Мониторинг промышленных выбросов в атмосферу Новочеркасской ГРЭС

Мониторинг промышленных выбросов в атмосферу Новочеркасской ГРЭС

Для обеспечения рабочего цикла тепловых электростанций необходим постоянный подвод теплоты. Теплота образуется в результате сжигания топлива. На отечественных теплоэлектростанциях (ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ) используются природный газ, уголь (каменный и бурый), торф и мазут. При сжигании топлива образуются продукты сгорания, содержащие летучую золу, частицы несгоревшего топлива, оксид азота, оксид серы, кокс, частицы сажи, мышьяк, оксид кальция и др. Попадая в атмосферу, они наносят большой вред не только атмосфере, но и гидросфере, литосфере, населению, городским объектам и т. д.

Технология генерации энергии связана с большим количеством отходов, выбрасываемых в окружающую среду. Проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой. С одного энергоблока автономно работающей комбинированной двухступенчатой золоулавливающей установки (при сжигании 100 тонн твердого топлива в час и расхода газа 20 м³/ч) количество золы, уходящей с дымовыми газами в атмосферу, равно порядка 1,5 тонн в час [1].

Новочеркасская городская районная электростанция (ГРЭС) является источником генерации электроэнергии в Ростовской области (п. Донской), входит в состав ПАО «ОГК-2» (Публичное акционерное общество «Вторая генерирующая компания оптового рынка электроэнергии»). Выработанная в Ростовской области энергия поступает в Краснодарский и Ставропольский края, Волгоградскую область и Крым. В настоящее время на территории ГРЭС расположены 9 энергоблоков. Девятый энергоблок введен в эксплуатацию в июле 2016 г. [2]. Деятельность 8 энергоблока приостановлена.

Технологические стадии производства и техногенные отходы Новочеркасской ГРЭС рассмотрены в работе [3]. Каждый энергоблок представляет собой технологический комплекс для производства электроэнергии, основным оборудованием которого является котел. Энергоблок оснащен тремя пылесистемами, предназначенными для размола угля до угольной пыли и последующей сушки этой пыли. Для сжигания угольной пыли в топке котла организован пылевоздушный вихревой поток.

В работе [4] определен количественный химический состав золошлаковой смеси, образующейся в результате сгорания угля марки Донецкий антрацитовый штыб (АШ). Установлено, что золошлаковая смесь Новочеркасской ГРЭС от сжигания углей имеет состав: железо — 2,3%; минеральные составляющие — 75,8%; оксид кальция — 20,4%; алюминия оксид — 0,0118%; вода — 1,3022%; марганца оксид — 0,18%; меди оксид — 0,0043%; свинец — 0,0017%, отнесена к IV классу опасности для окружающей природной среды. Кадмий, ртуть, мышьяк, селен, сурьма, висмут содержатся в незначительных количествах < 0,1 мг/кг. Для снижения пылевых выбросов в технологическую схему очистки отводящих газов в качестве I-й ступени очистки включен групповой циклон, состоящий из 4-х циклонных аппаратов, эффективность работы которого рассмотрена в работе [5].

С помощью микроскопа «Биомед-3» в работе [6] получены фотографии частиц золы Новочеркасской ГРЭС с разной кратностью увеличения. Гранулометрический состав зол, отобранных из транспортной сети после электрофильтра, из циклона и из рукавного фильтра, определен по массовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженный в процентах по отношению к массе сухой пробы золы, взятой для анализа. Установлено, что циклоном улавливаются крупные и средние частицы. Фильтром улавливаются мелкие частицы <0,5 мм, из которых 92,87% составляют частицы с размером <0,1 мм.

В данной работе приведена статистика промышленных выбросов в атмосферу 1−7 энергоблоками с марта 2015 г. по февраль 2017 г. Измерения проведены по компонентам NO₂, NO, CO, SO₂, C (сажа).

На энергоблоках 1−4 в качестве основного топлива используются мазут и антрацитовый штыб. Очистка продуктов сгорания осуществляется скрубберами Вентури, что позволяет частично осадить окислы серы и азота и значительно очистить отходящие газы от золошлака, в т. ч. сажи. В технологическом процессе энергоблоков 5−7 в качестве топлива используют смесь природного газа и мазута. Очистка промышленных выбросов от твёрдых компонентов осуществляется при помощи золоулавливающих установок (электрофильтров с последующей доочисткой рукавными фильтрами). Это позволило значительно снизить выброс твердых компонентов. При сгорании газо-мазутной смеси образуются значительные количества оксидов азота, серы, углерода. В качестве побочных продуктов горения присутствуют полиароматические углеводороды (ПАУ), наиболее токсичным компонентом является 1,4-безпирен (бенз (а)пирен).

Лабораторный анализ промышленных выбросов проводился ежемесячно в течение двух лет (2015;2017 гг.) согласно плану-графику контроля. В качестве оборудования для отбора и испытания проб промышленных газов использовали газоанализатор дымовых газов «Testo 350 XL», аспиратор ПУ-4Э, манометр ДМЦ-01 М, трубку напорную модификации «НИИОГАЗ», весы аналитические лабораторные Adventurer AR 2140. Измерения проводились в соответствии с действующей в указанные годы методикой Федерального реестра ФР.1.31.2001.384 «Методика измерения массовой концентрации сажи в промышленных выбросах и в воздухе рабочей зоны» и Руководством по эксплуатации анализатора дымовых газов для промышленности «Testo 350 XL» (определение содержания оксидов азота, серы и углерода).

На рисунках 1−7 представлены зависимости мощности выбросов загрязняющих веществ, приведенные к нормальным условиям (н.у.), г/с, от времени проведения мониторинга (ежемесячно с 2015 г. по 2017 г.). Каждая из графических зависимостей показывает уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для конкретного энергоблока. За некоторые периоды времени отсутствует информация о выбросах отдельных энергоблоков, что объясняется проведением периодических ремонтных работ. атмосфера энергоблок золошлаковый загрязняющий.

Рисунок 1 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 1.

Рисунок 2 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 2.

Рисунок 3 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 3.

Рисунок 4 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 4.

Рисунок 5 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 5.

Рисунок 6 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 6.

Рисунок 7 — Статистика выбросов вредных веществ энергоблока 7.

Некоторая нестабильность уровней выбросов объясняется наладкой технологического процесса сгорания топлива с целью подбора оптимального состава горючих смесей и режимов работы энергоблоков.

Вывод

За весь наблюдаемый период превышений предельно-допустимых выбросов выявлено не было. Проделанные операции по наладке технологического процесса позволили значительно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Выбросы каждого из компонентов находятся в пределах одного уровня и являются стабильными.

• 1. Резанова В. Н., Губский К. В. Экономическая оценка экологических мероприятий на объектах тепловой генерации (на примере Новочеркасской ГРЭС) // Вестник ЮРГТУ (НПИ). 2015. № 1. С. 62−67.
• 2. На Новочеркасской ГРЭС ввели в эксплуатацию девятый энергоблок https://ria.ru/economy/20 160 722/1472623357.html
• 3. Бушумов С. А., Короткова Т. Г., Сай Ю. В. Технологические стадии производства и техногенные отходы Новочеркасской ГРЭС [Электронный ресурс] // Научные труды КубГТУ: электрон. сетевой политематич. журн. 2016. № 13. С. 25−35. URL: http://ntk.kubstu.ru/file/1253
• 4. Korotkova T.G., Ksandopulo S. Ju., Bushumov S.A., Burlaka S.D., Say Yu.V. Quantitative Chemical Analysis of Slag Ash of Novocherkassk State District Power Plant (Количественный химический анализ золошлака Новочеркасской ГРЭС) // Oriental Journal of Chemistry, 2017. Vol. 33(1), 186−198 (2017). URL: http://www.orientjchem.org/vol33no1/quantitative-chemical-analysis-of-slag-ash-of-novocherkassk-state-district-power-plant/
• 5. Короткова Т. Г. Снижение пылевых выбросов путем включения циклона в золоулавливающую установку Новочеркасской ГРЭС / Короткова Т. Г., Бушумов С. А., Данильченко А. С., Сиюхов Х. Р., Устюжанинова Т. А. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2016. — № 120 (06). С. 1146−1155. — IDA [article ID]: 1 201 606 075. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2016/06/pdf/75.pdf
• 6. Бушумов С. А. Гранулометрический состав золы Новочеркасской ГРЭС / Бушумов С. А., Короткова Т. Г., Сиюхов Х. Р., Бурлака С. Д., Хачатуров В. Н. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2016. — № 124 (10). — С. 799−808. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2016/10/pdf/52.pdf, 0,625 у.п.л. — IDA [article ID]: 1 241 610 052. http://dx.doi.org/10.21 515/1990;4665−124−052