Мониторинг эффективности золоулавливания Новочеркасской ГРЭС

Электрический способ обеспыливания газов является наиболее эффективным, так как позволяет улавливать твердые частицы размером от 0,01 мкм до десятков микрон. В статье рассмотрена эффективность работы пылегазоочистного оборудования Новочеркасской ГРЭС по очистке дымовых газов от золы на энергоблоках 1−7 в период с февраля 2015 г. по февраль 2017 г. Основным оборудованием являются электрофильтры. В качестве твердого топлива используется Донецкий антрацитовый штыб. Установлено, что эффективность очистки отходящих газов на энергоблоках 5−7 составила порядка 99%, в то время как на энергоблоках с 1-го по 4-й эта величина находилась в пределах 95−96%. Полученные данные соответствуют проектным, но рекомендуется совершенствование аппаратов очистки для повышения эффективности их работы. Наиболее приемлемым является комбинированный аппарат типа электрофильтр — рукавный фильтр Ключевые слова: ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ, ЛАБОРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ, ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В связи с повышением требований к охране окружающей среды эффективность золоулавливания на электростанциях ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС, работающих на твердом топливе, приобретает всё большее значение.

Вторая генерирующая компания оптового рынка электроэнергии ПАО «ОГК-2» объединяет электростанции, работающие на газе, угле и мазуте: Сургутская ГРЭС-1 (газ), Рязанская ГРЭС (газ, уголь), Ставропольская ГРЭС (газ), Новочеркасская ГРЭС (газ, уголь, мазут), Киришская ГРЭС (газ), Троицкая ГРЭС (уголь), Красноярская ГРЭС-2 (уголь), Череповецкая ГРЭС (газ, уголь), Серовская ГРЭС (газ, уголь), Псковская ГРЭС (природный газ), Адлерская ТЭС (газ), Грозненская ТЭС (строится в г. Грозном Чеченской Республики, проектное топливо — природный газ) [1].

При сжигании котлами электростанций твердого топлива предусмотрена очистка дымовых газов от золы. Проводимая на ПАО «ОГК-2» экологическая политика разработана в соответствии с природоохранными законодательными и правовыми актами Российской Федерации и утверждена решением Совета директоров Общества. Затраты на проведение производственного экологического контроля и мониторинга на 2015 г. составили 29 млн рублей. Все виды выбросов загрязняющих веществ от электростанций ПАО «ОГК-2» ограничиваются нормами Предельно допустимых выбросов (ПДВ), установленных специальными разрешениями для стационарных источников загрязнения на основании Федерального закона от 04.05.1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» ст. 14 [2].

Для золоулавливания в отечественной промышленности применяют четыре типа золоуловителей: скрубберы Вентури, эмульгаторы (мокрое золоулавливание), батарейные циклоны и электрофильтры (сухое золоулавливание). Степень улавливания батарейными циклонами находится на уровне 82−90% при гидравлическом сопротивлении 500−700 Па. Эффективность «мокрых» золоуловителей — скрубберов достигает 90−96%, эмульгаторов — 99%. Электрофильтры способны обеспечить более высокую степень очистки газов от 99% до 99,5% [3].

На ПАО «ОГК-2» Новочеркасская ГРЭС применяются два типа золоуловителей: с трубой Вентури МВ-УО ОРГРЭС и электрофильтры ЭГА-1−30−12−6-4 и УГА 2−53 (таблица 1). В качестве твердого топлива используется Донецкий антрацитовый штыб (АШ). Дымовые газы из котла отсасываются дымососами (2 шт. на котел) и подаются в дымовую трубу (одна труба на 2 энергоблока) [4]. Фракционный состав золы уноса приведен в таблице 2 [5].

Таблица 1 — Применяемое на ПАО «ОГК-2» Новочеркасская ГРЭС пылегазоочистное оборудование.

Примечание — ЭГА-1−30−12−6-4 — электрофильтр горизонтальный модификации А, односекционный, с 30-ю газовыми проходами, высотой электродов 12 м, с 6-ю элементами в осадительном электроде при 4-х последовательно установленных полях. УГ — унифицированные горизонтальные с 2-мя последовательно установленными полями и площадью активного сечения 53 м². МВ-УО ОРГРЭС — мокрый золоуловитель (М) с вертикальным (В) расположением коагулятора Вентури круглого сечения.

Таблица 2 — Фракционный состав, в %, золы уноса Донецкого АШ.

Примечание — ШБМ — Шаровая барабанная мельница Количественный химический анализ золошлака Новочеркасской ГРЭС проведен нами в работе [6], гранулометрический состав золошлака рассмотрен в работе [7]. 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%. В результате исследований отход расчетным методом отнесен к III-IV классу опасности.

Ежемесячно в течение двух лет в период с февраля 2015 по февраль 2017 года нами проведён мониторинг промышленных выбросов в атмосферу на энергоблоках ГРЭС по показателям: оксиды азота, оксид углерода, диоксид серы, сажа. В качестве средства для испытания проб был использован газоанализатор дымовых газов Testo 350 XL. Полученные статистические данные показали, что содержание вредных веществ находится в пределах установленных допустимых выбросов и являются стабильными [8].

В тот же период ежемесячно проверялась эффективность работы пылегазоочистного оборудования на энергоблоках 1−7 (рисунки 1−8).

Рисунок 1 — Эффективность очистки дымовых газов на энергоблоках 1−7.

Рисунок 2 — Статистика выбросов на энергоблоке 1.

золоулавливание пылегазоочистной электрофильтр

Рисунок 3 — Статистика выбросов на энергоблоке 2.

Рисунок 4 — Статистика выбросов на энергоблоке 3.

Рисунок 5 — Статистика выбросов на энергоблоке 4.

Рисунок 6 — Статистика выбросов на энергоблоке 5.

Рисунок 7 — Статистика выбросов на энергоблоке 6.

Рисунок 8 — Статистика выбросов на энергоблоке 7.

Эффективность очистки отходящих газов на энергоблоках 5−7 составила порядка 99%, в то время как на энергоблоках с 1-го по 4-й эта величина находилась в пределах 95−96%. Полученные данные соответствуют проектным, но рекомендуется совершенствование аппаратов очистки для повышения эффективности их работы.

Согласно Федеральному закону № 219-ФЗ от 21.07.2014 «О внесении изменений в Федеральный закон „Об охране окружающей среды“ и отдельные законодательные акты Российской Федерации» переход на принципы наилучших доступных технологий (НТД) предполагает контроль и учет вредного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду.

Распоряжениями Правительства РФ от 31.10.2014 г. № 2178-р и от 24.12.2014 г. № 2674-р утверждены поэтапный график создания в 2015;2017 годах справочников НТД и перечень областей их применения. Выход справочника НТД «Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии» запланирован на 3-й квартал 2017 г.

На наш взгляд, наиболее приемлемым является двухступенчатый золоуловитель, состоящий последовательно из многопольного электрофильтра и рукавного фильтра, спроектированных последовательно в одном аппарате — комбинированном аппарате типа ЭФ-РФ, где ЭФ — электрофильтр, РФ — рукавный фильтр [9]. Такие фильтры высокоэффективны, остаточная запыленность газа составляет 20 мг на нормальный кубический метр. Характерной особенностью фильтра ЭФ-РФ является улавливание высокоомной пыли с удельным электрическим сопротивлением до 10 Ом· м, приводящей к образованию обратной короны в типовом электрофильтре. Известно, что обратная корона приводит к снижению эффективности работы электрофильтра вследствие перезарядки частиц осаждаемого аэрозоля потоком положительных ионов. При обратном коронном разряде в межэлектродном пространстве находятся ионы обоих знаков. Количественное их соотношение определяется интенсивностью обратного коронного разряда. Однако при интенсивном обратном коронном разряде частицы пыли не имеют преобладающий заряд, и очистки газов от пыли в этом случае не происходит.

Вывод. Полученные данные по эффективности очистки золоуловителей на предприятии ПАО «ОГК-2» Новочеркасская ГРЭС соответствуют проектным, но рекомендуется совершенствование аппаратов очистки для повышения эффективности их работы. Наиболее приемлемым является комбинированный аппарат типа электрофильтр — рукавный фильтр.

• 1. ПАО ОГК-2 Электростанции http://www.ogk2.ru/rus/branch/
• 2. Годовой отчет ПАО «ОГК-2» 2015 http://www.ogk2.ru/upload/iblock/2e9/2e920194e3d5957353576113af9ff51b. pdf
• 3. Стафиевская В. В. Методы и средства энерго — и ресурсосбережения. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / В. В. Стафиевская, А. М. Велентеенко, В. А. Фролов. — Красноярск: ИПК СФУ, 2008.430 с.
• 4. 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.25−34. URL: http://ntk. kubstu.ru/file/1253
• 5. Разва А. С. Лекции по курсу: «Природоохранные технологии в промышленной теплоэнергетике». — Томск, 2010. http://portal. tpu.ru: 7777/SHARED/r/RAZVA/study/prip/prir/lk3. pdf
• 6. 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/
• 7. 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 — IDA [article ID]: 1 241 610 052. http://dx. doi.org/10.21 515/1990;4665−124−052
• 8. Бушумов С. А. Мониторинг промышленных выбросов в атмосферу Новочеркасской ГРЭС / Бушумов С. А., Короткова Т. Г., Бурлака С. Д., Хачатуров В. Н., Сай Ю. В. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2017. — № 127 (03). — С.895−904. — Режим доступа: http://ej. kubagro.ru/2017/03/pdf/63. pdf — IDA [article ID]: 1 261 703 063. http://dx. doi.org/10.21 515/1990;4665−127−063
• 9. Холдинговая группа «КОНДОР ЭКО — СФ НИИОГАЗ» Комбинированные аппараты типа ЭФ-РФ http://www.yk-kondor.ru/catalog/55