Rekonstrukce chladících věží v elektrárně Prunéřov II

V rámci komplexní obnovy elektrárny Prunéřov II, která byla uvedena do provozu v letech 1981 až 1982, jsou modernizovány tři z celkových pěti výrobních bloků. Součástí obnovy elektrárny je rekonstrukce chladicích věží, které se nacházejí v jedné řadě severovýchodně od hlavního výrobního bloku. Věže prošly dílčími rekonstrukcemi v devadesátých letech při tzv. „první vlně ekologizace“ provozu uhelných zdrojů, kdy byly odsířeny elektrárny v severních Čechách, a v současnosti probíhá „druhá vlna“.

Cílem probíhající celkové rekonstrukce chladicích věží je dosáhnout soudobého technického stavu za použití nejmodernějších poznatků a technologií dostupných na trhu. Plánovaná životnost díla je čtyřicet let s periodickou údržbou.

Předmětem článku je rekonstrukce věží číslo 2 a 3. Technické řešení pro obě chladicí věže je naprosto identické, jediný rozdíl je pouze v úhlu vstupu kouřovodu do chladicích věží. V současné době je rekonstrukce chladicí věže číslo 3 kompletně dokončena, věž je v provozu a práce jsou prováděny na chladicí věži číslo 2. Ta by měla být dokončena a uvedena do provozu v průběhu roku 2014.

DEMONTÁŽNÍ A DEMOLIČNÍ PRÁCE

Po odstavení chladicí věže bylo nejdříve přistoupeno k demontáži stávající chladicí technologie. Bloky eliminátorů (zařízení zabraňující vynášení drobných vodních kapek, které s sebou strhává chladicí vzduch proudící v chladicí věži) byly vyneseny ven z chladicí věže, byla provedena jejich repase a příprava pro zpětnou montáž. Ostatní části zařízení chladicí věže, např. potrubí rozvodu oteplené vody, rozstřikovací trysky a bloky chladicího systému, byly demontovány a transportovány k likvidaci.

Pro umožnění vjezdu těžkých mechanismů do bazénu ochlazené vody byly před zahájením demoličních prací hydraulickými nůžkami na pásovém podvozku zdemolovány dva podpěrné sloupy pláště chladicí věže a v nezbytné míře také stěny bazénu.

Následovala demolice původní železobetonové prefabrikované vestavby, ocelových potrubí chladicí vody i zimního ostřiku a původních ocelových stoupacích kanálů. Výsledkem těchto prací byla čistá betonová skořepina chladicí věže s prázdnou nádrží na ochlazenou vodu.

NÁDRŽ CHLADICÍ VODY

Původní nádrž chladicí vody o poloměru 53,3 m byla dělená na poloviny s šesti ocelovými stoupacími kanály oteplené vody. Každá část mohla být provozovaná samostatně.

Nové řešení koncepce věže pracuje pouze se čtyřmi novými železobetonovými stoupacími kanály čtvercového půdorysu se světlostí 2 500 mm a tloušťce stěn od 750 do 300 mm. Vždy dva kanály jsou zapojeny sériově na jednu větev nového potrubí chladicí vody. Provedení všech stoupacích kanálů je prakticky shodné, vnitřní uspořádání se liší tím, jedná-li se o kanál průběžný či koncový. Ze stávajících možných napojení v armaturních komorách před chladicí věží jsou použity dvě větve přívodního potrubí Ø 2 020 × 10 mm do nádrže chladicí vody a procházejí stěnou nádrže na stejném místě jako doposud. Každá z obou větví potrubí Ø 2 020 × 10 mm je zavedena do jednoho průběžného stoupacího kanálu, z kterého potom pokračují redukovaná přívodní potrubí Ø 1 620 × 10 mm do stoupacích kanálů koncových.

Původní betonová deska dna nádrže, která nevyhověla současným normám a požadované únosnosti, byla zdemolována. Pro zajištění jednotného sklonu nové monolitické železobetonové desky dna nádrže směrem k odtokovému objektu byl uložen spádový beton vyztužený KARI sítí. Na něj byla položena vodotěsná izolace, která má zároveň separační a kluznou funkci mezi spádovým betonem a deskou dna nádrže. Nová deska dna nádrže má jednotnou tloušťku 200 mm a tvoří nosný podklad pro nově budovanou prefabrikovanou nosnou konstrukci (obr. 2). Na desce byly vybetonovány monolitické železobetonové patky s kalichem pro sloupy nové vestavby. Patky jsou s deskou spojené betonářskou výztuží.

SANACE PLÁŠTĚ CHLADICÍ VĚŽE

V rámci generální opravy byla provedena sanace vnitřního a vnějšího pláště chladicí věže, šikmých stojek podpírajících tento plášť, armaturních komor a bazénu ochlazené vody. Práce byly provedeny v souladu s podnikovou normou ČEZ PN 009 [1], která stanovuje podmínky sanace železobetonových konstrukcí chladicích věží v provozovnách ČEZ.

Prvním krokem byla diagnostika skutečného stavu konstrukcí pomocí akustického trasování a označení porušených míst. Následně byly za použití elektropneumatických kladiv poruchy otevřeny a odstraněn zdegradovaný beton. Pro přípravu povrchu stávajícího betonu bylo zvoleno tryskání suchým abrazivem, kterým je zajištěn vhodný kotevní profil na stávajícím betonu a zároveň je případná obnažená výztuž otryskána na stupeň Sa 2 ½.

Poté byla aplikována ochrana výztuže na cementové bázi zušlechtěná epoxidem, která zajistí její dlouhodobou pasivační ochranu. Profil konstrukcí byl obnoven za použití reprofilačních materiálů s cementovým pojivem, které byly naneseny ručně nebo za pomocí suchého torkretu.

Dalším krokem byla aplikace inhibitoru koroze na povrch železobetonových konstrukcí. Tento přípravek penetruje konstrukcí přes celou krycí vrstvu výztuže a na povrchu výztuže ulpívá a oddaluje vznik koroze a redukuje její rychlost.

Finální fází sanačních prací bylo provedení bariérových nátěrů. Vnitřní strana skořepiny chladicí věže byla opatřena dvou-komponentním nátěrem na epoxidové bázi, který je mechanicky odolný a zajišťuje ochranu konstrukce před pronikáním vlhkosti a karbonatací. Vnější plášť tahového komína byl opatřen nátěrem na akrylátové bázi, který beton chrání, ale umožňuje difuzi vodních par z konstrukce.

NOVÝ PROSTUP DO SKOŘEPINY CHLADICÍ VĚŽE

Součástí opravy chladicích věží byla příprava pro zaústění kouřovodů, která spočívala zejména v provedení otvorů o Ø 10,5 m do tahových komínů chladicích věží. Jelikož dodatečné zřízení prostupu ve skořepině pláště chladicí věže typu Iterson 120 m se střednicovou rovinou ve tvaru rotačního hyperboloidu představuje při tloušťce skořepiny v oblasti prostupu 170 až 240 mm velký zásah do nosné funkce skořepiny tahového komína, bylo nutné ověřit její spolehlivost.

Statická analýza konstrukce byla provedena pomocí metody konečných prvků na komplexním prostorovém modelu chladicí věže (obr. 7). Statický návrh úprav pláště a jeho posouzení jsou zpracovány dle ČSN EN 1992-1-1 [2], zatížení větrem bylo stanoveno dle ČSN EN 1991-1-4 [3].

Řešením bylo zesílení skořepiny v okolí otvoru přibetonovaným železobetonovým výztužným prstencem v konstantní šířce 2 800 mm a tloušťce 300 mm. Prstenec byl proveden torkretováním z betonu C30/37 XC3 do připraveného bednění. Vyztužení bylo provedeno z měkké výztuže z oceli 10 505 (R). Statické spolupůsobení přibetonovaného zesilujícího prstence bylo zajištěno příčným předepnutím pomocí 240 kusů předpínacích tyčí o nominálním průměru 32 mm z oceli třídy 950/1050 (obr. 8a, b).

NOSNÁ PREFABRIKOVANÁ VESTAVBA

Původní železobetonová vestavba byla nahrazena novou prefabrikovanou železobetonovou konstrukcí v rastru 7 x 7 m (obr. 9 až 11).

Prefabrikované sloupy byly osazeny do monolitických patek s kalichem a zabetonovány. Sloupy nesou dvě úrovně předpjatých prefabrikovaných železobetonových průvlaků jako podpěry pro systémové trámky. První úroveň systémových trámků je na kótě +11,62 m a tyto trámky nesou bloky chladicí výplně. Druhá úroveň trámků je na kótě +15,47 m a je určena pro nesení konstrukce eliminátorů a eliminátorů samotných.

Do nosné prefabrikované vestavby je včleněn systém hlavní distribuce oteplené vody. Sloupy vynášejí prefabrikované žlaby o šířce 1 530 mm vycházející ze stoupacích kanálů, do jejichž stěn jsou zaústěny potrubní větve rozvodu vody.

Prefabrikovaná konstrukce je kombinací betonových prvků s měkkou výztuží (sloupy) a předpjatou výztuží (průvlaky a trámky). Je u nich dosažena odolnost konstrukce na úrovni XA2, zejména z důvodu obsahu síranových solí v chladicí vodě. U prvků s měkkou výztuží toho je dosaženo recepturou betonu a potřebnými aditivy a u prvků předpjatých dodatečným epoxidovým nátěrem, shodným s nátěrovým systémem pro vnitřní plášť chladicí věže.

CHLADICÍ TECHNOLOGIE

Na ocelové nerezové nosné konstrukci, uložené na první úrovni systémových trámků, jsou osazeny dvě vrstvy PVC bloků chladicí výplně typu REKO 20, s mírně nakloněným svislým kanálem. Výška chladicí výplně je celkově 1 m. Nad nimi je namontováno provozní PVC potrubí rozvodu oteplené vody, které je podepřeno závěsy z nerezové oceli třídy ČSN 17240 a zaústěno do hlavních distribučních žlabů. Do potrubí je našroubováno celkem 7 800 trysek REKO 01 zavodňujících chladicí systém.

Na druhé úrovni systémových trámků je uložena nosná konstrukce eliminátorů (část repasovaných, část nových typu AOK-REKO). Je z kompozitu, z kterého jsou i revizní lávky a zábradlí. V zimním provozu bude chladicí věž chráněna zimním ostřikem.

ZÁVĚR

Pozitivní výsledky testů a zkoušek dokončené chladicí věže číslo 3 v rámci jejího uvádění do provozu jsou důkazem, že zvolené projektové řešení opravy bylo správné. Výsledkem celkové rekonstrukce je moderní technologické zařízení splňující nejnáročnější požadavky na výkon a kvalitu provedených prací.

Literatura:

[1] ČEZ PN 009 Technické podmínky pro přípravu a kontroly oprav železobetonových konstrukcí ve výrobnách ČEZ, a. s., – chladicí věže a komíny, první znění 1996

[2] ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI, 2006

[3] ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-4: Obecná zatížení – Zatížení větrem, ČNI, 2011