CC BY
52
УДК 628.5
05.00.00 Технические науки
МОНИТОРИНГ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ НОВОЧЕРКАССКОЙ ГРЭС
Бушумов Святослав Андреевич
магистрант 20.04.01 Техносферная безопасность
bushumov@list. т
Короткова Татьяна Германовна
д.т.н., профессор, БРШ-код: 3212-7120
Ксандопуло Светлана Юрьевна д.т.н., профессор, БРШ-код: 3731-6796 Кубанский государственный технологический университет, г.Краснодар, Россия
Устюжанинова Таисия Аркадьевна к.т.н., доцент, БРШ-код: 4513-4921
Майкопский государственный технологический университет, г.Майкоп, Россия
Солонникова Наталия Владимировна к.т.н., доцент, БРШ-код: 5059-3764
Кубанский государственный технологический университет, г.Краснодар, Россия
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 9596 %. 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
Рок 10.21515/1990-4665-131-112
UDC 628.5 Technical Sciences
MONITORING OF THE EFFICIENCY OF ASH CATCHING AT NOVOCHERKASSK SDPP
Bushumov Svyatoslav Andreevich undergraduate of Technosphere safety bushumov@list. ru
Korotkova Tatyana Germanovna Dr.Sci.Tech., professor, SPIN-code: 3212-7120 [email protected]
Ksandopulo Svetlana Yurevna Dr.Sci.Tech., professor, SPIN-code: 3731-6796 Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia
Ustyuzhaninova Taisiya Arkadevna Cand.Tech.Sci., assistant professor, Maikop State Technological University, Maikop, Russia
Solonnikova Nataliya Vladimirovna
Cand.Tech.Sci., assistant professor,
Kuban State Technological University, Krasnodar,
Russia
The electric method of gas dedusting is the most effective, since it allows capturing solid particles with a size from 0.01 ^m to tens of microns. The efficiency of dust and gas cleaning equipment of Novocherkassk SDPP for cleaning flue gases from ash at power units 1-7 in the period from February 2015 to February 2017 is considered. The main equipment is electrostatic precipitators. As a solid fuel, Donetsk culm is used. It is established that the efficiency of waste gas purification at power units 5-7 was about 99 %, while at power units from the 1 st to the 4th this value was within 95-96 %. The data obtained correspond to the design data, but it is recommended that the cleaning devices be improved to improve their efficiency. The most acceptable is a combined electrofilter-bag filter
Keywords: EFFICIENCY OF ASH CATCHING, LABORATORY CONTROL, THERMAL POWER PLANT
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
Номер энергоблока Пылегазоочистное оборудование
1 Электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4 (4 шт.)
2 Электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4 (4 шт.)
3 1 ступень: электрофильтры УГА 2-53 (2 шт.) 2 ступень: золоуловители МВ-УО ОРГРЭС (4 шт.)
4 1 ступень: электрофильтры УГА 2-53 (2 шт.) 2 ступень: золоуловители МВ-УО ОРГРЭС (4 шт.)
5 Электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4 (4 шт.)
6 Электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4 (4 шт.)
7 Электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4 (4 шт.)
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 м . МВ-УО ОРГРЭС - мокрый золоуловитель (М) с вертикальным (В) расположением коагулятора Вентури круглого сечения.
Таблица 2 - Фракционный состав, в %, золы уноса Донецкого АШ
Тип мельницы Средний размер частиц, мкм
2,5 7,5 15 25 35 50 70 90 >100
ШБМ 8 9 14 11 11 20 17 5 5
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).
100,0 99,5
Эффективность очистки
^ 99,0 Ü 98,5
I-
У 98,0
^ 97,5
k 97,0
I 96,5
¡ 96,0 ■©■ 95,5 О 95,0 94,5 94,0
/*t S
t- -V- y 4 _ _ s
г í MS —9 ¡rj 7*1 ir"
Блок №1 Блок №2 -•-Блок №3 Блок №4 Блок №5 Блок №6 Блок №7
Февраль Май Август НоябрьФевраль Май Август НоябрьФевраль
Рисунок 1 - Эффективность очистки дымовых газов на энергоблоках 1-7
О! О О Ср
ю
XI
со
о о
X
о
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Блок № 1
У
—До очистки
После очистки
3000,0
2500,0
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль
Рисунок 2 - Статистика выбросов на энергоблоке 1
Блок № 2
2 2000,
0 ср ю
¡£ 1500,
.0 ь
1 1000,
о
500,0
0,0
-До очистки
После очистки
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль
Рисунок 3 - Статистика выбросов на энергоблоке 2
3000,0
Блок
2500,
о 2000 о
СР (О
т 1500
1000
500,0
0,0
№ 3
—До очистки
После очистки
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь ДекабрьФевраль Апрель Июнь Август Октябрь ДекабрьФевраль
Рисунок 4 - Статистика выбросов на энергоблоке 3
3000,0 2500,0 0 0 0
500,0
Блок № 4
S 2000
о
CP
ю
со 1500
.û I-
о
х 1000
о
0,0
До
очистки
После очистки
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль
Рисунок 5 - Статистика выбросов на энергоблоке 4
5000,0 Блок № 5
4500,0
/ К / \
о 4000,0 / \ Г \
J \ у \
го 3500,0 о / s. 4 \ 1 к /
У \ / > у [ ш Пп
,§. 3000,0 ю / / г ч У До
\ / / очистки
са 2500,0 \ >
£ 2000,0
очистки
f 1500,0
^ 1000,0
500,0
0,0
1200,0 1000,0
S 800,0
о
Œ Ю
И 600,0
0
1 400,0 о
5 200,0
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь ДекабрьФевраль Апрель Июнь Август Октябрь ДекабрьФевраль
Рисунок 6 - Статистика выбросов на энергоблоке 5
Блок № 6
0,0
V
—До очистки
После очистки
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль
Рисунок 7 - Статистика выбросов на энергоблоке 6
Блок № 7
900,0 800,0 £ 700,0 0 0
л 400,0 0 0
3 600
о
500
.а т
о
| 300 § 200
/- !
V >
* / /
1 / -
100,0 0,0
Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль Апрель Июнь Август Октябрь Декабрь Февраль
Рисунок 8 - Статистика выбросов на энергоблоке 7
До
очистки
После очистки
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 20152017 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.
Список литературы
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]: 1241610052. http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-124-052
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]: 1261703063. http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-127-063
9. Холдинговая группа «КОНДОР ЭКО - СФ НИИОГАЗ» Комбинированные аппараты типа ЭФ-РФ http://www.yk-kondor.ru/catalog/55
References
1. PAO OGK-2 Elektrostantsii http://www.ogk2.ru/rus/branch/
2. Godovoy otchet PAO «OGK-2» 2015 http://www.ogk2.ru/upload/iblock/2e9/2e920194e3d5957353576113af9ff51b.pdf
3. Stafievskaya V.V. Metody i sredstva energo- i resursosberezheniya. Versiya 1.0 [Elektronnyy resurs] : elektron. ucheb. posobie / V.V. Stafievskaya, A.M. Velenteenko, V.A. Frolov. - Krasnoyarsk : IPK SFU, 2008. 430 s.
4. Bushumov S.A., Korotkova T.G., Say Yu.V. Tekhnologicheskie stadii proizvodstva i tekhnogennye otkhody Novocherkasskoy GRES [Elektronnyy resurs] // Nauchnye trudy KubGTU: elektron. setevoy politematich. zhurn. 2016. № 13. S. 25-34. URL: http://ntk.kubstu.ru/file/1253
5. Razva A.S. Lektsii po kursu: «Prirodookhrannye tekhnologii v promyshlennoy teploenergetike».-Tomsk, 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 (Kolichestvennyy khimicheskiy analiz zoloshlaka Novocherkasskoy GRES) // 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. Bushumov S.A. Granulometricheskiy sostav zoly Novocherkasskoy GRES / Bushumov S.A., Korotkova T.G., Siyukhov Kh.R., Burlaka S.D., Khachaturov V.N. // Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo
agrarnogo universiteta (Nauchnyy zhurnal KubGAU) [Elektronnyy resurs]. - Krasnodar: KubGAU, 2016. - № 124 (10). - S. 799-808. - Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/2016/10/pdf/52.pdf - IDA [article ID]: 1241610052. http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-124-052
8. Bushumov S.A. Monitoring promyshlennykh vybrosov v atmosferu Novocherkasskoy GRES / Bushumov S.A., Korotkova T.G., Burlaka S.D., Khachaturov V.N., Say Yu.V. // Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyy zhurnal KubGAU) [Elektronnyy resurs]. - Krasnodar: KubGAU, 2017. - № 127 (03). - S. 895-904. - Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/2017/03/pdf/63.pdf - IDA [article ID]: 1261703063. http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-127-063
9. Kholdingovaya gruppa «KONDOR EKO - SF NIIOGAZ» Kombinirovannye apparaty tipa EF-RF http://www.yk-kondor.ru/catalog/55
