Чистим до отвала: как на тепловых станциях из котлов удаляют шлаки и золу

Чистим до отвала: как на тепловых станциях из котлов удаляют шлаки и золу

Главный побочный продукт работы любой угольной ТЭЦ или ГРЭС — это зола и шлаки. Их своевременное удаление из паровых и энергетических котлов хоть и не самая заметная, но важная часть технологического процесса. От нее зависит и работа станции, и ее воздействие на окружающую среду.

То, что останется после угля

Тепловые электростанции Сибирской генерирующей компании работают на угле. Полностью сжечь это топливо в рамках рабочего цикла теплоцентрали невозможно. Оставшиеся частицы и образуют шлак и золу.

Почему после сжигания одного и того же угля остаются два разных на вид образования? Часть топлива все же не сгорает, а прилипает к стенкам котлов — так появляются шлаки. А от того, что сгорело, образуется «пепел» — это и есть зола. На практике шлаки и золу часто собирательно называют золошлаками.

Большинство угольных золошлаков специалисты относят к пятому классу опасности («практически неопасные»), то есть их реальный вред для человека и природы невелик. По степени своей угрозы эти два материала сопоставимы с яичной скорлупой или щепками. И их можно (и нужно!) использовать в промышленности.

Два пути

На самих ТЭЦ зола и шлаки не нужны — их отправляют на специальные хранилища, золоотвалы. Но сначала их удаляют из котла твердым или жидким методом. Это происходит прямо во время сжигания топлива. 

Основная разница между этими способами заключается в температуре в зоне горения топлива. При твердой технологии энергетики применяют сравнительно низкие температуры сжигания угля (около +1400 °С). Отходы производства охлаждают в специальной воронке, установленной снизу котла. Там собранные золошлаки затвердевают и кусками опадают в бункер сбора.

Бородинский бурый уголь позволяет использовать обе технологии шлакоудаления
Бородинский бурый уголь позволяет использовать обе технологии шлакоудаления
Скачать

При жидком методе температуры при аналогичном процессе гораздо выше — до +1700 °С. Нужное тепло создает зона активного горения. Котел при таком методе оборудован отверстием, леткой. Через него расплавившийся при сжигании золошлак вытекает тонкими струями в емкость, где с помощью воды его гранулируют и потом удаляют.

Конец цикла в обоих случаях одинаков. Золошлак попадает в канал удаления и отправляется к отвалу.

В поисках равновесия

Выбор метода — непростой вопрос, его решение зависит от разных обстоятельств, от вида топлива до особенностей оборудования конкретной ТЭЦ или ГРЭС. Бородинский бурый уголь, проектное топливо тепловых электростанций Красноярского филиала СГК, позволяет использовать обе технологии. И на первый план выходят другие факторы: срок эксплуатации котлов, особенности их конструкции, эффективность золоулавливающего оборудования.

Твердое удаление золошлаков позволяет станции работать с меньшими потерями тепла из-за использования сравнительно низких температур горения. Они же снижают в два-три раза объем выбрасываемых термических оксидов (например оксида азота) в сравнении с альтернативной технологией.

Котлы теплостанций можно перевести с одного метода шлакоудаления на другой
Котлы теплостанций можно перевести с одного метода шлакоудаления на другой
Скачать

Но у жидкого шлакоудаления есть чем «крыть карты» конкурента. Высокие температуры дают возможность эффективнее сжигать уголь и собирать больше оставшейся пыли. При твердой технологии до 95% золы поднимается вместе с дымовыми газами, но справляться с ними позволяют современные системы золоулавливания с КПД выше 99%.

Сочетание обеих технологий уравновешивает их плюсы и минусы. Поэтому, например, на красноярских ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 теплоэлектростанциях энергетики применяют на разных котлах обе технологии. 

Иногда на станциях котлы переводят с жидкого способа шлакоудаления на твердый, чтобы сократить потери тепла и выбросы окислов азота. Этот переход невозможен без сопутствующих технических мероприятий. В первую очередь специалисты меняют положение угольных горелок и конфигурацию топки котла для достижения нужных температур. Такие работы в 2020 году на одном из энергоблоков провела Назаровская ГРЭС СГК.

Тип контента