Ocelové konstrukce a technologie výměny kotlů při obnově Elektrárny Prunéřov II

• Foto

Jednou z nejdůležitějších součástí obnovy je demontáž tří původních kotlů, každý o elektrickém výkonu 210 MW a montáž tří nových kotlů, každý o elektrickém výkonu 250 MW. Nedílnou součástí montáže kotlů (tlakový celek) jsou i kanály horkých vzduchů (netlakový celek) a nezbytné ocelové konstrukce sloužící k zavěšení, resp. podepření nových konstrukcí. Tuto výjimečnou zakázku získal Metrostav a. s. – Provoz ocelových konstrukcí. Ta v sobě zahrnuje pouze práci a s ní spojené činnosti, jakými jsou např. pomocné konstrukce pro spouštění a zdvih nových kotlů – dodávku nových ocelových konstrukcí, dodávku netlakové části a dodávku tlakového celku zajišťuje pro Metrostav a. s. jeho objednatel Vítkovice Power Engineering, a. s. Celková hmotnost demontovaného zařízení s příslušenstvím je cca 14 300 t a celková hmotnost nových kotlů s příslušenstvím je cca 16 800 t. Hmotnost jednotlivých dílů kotle pro spouštění resp. zvedání je 1 800 t a 2 300 t.

VÝMĚNA KOTLŮ NOVOU METODOU
Vzhledem k tomu, že nová technologie je hmotnostně rozložena jinak, je v prvé řadě nezbytné sanovat/zesílit stávající konstrukce kotelny. Tyto práce probíhají standardním způsobem a jejich čas provedení je odvislý od doby přitěžování. Pro demontáž a montáž samotných dvoutahových kotlů (tlaková část) jsme se poprvé v historii rozhodli využít hydraulických zařízení, a to pro celý kotel najednou. Od prvotního nápadu k nabídce (pro VPE) neuplynulo mnoho času a bylo, v prvním pořadí, nezbytné provést studii proveditelnosti a následně tuto ocenit. Toto řešení je totiž nové a v minulých komplexních obnovách se demontáž a montáž kotlů prováděla s demontáží střechy kotelny a manipulace se prováděly za pomoci velkých pásových jeřábů. Toto s sebou přinášelo méně pro, než proti, a tak našim cílem bylo odstranit hlavní nedostatky použití velkých jeřábů.

Zároveň jsme si čím dál, tím více uvědomovali, že nové originální řešení s sebou přinese ještě jeden prvek, který bude provázet celou stavbu. Tím je přesvědčit svého objednatele a investora, že nový postup je proveditelný a Metrostav a. s., byť v minulosti kotle nemontoval, svou novou roli zvládne, a to lépe, než dosud ověření dodavatelé.
Když jsme tento stav překonali, čekalo nás totéž s potenciálními dodavateli. Přes počáteční nedůvěru jsme získali pro své řešení zásadní dodavatele, kteří přistoupili na výše zmíněnou technologii.

Od počátku se vytvořil základní tým vzniklý v Provozu ocelových konstrukcí, který každý den formou brainstormingu hledal v této myšlence nedostatky, a navzájem si jednotliví členové, prokazovali dílčí proveditelnost. Všichni jeho členové zastávají vedoucí pozice při realizaci – Ing. Ladislav Pokorný, hlavní stavbyvedoucí, Ing. Vladimír Beneš – vedoucí technolog stavby, Ing. Jan Sochor – vedoucí obchodní přípravy. Základní návrh spočíval v převěšení trvalých závěsů kotle na dočasné, pomocí kterých se staré kotle spustí a nové zvednou. Toto řešení se ukázalo, po prvotní konzultaci s FS ČVUT v Praze, jako velmi obtížně proveditelné. Celkový počet různých závěsů na jednom kotli byl v řádu stovek a nebylo jisté, že některé z nich nejsou vlivem provozu přetížené a naopak. Zkušenosti akademického sboru v čele s děkanem, prof. Ing. Františkem Hrdličkou, byly pro nás velmi cenné a odpověděly nám na mnoho otázek. Zásadní zlom přinesla myšlenka rozdělit kotel svislým řezem na nestejné části a ty samostatně spouštět zavěšené za trvalý rošt. Tato teze byla následně rozpracována, i za pomocí statiků z firmy Excon, a. s., řízených Ing. Vladimírem Janatou. Bylo nezbytné získat statický model stávající kotelny a za jeho pomoci namodelovat místa a počet uchycení pro spouštění/zvedání jednotlivých částí kotle. V tomto okamžiku to byla mravenčí práce pro další statiky společnosti Excon.

PŘÍPRAVNÉ PRÁCE
Prvním krokem byl návrh provizorní příhradové konstrukce (dále jen „PPK“), na které jsou uloženy jednotlivé lisy (dle návrhu Freyssinet). Jako optimální se ukázala příhradová šroubovaná konstrukce, uložena na nosníky, jež zůstaly, a pomocí které se starý kotel spustí a nový zvedne. Další limitou byla hmotnost jednotlivých částí PPK, která vyšla z únosnosti podvěsných drážek částečně namontovaných ještě v době provozu kotlů. Jestliže nedojde ke kombinaci zatížení sněhem a maximálním břemenem na drážce, potom hmotnost jednotlivých dílů PPK může být 3,2 t. Vzhledem k tomu, že nový kotel je půdorysně větší, muselo dojít po demontáži starého kotle k úpravě PPK a posunu původních nosníků pro montáž nového závěsného roštu.

Současně s modelací reakcí pro spouštění/zvedání jsme řešili dilema, jestli pro spouštění/zvedání použít tyče nebo lana. Obě řešení měla své výhody a nevýhody. Základním požadavkem pro „hydrauliku“ byla bezpečnost a jednoduchost ovládání. Dvě jednotlivé části kotle se musí spouštět/zvedat v samostatné synchronizaci lisů. To hovořilo ve prospěch tyčí. Ve výběrovém řízení, které bylo provedeno na obě varianty, zvítězila firma Freyssinet a. s. s variantou lana. Varianta tyče se ukázala jako pomalá a pro tento typ manipulace drahá. Pro manipulace s tyčemi by bylo potřeba velké množství pracovníků pro montáž a odebírání jednotlivých tyčí. Zároveň každé závěsné místo by bylo „hnízdo“ několika tyčí, jejichž dimenze by byla přesto nad 50 mm. Nepodařilo se nám prostorově uspořádat jednotlivé „shluky“ tyčí tak, aby nebyly v kolizi s konstrukcemi trvalého roštu nebo střechy. Proto zvítězila varianta lan, byť s sebou přináší několik technických problémů. Prvním je hmotnost položených lanových svazků na střechu kotelny naráz, která přestavuje více než 100 tun. Druhým je ne vždy symetrické protažení lan při spouštění/zvedání. To způsobuje naklonění horizontální roviny spouštěného/zvedaného roštu a následně nezbytné rektifikace příslušného okruhu. V tomto čase dochází k redistribuci namáhání jednotlivých lan a jsou nutné korekce sil v jednotlivých lisech.

Přípravné práce – montáž podvěsných drážek, montáž PPK, montáž hydraulického systému, svislé rozdělení kotle na dvě části a odpojení trvalých zařízení od kotlů trvaly 2,5 měsíce. Následně se jednotlivé části kotlů spouštěly za pomocí hydraulických lanových zvedáků uložených na PPK na úroveň podlahy kotelny a zde se odpalovaly nebo odstříhávaly hydraulickými nůžkami. Staré kotle jsou určeny k likvidaci a nyní již míří jako druhotný materiál do slévárny k dalšímu využití. Při demontáži se potvrdily časové i technické předpoklady, což vedlo k dodržení naplánovaných termínů.

MONTÁŽ NOVÝCH KOTLŮ
Před montáží bylo nezbytné využít prázdné místo v kotelně pro odstranění zbylých konstrukcí z jednotlivých pater pomocí jeřábů o nosnosti 200 t a zároveň pro vložení nových konstrukcí do pater tak, abychom využili jednoduchost manipulace. V tomto čase začal také úklid po demontážích, který následně vyvrcholil oplachem vodou. Počasí však několikrát práce na omytí přerušilo, neboť i při téměř nulových hodnotách přes den konstrukce namrzaly.

Skutečná montáž začala sestavením nového roštu, na který se věší nové závěsy a na ně postupně dílce nového kotle. To vše za trvalé asistence statiků z Exconu a za pomocí hydrauliky Freyssinet. Tento stav je reálem v současné době a úspěšnost technologie bude zřejmá po namontování celých kotlů. Vzhledem k nasazení všech pracovníků, jak kmenových, z Metrostav a. s., tak hlavních subdodavatelů, věřím v úspěch.

Po počátečních obchodních jednáních probíhá trvalá technická spolupráce rozhodujících vedoucích pracovníků, aby se předešlo případným nepředloženým situacím. Proto oba výše uvedení dodavatelé, jak Excon, a. s. tak Freyssinet CS, a. s. přispějí v tomto článku svou účastí, ve které podrobně technicky popisují svou stěžejní činnost.

Steel Structures and Technology for Exchange of Boilers during Renovation of the Prunéřov II Power Station
Complex renovation of the Prunéřov II Power Station embodies nowadays one of the greatest investments in the Czech Republic. The reconstruction of a large part of the power station represents a great amount of construction and technological sets. It is another modernisation of thermal power stations in the North of Bohemia and the Prunéřov Power Station is among the most important ones. An attempt is to preserve as many objects and structures of the existing power station as possible and to replace those exceeded technologically and in their life with new, modern ones. Disassembly and assembly of three boilers each with 250MW output are one of the most important parts of the renovation. Also hot air channels (non-pressure unit) and necessary steel structures serving for hanging or supporting of new structures represent an inseparable part of assembly of boilers (pressure unit). Metrostav a. s. – Operation of Steel Structures has won this exceptional contract.

Autor

• Ing. Riedl Daniel