpisů v rámci VEP Znečištění životního prostředí a následně zdraví při aplikaci VEP do životního prostředí bez stanovení ekologických a zdravotních kriterií může představovat významný problém v ochraně životního prostředí a veřejného zdraví obyvatel. Stávající evropské předpisy obsahují obecné povinnosti původců odpadů na snížení zdravotního rizika a to jak z hlediska ochrany veřejného zdraví, tak i z hlediska ochrany zdraví při práci a stejné povinnosti se vztahují i na stavební výrobky. Novela zákona o odpadech č 185/2001 Sb, ve znění pozdějších předpisů 3 Pojem odpad vedlejší produkt (5) Movitá věc, která vznikla při výrobě, jejímž prvotním cílem není výroba nebo získání této věci, se nestává odpadem, ale je vedlejším produktem, pokud a) vzniká jako nedílná součást výroby, b) její další využití je zajištěno, c) její další využití je možné bez dalšího zpracování způsobem jiným, než je běžná výrobní praxe, d) její další využití je v souladu se zvláštními právními předpisy a nepovede k nepříznivým účinkům na životní prostředí nebo lidské zdraví. (6) Některé druhy odpadu přestávají být odpadem, jestliže poté, co byl odpad předmětem některého ze způsobů využití, splňuje tyto podmínky: a) věc se běžně využívá ke konkrétním účelům, b) pro věc existuje trh nebo poptávka, c) věc splňuje technické požadavky pro konkrétní účely stanovené zvláštními právními předpisy nebo normami použitelnými na výrobky, a d) využití věci je v souladu se zvláštními právními předpisy a nepovede k nepříznivým dopadům na životní prostředí nebo lidské zdraví. (7) Pro konkrétní způsoby použití vedlejších produktů podle odstavce 5 a výrobků z odpadů podle odstavce 6 musí být splněna kritéria pro využití odpadů, pokud jsou stanovena. (8) Ministerstvo ve spolupráci s Ministerstvem průmyslu a obchodu může stanovit vyhláškou kritéria upřesňující, kdy movitá věc může být považována za vedlejší produkt a nikoli odpad a kdy odpad přestává být odpadem. Usnesení vlády č.62 z : Opatření č Realizační program pro odpady z energetiky opatření 15.1: Navrhnout úpravu právních předpisů s cílem usnadnit uplatnění náhrad primárních přírodních zdrojů materiály, které by se jinak staly odpadem

14 (odpovídá MPO, spolupráce MF, MŽP); dále zohlednit problematiku VEP v rámci ekologické daňové reformy (odpovídá MŽP, spolupráce MF, MPO); a v neposlední řad posílit systém kontroly kvalitativních požadavků, zejména s ohledem na obsah persistentních organických znečišťujících látek a těžkých kovů na VEP a zvýšit kvalitu kontrolní činnosti (odpovídá MŽP, spolupráce MPO). Projekt SP/2f3/118/ Jedná se o výzkum skutečných vlastností odpadů považovaných za vhodný zdroj nestandardních surovin (zejména VEP) ve smyslu současných právních požadavků na ochranu zdraví lidí, životní prostředí a vyhodnocení získaných informací pro stanovení bezpečných postupů a požadavků pro jejich používání. Využívání odpadů je prioritní povinnost všech producentů odpadů daná hierarchií nakládání s odpady uvedena v zákoně o odpadech č. 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů. VEP mohou představovat důležitý zdroj druhotných surovin (dále jen DS), které mohou, za přesně definovaných podmínek být využity jako stavební materiály vstupující do materiálového oběhu ve stavebnictví. Jedná se o popílek, strusku, energosádrovec, stabilizát. Stavební výrobky - Evropské směrnice hodnocení zdravotních a ekologických rizik Směrnice Rady č. 89/106/EHS o stavebních výrobcích uvedeným v článku 3 Hygiena, zdraví a životní prostředí. Základním předpokladem je, že stavební objekt musí být navržen a proveden tak, aby nebyla ohrožena hygiena a zdraví jeho obyvatel, uživatelů nebo sousedů v důsledku i nesprávného odstraňování pevného odpadu. REACH Regulace nebezpečných látek dle REACH pokrývá oblast stavebních výrobků jen zčásti na odpady se nevztahuje. V podstatě se vztahuje jen na stavební výrobky, které jsou samy o sobě chemickými látkami, bere ohled na celkový obsah nebezpečných látek a ne na jejich uvolňování

15 a nezahrnuje rizikové limity pro vnitřní ovzduší, půdu a vodu. Z těchto důvodů řešený úkol by měl přispět k vytvoření postupů hodnocení uvolňování nebezpečných látek do životního prostředí následné hodnocení možných zdravotních rizik. Směrnice evropského Parlamentu a Rady 2004/35/ES o odpovědnosti za životní prostředí v souvislosti s prevencí a nápravou škod na životním prostředí: Škody na půdě, což je jakákoli kontaminace půdy, která představuje závažné riziko pro lidské zdraví, které je nepříznivě ovlivněno v důsledku přímého nebo nepřímého zavedení látek, přípravků, organismů nebo mikroorganismů do půdy, na půdu nebo pod povrch půdy; Zákon 167/2008 Sb., ve znění pozdějších předpisů o předcházení ekologické újmě a o její nápravě a o změně některých zákonů: 2 Ekologická újma se může projevit na: Odst.3 - půdě znečištěním, jež představuje závažné riziko nepříznivého vlivu na lidské zdraví v důsledku přímého nebo nepřímého zavedení látek, přípravků, organismů nebo mikroorganismů na zemský povrch nebo pod něj, Obnova - písm. p) obnovou, v případě půdy a hornin vyloučení jakéhokoliv významného rizika nepříznivého účinku na lidské zdraví Vyhláška č.17/2009 Sb., ve znění pozdějších předpisů o zjišťování a nápravě ekologické újmy na půdě: 3 Posouzení rizik pro lidské zdraví (1) Podkladem pro stanovisko krajské hygienické stanice podle 11 odst. 2 zákona ve znění pozdějších předpisů je vyhodnocení výsledků průzkumu. Podkladem je také hodnocení zdravotních rizik zpracované autorizovanou osobou (dále jen AO) podle zákona o ochraně veřejného zdraví, pokud bylo takové hodnocení z podnětu příslušného orgánu zpracováno. (2) Závažnost rizika pro lidské zdraví se hodnotí a posuzuje s ohledem na současný a plánovaný způsob využití znečištěného území a možné vystavení lidí působením znečišťujících látek, organismů nebo mikroorganismů. (3) Pokud se znečišťující látky, organismy nebo mikroorganismy vyskytují v důsledku jedné nebo opakované události nebo v důsledku migrace v územích s různým způsobem využití, míra zdravotního rizika se hodnotí pro každé takové území samostatně

16 (4) Překročení maximálně přípustných hodnot obsahu rizikových prvků v půdách, které je důsledkem antropogenního znečištění, je v odůvodněných případech důvodem pro vypracování hodnocení zdravotních rizik. (5) V případě zavedení organismů nebo mikroorganismů na nebo pod zemský povrch je jedním z kritérií pro hodnocení zdravotních rizik z mikrobiologického znečištění půdy výskyt životaschopných, dostatečně virulentních parazitů, patogenních mikroorganismů a dalších původců infekcí nebo jejich toxinů v půdě v koncentraci nebo množství, o nichž je známo nebo spolehlivě předpokládáno, že způsobují onemocnění člověka. Při návrhu ekologických a zdravotních kriterií bude nutné vzít v úvahu i platnost zákona o ekologické újmě. Zamezit dosavadní způsob využívání odpadů, VEP na základě dobrovolné certifikace bez stanovení ekologických a zdravotních kriterií. Zákon o ekologické újmě může pomoci zamezit vzniku nových ekologických zátěží. Zvláštní právní úprava pro nebezpečné látky ve stavebních výrobcích prozatím neexistuje ani na úrovni Evropského společenství ani v České republice. VEP - pevné zbytky po spalování uhlí jsou vhodnými materiály k využití na povrchu terénu - terénním úpravám, případně k jinému zabudování do staveb. Právní problematika uvádění výrobků z VEP do praxe se nevyjasnila ani vydáním nařízení REACH (nařízení o registraci, hodnocení, povolování a omezování chemických látek přímo použitelný předpis ES) vztahuje se na ně pouze částečně. Byly získány poznatky, že výrobky z VEP, využívané k terénním úpravám, nesplňují v některých případech požadavky stanovené pro využívání odpadů na povrchu terénu, i když se jedná i o stanovené stavební výrobky. Stavební výrobky z VEP určené k využití na nechráněném povrchu terénu jsou uváděny na trh buď jako stanovené výrobky a jsou posuzovány autorizovanými osobami (certifikačními orgány) v souladu s nařízením vlády č. 163/2002 Sb., ve znění pozdějších předpisů, kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění pozdějších předpisů nebo jako výrobky nestanovené, které jsou posuzovány obvykle stejnými osobami na základě tzv. dobrovolné certifikace. Při posuzování výrobků z VEP v souvislosti s ochranou životního prostředí, kdy posuzovatelé nevycházejí důsledně z kritérií, stanovených v právních předpisech pro využití odpadů na povrchu terénu a nevyužívají k tomuto účelu některé technické normy (ČSN) pro příslušné výrobky. Pro stanovené výrobky jsou požadavky

17 na zkoušky stanoveny v tzv. Technických návodech pro činnost autorizovaných osob při posuzování shody. ČSN Jedná se o technické normy ČSN řady 7220 Strusky, škváry, popílky a křemičitý úlet. Problematika hodnocení výrobků z VEP určených jako stavební výrobky pro vytváření vnitřního prostředí staveb je v příslušných technických normách zpracována podrobněji, než pro stavební výrobky určené pro použití (využití) ve volném nechráněném životním prostředí.[15] 3.3 Charakteristika VEP (druh a složení) vznikající v ELE Produkty, které vznikají jako VEP při spalování v klasických elektrárnách nacházejí uplatnění v různých oblastech využití. Mimo obrovského finančního přínosu jako alternativy jiného produktu je tu i nepřehlédnutelný ekologický přínos. Nedochází tak ke skládkování materiálu, který je možné využívat a zároveň nevzniká žádná ekologická zátěž. Výběrem jednotlivého produktu získáte představu i pro jeho další využití. Tyto odpady z procesu spalování a odsíření se přepracovávají na DS využitelnou zejména ve stavebnictví a rekultivaci vytěženého lomu Fučík. Touto druhotnou surovinou je jak stabilizát ze stávajícího energetického zdroje, tak i a LG z NZ, které vznikají z koncového produktu odsíření (REA-produkt odsíření, energosádrovec), popílků strusky a vody v MC. [7],[8] Produkty ze stávajícího zdroje ELE Popílek hnědouhelný Popílek produkovaný ELE je certifikovaným stavebním výrobkem, pro následující způsoby použití, pro která jsou u jednotlivých výrobků garantovány následující vlastnosti ve formě granulátu: výrobek je určen jako příměs do betonu dle EN Struska Struska je VEP spalování uhlí v granulačních kotlích. Struska se odlučuje ve výsypce spalovací komory kotle kde dopadá do vodní lázně a po odvodnění je

18 expedována odběratelům. Struska je VEP spalování uhlí v granulačních kotlích. Struska se odlučuje ve výsypce spalovací komory kotle kde dopadá do vodní lázně a po odvodnění je expedována odběratelům. Struska odpovídá svým zrnitostním složením a mechanickými vlastnostmi slabě zahliněným, špatně zrněným pískům. Struska je dobře zpracovatelná vibračními hutnícími prostředky. Je určen pro: násypy zemních těles pozemních komunikací zásypy opěrných konstrukcí zásypy a obsypy liniových staveb inženýrských sítí (vodovody, kanalizace, plynovody) zásypový materiál při rekultivaci vytěžených prostor po těžbě nerostných surovin (povrchové doly, pískové lomy) (viz. Příloha č.5) terénní úpravy nebo rekultivace antropogenní činnosti postižených pozemků ostřivo při výrobě cihlářských pálených výrobků pro výrobu škvárobetonu [9],[10] REA produkt Vzniká při procesu odsíření spalin. Hlavní složkou je dihydrát síranu vápenatého (CaSO 4.2H 2 O), a proto se využívá jako náhrada přírodního sádrovce. Opět jsou zde velké možnosti uplatnění, zejména v oblasti stavebnictví: výroba stabilizací v silničním stavitelství úprava zemin nebo jiného zrnitého materiálu s použitím pojiva [5],[6] Stabilizát optimálně vlhčený a stabilizát čerpatelný (KOPOS) Stabilizát je směs VEP, záměsové vody případně stabilizujících aditiv (vápno, energosádrovec), v které po zamíchání probíhají chemické reakce (hydratace- je to slučování s vodou nebo její zabudování do krystalické mřížky, cementace) vedoucí ke snížení vyluhovatelnosti, propustnosti, a zvýšení pevnosti v tlaku. Stabilizáty vyráběné ELE jsou certifikovanými stavebními výrobky pro následující užití: Tělesa násypů zemních pozemních komunikací (budování zpevněných hrázek pro odliv GEHO) Protipovodňové hráze Protihlukové valy

19 Hráze odkališť a skládek odpadů Podkladní a ochranné vrstvy vozovek (Certifikát č. 204/2006/ viz příloha 1.) Aktivní zóna Obsypy a zásypy objektů Přechodové oblasti mostů Těsnící a uzavírací vrstvy skládek odpadů ve smyslu ČSN Stabilizace zemin (zemní pláň, do těles násypů) Zásypový materiál při rekultivaci prostor po těžbě nerostných surovin Sanace podzemních dutin (po demolici stavebních objektů, při stavbách tunelů, parovody, kanalizace, stará důlní díla) KAPS kamenivo zpevněné popílkovou suspenzí KOPOS koncentrované popílkové suspenze [1],[2] Koncentrované popílkové suspenze Čerpatelná stabilizovaná kompozitní směs vzniklá dokonalou homogenizací přesně nadávkovaného suchého popílku, aditiva a záměsové vody v hmotnostním poměru klasicky popílek:voda 3:1 až 1,5:1 a lze modifikovat přípravkem pojiv (fluidní popílek, cement, vápno, karbidový kal, cementářské odprašky atd.), v tomto případě je obsah záměsové vody v suspenzi obvykle vyšší. Solidifikační pojivo Je jednou z možností praktického využití fluidních popílků. Výhody této technologie v porovnání s použitím cementu jsou nižší náklady a solidifikaci (stabilizace odpadů vhodnými hodnými přísadami, které sníží možnost vyluhování nebezpečných prvků a sloučenin z matrice odpadu). Ekonomická výhodnost této aplikace je daná rozdílem ceny cementu a popílku, který je prakticky zadarmo, dochází i k úspoře cenných stavebních surovin a kapacit skládek. Jako nejefektivnější se jeví použití fluidních popílků k solidifikaci různých kalů, které musí být před uložením na skládku stabilizovány. Použitím fluidních popelů, které mají značnou schopnost vázat vodu dojde k zahuštění kalu a po jisté době ke ztuhnutí.[2],[14]

20 3.3.2 Produkty po uvedení NZ do provozu Popílek hnědouhelný z granulačního kotle (NZ) Fluidní popílky (ložový, filtrový z FK) Energosádrovec Struska Stabilizát čerpatelný - ze stávajícího zdroje (pouze FK) LG aditivovaný - z NZ Stabilizát optimálně vlhčený se bude využívat na stavbu hrázek kazet na odkališti lomu Fučík i výsypce NZ a podkladních vrstev komunikací Aditivovaný LG je výrobek určený do výsypek povrchových dolů pro násypy a zásypy při zahlazování důlní činnosti. 3.4 Zpracování VEP Ze stávajících spalovacích procesů ELE vznikají VEP, které se stávají za předpokladu splnění technických a zákonných podmínek surovinou pro další zpracování a výrobu. Tyto odpady z procesu spalování a odsíření se přepracovávají na DS využitelné zejména ve stavebnictví a rekultivaci vytěženého lomu Fučík. Touto surovinou je buďto optimálně vlhčený stabilizát nebo čerpatelný stabilizát (KOPOS), který se vyrábí z koncového REA-produktu odsíření, filtrového popílku z K2 a K3, fluidních popílků FK 4 a vody v míchacích zařízeních (MC I a II) Míchací centrum I (MC I) V míchacím centru je obecně zajištěna dokonalá homogenizaci VEP, které jsou potřebné pro výrobu materiálu podle zadaných receptur. Zde se jedná o stabilizát,,g3, což je směs sypného optimálně vlhčeného materiálu vyrobená dle stanovené receptury z popílků granulačních kotlů K2 a K3 a REA-produktu odsíření. Výsledkem je směs optimálně vlhčeného stabilizátu, která je prakticky využívána: a) jako certifikovaný stavební materiál pro stavbu obvodových hrázek, b) nebo je přidáván do domíchávací (homogenizační) nádoby GEHO 1 k čerpatelné koncentrované suspenzi z fluidních popelovin, vyráběné v MC II. MC I plní v současných provozních podmínkách poněkud odlišnou funkci v porovnání se stavem po jeho plánované modernizaci. Provozem MC I musí být ve stávajících podmínkách zajištěno zpracování veškeré produkce klasických popílků odpadajících od kotlů K2 a K3 a současně musí být zpracována celá produkce REA

21 produktu z odsiřování. Při běžném provozu je do MC II dopravována směs klasického popílku a REA produktu v množství, které odpovídá objemu produkce. Po modernizaci MC I budou v míchacím centru zpracovávány materiály v objemech podle potřeb MC II a podle potřeb dodávek stabilizátu pro hrázky. Vstupní suroviny budou do sila č. 1 a do sila WAH dopravovány v závislosti na potřebách MC I, nikoliv ve vazbě na produkované množství těchto materiálů. K vlastnímu míchání jsou nainstalovány dvě identické linky každá o max. výkonu 22,2222 kg.s -1 suché směsi, resp. 28,8888 kg.s -1 stabilizátu. Provozována je většinou jedna míchací linka, druhá tvoří 100 % rezervu. Pouze v ojedinělých případech při výrobě optimálně vlhčeného stabilizátu pro výstavbu obvodových hrázek jsou nasazeny obě linky. Součástí strojně technologického souboru MC I je již v současné době sestava zařízení pro dávkování a dopravu REA produktu ze sila, které se nachází v sousedním objektu vápenného hospodářství. REA produkt je dávkován rotačními podavači (turnikety) a dopravován pomocí šnekových a řetězových dopravníků do objektu sila č. 1. Míchání směsi zajišťuje dvouhřídelový lopatkový míchač (Bühler), kdy dochází ke kontinuálnímu promíchání vstupních surovin (suchého REA produktu odsíření a zvlhčeného filtrového popílku s dostatečnou možností přidání záměsové vody). Po provedeném smíchání surovin je optimálně zvlhčený stabilizát pohybem lopatek dopraven k výpadu na sběrný vynášecí dopravník a odtud dopravován do: a) domíchávače GEHO (MC II), b) do expedičních zásobníků nakládky pro odvoz nákladními sklápěcími auty (hrázky). Stabilizát G3, má tedy dvojí uplatnění: spolu s koncentrovanou suspenzí z fluidních popelů vyráběných v MC II. je smíchán a dopravován trubní dopravou GEHO 1 k uložení do kazet na složiště lomu Fučík, jako stavební materiál je používán pro výstavbu hrázek jednotlivých kazet pro ukládání VEP z obou míchacích center na složišti. Optimálně zvlhčený stabilizát G3 Objemová hmotnost (při optimální vlhkosti 26 %) <1185 kg/m -3 Vlhkost čerstvého stabilizátu 12 až 30 % (průměr 15,7 %)

22 ph (průměrná hodnota) 12,2 Jako záměsová voda při výrobně stabilizátu se používá voda z odluhů bloků ELE nebo labský řád, resp. výškové nádrže. Koncepční záměr investora předpokládá, že po roce 2012 (po uvedení NZ W do provozu) bude při výrobě optimálně zvlhčené stabilizované směsi pro výstavbu hrázek na složištích místo REA produktu odsíření z polosuché metody používáno práškové vápno. Obr. 2 MC II čerpatelného stabilizátu ELE Stabilizát vyráběný s jiným druhem pojiva může být i nadále pracovně nazýván G3, bude se však jednat o nový druh výrobku, který s ohledem na zásadní změnu surovinových vstupů musí znovu proběhnout certifikačním procesem, také jeho oficiální označení bude později jistě upraveno. Předpokládá se, že nový druh popílkového stabilizátu pro výstavbu hrázek kazet bude podle výsledků dříve provedených technologických zkoušek vyráběn z klasického popílku dopravovaného z NZ s přísadou vápna v hmotnostním přídavku do 3 %. Plánovaná rekonstrukce a modernizace MC I, které bude i v příštím období využíváno pro výrobu optimálně vlhčeného stabilizátu, bude spočívat především ve výměně instalovaného technologického zařízení. Slabým článkem stávajících výrobních linek jsou zejména německé dvouhřídelové mísiče Bühler, které se při běžném provozu silně zanáší zreagovaným a částečně již vytvrdlým stabilizátem. Cílem snížit požadavky na údržbu a čištění strojů je při výrobě záměsová voda dávkována v množství menším než optimálním, nepříjemným důsledkem těchto provozních

23 podmínek je zvýšená prašnost při výrobě stabilizátu a výskyt sekundární prašnosti při přepravě produktu na korbách nákladních automobilů. Velmi důležitou součástí investičního záměru na modernizaci MC I je náhrada práškového vápna ložovým popelem produkovaným v ELE a skladovaným ve velkém betonovém sile umístěném v těsné blízkosti objektu MC I. Náhrada práškového vápna ložovým popelem vzhledem k vysokým plánovaným objemům produkce optimálně vlhčeného stabilizátu bude zdrojem velmi výrazných úspor vlastních nákladů spojených s provozem míchacího centra. Právě tato technologická část připravovaného investičního záměru je základní pracovní náplní praktické části diplomové práce. Výsledky laboratorních a technologických zkoušek provedených v praktické části práce budou využity jako jeden z podkladů prokazujících výhodnost náhrady práškového vápna ložovým popelem. Doplňkovým, ale rovněž velmi důležitým dílčím cílem takto zaměřených technologických zkoušek je prokázat, že optimálně vlhčený stabilizát bude možno v nových podmínkách vyrábět nejenom při výrazně nižších nákladech, ale také při dosažení lepší kvality hotového produktu. S přímou věcnou vazbou na připravovanou modernizaci MC I byla začleněna do programu praktické části i doplňková pracovní etapa, která řeší možnost výroby optimálně vlhčeného stabilizátu s vyšším těsnícím účinkem pro účely budování minerálního těsnění. Technologie výroby takového druhu popílkového stabilizátu předpokládá přesné hmotnostní dávkování surovinových složek, které stávající strojnětechnologické vybavení MC I neumožňuje. Při rekonstrukci míchacího centra budou instalovány vážící šnekové dopravníky uložené na tenzometrech se zpětnou vazbou na objemové dávkovače. Celý systém řízení míchacího centra bude řešen tak, že podle dávkovaného množství suchých složek je průběžně upravováno i dávkování záměsové vody. Kvalita vyráběného optimálně vlhčeného stabilizátu bude tedy po rekonstrukci podstatně vyšší než při současném provozu Míchací centrum II (MC II) MC II na výrobu stabilizátu ve formě optimálně zvlhčeného stabilizátu nebo čerpatelné koncentrované suspenze z fluidních popelů produkovaných fluidním kotlem ( dále jen FK 4) bylo postaveno a uvedeno do provozu v ČEZ, a.s. ELE v roce 1998, v roce 2006 po provedené optimalizaci zpracování VEP a výměně rozhodujících strojních zařízení (mixéry, šnekové dopravníky) je vyráběn výhradně čerpatelná koncentrovaná suspenze (čerpatelný stabilizát)

24 MC II slouží k řízenému míchání fluidního ložového a filtrového popílku se záměsovou vodou, výsledkem procesu je stabilizát G2. Stabilizát je vyráběn pouze ve formě čerpatelné suspenze G2/2. Technologické zařízení má dvoulinkové uspořádání a je umístěno pod dnem akumulačního prostoru děleného válcového železobetonového popílkového sila č.2. Prostor pro rozmístění mixérů a doplňujících zařízení je dán půdorysnou plochou válcového tvaru zásobního sila č. 2 o vnitřním průměru 16 m. Technologický celek je shodný u obou výrobních linek L1 a L2. Dvoustupňová homogenizace se skládá z horizontálního rychloběžného mixéru FP 65-C a míchací nádoby s míchadlem. Druhý stupeň homogenizace probíhá v míchací nádobě, kde pomocí vertikálního lopatkového míchadla dochází k dodatečné homogenizaci a zrovnoměrnění konzistence čerpatelné koncentrované suspenze. Systém dávkování a regulace záměsové vody je tvořen 2 soustavami přívodních potrubí záměsové vody k mixérům, indukčním průtokoměrem záměsové vody, regulačními klapkami s havarijní funkcí, prstýnkem u vstupu materiálu do mixéru a rotačním přívodem do duté hřídele a následně do trysek u lopatek obou horizontálních rychloběžných mixérů FP 65-C. Obr. 3 Horizontální rychloběžný mixér FP-65-C Doprava čerpatelného stabilizátu Z MC II je dopravována koncentrovaná suspenze čerpadly do domíchávače GEHO I, kde je pomocí vertikálního míchadla dokonale zhomogenizována s optimálně vlhčeným stabilizátem,,g3 dopraveným z MC I a odtud čerpacím systémem GEHO I až na složiště Fučík k uložení do zemní konstrukce

25 ELE používá k ukládání technologicky upravených VEP v MC II (osazené dvoustupňovou technologií homogenizace know-how firmy ECO-BUILDING BRNO) unikátní světovou technologii trubní dopravy holandské firmy GEHO Pums (nyní WEIR Limited), kdy čerpatelný stabilizát z elektrárny se využívá pro rekultivaci krajiny. Tato dálková tlaková doprava VEP byla uvedena spolu s MC II do provozu Je to soustava čerpací techniky, dvou podávacích čerpadel a dvou hlavních vysokotlakých písto-membránových, výtlačného potrubí. Dopravní vzdálenost z elektrárny na úložiště je zhruba 4500 m. Od roku 1998 do konce roku 2006 bylo touto technologií samonivelizace uloženo m 3 stabilizátu, který je certifikován jako stabilizát-pasta pro krajinotvorbu. Dosavadním provozem bylo prokázáno, že čerpatelný stabilizát z fluidních popelů lze vyrábět v dlouhodobě konstantních provozních podmínkách, konzistence koncentrované suspenze se v průběhu provozu nemění, základní funkční principy provozované strojní sestavy jsou správné, a že následná trubní doprava čerpatelného stabilizátu na složiště k uložení pomocí vysokotlakých čerpadel GEHO PUMPS je technologie provozně spolehlivá se světovou novostí a může být dlouhodobě provozována s relativně nízkými provozními náklady. Dosavadní dobré technické i ekonomické výsledky vedly k rozhodnutí vedení ELE provozovat v budoucnu tento způsob likvidace fluidních popelů jako základní a jedinou variantu.[2],[3] Obr. 4 Trubní doprava

26 Obr. 5 Letecký pohled na odkaliště 3.5 Certifikace VEP Aby stabilizát či granulát (materiál) mohl být certifikovaným výrobkem, musí vyhovět řadě ověřovacích zkoušek, které jsou hlavní náplní technických návodů pro následné využití výrobku. Autorizovaná osoba (dále jen AO) potvrzuje, že u stavebního výrobku přezkoumala podklady přiložené výrobcem (ELE), provedla počáteční zkouškou typu výrobku na vzorku a posoudila, že uvedený výrobek splňuje požadavky související se základními požadavky nařízení vlády 312/2005 Sb., ve znění pozdějších předpisů a dále je v souladu se stavebním technickým osvědčením (dále jen STO). Nedílnou součástí certifikátu je protokol o výsledcích certifikace, který obsahuje závěry ověřování a výsledky zkoušek, základní popis certifikovaného výrobku podmínky v místě nezbytné pro jeho identifikaci. Certifikace výrobku se provádí na základě výsledků zkoušek prezentovaných v protokolu o výsledku certifikace výrobku vydané AO. Posuzovaný materiál na základě výsledků vyhovění technickým podmínkám uvedeným v certifikátu výrobku a splňuje zároveň i limitní hodnoty. Jedná se o první certifikaci výrobku pro dané využití. Vymezení sledovaných vlastností a způsobu jejich posouzení technických požadavků prezentuje STO (Příloha č. 3). AO je odpovědna za certifikát výrobku. Provádí jeho kontrolu minimálně jedenkrát za 12 měsíců. Dohlíží na řádným fungováním systému řízení výroby v místě výroby, odebírá vzorky výrobku v místě výroby, provádí jejich ověřovací zkoušky a posuzuje

27 zda vlastnosti výrobku odpovídají STO. Pokud AO zjistí nedostatky, je oprávněna zrušit nebo změnit obsah vydaného certifikátu.[13] Certifikované výrobky ELE VEP ze stávající výroby (K2, K3, FK 4) Stabilizát G3 je směs sypného optimálně vlhčeného materiálu vyrobená v MC I podle stanovené receptury z popílků z kotlů K2 a K3. Výsledkem je směs optimálně vlhčeného stabilizátu, která je využívána a) jako certifikovaný stavební materiál pro stavbu obvodových hrázek při budování kazet, b) nebo je přidáván do domíchávací (homogenizační) nádoby GEHO I k čerpatelné koncentrované suspenzi z fluidních popelovin, samostatně v MC II. Stabilizát,,G2 nyní výhradně ve formě čerpatelné koncentrované suspenze z fluidních popelů produkovaných FK Nový zdroj ELE (NZ ELE W) Výstavba nového výrobního bloku a dalších hlavních zařízení NZ je situována do severního prostoru areálu elektrárny. V podélné ose NZ probíhající cca ve směru východ - západ jsou dále umístěny objekty nové kotelny, zákotlí, odsíření a nové uhelné skládky. Pro kompaktnost řešení je chladící věž s přirozeným tahem umístěna v blízkosti strojovny NZ. Obr. 6 Letecký pohled na ELE po výstavbě NZ

28 Realizací nového bloku v ELE vstoupí ČEZ,a. s., do skupiny provozovatelů nejmodernějších bloků s nejvyšší účinností a s velmi nízkými emisemi škodlivin. V současné době existuje v této kategorii bloků pouze řešení s kotli věžového typu s nadkritickými parametry páry (parametry přehřáté páry 27, Pa/600 C, páry přihřáté 4, Pa/610 C). Turbína bude kondenzační s možností vyvedení tepla v horké vodě i páře. Odsiřovací zařízení bude pracovat na principu standardní mokré vápencové vypírky. Dodávka vnitřního hospodářství VEP zahrnuje: výstavbu stavebních objektů a provozních souborů, dopravníky, technologie zpracování odpadů v MC na koncentrovanou suspenzi, tj. skladování a dopravu popílku, skladování a dopravu strusky po třídící síta strusky pod sily strusky, dopravu nepromytého sádrovce do míchacího centra, skladování a dopravu záměsové vody do míchacího centra, vykládku a skladování mletého vápna, přípravu koncentrované suspenze v MC, dopravu koncentrované suspenze k dalšímu zpracování. NZELE W bude při maximálním výkonu produkovat strusku o množství 7,4166 kg. s -1 sušiny, popílek v objemu 41,9444 kg.s -1 a energosádrovec z provozu odsíření kouřových plynů v objemu 9,4444 kg.s -1. Současně budou novou technologií likvidovány odpadní vody v objemu m 3.rok. Struska vyprodukovaná z NZ bude za drtičem hrubé frakce a vibračním odvodňovacím sítem odebírána prvním pasovým dopravníkem trasy a odváděna systémem trubkových pasových dopravníků do sil strusky. Ta budou mít vnitřní objem skladovací komory 2 x m 3, budou je tvořit ŽB tubusy s vnitřním průměrem 8,6 m a tloušťkou stěn 0,5 m. Vnitřní prostor podstavy je rozdělen na jednotlivá podlaží železobetonovými stropy. V těchto prostorách bude umístěna technologie odvodnění strusky pomocí vibračních sít včetně nádrží odsazené vody a čerpadel a elektrorozvodna. Odvodněnou strusku bude možné dopravovat pomocí aut a drážních vagonů případně i na jiná místa mimo navazující technologie zpracování aditivovaného LG. Na prostor pro odvodňování a drcení strusky navazuje zařízení domíchávače GEHO II. Je součástí technologie výroby litého aditivovaného granulátu, jako produktu, který bude ukládán do prostoru vnitřní výsypky Dolu Bílina (v souladu se STO č , které vydal Technický a zkušební ústav stavební, s. p., 7. listopadu 2006). Do domíchávače GEHO II bude rovněž směrována doprava polotovaru tzv. koncentrovaná popílková suspenze z nového míchacího centra. Tvoří ji filtrový popílek,

29 energosádrovec a vápno včetně podílu odpadních vod jako voda záměsová, které jsou beze zbytku zpracovány v nové dvoustupňové technologii - předmíchání suchých materiálů (filtrový popílek, vápno v objemu 1,1 kg sušiny/s.).v míchacích šnecích a vlastní homogenizace této suché směsi se sádrovcovou suspenzí a záměsovou vodou v horizontálních mixérech. Maximální výkon míchacího centra bude činit 368 t/h koncentrované suspenze (při 32% obsahu vody). Technologie MC (dodávka firmy ECO-BUILDING BRNO s.r.o.) bude umístěna v prostoru dvou železobetonových sil popílku o objemu m 3. V silech je akumulována produkce popílku z elektrofiltrů, které jsou pneumaticky dopravovány z popílkových mezisil. Technologie MC umožňuje řízené vyprazdňování sil, předmíchání popílku s vápnem v suchém stavu, následnou dokonalou homogenizaci suché směsi se sádrovcovou suspenzí a záměsovou vodou na konečný aditivovaný LG. Sila jsou vysoká 50,7 m, z čehož betonová konstrukce měří 42,5 m, ocelová zastřešující konstrukce pak 8,2 m. Vnitřní průměr sila je po celé jeho výšce konstantní, a to 20 m. Technologie sil umožní distribuci popílku pomocí železničních vozů Raj či nákladní automobilové dopravy na jiná místa spotřeby. Součástí výroby koncentrované suspenze je rovněž technologie dopravy a dávkování nepromytého energosádrovce. Dávkování energosádrovce (EGS) do rychloběžných mixérů bude prováděno formou tekuté čerpatelné sádrovcové suspenze se zaústěním přímo do každého rychloběžného mixéru. Sádrovcová suspenze je připravována v rozplavovacích nádobách, instalovaných v sile č. 2, pro každou dvojici mixérů slouží jedna rozplavovací nádoba. Doprava nepromytého EGS ze skladu do míchacího centra bude provedena dvěma cestami, a to ve formě odvodněného EGS, přepravitelného pásovými dopravníky, a ve formě čerpatelné sádrovcové suspenze. Z rozplavovačích nádrží je sádrovcová suspenze čerpána do míchacího zařízení. Součástí technologie míchacího centra je přidání aditiva v podobě vápna, které je zabezpečováno vápenným hospodářstvím. Zajistí vykládku vápna z železničních vagonů do dvou zásobních sil o objemu m 3, dopravu vápna ze zásobních sil do provozního zásobníku o objemu 100 m 3 v MC a dávkování vápna do mixérů. Technologie sil popílku a vápna je doplněna vzduchotechnikou a odsáváním včetně filtrace pro splnění příslušných ekologických norem. Odpadní vody z provozu budou akumulovány v nádržích a pomocí čerpadel, umístěných v jímce, dopravovány do technologických zařízení mísícího centra a domíchávače pro výrobu LG, dále budou používány k proplachu technologie čerpadel a potrubních systémů

30 Akumulační nádrže záměsové vody tvoří dvě nadzemní nádrže, obě o objemu m 3. Nádrže budou sloužit pro akumulaci odpadních a procesních vod z provozů NZ. Obě zařízení budou vybavena horizontálním pomaluběžným míchadlem. Akumulační nádrž poplachové vody je nadzemní nádrž o objemu 400 m 3, která bude sloužit k akumulaci vody a separaci hrubších pevných částic z proplachu dopravního potrubí LG a odpadních vod z mourové skládky. Nádrž zajistí bezpečné zachycení poplachové vody z celého proplachovaného systému a usazení pevných částic z celého objemu vody. Pevné částice budou po odvodnění nádrže vyneseny šnekem do kontejneru a zlikvidovány v souladu s provozním předpisem. Odvodnění je zavedeno do směšovací jímky vod z akumulačních nádrží. Stavba začala založením objektů sil v září Sila strusky a popílku budou stavebně dokončena v závěru 1. pololetí 2011, montáž technologie bude probíhat do února Stavba bude připravena k přijetí spalin a k zahájení provozu kotle NZ W do 10. dubna Ze spalovacích procesů ELE vznikají VEP, které se stávají za předpokladu splnění technických a zákonných podmínek surovinou pro další zpracování a výrobu. Tyto odpady z procesu spalování a odsíření se přepracovávají na DS využitelnou zejména ve stavebnictví a rekultivaci vytěženého lomu Fučík. Touto surovinou je stabilizát, který vzniká z koncového produktu odsíření, popílku a vody v míchacím zařízení (MC I a II). [11]

31 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Technologické zkoušky klasických druhů stabilizátů Charakteristika vstupních surovin Pro účely zkoušek byly zajištěny vzorky popílku takovým způsobem, že jejich odběr byl v případě popílku z EDĚ proveden na ústřední betonárně při příležitosti běžné dodávky. V případě popílku z TOT byl popílek odebrán přímo v teplárně při příležitosti běžné expedice do přepravní cisterny určené k dodávce na betonárnu. V obou případech se tedy jedná o vzorky surovin běžné kvality, vlastnosti popílku odpovídají požadavkům kladeným na popílky určené pro zpracování v ústředních betonárnách. Vlastnosti klasických úletových popílků TOT a EDĚ Tabulka 1 Základní vlastnosti klasických popílků TOT a EDĚ Parametr Měr. Klasické popílky jedn. TOT EDĚ Vlhkost % hm. 0,08 0,12 Ztráta žíháním % hm. 1,93 2,18 Sypná hmotnost kg.m -3 volně sypaná setřesená Granulometrie % hm. zbytek na sítě 1,000 0,0 0,0 o vel. ok (mm) 0,500 0,2 0,2 0,200 3,0 5,4 0,125 6,0 6,8 0,090 9,6 7,6 0,063 13,4 11,0 0,040 16,6 15,2 < 0,040 51,2 53,8-31 -

32 Propad sítem [%] Sítový rozbor popílku EDĚ Sítový rozbor popílku TOT 10 0 <0,04 0,04 0,063 0,09 0,125 0,2 0,5 1 Velikost částic [mm] Obr. 7 Granulometrický rozbor popílků TOT a EDĚ Cement Při zkouškách byly použity dva druhy cementu a to CEM I 42,5 N a CEM II /B- M/S-L 32,5 R, v obou případech z cementárny Ladce. Vzorky cementu byly pořízeny nákupem v běžné obchodní síti. Záměsová voda Jako záměsová voda byla použita pitná voda z vodovodní sítě Rozsah laboratorních a technologických zkoušek Přípravná pracovní etapa výroby popílkových stabilizátů byla provedena pouze v základním rozsahu s tím, že cílem prací bylo vyšetřit závislost dosažených pevností v tlaku prostém na hmotnostním přídavku cementu a na druhu použitého cementu. S ohledem na celkové cíle diplomové práce jsou výše uvedené vlastnosti stabilizátu rozhodující, další vlastnosti (např. objemová hmotnost v čerstvém a vysušeném stavu) mají z tohoto hlediska spíše doplňkový význam. Příprava popílkových směsí a výroba zkušebních vzorků V rámci laboratorních zkoušek prováděných v první pracovní etapě byly vyrobeny čtyři série zkušebních těles, z toho dvě při použití popílku EDĚ a dvě při použití popílku TOT. Dále se jednotlivé série vzorků lišily druhem použitého cementu

33 Jako zkušební tělesa byly vyráběny válce o průměru 0,071 m a výšce shodné s průměrem základny. Všechna zkušební tělesa byla vyráběna z předem připravených zkušebních směsí v pastovité formě. Tento pracovní postup a použitý tvar zkušebních těles odpovídá běžným postupům při zkouškách výroby popílkových stabilizátů a jejich kontrole. Uvedený pracovní postup vychází z běžných způsobů praktického užití popílkových stabilizátů, které mají převážně charakter zemních prací. Složení směsí pro výrobu popílkových stabilizátů Směs č. Tabulka 2 Složení popílkové směsi na 1 m 3 Složky popílkového stabilizátu Klasický Cement CEM II /B-M/S-L Voda popílek TOT 32,5 R ( kg ) (%) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,5 470, ,8 462, ,9 467, , ,4 465, , ,0 464, ρ čs Směs č. Tabulka 3 Složení popílkové směsi na 1 m 3 Složky popílkového stabilizátu Klasický Cement CEM I 42,5 N Voda popílek TOT ( kg ) (%) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,0 472, ,7 472, ,5 474, ,5 473, ,5 471, Směs č. Tabulka 4 Složení popílkové směsi na 1 m 3 Složky popílkového stabilizátu Klasický Cement CEM II /B-M/S-L Voda popílek EDĚ 32,5 R ( kg ) (%) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,0 380, ,3 379, , ,0 379, ,2 381, , ,0 389, ρ čs ρ čs

34 Směs č. Tabulka 5 Složení popílkové směsi na 1 m 3 Složky popílkového stabilizátu Klasický Cement CEM I 42,5 N Voda popílek EDĚ ( kg ) (%) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,5 3 38,5 380, ,3 383, , ,0 391, ,3 392, , ,5 399, ρ čs Výsledky laboratorních a technologických zkoušek Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů Tabulka 6 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku Směs č. TOT a cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R σ pd Objemová hmotnost Vlhkost Po 28 dnech Vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , , , ,

35 16 14 Pevnost v tlaku ,83 4,13 2,24 0,32 0,76 3% CEM II 6% CEM II 9% CEM II 12% CEM II 15% CEM II Množství přidaného cementu Obr. 8 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu TOT s různým množstvím přídavku cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R Tabulka 7 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku Směs č. TOT a cementu CEM I 42,5 N σ pd Objemová hmotnost Vlhkost Po 28 dnech Vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , , , ,

36 16 14 Pevnost v tlaku ,86 1,77 3,91 7,13 9,96 0 3% CEM I 6% CEM I 9% CEM I 12% CEM I 15% CEM I Množství přidaného cementu Obr. 9 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu TOT s různým množstvím přídavku cementu CEM I 42,5 N Tabulka 8 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku Směs č. EDĚ a cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R σ pd Objemová hmotnost Vlhkost Po 28 dnech Vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , , , ,

37 16 14 Pevnost v tlaku ,75 4,42 6,88 7,54 9,92 0 3% CEM II 6% CEM II 9% CEM II 12% CEM II 15% CEM II Množství přidaného cementu Obr. 10 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu EDĚ s různým množstvím přídavku cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 Tabulka 9 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku Směs č. EDĚ a cementu CEM I 42,5 N σ pd Objemová hmotnost Vlhkost Po 28 dnech Vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , , , ,

38 ,25 14 Pevnost v tlaku ,13 5,42 9,33 0 3% CEM I 6% CEM I 9% CEM I 12% CEM I 15% CEM I Množství přidaného cementu Obr. 11 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu EDĚ s různým množstvím přídavku cementu Pevnost v tlaku stabilizátů po 28 dnech zrání Pevnost v tlaku [MPa] , , ,96 9,92 8 7,54 5,42 7,13 6, ,42 2,13 3,91 1,75 0,86 1,77 2,24 0,32 0,76 3% CEM I 6% CEM I 9% CEM I 12% CEM I 15% CEM I Druh a množství cementu 3% CEM II 6% CEM II 9% CEM II 12% CEM II 6,83 4,13 15% CEM II TOT EDĚ Obr. 12 Porovnání dosažených pevností v tlaku u stabilizátů z popílku TOT a EDĚ

39 Zhodnocení vlastností vyzrálých stabilizátů při použití klasických popílků Výsledky přípravné etapy prokázaly a potvrdily obecně známý poznatek, že klasické vysokoteplotní popílky běžně používané na ústředních betonárnách jako přísada při výrobě betonů jsou svými vlastnostmi vždy vhodné i pro výrobu popílkových stabilizátů. Dále je obecně známo, že zvláště výhodné vlastnosti z hlediska betonářských účelů má klasický popílek z EDĚ. Výhodnost použití tohoto popílku v porovnání s běžným druhem klasického hnědouhelného popílku TOT se při zkouškách projevila velmi výrazně. Použití různých druhů cementu zcela logicky potvrdilo vstupní předpoklad, že při použití kvalitnějšího cementu bude dosaženo vyšších konečných pevností v tlaku prostém. V konkrétním případě výroby popílkových stabilizátů je rozdíl v použitém druhu cementu dán zejména tím, že popílek ve směsi s cementem plní podobnou funkci jako vysokopecní struska, při použití směsného cementu zbývá pro uplatnění pucolánové vlastnosti popílku podstatně menší prostor. Z výsledků zkoušek první pracovní etapy vyplývá, že kvalitní popílkový stabilizát s pevností v tlaku minimálně Pa lze bezpečně vyrobit z běžných druhů klasických popílků. Při použití vysoce kvalitního černouhelné popílku lze vyrobit popílkový stabilizát uvedené pevnosti při použití běžného druhu cementu CEM II již při jeho hmotnostním přídavku 6 % (Tabulka č 6 a 8). Při použití méně kvalitního hnědouhelného popílku lze stejně kvalitní stabilizát vyrobit až při dávce stejného druhu cementu v množství 12 % hmotn. Výhodnost použití kvalitního cementu CEM I (Tabulka č 7 a 9) při výrobě popílkových stabilizátů by mohla spočívat pouze v určitém ekonomickém efektu, nikoliv v technologickém přínosu. Tato dílčí problematika rozvedena v ekonomické rozvaze v závěrečné části diplomové práce. 4.2 Technologické zkoušky stabilizátů z produktů ELE V této části diplomové práce o průběhu a výsledcích provedených technologických a laboratorních zkoušek výroby nového druhu popílkového stabilizátu v podmínkách ELE uvádím zejména výsledky vlastních prací provedených ve smyslu zadání. Doplňkově jsou ve zprávě uvedeny i další údaje získané od spolupracujících firem, které výsledky dosud provedené praktické části diplomové práce uvádí do širšího kontextu v rámci celé řešené problematiky

40 4.2.1 Program a cíl zkoušek Rozhodující část dosud provedených laboratorních a technologických zkoušek výroby popílkových stabilizátů na bázi VEP z ELE byla zaměřena na ověření proveditelnosti inovačního námětu využití fluidního ložového popela s vysokým obsahem volného CaO jako pojivové složky nahrazující při výrobě mleté práškové vápno. Podstatou těchto zkoušek byla příprava dvou sérií zkušebních směsí, ze kterých byla vyráběna zkušební tělesa jako vzorky popílkových stabilizátů. První série zkušebních těles byla vyrobena jako srovnávací vzorky s použitím práškového vápna. Druhá série vzorků byla vyrobena při použití fluidního ložového popela jako náhradní vápenné pojivové složky. Všechna vyrobená zkušební tělesa byla uložena po dobu 28 dnů v podmínkách normového zrání, následně byly u vyrobených vzorků stabilizátů stanoveny jejich základní vlastnosti. Pro hodnocení kvality jednotlivých vzorků je rozhodující především pevnost v tlaku prostém dosažená po 28 dnech normového zrání. Technické zadání pro vývoj nového druhu popílkového stabilizátu ukládá zajistit vlastnosti nového výrobku alespoň v parametrech dosud produkovaného stabilizátu. V současné době je optimálně vlhčený stabilizát vyráběn z klasického popílku a REA produktu z polosuché metody odsíření mísených v hmotnostním poměru 2:1 až 3:1. V laboratorních podmínkách tyto stabilizáty dosahují po vyzrání pevnosti v tlaku prostém v rozmezí 0,8 až 1, Pa. V běžných provozních podmínkách vykazují stabilizáty pevnosti nižší, většinou v rozmezí 0,6 až 0, Pa. S ohledem na konkrétní způsob praktického použití stabilizátu při výstavbě obvodových hrázek na odkališti je za postačující považováno dosažení pevnosti 0, Pa. Vlastnosti dosud vyráběného stabilizátu jsou předepsány příslušným certifikátem výrobku, jednotlivé parametry produktu dané certifikátem jsou dosud při výrobě stabilizátu plněny. Program technologických zkoušek výroby nového druhu popílkového stabilizátu vycházel zejména z původního předpokladu zadavatele, že jako pojivo bude použito práškové vápno v hmotnostním podílu do 3 % z celkového obsahu sušiny. Při zkouškách byly vyrobeny vzorky stabilizátů s obsahem vápna v rozmezí 2 až 6 % hmotn. s cílem vyšetřit vliv hmotnostního přídavku na konečné pevnosti vyrobeného stabilizátu. V další části zkoušek byly vyrobeny vzorky při použití fluidního ložového popela tak, že tato složka byla po přepočtu dávkována opět na stejné rozmezí hmotnostního obsahu volného CaO 2 až 6 %

41 Vedení elektrárny jako zadavatel technologických zkoušek, s cílem posílit hodnověrnost dosažených výsledků, pověřilo v podstatě stejným úkolem i firmu EG7 Hradec Králové, která pro potřeby elektrárny zajišťuje provádění kontrolních zkoušek i technologických podkladů pro certifikaci výrobků. Tato firma pro účely zkoušek odebrala vlastní vzorky vstupních surovin, na obou pracovištích byly tedy zkoušky prováděny v podmínkách různých namátkově odebraných surovinových vstupů. Výsledky zkoušek přesto vedou k velmi podobným závěrům, které potvrzují reálnou možnost a výhodnost použití fluidního ložového popela k danému účelu. V příslušné části této zprávy o výsledcích zkoušek jsou proto zařazeny i uvedené výsledky ze srovnávacích kontrolních zkoušek. Jedním z výsledků zkoušek laboratoře EG7 Hradec Králové je doporučení ověřit v další etapě přípravných prací i variantní možnost výroby popílkového stabilizátu, kdy jako pojivová složka bude použit filtrový fluidní popílek. S ohledem na podstatně nižší obsah volného CaO v tomto popílku by takové řešení předpokládalo jeho podstatně vyšší podíl ve směsi, klasický popílek by bylo třeba s filtrovým fluidním popílkem mísit v hmotnostním poměru 1:1. V rámci provedených zkoušek byla tato možnost ověřena se závěrem, že uvedené řešení konečné pevnosti vyrobeného stabilizátu spíše snižuje Charakteristika vstupních surovin Základní surovinovou složkou pro výrobu optimálně vlhčeného stabilizátu je klasický vysokoteplotní popílek, který bude po rekonstrukci MC I a odstavení stávajících kotlů dopravován pneumatickou dopravou z NZ. S ohledem na stejnou palivovou základnu byly pro laboratorní a technologické zkoušky jako hodnověrné vzorky odebrány vzorky ze stávajících kotlů. Vzorek popílku označený jako 1. dodávka byl použit v převážné části zkoušek, vzorek označený jako 2. dodávka byl použit pouze v doplňkové části zkoušek zaměřené na ověření využití fluidního filtrového popílku

42 Tabulka 10 Základní vlastnosti klasického popílku ELE Parametr Měr. Klasický popílek jedn. 1. dodávka 2. dodávka Vlhkost % hm. 0,09 0,11 Ztráta žíháním % hm. 1,27 2,43 Sypná hmotnost kg.m -3 volná setřesená Sítový rozbor % hm. Zbytek na sítě 1,000 0,4 0,2 o vel. ok (mm) 0,500 0,4 0,6 0,200 5,8 9,8 0,125 14,2 33,2 0,090 33,2 30,2 0,063 26,0 16,6 0,040 13,6 7,0 < 0,040 6,4 2,4 Tabulka 11 Základní vlastnosti klasického popílku ELE Parametr Měr. jedn. Klasický popílek 3. dodávka Ztráta sušením % hm. 0,09 Ztráta žíháním % hm. 0,95 Sypná hmotnost kg.m -3 volná 807 setřesená 945 Granulometrický rozbor % hm. Zbytek na sítě 1,000 0,2 o vel. ok (mm) 0,500 0,2 0,200 2,8 0,125 9,2 0,090 14,6 0,063 17,2 0,040 21,0 < 0,040 34,8 Dále byly při zkouškách použity suroviny zajišťující svým přídavkem požadovaný obsah volného CaO v surovinové směsi. V první části zkoušek bylo použito práškové vápno mleté od CARMEUSE CZECH REPUBLIC, závod Mokrá. Dále byly pro účely zkoušek odebrány v ELE vzorky ložového fluidního popela a fluidního filtrového popílku. S ohledem na základní cíl zkoušek, kterým je ověření a prokázání možnosti výhodného použití ložového popela s vysokým obsahem CaO

43 jako korekční vápenné složky pro výrobu stabilizátu je u ložového popela zvláště důležitý tento parametr. V následujícím tabulkovém přehledu jsou uvedeny základní vlastnosti vzorků fluidního ložového popela a filtrového fluidního popílku odebraných z provozních sil ELE k účelům provedení laboratorních a technologických zkoušek. Závodní laboratoř elektrárny průběžně provádí stanovení obsahu volného CaO ve fluidních popílcích zejména s cílem kontroly vlastního odsiřovacího procesu. Důležitý parametr obsahu volného CaO v ložovém popelu je dále uveden v samostatném tabulkovém přehledu, ve kterém jsou výsledky prováděných zkoušek v závodní laboratoři zpracovány za delší časové období. Z přehledu těchto výsledků je zřejmé, že obsah volného CaO v ložovém popelu je dlouhodobě stálý a pohybuje se v rozmezí 10 až 12 % hmotn. Tabulka 12 Základní vlastnosti fluidních popílků ELE Parametr Měr. jedn. Fluidní úletový Fluidní ložový popílek popel 1. dodávka Vlhkost % hm. 0,07 0,05 Ztráta žíháním % hm. 5,26 3,91 Sypná hmotnost kg.m -3 volná setřesená Obsah volného CaO % hm. 4,16 12,08 Sítový rozbor % hm. vel. ok sít 8,000 0,0 0,0 (mm) 4,000 0,0 0,2 2,000 0,0 1,0 1,000 0,0 4,2 0,500 0,4 11,8 0,200 4,2 44,3 0,125 14,0 21,2 0,063 50,8 10,7 0,040 22,8 4,9 < 0,040 7,8 1,7-43 -

44 Tabulka 13 Základní vlastnosti fluidního úletového popílku ELE Parametr Měr. jedn. Fluidní úletový popílek 2. dodávka Ztráta sušením % hm. 0,14 Ztráta žíháním % hm. 1,26 Sypná hmotnost kg.m -3 volná 624 setřesená 735 Obsah volného CaO % hm. 5,09 Obsah síranů % hm. 4,00 Granulometrický rozbor % hm. Zbytek na sítě 1,000 0,0 o vel. ok (mm) 0,500 0,2 0,200 2,8 0,125 14,0 0,090 22,4 0,063 23,4 0,040 21,4 < 0,040 15,8 Tabulka 14 Základní vlastnosti fluidního ložového popela ELE Parametr Měr. jedn. Fluidní ložový popel 2. dodávka Ztráta sušením % hm. 0,02 Ztráta žíháním % hm. 1,0 Sypná hmotnost kg.m -3 volná 870 setřesená 1048 Obsah volného CaO % hm. 9,98 Obsah síranů % hm. 8,29 Granulometrický rozbor % hm. Zbytek na sítě 1,000 0,3 o vel. ok (mm) 0,500 1,7 0,200 35,1 0,125 36,1 0,090 17,2 0,063 6,6 < 0,063 3,0-44 -

45 Tabulka 15 Základní vlastnosti REA produktu ELE Parametr Měr. j. REA produkt Ztráta sušením % hm. 0,07 Ztráta žíháním % hm. - Sypná hmotnost kg.m -3 volná 557 setřesená 652 Obsah volného CaO % hm. Granulometrický rozbor % hm. Zbytek na sítě 2,000 1,0 o vel. ok (mm) 1,000 0,8 0,500 1,0 0,200 22,4 0,125 41,8 0,090 12,0 0,063 11,8 0,040 7,4 < 0,040 1,8 Tabulka 16 Přehled obsahu volného CaO v ložovém popelu (přepočet suma CaO v % hmotn.) Měsíc rok r r r r Leden 4,19 14,24 1,79 14,46 6,61 11,55 9,03 16,70 Únor 12,65 18,07 5,79 15,21 6,66 12,29 8,93 17,26 Březen 12,41 14,66 7,36 14,25 6,08 14,55 9,02 17,02 Duben 0,67 22,08 5,01 10,96 5,07 14,96 10,85 16,61 Květen 6,35 19,78 0 7,44 15,40 8,74 14,09 Červen 9,72 19,35 0 3,90 12,34 8,48 15,00 Červenec 8,81 24,72 0 5,83 16,52 Srpen 7,90 19,95 0 0,31 13,61 Září 8,94 17,36 0 9,40 15,17 Říjen 5,89 19, ,42 19,68 Listopad 3,50 15,37 10,91 11,11 16,54 Prosinec 3,59 15,88 9,64 11,25 10,31 16,72 Rozsah (min. max.) 0,67 24,72 1,79 15,21 0,31 19,68 8,48 17,26 Roční průměr ( % ) 12,518 9,941 11,583 12, Složení zkušebních směsí Surovinové směsi pro výrobu vzorků popílkových stabilizátů byly připraveny ve dvou samostatných sériích. V prvním případě bylo jako pojivo použito práškové vápno, ve druhém případě byl použit fluidní ložový popel. V obou případech se ověřovaný

46 obsah volného CaO ve směsi pohyboval v rozmezí 2 až 6 % hmotn. Všechny vzorky zkušebních směsí byly vyrobeny v pastovité konzistenci, která zjednodušuje přípravu a výrobu vzorků a současně po vyzrání přesně modeluje vlastnosti optimálně vlhčených stabilizátů předepsaným způsobem hutněných. Tabulka 17 Složení popílkového stabilizátu na 1 m 3 čerstvé směsi (jako pojivo použito Směs č. práškové vápno) Složky popílkového stabilizátu klasický práškové voda popílek Vápno ( kg ) (%) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,0 2 21,5 408, ,0 3 32,3 416, ,6 4 42,9 421, ,0 6 64,2 428, ρ čs Tabulka 18 Složení popílkového stabilizátu na 1 m 3 čerstvé směsi (jako pojivo použito Směs č. klasický popílek ( kg ) volné CaO z ložového popela) Složky popílkového stabilizátu ρ čs fluidní ložový voda popel (% ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) CaO) , ,0 431, , ,8 437, , ,8 445, , ,8 452, Z hlediska porovnání příštích provozních podmínek výroby stabilizátu se současným stavem jsou důležité zejména směsi č. 6 a 7, které představují 3 % a 4 % obsahu volného CaO ve směsi. Dávkování klasického popílku a fluidního ložového popela by u směsi č. 6 znamenalo jejich mísení v hmotnostním poměru 3:1, u směsi č. 7 v poměru 2:1. Prakticky by bylo zachováno stejné rozmezí v dávkování surovinových složek jako v současných podmínkách. Zařízení pro dávkování korekční složky a dopravní cesty by v takovém případě nemusely být upraveny. Složení zkušebních směsí na 1 m 3 zhutněného stabilizátu V následujících tabulkových přehledech je uvedeno složení jednotlivých ověřovaných směsí připravených při zkouškách stabilizátů s vyšším těsnícím účinkem

47 Při zkouškách bylo připraveno šest zkušebních směsí, ve všech případech se jednalo o dosud vyráběný stabilizát G3 složený z klasického popílku a REA produktu s tím, že u jednotlivých ověřovaných směsí byl aplikován přídavek další korekční složky. Směs č. Tabulka 19 Stabilizát G3 s různým obsahem záměsové vody Složky popílkového stabilizátu ρ čs setřesená ρ čs zhutněné Klasic. pop. REA prod. Voda ( kg ) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ( kg.m -3 ) ,2 302,4 140, ,1 322,5 273, Směs č. Tabulka 20 Stabilizát G3 s přídavkem jílového mléka Složky popílkového stabilizátu ρ čs ρ čs Klasic. popílek REA prod. Jíl sušina Voda setřesená zhutněné (kg ) ( kg ) ( kg) ( l ) ( kg.m -3 ) ( kg.m -3 ) , ,8 284, Směs č. Tabulka 21 Stabilizát G3 s přídavkem suspenze fluidních popílků Složky popílkového stabilizátu ρ čs ρ čs Klasic. popílek REA Prod. Voda PSu GEHO setřesená zhutněné ( kg ) ( kg ) ( l ) ( l ) ( kg.m -3 ) ( kg.m -3 ) ,1 114, Tabulka 22 Stabilizát G3 s přídavkem jílového mléka a suspenze z fluidních popílků Směs č. Klasic. popílek Složky popílkového stabilizátu REA Voda prod. Psu GEHO+ jíl.mléko ρ čs setřesená ρ čs zhutněné ( kg ) ( kg ) ( l ) ( l ) ( kg.m -3 ) ( kg.m -3 ) ,9 279,3 133, ,9 270,1 128,6 239, Tabulka 23 Složení korekční suspenze fluidních popílků Směs č. Složky popílkové suspenze ρ čs Fluidní Fluidní Voda úlet. pop. lož. pop. ( kg ) ( kg ) ( l ) ( kg.m -3 ) ,8 207,

48 5 VÝSLEDKY V této části hodnocení výsledků provedených zkoušek jsou konkrétně posouzeny dosažené výsledky laboratorních a technologických zkoušek provedených se surovinam i ELE v komplexním rozsahu dle zadání diplomové práce. Výsledky první přípravné etapy zkoušek, které byly nad rámec zadání provedeny se zaměřením na problematiku klasických popílkových stabilizátů, byly zhodnoceny samostatně již v předchozí části práce a budou znovu hodnoceny v závěru diplomové práce v rámci celkového porovnání všech dosažených výsledků. 5.1 Výsledky technologických zkoušek Základní vlastnosti stabilizátu s přídavkem vápna Tabulka 24 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu Směs č. σ pd Objemová hmotnost Vlhkost po 28 dnech vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , ,

49 1,4 1,2 1,26 Pevnost v tlaku [MPa] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,38 0,63 0, Směs č. Obr. 13 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku práškového vápna Základní vlastnosti stabilizátu s přídavkem ložového popela Tabulka 25 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu Směs č. σ pd Objemová hmotnost Vlhkost po 28 dnech vlhká Suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , ,

50 6 5 4,92 Pevnost v tlaku [MPa] ,26 2,65 3, Směs č. Obr. 14 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku ložového popela Tabulka 26 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu Směs č. doplňkové zkoušky σ pd Objemová hmotnost Vlhkost po 28 dnech vlhká suchá ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) 2.5.A 0, , A 1, , A 1, , A 1, , A 1, ,

51 2,50 Pevnost v tlaku [MPa] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,60 1,04 1,54 1,98 1,12 0, A 2.6.A 2.7.A 2.8.A 2.9.A Směs č. Obr. 15 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku ložového popela doplňkové zkoušky Tabulka 27 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost popílkových stabilizátů s těsnícím účinkem Směs č. σ pd Objemová hmotnost po 28 dnech vlhká suchá Vlhkost ( Pa ) ( kg.m -3 ) ( % ) , , , , , , , , , , , ,

52 7,00 6,00 5,72 Pevnost v tlaku [MPa] 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 1,28 2,00 1,03 3,55 0,92 0, Směs č. Obr. 16 Pevnosti v tlaku stabilizátu s těsnícím účinkem Tabulka 28 Hodnoty koeficientu propustnosti Sledovaná vlastnost Koeficient propustnosti (m.s -1 ) Stabilizát 3.1. Stabilizát 3.2. Stabilizát 3.3. Stabilizát 3.4. Stabilizát 3.5. Stabilizát , , , , , , V přehledu výsledků zkoušek zpracovaných ve formě tabulek č. 24 a 25 jsou uvedeny vlastnosti popílkových stabilizátů vyrobených v první etapě zkoušek. Dosažené pevnosti v tlaku prostém u jednotlivých vzorků jasně prokazují, že při stejném obsahu volného CaO ve směsi je použití fluidního ložového popela jako vápenné korekční složky výhodné a zajišťuje podstatně vyšší pevnosti než při použití práškového vápna. V tabulce č.26 jsou stručně uvedeny výsledky druhé doplňkové etapy zkoušek, která byla v podstatě zaměřena zejména na ověření možného využití filtrového fluidního popílku (směs 2.9.A). Při této příležitosti byly připraveny i kontrolní srovnávací směsi 2.5.A až 2.8.A, které umožnily opakovaně srovnání s použitím ložového popela. V porovnání s výsledky první etapy (tabulka č. 25) zde zkoušené vzorky vykázaly nižší pevnosti v tlaku prostém, dosažené hodnoty jsou však plně vyhovující. Snížení pevnosti je dáno horší kvalitou použitého klasického popílku v kombinaci s méně kvalitním ložovým popelem

53 V další části předložené zprávy zaměřené na dosažené výsledky laboratorních a technologických zkoušek jsou ve stručném přehledu uvedeny výsledky srovnávacích zkoušek provedených v laboratoři firmy EG7 Hradec Králové. Hodnocení těchto dílčích výsledků a jejich porovnání s výsledky vlastních zkoušek jsou provedeny svodným způsobem v závěrečné kapitole této dílčí zprávy zaměřené na celkové hodnocení výsledků zkoušek. Tabulka 29 Zkoušky zhutnitelnosti PS pro směsi popílku (P) a ložového popela (LP) Zkouška Vlastnost Stabilizát S2 Stabilizát S3 Stabilizát S4 Stabilizát S6 Poměr mísení P : LP Zhutnitelnost PS 5:1 3:1 2:1 1:1 w optps (%) 21,2 18,1 17,3 16,7 ρ dmaxps (kg.m -3 ) Tabulka 30 Výsledky zkoušek pevnosti v prostém tlaku stabilizátu Sledovaná vlastnost Doba zrání vzorků (dnů) Stabilizát S2 Stabilizát S3 Stabilizát S4 Stabilizát S6 Pevnost v prostém tlaku (MPa) 14 2,47 2,13 1,91 0, ,99 4,76 3,83 1,44 28 *) 3,31 3,59 2,80 1,08 *) pozn.: zkušební tělesa byla před zkouškou sycena vodou po dobu 5 hodin Označení vzorků S2 až S6 odpovídá různým poměrům mísení klasického a ložového popela a je shodné s označováním v předchozí tabulce č. 29. Tabulka 31 Výsledky zkoušek propustnosti stabilizátu po 28 dnech zrání Sledovaná vlastnost Identifikace vzorku Stabilizát S2 Stabilizát S3 Stabilizát S4 Stabilizát S6 Propustnost Původní 6, , , , koef. propustnosti k (m.s -1 ) Opakované 2, , , , Ve výše uvedené tabulce jsou při identifikaci vzorků jako původní označeny vzorky, které byly ponechány po dobu zrání v běžných atmosférických podmínkách. Vzorky označené jako opakované byly uloženy po celou dobu zrání v normových podmínkách

54 Výsledky zkoušek propustnosti vyzrálých stabilizátů vyrobených při použití fluidního ložového popela jako korekční vápenné složky prokazují, že lepších výsledků je dosaženo při splnění podmínek normového zrání (vlhké uložení vzorků). Certifikát výrobku pro současně vyráběný stabilizát stanovuje jako limitní hodnotu propustnosti 1, m.s -1, tento požadavek je bezpečně plněn u všech vzorků. V rámci provádění srovnávacích zkoušek výroby stabilizátů při použití ložového popela se laboratoř EG7HK věnovala i zajímavé problematice využití odpadní vody z koridorů jako záměsové vody při výrobě stabilizátů. Tato odpadní voda obsahuje zvýšený podíl některých škodlivin a nesplňuje podmínky pro vypouštění odpadních vod do vod povrchových. Výsledky zkoušek svodně zpracovaných do následujících tabulkových přehledů však prokazují, že ložový popel je v daném případě schopen působit i jako solidifikační přísada, která v průběhu tuhnutí a zrání váže škodliviny do nerozpustné formy. Tabulka 32 Chemické složení vodných výluhů ze vzorků stabilizátu ve srovnání s požadavky TN (Příloha č. 4) Ukazate l Jedno tka Limitní hodnota Stabilizát S6 Stabilizát S4 Stabilizát S3 Stabilizát S2 Arsen mg/l 0,1 < 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,010 Baryum mg/l 1,0 0,039 0,065 0,065 0,087 Beryliu mg/l 0,005 < 0,0050 < 0,0050 < 0,0050 < 0,0050 m Chrom mg/l 0,1 < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 Kadmiu mg/l 0,005 < 0,003 < 0,003 < 0,003 < 0,003 m Kobalt mg/l 0,1 < 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,010 Měď mg/l 1,0 < 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,010 Nikl mg/l 0,1 < 0,006 < 0,006 < 0,006 < 0,006 Olovo mg/l 0,1 < 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,010 Rtuť mg/l 0,005 < 0,0003 < 0,0003 < 0,0003 < 0,0003 Selen mg/l 0,05 < 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,010 Stříbro mg/l 0,1 < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 Vanad mg/l 0,2 0,017 0,019 0,025 0,037 Zinek mg/l 3,0 0,010 < 0,010 < 0,010 < 0,

55 Tabulka 33 Ověření možnosti fixace škodlivin obsažených v OV z koridorů ve stabilizátu Ukazatel Jedn otka OV z korid orů Stabilizát S6 Stabilizát S4 Stabilizát S3 Stabilizát S2 Ph mg/l 12,32 11,91 12,02 11,99 11,93 Vodivost ms/m RL mg/l RAS mg/l Chloridy mg/l 66,5 < 2,0 < 2,0 < 2,0 < 2,0 Sírany mg/l Fluoridy mg/l 2,3 0,21 0,20 0,24 0,69 Antimon mg/l < 0,020 < 0,020 < 0,020 < 0,020 < 0,020 Bór mg/l 0,298 < 0,050 < 0,050 < 0,050 < 0,050 Hliník mg/l 0,286 1,69 0,619 0,846 0,373 Molybden mg/l 0,841 < 0,020 0,033 0,036 0,060 Z výsledků prezentovaných v tabulce č. 32 vyplývá, že při využití odpadní vody z koridorů jako záměsové vody do stabilizátu nedojde k překročení limitních hodnot obsahu škodlivin ve vodném výluhu a to u žádné ze čtyř zkoušených receptur. Vyluhovacími zkouškami dokladovanými výsledky v tabulce č. 33 bylo prokázáno, že ve stabilizátu se fixují i další škodliviny obsažené v odpadní vodě, výrazně se snižují obsahy rozpuštěných látek, bóru a molybdenu. Zvýšený obsah hliníku ve výluhu nesouvisí s kvalitou odpadní vody, ale je dán vysokým obsahem tohoto prvku v popílku samotném Zhodnocení výsledků technologických zkoušek Laboratorní a technologické zkoušky provedené v rámci praktické části diplomové práce byly věcně zaměřeny na ověření vhodných způsobů zpracování VEP z ELE při výrobě popílkových stabilizátů. Výsledky zkoušek prokázaly výhodnost ověřovaného inovačního námětu, který spočívá v náhradě práškového vápna fluidním ložovým popelem. Tato DS je produkována ve vlastní elektrárně, navíc dlouhodobě vykazuje vysoký obsah volného CaO, k danému účelu je proto velmi vhodná. Z dosažených výsledků je zřejmé, že v případě použití fluidního ložového popela jako korekční vápenné složky je dosahováno u vyzrálých stabilizátů podstatně vyšších pevností než při použití práškového vápna při stejným podílu volného CaO ve směsi. Tato výhoda ložového popela je zcela určitě dána doprovodným obsahem bezvodého

56 síranu vápenatého jako produktu aditivního odsiřovacího procesu, který příznivě působí jako další pojivová složka. Nárůst pevností v tlaku prostém u vyzrálých stabilizátů daný náhradou práškového vápna ložovým popelem je velmi výrazný. Kvalitní stabilizát s pevností v tlaku vyšší než Pa je možno vyrobit při až přídavku vápna 6 % hmotnostních. Stejných pevností v tlaku prostém je v případě použití ložového popela možno dosáhnout již při obsahu volného vápna 2 % hmotn. Při stejném obsahu vápenné složky (6 % hmotn.) jsou v případě použití ložového popela jako korekční vápenné složky dosažené pevnosti v tlaku čtyřnásobkem pevnosti srovnatelného vzorku s práškovým vápnem. Za důležitý poznatek je třeba považovat i výsledky doplňkové třetí postupové pracovní etapy, při které byly modelovány nepříznivé podmínky použití málo kvalitního hrubého klasického popílku v kombinaci s ložovým popelem s nižším obsahem volného vápna., který se příležitostně může rovněž vyskytnout. Zkouškami bylo prokázáno, že i při této mimořádné situaci budou ještě požadavky na kvalitu vyráběného stabilizátu bezpečně splněny. Výhodnost společného zpracování VEP z ELE při výrobě popílkových stabilizátů lze velmi názorně dokladovat i porovnáním dosažených výsledků s výsledky úvodní přípravné etapy, ve které byly vyráběny klasické stabilizáty s přídavkem běžných druhů pojiv. Při kombinovaném zpracování klasického popílku a ložového popela v podmínkách ELE lze pouze na bázi zpracování druhotných surovin připravit stabilizáty s pevností v tlaku prostém v rozmezí 4 až Pa. Stabilizát o stejné pevnosti v tlaku lze v podmínkách klasické výroby připravit až při přídavku cementu 12 % hmotn. Nad rámec zadání byly v rámci praktické části diplomové práce provedeny i zkoušky výroby nových druhů stabilizátů zaměřené na dosažení vyššího těsnícího účinku po jejich vyzrání. Zkouškami bylo prokázáno, že navrženým způsobem je možno příznivě ovlivnit hodnotu koeficientu propustnosti a že z produktů ELE bude možné vyrobit stabilizáty učené k budování minerálního těsnění dna kazet pro ukládání LG. Současně bylo při těchto zkouškách prokázáno, že při výhodné kombinaci klasického popílku v podmínkách společného zpracování se suspenzí z fluidních popílků je možno připravit kvalitní stabilizát s pevností v tlaku prostém větším než Pa

57 6 DISKUSE 6.1 Užití popílkových stabilizátů V minulých letech byla většina velkých elektráren a tepláren v České republice modernizována, většinou v souvislosti s budováním odsiřovacích zařízení. Prakticky ve všech případech byla odstavena hydraulická doprava popílku na složiště, byly vybudovány nové suché odběry popílku s jejich dalším zpracováním ve velkých MC. Výsledným produktem je popílkový stabilizát certifikovaný jako stavební polotovar. Dosavadní zkušenosti prokazují, že především s ohledem na velké objemy produkovaných stabilizátů nemůže klasická stavební výroba zajistit jejich zpracování. Odběry stabilizátů pro stavebnictví mají často příležitostný charakter, v zimních měsících je o využití stabilizátů u stavebních organizací malý zájem. Největší objemy vyrobených stabilizátů se uplatňují při uzavírání popílkových složišť, jejich technické rekultivaci a při rozsáhlých terénních úpravách navazujících na úpravu starších složišť do formy krajinotvorných prvků. Dále jsou velké objemy stabilizátů ukládány do vytěžených povrchových uhelných dolů. Uvedené práce provádí většinou velké stavební organizace, popílkové stabilizáty jsou do hutněných konstrukcí zemních těles ukládány jako stavební polotovar, zpracování stabilizátů uvedeným způsobem je proto považováno za specifickou formu jeho použití ve stavebnictví. Z dosavadních zkušeností dále vyplývá, že každá větší elektrárna a teplárna musí provozovat vlastní úložiště pro ukládání stabilizátů se zajištěnou kapacitou na několik let. Využití stabilizátů v klasické stavební výrobě je vhodným doplňkem, pro stavební organizace je většinou výhodné, problematiku likvidace popílku však zásadním způsobem neřeší. Na stabilizáty vyráběné ve velkých MC k výše uvedeným účelům nejsou kladeny vysoké uživatelské nároky. Pevnost v tlaku prostém u vyzrálých stabilizátů se většinou pohybuje v rozmezí 0, až Pa. Pro zajištění ekologické nezávadnosti stabilizátů je při jejich výrobě většinou přidáváno vápno v množství cca 3 %. Při zpracování popílků z fluidních kotlů a při zpracování reakčních produktů z polosuché odsiřovací metody je potřebná vápenná složka obsažena již ve vlastním zpracovávaném odpadu. Vyráběné stabilizáty jsou na místo jejich konečného uložení dopravovány v optimálně vlhčeném stavu velkotonážními nákladními auty. U některých elektráren je doprava řešena pásovou dopravou. Nejmodernější způsob dopravy stabilizátu je provozován v elektrárně Ledvice, kde je stabilizát ve formě koncentrované popílkové

58 suspenze dopravován na úložiště trubním systémem s použitím vysokotlakých čerpadel holandské firmy GEHO. Podobná zařízení vyrábí i český výrobce, který celý systém vysokotlaké dopravy dodal do elektrárny Starobeševo na Ukrajině. Použití popílkových stabilizátů v klasické stavební výrobě bylo v České republice s dobrými výsledky výzkumně řešeno a realizováno ve formě výroby a užití koncentrovaných samotuhnoucích popílkových suspenzí. První realizace byly zaměřeny na použití této formy čerpatelných stabilizátů při vyplňování prostor mezi velkoobjemovými základy strojů v průmyslových halách. Pro vyplňování těchto obtížně přístupných prostor byly používány stabilizáty s pevností v tlaku prostém 2, Pa až Pa. Větší objemy spotřeby obdobných čerpatelných stabilizátů byly s velmi zajímavým ekonomickým efektem uplatněny při budování povrchově hloubených stanic a tras pražského metra. V tomto případě popílkové suspenze nahrazovaly nízkopevnostní výplňové betony. Specifickým případem výhodného požití čerpatelných stabilizátů ve formě popílkových suspenzí je vyplňování starých odstavných kanalizačních štol a podzemních prostor. Pro provádění těchto prací je zajištěna vysoká kvalita díla při velmi nízkých nákladech, ve většině případů došlo i k významnému zkrácení termínu prováděných prací. Zvláštním případem použití popílkových suspenzí je budování polotuhých podkladních vrstev vozovek KAPS. Podstatou technologie je uložení vrstvy kvalitního kameniva frakce m do vrstvy o tloušťce m s následným prolitím popílkovou suspenzí a s dokonalým vyplněním všech mezer zajišťované pojezdy vibračního válce. Velmi dobrá kvalita takto prováděných podkladních vrstev vozovek byla prokázána na celé řadě staveb. Optimálně vlhčené stabilizáty mohou být ve stavební výrobě uplatněny především při budování hutněných násypů, zásypů a obsypů. V těchto případech musí být na rozdíl od použití čerpatelných stabilizátů uložené materiály dobře zhutněny. Tato technologie se uplatňuje zejména při budování silničních obchvatů měst a obcí, výhodné je jejich využití i dobré tepelné technické parametry vyzrálých stabilizátů. V současné době jsou stabilizáty z velkých MC provozovaných u elektráren a tepláren dodávány v dosti výhodných cenových podmínkách. Nejlepších ekonomických efektů však dosahují stavební organizace, které si popílkové stabilizáty vyrábí ve vlastních speciálních výrobnách. Potřebný popílek je možno při výrobě

59 uplatnit vlastní technologie výroby stabilizátu a vyráběný stavební polotovar většinou uplatní i při vyšších cenách. Využití popílkových stabilizátů ve stavebnictví většinou probíhá ve specifických regionálních podmínkách. Z ekonomických i technologických důvodů je výhodné přepravovat popílkový stabilizát maximálně do vzdálenosti m až m od místa jeho výroby. V ekonomických podmínkách České republiky lze pro účely výroby popílkových stabilizátů dopravovat popílek ze vzdálenosti max m až m. Zavedení výroby kvalitních popílkových stabilizátů a jejich ekonomicky efektivní využití v klasické stavební výrobě je tedy vázáno na místní zdroj vhodného druhu popílku a dočasný objem stavebních prací především v oblasti inženýrské výstavby realizovaných v daném regionu. [2] 6.2 Další možné využití popílku jako DS Využívání popílků jako DS má v naší republice dlouhodobé tradice. Také oblasti výzkumu nových technologií bylo vždy dosahováno dobrých výsledků a to i v porovnání s evropským standardem. Jedním z důležitých poznatků je i dnes platný závěr, že stavebnictví je jediným rezortem národního hospodářství, který je schopen trvale zajišťovat spotřebu popílků jako DS ve větších objemech. Z hlediska dosažitelných spotřeb je nejvýhodnější způsob využití popílků jejich aplikací při provádění zemních pracích. Pro tyto technologie lze zpracovat méně hodnotné druhy popílků, případně i struskopopílkových směsí těžených ze složišť. Z hlediska ekonomických efektů dosažitelných vhodným využitím popílků jsou nejvýhodnější technologie, u kterých je zpracovaný klasický popílek s vysokým obsahem aktivní křemičité fáze, zde jsou v důsledku pucolánové aktivity s výhodou využívané pojivové vlastnosti. Jedná se především o využití popílku jako pucolánové přísady na velkých ústředních betonárnách, o výrobu malt a pojivových směsí. S ohledem na již uvedený rozvoj fluidních kotlů je současná situace v naší republice taková, že kvalitních klasických popílků začíná být nedostatek. Také v oblasti výše uvedeného způsobu využití popílků je vedení ELE aktivní a pružně reaguje na potřeby trhu. Již v minulých letech byl suchý klasický popílek z této elektrárny ve větších objemech expedován k účelům výroby cementu a jako aktivní přísada pro výrobu betonů. Tradičně se jedná zejména o pravidelné dodávky popílku ve větších objemech do Německa. Při výstavbě nového zdroje jsou vytvořeny výhodné

60 podmínky pro možnost zvýšení obejmu prodávaného popílku, navíc je zajištěna i zlepšená kvalita tohoto produktu. Provozování klasických elektrárenských kotlů na bázi mletého práškového uhlí je především v zahraničí spojeno se zcela specifickým problémem a to, že při spalování vysoce kvalitního antracitického černého uhlí jsou produkovány popílky s vysokým obsahem zbytkového nedopalu, který v řadě případů trvale překračuje hranici 20 % nedopalu. Tyto popílky však většinou obsahují vysoký obsah amorfní fáze zajištující pucolánovou aktivitu a pro využití ve stavebnictví by byly zvláště výhodné. Podmínkou pro jejich efektivního zpracování je snížení obsahu zbytkového nedopalu, optimálně až na hodnotu 4-5 %. K tomuto zajímavému technickému námětu se dosud jako jediná věnovala výzkumná základna v USA, kde byla vyvinuta technologie tepelné úpravy popílků na bázi využití vlastního obsahu hořlaviny obsažené v popílku. Vývoj zde byl doveden až do stádia prvních realizací, při kterých byl navíc zvládnut i problém doprovodného energetického využití procesu tepelné úpravy popílků. Zvládnutí této technologie by bylo vysoce aktuální a žádoucí například pro potřebu energetiky na Slovensku, kde produkce tohoto druhu popílků je zvláště vysoká (elektrárny Košice, Vojany).[2]

61 7 ZÁVĚR Předložená diplomová práce je v souladu se zadáním námětově zaměřena na aktuální problematiku využívání VEP z ELE se zvláštním zaměřením na výrobu popílkových stabilizátů. Z hlediska aplikovaných způsobů zpracování VEP patří tato elektrárna mezi nejmodernější provozy v rámci akciové společnosti ČEZ Praha. V současné době je zde budován nový energetický zdroj, snahou vedení projektového týmu NZELE a elektrárny je i v tomto případě uplatnit při zpracování VEP nejmodernější technologie. Věcný obsah laboratorních a technologických zkoušek provedených v rámci experimentální části diplomové práce má přímou vazbu na připravované modernizační procesy v ELE. Dosažené výsledky mohou být použity jako součást technologických podkladů pro návrh složení nových druhů stabilizátů. Zejména se jedná o připravovanou rekonstrukci míchacího centra MC I, kde byla provedenými zkouškami ověřena a potvrzena reálnost návrhu na záměnu práškového vápna ložovým popelem při výrobě optimálně vlhčených stabilizátů. Zkouškami bylo navíc prokázáno, že daným způsobem lze nejenom nahradit drahé práškové vápno, ale až překvapivým způsobem zlepšit kvalitu vyráběného produktu. Vzhledem k dosti vysokým produkcím optimálně vlhčeného stabilizátu, který bude po modernizaci MC I využíván zejména pro výstavbu obvodových hrázek úložišť čerpatelných stabilizátů (cca kg za rok) bude i ekonomický přínos daný uplatněním nové technologie velmi významný, úspora nákladů bude činit 9 až 10 milionů Kč za rok. Rovněž doplňková část technologických zkoušek zaměřená na ověření nových technologických způsobů výroby popílkových stabilizátů přinesla zajímavé výsledky. Především se jedná o možnost společného zpracování klasického popílku v kombinaci s čerpatelným stabilizátem vyrobeným z fluidních popílků. Na tomto principu lze provozovat výrobu stabilizátu i pro výrazně vyšší uživatelské nároky využitelné zejména ve stavebnictví, rovněž lze na stejném principu připravit kvalitní stabilizáty s vyšším těsnícím účinkem vhodné pro provádění minerálního těsnění. Také tento zcela nový námět na další zlepšení technologií výroby stabilizátů v ELE je v současné době posuzován s předběžným závěrem, že jeho realizace je velmi reálná. Skupině ČEZ přinesla významné ekonomické úspory existence dceřiné společnosti ČEZ Energetické produkty s.r.o. s pouhými dvěma desítkami zaměstnanců, kteří hledají stále nové formy, jak efektivně zhodnotit VEP

62 Předpokladem pro nové využití VEP bylo zpracování detailní studie finančních nákladů předního a zadního palivového cyklu klasických elektráren ČEZ. Vyplynulo z ní, že nákladovost těchto cyklů je mnohem vyšší, než se předpokládalo a než je nutné. Studie zároveň navrhla různá řešení. A jedním z nich bylo založení specializované společnosti, pro kterou by činnost kolem předního a zadního palivového cyklu hlavním byznysem, nikoli vedlejším, jak tomu bylo doposud. Ostatně elektrárny k tomu neměly ani kapacity, ani jiné podmínky. Přední palivový cyklus představuje provoz zauhlování a skládkování paliva, konkrétně u nás začíná od místa, kde se uhlí vysype do výklopníku a končí v zásobnících nad kotlem. A zadní palivový cyklus, to jsou zejména produkty vzniklé po spálení paliva, případně suroviny vzniklé při odsiřovacích procesech, a další zacházení s nimi, tedy jejich úprava v různých MC, složiště a prodej těchto produktů zákazníkům hlavně z oblasti stavebnictví (cementárny a betonárny). Na energetické produkty se mnohdy pohlíželo a leckde ještě pohlíží jako na odpad, který je ekologickou zátěží, a ne cennou surovinou pro stavebníky. Tyto produkty vznikají spalováním paliva, respektive při procesu odsiřování. Jde o hrubý popel a strusku, jemný úletový popílek, podle typu odsíření pak vzniká buď energosádrovec, což je v podstatě sádra, či tzv. REA produkt, méně kvalitní směs, která zatím s nadbytečným popílkem většinou končí na složištích. Vlastnosti těchto produktů se liší tím, zda vznikají spalováním v klasickém či ve fluidním kotli, a podle typu odsíření. Pro všechny typy produktů se dá najít uplatnění. Pokud ne nyní tak v budoucnu. Tyto produkty mají velké spektrum využití (Viz kapitola Charakteristika VEP). O směsi z fluidních kotlů se mluví jako o materiálu budoucnosti, protože např. před lety se z elektrárny Tisová prodalo takových kg za rok. Nyní je podle výroby kg ročně, a ještě v létě, kdy se omezuje výroba elektřiny, materiál chybí. Elektrárna spolupracuje se stavebními firmami v okolí, ty používají materiál pro stabilizaci zemin dlouhé kilometry rychlostních silnic v okolí Sokolova a Karlových Varů jsou postaveny díky tomuto produktu. Například v Německu to zákonodárci dokonce zabudovali do legislativy stavbaři jsou tam povinni v určitém okruhu kolem elektrárny odebírat energetické produkty. Hlavně se hledá jak z energetických produktů ČEZu vytvořit nové, levnější a s minimálně stejně kvalitativními parametry jako u klasických materiálů. Proto ve spolupráci s vysokými školami a výzkumnými ústavy, např. se stavební fakultou VUT

63 Brno, zkouší ČEZ Energetické produkty s.r.o. dělat betony s vyšším podílem popílků, než třeba povoluje dnešní norma. A zdá se, že se jde správným směrem, nicméně tato záležitost vyžaduje iniciovat změnu této normy. Zjišťuje se, že i fluidní popílky např. z elektrárny Tisová, Ledvice, Poříčí a Hodonín zřejmě umějí absorbovat velké množství CO 2 ze vzduchu. Pokud se to ověří i v laboratoři, znamenalo by to, že složiště fluidního popílku by vázala značné množství CO 2 a tak by se naše skupina mohla odepsat další velké objemy emisí CO 2. A ostatně i ostatní energetiky, které využívají fluidní kotle. Logickým cílem, ČEZ Energetické produkty, je soustředit procesně shodné činnosti pod,,jednou střechouˮ, a dosáhnout tak výrazně vyšší efektivity v ekonomickém využití VEP. [12]

64 8 SEZNAM ZKRATEK AO autorizovaná osoba CaO oxid vápenatý CO 2 oxid uhličitý ČEZ české energetické závody DS druhotná surovina EDĚ elektrárna Dětmarovice ELE elektrárna Ledvice EGS energosádrovec FK fluidní kotel K 2,3 kotel LG litý granulát MC I (II) míchací centrum I (II) MF ministerstvo financí MPO ministerstvo průmyslu a obchodu MŽP ministerstvo životního prostředí NO x oxidy dusíku NZ nový zdroj SD-DB Severočeské doly doly Bílina SO 3 oxid siřičitý STO stavební technické osvědčení TOT teplárna Otrokovice ÚV ústavní vyhláška VEP vedlejší energetické produkty

65 9 SEZNAM LITERATURY [1] ABZ, Hydratace, Databáze online [cit ]. Dostupné na: [2] BÍLÝ M., ŠTĚPÁNEK R., listopad 2009: Míchací centra a stabilizáty, s In: BÍLÝ M., ŠTĚPÁNEK R., (ed.), Progresivní využití popílků ve stavebnictvítechnická publikace. ECO-BUILDING s. r. o., Brno, 71s. [3] BÍLÝ M., ŠTĚPÁNEK R., listopad 2009: Tepelná úprava popílků, s In: BÍLÝ M., ŠTĚPÁNEK R., (ed.), Progresivní využití popílků ve stavebnictvítechnická publikace. ECO-BUILDING s.r.o., Brno, 71s. [4] ČEZ, a.s., 2010: Elektrárna Ledvice. Databáze online [cit ]. Dostuné na: elektrarny/cr/ledvice.h tml [5] ČEZ, a.s., 2010: ČEZ Energetické produkty s.r.o. - Elektrárna Ledvice. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [6] ČEZ, a.s., 2010: Energosádrovec. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [7] ČEZ, a.s., 2010: Elektrárna Ledvice. Databáze online [cit ]. Dostuné na: elektrarny/cr/ledvice.h tml [8] ČEZ, a.s., 2010: Produkty. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [9] ČEZ, a.s., 2010: Struska. Databáze online [cit ]. Dostupné na:

66 [10] ČEZ, a.s., 2010: Struska. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [11] NĚMEČEK R., 2009: Technologie likvidace VEP nového bloku ELE. Allforpower, 3 (3): [12] SOKOL P., 2009: Hledáme nové využití energetických produktů. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [13] TZÚS, s.p. 2011: Certifikace výrobků Úvod. Databáze online [cit ]. Dostupné na: [14] Wikipedie, Solidifikace, Databáze online [cit ]. Dostupné na: [15] ZIMOVÁ M., VAVERKOVÁ M, VAVERKA Z, 2010: Využívání vedlejších energetických produktů rizika a praxe. Databáze online [cit ]. Dostupné na: u.pp

67 10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Letecký snímek nynější ELE Obr. 2 MC II čerpatelného stabilizátu ELE Obr. 3 Horizontální rychloběžný mixér FP-65-C Obr. 4 Trubní doprava Obr. 5 Letecký pohled na odkaliště Obr. 6 Letecký pohled na ELE po výstavbě NZ Obr. 7 Granulometrický rozbor popílků TOT a EDĚ Obr. 8 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu TOT s různým množstvím přídavku cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R Obr. 9 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu TOT s různým množstvím přídavku cementu CEM I 42,5 N Obr. 10 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu EDĚ s různým množstvím přídavku cementu CEM II /B-M/S-L 32, Obr. 11 Pevnost v tlaku popílkového stabilizátu EDĚ s různým množstvím přídavku cementu Obr. 12 Porovnání dosažených pevností v tlaku u stabilizátů z popílku TOT a EDĚ Obr. 13 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku práškového vápna Obr. 14 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku ložového popela Obr. 15 Závislost pevnosti v tlaku na přídavku ložového popela doplňkové zkoušky 51 Obr. 16 Pevnosti v tlaku stabilizátu s těsnícím účinkem

68 11 SEZNAM TABULEK Tabulka 1 Základní vlastnosti klasických popílků TOT a EDĚ Tabulka 2 Složení popílkové směsi na 1 m Tabulka 3 Složení popílkové směsi na 1 m Tabulka 4 Složení popílkové směsi na 1 m Tabulka 5 Složení popílkové směsi na 1 m Tabulka 6 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku TOT a cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R Tabulka 7 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popíl TOT a cementu CEM I 42,5 N Tabulka 8 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku EDĚ a cementu CEM II /B-M/S-L 32,5 R Tabulka 9 Pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti vyzrálých stabilizátů směsi popílku EDĚ a cementu CEM I 42,5 N Tabulka 10 Základní vlastnosti klasického popílku ELE Tabulka 11 Základní vlastnosti klasického popílku ELE Tabulka 12 Základní vlastnosti fluidních popílků ELE Tabulka 13 Základní vlastnosti fluidního úletového popílku ELE Tabulka 14 Základní vlastnosti fluidního ložového popela ELE Tabulka 15 Základní vlastnosti REA produktu ELE Tabulka 16 Přehled obsahu volného CaO v ložovém popelu (přepočet suma CaO v % hmotn.) Tabulka 17 Složení popílkového stabilizátu na 1 m 3 čerstvé směsi (jako pojivo použito práškové vápno) Tabulka 18 Složení popílkového stabilizátu na 1 m 3 čerstvé směsi (jako pojivo použito volné CaO z ložového popela) Tabulka 19 Stabilizát G3 s různým obsahem záměsové vody Tabulka 20 Stabilizát G3 s přídavkem jílového mléka Tabulka 21 Stabilizát G3 s přídavkem suspenze fluidních popílků Tabulka 22 Stabilizát G3 s přídavkem jílového mléka a suspenze z fluidních popílk.. 47 Tabulka 23 Složení korekční suspenze fluidních popílků Tabulka 24 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu. 48 Tabulka 25 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu

69 Tabulka 26 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost vyzrálého popílkového stabilizátu doplňkové zkoušky Tabulka 27 Pevnost v tlaku a objemová hmotnost popílkových stabilizátů s těsnícím 51 Tabulka 28 Hodnoty koeficientu propustnosti Tabulka 29 Zkoušky zhutnitelnosti PS pro směsi popílku (P) a ložového popela (LP) 53 Tabulka 30 Výsledky zkoušek pevnosti v prostém tlaku stabilizátu Tabulka 31 Výsledky zkoušek propustnosti stabilizátu po 28 dnech zrání Tabulka 32 Chemické složení vodných výluhů ze vzorků stabilizátu ve srovnání s požadavky TN (Příloha č. 4) Tabulka 33 Ověření možnosti fixace škodlivin obsažených v OV z koridorů ve stabilizátu

70 PŘÍLOHY

71 12 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Certifikát pro stabilizát pro podkladní vrstvy vozovek Příloha č. 2 Protokol o certifikaci výrobku: stabilizát pro podkladní vrstvy vozovek.. 73 Příloha č. 3 Stavební technické osvědčení pro litý granulát Příloha č. 4 Technický návod pro AO při posuzování shody se stavebním výrobkem (aditivovaný granulát do výsypek povrchových dolů) Příloha č. 5 Certifikát výrobku Stabilizát do výsypek a povrchových dolů, pro násypy a zásypy Příloha č. 6 Protokol o výsledcích certifikace výrobku Stabilizát do výsypek povrchových dolů, pro násypy a zásypy Příloha č. 7 Certifikát výrobku Stabilizát pro stavby násypů a zásypů v rámci zahlazování důsledků hornické činnosti Příloha č. 8 Protokol o výsledcích certifikace pro výrobek Stabilizát pro stavby násypů a zásypů v rámci zahlazování důsledků hornické činnosti Příloha č. 9 Certifikát na Strusku hnědouhelnou pro násypy, zásypy a obsypy: pro tvarové úpravy krajiny, zásypová materiál do vytěžených prostor Příloha č. 10 Certifikát na výrobek REA produkt Příloha č. 11 Certifikát ES shody pro hnědouhelný popílek Příloha č. 12 Přehled laboratorních zkoušek stanovení vlhkosti (ztráty sušením), stanovení ztráty žíháním Příloha č. 13 Přehled laboratorních zkoušek stanovení sypné hmotnosti, stanovení zrnitosti sítovým rozborem Příloha č. 14 Přehled laboratorních zkoušek stanovení poměru únosnosti CBR, stanovení zhutnitelnosti směsí Proctor Standard Příloha č. 15 Přehled laboratorních zkoušek stanovení pevnosti v tlaku prostém

72 Příloha č. 1 Certifikát pro stabilizát pro podkladní vrstvy vozovek

73 Příloha č. 2 Protokol o certifikaci výrobku: stabilizát pro podkladní vrstvy vozovek

74 Příloha č. 3 Stavební technické osvědčení pro litý granulát

75 Příloha č. 4 Technický návod pro AO při posuzování shody se stavebním výrobkem (aditivovaný granulát do výsypek povrchových dolů)

76 - 76 -

77 - 77 -

78 - 78 -

79 Příloha č. 5 Certifikát výrobku Stabilizát do výsypek a povrchových dolů, pro násypy a zásypy

80 Příloha č. 6 Protokol o výsledcích certifikace výrobku Stabilizát do výsypek povrchových dolů, pro násypy a zásypy

81 - 81 -

82 - 82 -

83 - 83 -

84 - 84 -

85 Příloha č. 7 Certifikát výrobku Stabilizát pro stavby násypů a zásypů v rámci zahlazování důsledků hornické činnosti

86 Příloha č. 8 Protokol o výsledcích certifikace pro výrobek Stabilizát pro stavby násypů a zásypů v rámci zahlazování důsledků hornické činnosti

87 - 87 -

88 - 88 -

89 - 89 -

90 Příloha č. 9 Certifikát na Strusku hnědouhelnou pro násypy, zásypy a obsypy: pro tvarové úpravy krajiny, zásypová materiál do vytěžených prostor

91 Příloha č. 10 Certifikát na výrobek REA produkt

92 Příloha č. 11 Certifikát ES shody pro hnědouhelný popílek

93 Příloha č. 12 Přehled laboratorních zkoušek stanovení vlhkosti (ztráty sušením), stanovení ztráty žíháním

94 Příloha č. 13 Přehled laboratorních zkoušek stanovení sypné hmotnosti, stanovení zrnitosti sítovým rozborem

95 Příloha č. 14 Přehled laboratorních zkoušek stanovení poměru únosnosti CBR, stanovení zhutnitelnosti směsí Proctor Standard