Как очищаются выбросы ТЭЦ

Как очищаются выбросы ТЭЦ

Часто в соцсетях звучит вопрос о сером шлейфе из труб некоторых теплоэлектростанций. Да и сам объем клубящихся испарений вызывает недоумение. Почему столько дыма? Фильтры, что ли, не включили? Рассказываем, как очищают дымовые газы на предприятиях энергетики и можно ли что-то сделать, чтобы фильтры работали лучше.


Откуда столько дыма?

Для начала разберемся, что именно мы видим и какие физические явления способствуют образованию больших облаков дыма.

1. Похолодание
Попробуйте в мороз открыть форточку в бане — пойдет пар. Точно так же и на ТЭЦ: при столкновении горячих газов температурой почти +100 °С, которые выходят из трубы, с холодным воздухом образуется пар. Те самые огромные белые клубы. Это не значит, что возле труб ТЭЦ клубится чистая водяная взвесь, хотя, конечно, продукты сгорания топлива там тоже присутствуют.

Белые клубы дыма зимой образуются не только на угольных станциях. На фото — газовая ТЭЦ в Москве
Белые клубы дыма зимой образуются не только на угольных станциях. На фото — газовая ТЭЦ в Москве


2. Дым против солнца
Маленькие частички золы, которые не уловили фильтры, висят в облаке дымовых газов. По факту их ничтожно мало. Но если к ним добавляется еще и пар, да на этот плотный ком человек смотрит против солнца, то облако кажется максимально темным. К слову, таким же темным против солнца выглядит и чистейший водяной пар от градирен.

Градирни Новосибирской ТЭЦ-5 на закате выглядят довольно зловеще, пр этом выходит из них безобидный водяной пар. Фото: Кирилл Кухмарь, ТАСС Сибири
Градирни Новосибирской ТЭЦ-5 на закате выглядят зловеще, хотя выходит из них безобидный водяной пар. Фото: Кирилл Кухмарь, ТАСС Сибири


3. Фильтры собирают не 100% взвешенных частиц
В Красноярске на всех тепловых электростанциях установлены фильтры, но не все они одинаковые. На ТЭЦ-1, например, это батарейные циклонные уловители (БЦУ), они собирают до 95% золы. А на ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 стоят электрофильтры, их эффективность — до 99%.

Красноярская ТЭЦ-1. Фото: Сергей Токарев, tokareff.org
На Красноярской ТЭЦ-1 сейчас идет модернизация: уже построена новая труба, а вместо действующих БЦУ будут установлены электрофильтры. Фото: Сергей Токарев, tokareff.org


Чем они отличаются друг от друга — расскажем дальше. 

Как ловить золу?

В батарейных циклонных уловителях господствуют центробежные силы и гравитация. В тысячи рядом стоящих циклонов (вертикальных камер, которые сделаны в виде перевернутого конуса) с нескольких сторон поступает газ, на высокой скорости движется по окружности, и под действием центробежных сил зола оттесняется к наружной стенке.

Так выглядит один циклон
Схема действия одного циклон

Отброшенная частица сползает вниз под действием гравитации и отчасти потому, что на нее начинает давить другая частица, отброшенная выше. В результате они осыпаются в бункер, а очищенный газ поднимается вверх через отводящую трубу внутри циклона.

В электрофильтрах действуют электромагнитные силы. Внутри фильтров установлены коронирующие и осадительные электроды, коронирующие заряжены отрицательно, осадительные — положительно. На них подается напряжение в 50 тысяч вольт. Одни электроды «заряжают» частицы золы, а другие притягивают их к себе. Время от времени эти электроды автоматически «встряхиваются» — и зола осыпается в специальные бункеры.

Так выглядят бункеры куда ссыпается зола с электрофильтров
Так выглядят бункеры, куда ссыпается зола с электрофильтров

Размер имеет значение

Электрофильтры — это громадные, размером с 12-этажный дом, системы. Батарейные циклонные уловители в три раза меньше электрофильтров, следовательно и места занимают меньше. Так, на Красноярской ТЭЦ-1 сейчас нет места для громадин электрофильтров, а БЦУ спокойно себе работают.

Высота электрофильтра на Красноярской ТЭЦ-3 — 56 метров
Высота электрофильтра на Красноярской ТЭЦ-3 превышает 30 метров

Можно ли отключить?

Фильтры, будь то батарейные циклоны или электрофильтры, подключены напрямую к выходу с каждого котла и находятся между ним и дымовой трубой. Единственное время, когда электрофильтр не работает, это несколько часов на этапе растопки котла. Отключать его в другое время нецелесообразно: его работа не требует расходных материалов, а потребление электричества составляет всего 500 киловатт, что равносильно мощности 250 чайников и несущественно для ТЭЦ.

Батарейные циклонные уловители работают всегда и ничего не потребляют. Степень очистки в «циклонах» зависит от размера частиц пыли и сажи в газе, а также от скорости газов — чем она ниже, тем менее эффективно работают фильтры. Вот почему некоторое время после растопки котла дым может быть темнее, по сравнению с нормальным рабочим состоянием.

А как ремонтировать, если отключить нельзя?

Ремонт фильтров и БЦУ проходит ежегодно в период остановки котла. Специалисты удаляют золу из бункеров и проверяют, есть ли повреждения. Капитальный ремонт фильтров проводится по истечении 27000 часов наработки, один раз в 4–5 лет. То есть фильтры «капиталят» намного чаще, чем некоторые подъезды.

В чем же между ними разница?

А разница в эффективности. Степень очистки в циклонах составляет от 83 до 95%. Электрофильтры способны очищать дымовые газы от золы до 99,9%. Приведем пример: при эффективности БЦУ в 95% в трубу вылетает 5%, при 99,5% — в воздух уходит 0,5%. Так что электрофильтры эффективней БЦУ как минимум в 10 раз! На сегодня в России это является одним из самых современных способов очистки дымовых газов.

Если электрофильтры эффективнее, то почему они не стоят на всех ТЭЦ?

По экономическим показателям БЦУ выгоднее электрофильтров, они меньше, ничего не потребляют и постоянно работают, то есть дешевле обходятся, но они менее эффективны. Однако фильтр — это не экономически выгодная конструкция, это необходимость.

Пример такой необходимости — труба Красноярской на ТЭЦ-1, которую достроили в январе 2020 года. Хотя первая теплоэлектроцентраль укладывалась во все нормативы, но время не стоит на месте, а оборудование становится все более совершенным. Высота новой трубы — 275 метров, поэтому дымовые газы рассеиваются далеко за городом, не оставаясь в приземном слое. 

И конечно, специалисты видят необходимость захватывать как можно больше частичек золы. Потому сейчас, когда трубу подключат, на территории снесут еще 2 трубы. На их месте, как и на двух других ТЭЦ, построят электрофильтры. Тогда и на первой ТЭЦ фильтры будут улавливать до 99% выбросов. 

Красноярская ТЭЦ-1 с новой трубой
Красноярская ТЭЦ-1 с новой трубой. Фото: Дмитрий Шабалин, Городские новости

Узнать поподробнее о фильтрах вы можете в видео
Тип контента