Dyrektywa IED wdrożenie w branży chemicznej na przykładzie Grupy Azoty Zakłady Azotowe Puławy S.A.

(1)

Dyrektywa IED

wdrożenie w branży chemicznej

na przykładzie Grupy Azoty Zakłady Azotowe Puławy S.A.

Janusz Kucharski Czeladź, 7 maja 2015

(2)

Agenda

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy S.A.

• Dyrektywa IED

• BREF-y

- dla energetyki

- dla instalacji chemicznych

• Wdrożenie IED w GA ZAP SA

• Wnioski - Wyzwania na przyszłość…

(3)

FOSFORY

POLICE PUŁAWY

KĘDZIERZYN ADIPOL

TARNÓW

GRUPA AZOTY

GRUPA PUŁAWY

3

(4)

Kaprolaktam - 70 tys ton/rok

Stosowany do produkcji tworzywa poliamidowego oraz do wytwarzania różnych artykułów technicznych, przemysłowych

• RSM (roztwór saletrzano-mocznikowy) – 1 mln t/rok

• Saletra amonowa - 1,1 mln ton/rok

• Mocznik (ogółem) - 1,2 mln ton/rok

• Siarczan amonu - 0,16 mln ton/rok

Zastosowanie: rolnictwo (produkcja żywności i komponentów do biopaliw), przemysł (kleje, żywice)

Produkty chemiczne

5% udział w rynku EU 27, Jedyny polski producent RSM,

Największy polski producent nawozów azotowych Kluczowe inicjatywy

• Revamping mocznika i dywersyfikacja portfela produktów

• Zwiększanie efektywności technologicznej

• Paletyzacja saletry amonowej

Melamina - 96 tys ton/rok

Używana do produkcji żywic syntetycznych, laminatów, płyt drewnopodobnych, klejów, farb i lakierów, w przemyśle papierniczym, środków przeciwpalnych i modyfikacji betonu.

4% globalnego i 21% europejskiego zapotrzebowania

3 pozycja na europejskim rynku Jedyny polski producent

Nawozy

1,4% globalnego zapotrzebowania, duży europejski producent,

41% polskich zdolności (Nr 2 w Polsce)

H₂O₂, AdBlue (PulNOx,NOXy), CO₂

H₂O₂ jest używany głównie w przemyśle papierniczo- celulozowym. PulNOx, NOxy, AdBlue mają zastosowanie w instalacjach deNOx w energetyce i używane w przemyśle

Nr 1 w AdBlue w Polsce,

Jedyny polski producent H₂O₂,

Nr 2 w kraju w zdolnościach prod. CO₂

Portfel produktowy GA ZA „Puławy” SA

(5)

Mocznik Saletra Amonowa

Kaprolaktam RSM

Melamina Amoniak

Cykloheksanon

Kwas siarkowy

Siarczan amonu

Pulgran S

AdBlue, PulNOx

Siarczan amonu

Science materials

Produkty rolne

Instalacja odsiarczania spalin z elektrociepłowni

Nowy kompleks nawozowy – nawozy stałe i płynne

Pulaska RSMS Mocznik 40%

Produkty spółki

Nowe produkty CAN, ASN, NPK

Gaz ziemny

Benzen

Siarka

Węgiel Energia

Wodór

Tlen

Ciepło

Zintegrowany model biznesowy ZAP

5

(6)

Urządzenia podstawowe Kotłownia – 5 kotłów parowych OP-215

• Wydajność nominalna -

5 * 215 t/h = 1075 t/h

• Moc cieplna kotłów

- 5 * 151 MW_t = 755 MW_t

• Moc cieplna w paliwie

- 5 * 171 MW

_t

= 855 MW

_t

Maszynownia – 4 turbiny parowe

• turbozespoły upustowo-kondensacyjne VPT-30 - 2 x 30 MW_e,

• turbozespół 9UP32-2 upustowo przeciwprężny, - 32,5 MW_e,

• turbozespół PR25/25-90/33/14, upustowo-przeciwprężny - 25 MW_e.

Razem - 117,5 MW

_e

Elektrociepłownia ZA Puławy S.A.

(7)

0 200 400 600 800

Jan Fab Mar

Apr May Jun Jul Aur Sep Oct Nov Dec 47 45 46 48 45 41 43 40 49 37 50 50

110 105 105 105 95 107 112 110

101 109 119 126 227 224 212

182 163 208 190

117 141 151 175 167 617 599 580

546 520 547 555

495 502 512 553 573

Mg/h

Para 4.0 MPa Para 3.2 MPa Para 1.4 MPa Para 9,6 MPa

Produkcja energii w EC Puławy

Paliwo podstawowe - węgiel kamienny MII kl. 20/25/12 – kopalnia Bogdanka

zużycie paliwa Mg 750 000

wartość opałowa kJ/kg 21 000

ciepło w paliwie GJ 15 000 000

wykonana moc szczytowa kotłowni MWt

610 (obciążenie > 4* OP-215, okresowo uruchamiany 5 kocioł) średnia wykonana moc kotłowni MWt 475 (praca średnio 3 ,5 kotła)

Produkt jedn. Roczna produkcja

para 9.6 MPa tys.GJ 14 000

para 4,0 MPa tys.GJ 1200

woda grzewcza tys.GJ 1 200

woda zdemineralizowana tys.m³ 4 000

energia elektryczna MWh 560 000

7

(8)

• BREF-y

• - dla energetyki

• - dla instalacji chemicznych

• Wdrożenie IED w GA ZAP

(9)

1. Dyrektywa IED - Energetyka

normy emisji od 2016 są znacznie ostrzejsze SO₂ z 1500 mg/m³ na 200 mg/m³

NO_x z 600 mg/m³ na 200 mg/m³ Pył z 100 mg/m³na 20 mg/m³

 Dyrektywa IED wprowadza elastyczne mechanizmy przejściowe:

Przejściowy Plan Krajowy

stopniowe (liniowe) zejście w okresie 01.01.2016 do 30.06.2020 roku

z obecnych pułapów emisji do pułapu, który wynika z norm Dyrektywy IED

Derogacja Naturalna

dopuszczalny czas pracy zgłoszonych jednostek energetycznych, to 17500 h od 01.01.2016 do 31.12.2023. Po tym czasie należy jednostkę wyłączyć

z eksploatacji

Derogacje traktatowe – zapisane w Traktacie Akcesyjnym UE

9

(10)

LCP - Elektrociepłownia ZA Puławy SA

0 500 1000 1500 2000 2500

2015 2016 2017 2018 2019 2020

Emisja NOx [Mg/rok]

PPK IED

Derogacje traktatowe

0 100 200 300 400 500

2015 2016 2017 2018 2019 2020

Emisja pyłu [Mg/rok]

IED

Derogacje traktatowe PPK

(11)

• W 2011 roku Komisja Europejska rozpoczęła konsultacje Dokumentu Referencyjnego dla Najlepszych Dostępnych Technik, między innymi w elektrowniach opalanych węglem BAT Reference Document – BREF dla LCP

• Zgodnie z przyjętymi założeniami, normy dozwolonych emisji przemysłowych SO₂, NO_x oraz pyłów, mogą zostać obniżone nawet kilkukrotnie.

• Cztery lata po opublikowaniu (spodziewane wejście w życie to rok 2019), nowe regulacje mogą objąć wszystkie elektrownie i elektrociepłownie konwencjonalne

 W czerwcu 2013 r. opublikowano draft BREF-u LCP;

określa standardy emisji rocznej dla istniejących instalacji o mocy cieplnej 300 – 1000 MW_tna poziomie:

SO₂ 10 – 130 mg/m³ NO_x 50 – 180 mg/m³ Pył 1 – 15 mg/m³

 Instalacje należy dostosować do Konkluzji BAT w cztery lata od publikacji decyzji o ich przyjęciu

2. Dodatkowo – BREF dla energetyki

11

(12)

• Produkcja organicznych substancji chemicznych

• Produkcja nieorganicznych substancji chemicznych

• Produkcja nawozów na bazie fosforu, azotu i potasu - nawozy proste lub złożone

• Produkcja środków ochrony roślin lub biocydów

• Produkcja produktów farmaceutycznych łącznie z produktami pośrednimi

• Produkcja materiałów wybuchowych

 W Grupie Azoty Zakłady Azotowe Puławy do najważniejszych substancji

podlegających pod wymogi dyrektywy IED należą:

1. Tlenki azotu NO_x, podtlenek azotu N₂O 2. Dwutlenek siarki SO₂

3. Dyrektywa IED – instalacje chemiczne

12

(13)

• BREF-y

• Wdrożenie IED w GA ZAP

13

(14)

 Współczesne standardy wytwarzania energii oznaczają

• spełnienie norm emisji zanieczyszczeń

• wysoką sprawność

• niezawodność i dyspozycyjność

• dużą elastyczność produkcji

• bezpieczeństwo procesu

 Efekty / Korzyści z wdrożenia

• Oszczędności - możliwość zastosowania tańszego węgla w produkcji energii elektrycznej i ciepła

• Możliwość sprzedaży „odpadu” z produkcji jako pełnowartościowego nawozu (siarczan amonu) i materiałów budowlanych (pyły)

• Znacząca poprawa wizerunku Firmy

Wdrożenie IED w Elektrociepłowni

14

(15)

 Zastosowanie w latach 90-tych niskoemisyjnej wirowej technologii spalania węgla pozwoliło na dotrzymanie dopuszczalnych norm emisji NO_x poniżej 600 mg/Nm³

osiągana średnia emisja ok. 400 mg/Nm³

Jak dalej możemy obniżać emisje NO_x

Uzyskanie głębokiej redukcji emisji NO_x wymaga stosowania wtórnych metod redukcji tlenków azotu - dodanie do gazów

spalinowych czynnika selektywnie redukującego NO_x: - selektywna redukcja niekatalityczna – SNCR

- selektywna redukcja katalityczna – SCR

Jak osiągnęliśmy obecne normy emisji

Redukcja emisji NOx

15

(16)

Działania Grupy Azoty Zakładów Azotowych Puławy

 W tym roku zakończone będzie zadanie inwestycyjne:

Redukcja NO_x na dwóch kotłach OP-215 nr 4, 5 z zastosowaniem metody SNCR – realizowane dwuetapowo:

- optymalizacja pierwotnej metody redukcji NOx do poziomu 300 mg/Nm³; - uruchomienie instalacji SNCR - obniżenie NOx poniżej 190 mg/Nm³

 W kolejnych latach planowane jest zastosowanie metody SNCR lub SCR do redukcji NO_x na pozostałych kotłach

Normy IED emisji NOx

W instalacjach deNOx

stosowany jest roztwór mocznika produkowany w GA ZAP SA

(17)

Emisja pyłu z EC

• obniżenie temperatury spalin

• podwyższenie sprawności kotła

• zmianę struktury powierzchniowej popiołu i mniejszą ilość najdrobniejszych cząstek pyłu (poniżej 10 m)

• niższą rezystywność popiołu

Wprowadzenie niskoemisyjnego wirowego procesu spalania na wszystkich kotłach EC miało również wpływ na poprawę efektywności pracy elektrofiltrów poprzez:

ponadto:

2007 -

zakończone zadanie inwestycyjne

- wymiana czterech elektrofiltrów K 1, 3, 4, 5

2010 r –

wymiana elektrofiltra K-2

- sprawność odpylania > 99,9%

Dostawca - Balcke-Dürr Rothemühle Polska Sp. z o.o W sumie inwestycje na ponad 60 mln zł

Gwarantowana emisja pyłu – 50 mg/Nm

³

,

- osiągana w eksploatacji ok. 25 mg/Nm

³

17

(18)

Redukcja SO2 z EC

Instalacja Odsiarczania Spalin - metoda mokra amoniakalna

- w 2009- wybrano licencja Marsulex Environmental Technology (USA) - odsiarczanie całego strumienia spalin z EC – 1 mln m³ spalin,

- gwarantowane stężenie SO₂ < 200 mg/Nm³, - uruchomienie - grudzień 2012 r

Produkt – krystaliczny siarczan amonu

(19)

Efekty dotychczasowych działań

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000

0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2012 2013 2014

SO2 [mg/Nm3 ]

NOx, pył [mg/Nm3 ]

Rok

Stężenia emitowanych zanieczyszczeń do powietrza z EC Puławy

pył NOx SO2

3340 mg/Nm³ limit SO₂

200 mg/Nm³

2350 mg/Nm³ limit NO_x 770 mg/Nm³

540 mg/Nm³

600 mg/Nm³ 1500 mg/Nm³

19

(20)

Wdrożenie IED - instalacje chemiczne

Sposoby ograniczania wpływu na środowisko przy wykorzystaniu BAT

Przykłady inwestycji w celu redukcji emisji w zakresie instalacji chemicznych

 1994 - zastosowanie metody absorpcji amoniakalnej na instalacji kwasu siarkowego

 1997-1999 - budowa instalacji katalitycznej redukcji NO_xna trzech liniach kwasu azotowego HNO₃

 2008 - zastosowanie metody wysokotemperaturowej katalitycznej redukcji N₂O na instalacji kwasu azotowego HNO₃

 2009 – 2011 - modernizacja instalacji amoniaku

 2012 - budowa instalacji katalitycznej redukcji NO_x (SCR) na kolejnej linii HNO₃

 wykorzystanie technologii o niskiej emisji i niskiej ilości odpadów

 wykorzystanie substancji

stwarzających mniejsze zagrożenie

 zwiększanie odzysku i recyklingu substancji wytwarzanych

i wykorzystywanych w procesie oraz odpadów

 monitorowanie emisji

 ograniczanie wielkość emisji

 zmniejszenie zużycia

surowców (łącznie z wodą) wykorzystywanych w procesie

 poprawa efektywności energetycznej

(21)

Efekty dotychczasowych działań Redukcja emisji – instalacje chemiczne

21

(22)

• BREF-y

• Wdrożenie IED w GA ZAP?

(23)

Wnioski - Wyzwania na przyszłość…

Inwestycje w technologie niskoemisyjne

 Przewidywana Dyrektywą IED norma emisji NO_x 200 mg/Nm³ wymusza dalsze modernizacje kotłów z zastosowaniem wtórnych metod redukcji:

- SNCR lub SCR;

 Zagrożenia dla ZAP z tytułu przyszłościowych BAT-ów - konieczność dalszej modernizacji infrastruktury energetycznej ZAP – optymalizacja IOS,

modernizacja elektrofiltrów

 Należy się liczyć z dodatkowymi nakładami inwestycyjnymi w latach 2016- 2020 w wysokości ponad 200 mln PLN na

- elektrofiltry i modernizację jednego z kotłów;

- optymalizację pracy instalacji odsiarczania spalin;

- instalacje deNOx

23

(24)

Dziękuję za uwagę

Janusz Kucharski

Sekcja Rozwojowa Energetyki

jkucharski@pulawy.com