Wykorzystanie popiołów lotnych z El. Pątnów I i Pątnów II

1. Analiza uwarunkowań oraz badanie możliwości wykorzystania wybranych UPS w budownictwie i inżynierii lądowej Wykorzystanie popiołów lotnych z El. Pątnów I i Pątnów II WIMiCKTMBKraków, 20. 05. 2011

6. Charakterystyka Elektrowni Pątnów • Największa elektrownia ZE PAK S.A. i jest zarazem siedzibą spółki. Jest zawodową blokową elektrownią kondensacyjną, z międzystopniowym przegrzewaczem pary. Budowę tej elektrowni rozpoczęto w roku 1964, a w listopadzie 1969 roku osiągnięto jej pełną moc (1200 MW). • W ramach zainicjowanych przez zarząd spółki działań modernizacyjno-inwestycyjnych przewidziano dwa etapy rekonstrukcji Pątnowa. Etap pierwszy obejmował budowę Elektrowni „Pątnów II”., gdzie w miejsce nieczynnych bloków opalanych mazutem, powstał największy w kraju blok opalany węglem brunatnym o mocy 464 MW na parametry nadkrytyczne. Blok ten został zaprojektowany zgodnie z obecnymi trendami w energetyce światowej. Rozwiązania techniczne nawiązują do najlepszych wzorców zagranicznych i spełniają wymagania BAT zgodnie z zapisanymi dyrektywami IPPC Unii Europejskiej. Emisja zanieczyszczeń: • NOx ( w przeliczeniu na NO2): - 200 mg/Nm3, • CO - 200 mg/Nm3, • SO2 (spaliny suche przy 6% O2): - 200 mg/Nm3, • popiół za kominem - 30 mg/Nm3. • Budowę bloku 464 MW zakończono w 2007 roku i 23 listopada tego roku zsynhronizowano go z Krajowym Systemem Elektroenergetycznym.

7. Ogólna charakterystyka El. Pątnów W drugim etapie, po zakończeniu budowy „Pątnowa II”, zostaną poddane modernizacji cztery wysłużone bloki El. „Pątnów I”, z wykorzystaniem elementów zdemontowanych turbin i generatorów z bloków nr 5 i 6 i dostosowaniu do obowiązujących po 2007 roku norm ochrony środowiska. Dzięki temu zwiększy się ich sprawność i dyspozycyjność oraz zostanie zwiększona moc z 200 do 225 MW. Elektrownia „Pątnów” posiada wspólny z elektrownią „Konin” otwarty obieg chłodzenia, oparty na systemie pięciu jezior regionu konińskiego, połączonych systemem kanałów o łącznej powierzchni 12 km2.

8. Rodzaj zainstalowanych kotłów, ilości spalanego węgla i biomasy w 2009 roku

9. Proces odsiarczania spalin

10. Wielkość wypadu UPS (dane z 2009 roku)

11. Sposób odbioru UPS i miejsce ich deponowania

12. Sposób odbioru UPS i miejsce ich deponowania

13. Kierunki wykorzystania odpadów

14. Rodzaj wykorzystywanego odpadu W ramach badań przewidzianych zakresem realizacji projektu INITECH II, przedmiotem zainteresowań wykonawców są odpady pochodzące z El. Pątnów I i II w postaci popiołów lotnych z węgla brunatnego, stanowiące mieszaninę handlową tych popiołów, pobranych w stanie suchym ze zbiorników retencyjnych.

15. Frakcjonowanie popiołów Dwa etapy frakcjonowania: I etap - frakcjonowanie wstępne (sześć frakcji): W I etapie podziału na dane frakcje ziarnowe dokonano przy wykorzystaniu separatora laboratoryjnego - "Separator dynamiczny ALPINE Zickzacksichter Typ100 MZR". II etap – frakcjonowanie docelowe (trzy frakcje) W II etapie podziału na frakcje dokonano przy użyciu separatora powietrznego „ALPINE Mikroplex- Spiralwindsichter Typ A 400 MP" z zainstalowanym sitem granicznym.

16. Skład fazowy popiołu Pątnów • Skład mineralny popiołu Pątnów oznaczony metodą XRD: • kwarc • tlenek wapnia • peryklaz, • anhydryt, • hematyt, • niespalony węgiel

17. Skład chemiczny popiołu - frakcje wyjściowe(metoda XRF)

18. Skład chemiczny popiołu - frakcje wyjściowe(metoda mokra)

19. Analiza TC i TOC

20. Właściwości fizyczne popiołu Pątnów i jego frakcji

21. Badanie wytrzymałości popiołu lotnego Pątnów i jego frakcji (wg PN-EN 197-1)

22. Wyniki badań właściwości fizycznych popiołu lotnego Pątnów Wyniki badań właściwości fizycznych popiołu lotnego z El. Pątnów Wyniki badań właściwości fizycznych popiołu lotnego z El. Pątnów

23. Badanie aktywności pucolanowej

24. Skład chemiczny popiołufrakcje docelowe

25. Potencjalne kierunki zastosowań popiołu Pątnów • Kierunek badań zmierzający do opracowania nowej formuły spoiwa mineralnego na bazie popiołu lotnego z PAK-u, • Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u w budownictwie drogowym • Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcja betonu zwykłego i cementu • Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją autoklawizowanych materiałów budowlanych • Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją zapraw budowlanych • Badania specjalne dotyczące nietypowych kierunków utylizacji popiołów lotnych z węgla brunatnego pochodzących z El. Pątnów II. • Kierunek badań dotyczący wykorzystywania popiołów lotnych z węgla brunatnego z El. Pątnów pochodzących ze składowiska naziemnego.

26. Opracowania nowej formuły spoiwa mineralnego na bazie popiołu lotnego lub wybranych jego frakcji ziarnowych Zakres badań: Przeprowadzenie prób laboratoryjnych polegających na przygotowaniu różnych zestawów spoiw mineralnych otrzymywanych poprzez wspólny przemiał na sucho przemysłowego klinkieru portlandzkiego (jednego o średniej zawartości C3A) z wyjściowym popiołem lotnym z El. Pątnów (K-001) jak również poszczególnymi jego frakcjami ziarnowymi (K-001/F-1÷ K-001/F-6) wprowadzanych w odpowiednich ilościach oraz określenie podstawowych cech użytkowych, dotyczących stałości objętości, wytrzymałości oraz trwałości (odporności na korozję) zapraw otrzymanych w oparciu o tak przygotowane spoiwo mineralne. W przypadku pozytywnych wyników badań dotyczących powyższych cech, przeprowadzenie dalszych badań laboratoryjnych związanych z różnymi potencjalnymi kierunkami ich zastosowań. Współpraca: IMBiC, ITB Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - etap wstępny: AGH; termin: 6 - 12. 2011 - etap badań zasadniczych: IMBiC; termin: 9 – 12. 2011 - etap badań certyfikujących: ITB; termin 1 – 6. 2012 - badania aplikacyjne: - PBDiM i KONBET w Koninie; termin: 6 - 12. 2012

27. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u w budownictwie drogowym • Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II lub wybrane frakcje jako materiały alternatywne do budowy nasypów w budownictwie drogowym. • Zakres badań: • Badanie podstawowych parametrów użytkowych, charakterystycznych dla tego typu mieszanek otrzymywanych w oparciu o różny rodzaj gruntów z udziałem omawianych popiołów lotnych lub wybranych frakcji występujących w nich w zmiennych proporcjach, w połączeniu z różnymi konfiguracjami spoiw mineralnych. • Współpraca: IBDiM, PBDiM • Harmonogram badań: • - badania laboratoryjne: - etap wstępny: AGH; termin: 6 - 12. 2011 • - etap badań zasadniczych: PK i IBDiM; termin: 6 – 12. 2011 • - badania aplikacyjne: - PBDiM w Koninie; termin: 9. 2011 – 12. 2012

28. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u w budownictwie drogowym 2. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II lub wybrane ich frakcje jako składnik mieszanek przeznaczonych stabilizacji i ulepszania gruntów przeznaczonych na podbudowy dróg. Zakres badań: Dobór optymalnego składu surowcowego tego typu mieszanek zawierających zarówno popiół lotny w stanie wyjściowym jak również wybrane jego frakcje ziarnowe oraz określenie ich podstawowych cech użytkowych, istotnych z punktu widzenia ich przeznaczenia. Współpraca: PK, IBDiM, PBDiM Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - etap wstępny: AGH; termin: 6 - 9. 2011 - etap badań zasadniczych: PK i IBDiM; termin: 6 – 12. 2012 - badania aplikacyjne: - PBDiM w Koninie; termin: 1 – 12. 2012

29. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u w budownictwie drogowym 3. Popioły lotne z EL. Pątnów I i Pątnów II jako surowiec do otrzymywania podbudów z betonu popiołowego Zakres badań: Optymalizacji składu mieszanek odnośnie wzajemnych relacji kruszywa, popiołów lotnych nieaktywnych, popiołów lotnych aktywnych bądź wapna lub cementu oraz dodatków uszlachetniających i wody należy przeprowadzić zgodnie z wytycznym podanymi w normie PN-S - 06103: 1997, w celu spełnienia odpowiednich kryteriów. Współpraca: IBDiM, KONBET z Konina Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - etap wstępny: AGH; termin: 6 - 12. 2011 - etap badań zasadniczych: IBDiM; termin: 6 – 12. 2011 - badania aplikacyjne: - KONBET w Koninie; termin: 1 – 12. 2012

30. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u w budownictwie drogowym 4. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako składnik mineralnych mieszanek asfaltowych (MMA) Zakres badań: Sprawdzenie możliwości stosowania wybranych frakcji ziarnowych omawianych popiołów lotnych jako składnika mieszanek mineralno-asfaltowych, wprowadzonych do nich w miejsce mączki wapiennej i określenie podstawowych właściwości tak otrzymanych mieszanek asfaltowych. Współpraca: PBDiM, IBDiM Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - etap badań zasadniczych: IBDiM; termin: 06 – 12. 2011 - badania aplikacyjne: - PBDiM w Koninie; termin: 1 - 12. 2012

31. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcja betonu zwykłego i cementu 1. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako składnik mieszanek betonowych. Zakres badań: Ocena możliwości stosowania popiołu lotnego lub wybranych frakcji ziarnowych omawianego popiołu lotnego jako składnika stosu kruszynowego przeznaczonego do otrzymywania mieszanek betonowych oraz określenie podstawowych cech użytkowych stwardniałego betonu towarowego. Współpraca: Politechnika Krakowska, IMBiC, BETOTECH Górażdże, KONBET z Konina Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - Politechnika Krakowska; termin: 6 - 12. 2011 - etap badań zasadniczych: - BETOTECH Górażdże; termin: 9 – 12. 2011 - badania aplikacyjne: - KONBET w Koninie; termin: 01 – 12. 2012

32. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcja betonu zwykłego i cementu 2. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako składnik namiaru surowcowego do otrzymywania klinkieru portlandzkiego oraz dodatków mineralnych do produkcji cementów powszechnego użytku Współpraca: IMBiC, BETOTECH Górażdże Harmonogram: - badania laboratoryjne: - Cementownia Górażdże: 7 - 12. 2011 - badania aplikacyjne: - Cementownia Górażdże; termin: 1 – 3. 2012

33. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją autoklawizowanych materiałów budowlanych 1. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako surowiec podstawowy do produkcji autoklawizowanych materiałów budowlanych formowanych metodą prasowania Zakres badań: W oparciu o różne konfiguracje frakcji ziarnowych omawianego popiołu lotnego, w połączeniu z udziałem określonej ilości spoiwa w postaci wapna palonego lub bez jego udziału, prowadzenie prób eksperymentalnych zmierzających do optymalizacji składu mieszanek surowcowych przeznaczonych do otrzymywania wyrobów wapienno-piaskowych Współpraca: Grupa „SILIKATY”Sp. z o.o. z siedzibą w miejscowości KRUKI Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: -AGH: termin: 07 - 12. 2011 - badania aplikacyjne: - wytypowany zakład produkcyjny wchodzący w skład Grupy SILIKATY; termin: 1 – 3. 2012.

34. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją autoklawizowanych materiałów budowlanych 2. Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako surowiec podstawowy do produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego. Zakres badań: W oparciu o popiół lotny z węgla brunatnego pochodzący z El. Pątnów II lub wybrane jego frakcje ziarnowe, prowadzenie prób eksperymentalnych zmierzających do otrzymania pełnowartościowego materiału budowlanego w postaci elementów z betonu komórkowego Współpraca: CEBET w Warszawie Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - CEBET; termin 7 – 12. 20011 - badania aplikacyjne: - wytypowany zakład produkcyjny branży betonu komórkowego; termin: 1 – 3. 2012.

35. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją autoklawizowanych materiałów budowlanych 3.Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako surowiec do otrzymywania sztucznych kruszyw otrzymywanych metodą granulowania i następnie obrabianych w warunkach hydrotermalnych. Zakres badań: Ze względu na obecność w omawianych popiołach lotnych wolnego wapna zdolnego do reakcji z pozostałymi jego składnikami, a w szczególności z krzemionką, prowadzenie prób w celu otrzymania a następnie scharakteryzowania kruszywa sztucznego otrzymanego metodą granulowania i następnie autoklawizacji. Współpraca: ITB, IMBiC Harmonogram badań: -badania laboratoryjne: - AHG: termin 7 - 12. 2011, ITB; termin: 9 – 12. 2011

36. Kierunki badań dotyczących wykorzystania popiołów lotnych z PAK-u związane z produkcją zapraw budowlanych Zakres badań: Wykorzystując przedmiotowy popiół lotny lub wybrane jego frakcje ziarnowe w charakterze samoistnego spoiwa lub komponenta spoiw mieszanych, prowadzenie prób zmierzających do otrzymania zapraw budowlanych (murarskich lub tynkarskich) spełniających wymagania eksploatacyjne określone w stosownych normach. Współpraca: ITB w Warszawie Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - AGH: termin: 07 -12. 2011 - ITB: termin: 07 – 12. 2011 - badania aplikacyjne: - wytypowany zakład produkcyjny branży suchych zapraw budowlanych; termin: 1– 3. 2012.

37. Badania specjalne dotyczące nietypowych kierunków utylizacji popiołów lotnych z węgla brunatnego pochodzących z El. Pątnów II • Popioły lotne z El. Pątnów i Pątnów II jako składnik cementów ekspansywnych • Zważywszy na skład chemiczny i mineralny popiołu lotnego z El. Pątnów (próbka K-001) można założyć jego przydatność do otrzymywania cementów specjalnych, spoiw mieszanych bezskurczowych lub mieszanek do cementów ekspansywnych. • Współpraca: IBDiM (?) • Harmonogram: • badania laboratoryjne: - AGH; termin: 1 – 12. 2011 • badania aplikacyjne: - IBDiM; termin: 1 – 6. 2012

38. Kierunek badań dotyczący wykorzystywania popiołów lotnych z węgla brunatnego z El. Pątnów pochodzących ze składowiska naziemnego. Otrzymywanie lekkich kruszyw łamanych Zakres badań: Popioły lotne z węgla brunatnego pochodzące z ZE PAK S.A. deponowane przez dłuższy czas w stanie wilgotnym na składowisku odkrytym uległy zestaleniu i w związku z tym należy sprawdzić możliwość uzyskiwania sztucznego kruszywa lekkiego łamanego, oceny jego właściwości i wskazania potencjalnych kierunków jego wykorzystania. Współpraca: ITB, IBDiM, PBDiM Harmonogram badań: - badania laboratoryjne: - IBDiM, ITB, termin: 9. 2011- 3. 2012 - badania aplikacyjne: - PBDiM w Koninie, termin: 3 – 12. 2012