Что важнее для чистоты воздуха — качество топлива или технологии очистки выбросов? Разбираемся с одним из основных вопросов экологии теплоснабжения.
Зольность, влажность, калорийность (теплотворная способность) — основные характеристики угля, используемого на тепловых электростанциях. Топливо с теми параметрами, под которые проектировалась, строилась и модернизировались станция, называется проектным. Именно на нем оборудование ТЭЦ работает наиболее эффективно. Это значит, что на единицу полученной тепловой и электрической энергии тратится минимальное количество топлива. Меньше сгорает угля — меньше образуется отходов и выбросов.
Бурый уголь Бородинского разреза — проектное топливо трех красноярских ТЭЦ Скачать
Качество топлива — залог стабильной работы всей станции. Лучше сто раз проверить уголь, чем один раз починить котел. Поэтому для отслеживания характеристик топлива разработана многоступенчатая система технологического контроля.
Как проверяют уголь
На каждой из трех красноярских ТЭЦ есть постоянно действующая лаборатория Сибирского инженерно-аналитического центра. Контроль качества топлива (угля, мазута) и масел ведет химическая служба.
Анализ угля, поступающего в котлы станции, проводится ежедневно. Чтобы исследование было показательным, для него готовится среднесуточная проба угольной пыли с помощью специальной проборазделочной машины.
Как работает проборазделочная машина?
На конвейерах, по которым уголь движется к котлам, установлены механические отсекатели. Через определенный промежуток времени они сбрасывают небольшие порции топлива в бункер-накопитель проборазделочной машины. Машина измельчает уголь, перемешивает его и автоматически наполняет три контейнера.
• Первый контейнер — так называемая рабочая проба. Хранится 10 дней. Именно из нее готовится материал для всех дальнейших манипуляций и анализов.
• Во втором контейнере — арбитражная проба. Она хранится 30 дней и нужна на случай возникновения возможных спорных ситуаций с поставщиком.
• Третья проба — «подход» — тоже хранится месяц. Она делается, когда топливо подается с вагонов напрямую, минуя склад. Это позволяет отследить качество конкретной поставки. Такое исследование проводится как минимум 3 раза в месяц.
Специалисты лаборатории определяют зольность, влажность и рассчитывают калорийность с помощью оборудования, имитирующего процесс сгорания угольной пыли в топке котла.
Для исследования применяются очень точные электронные весы Скачать
Пробу взвешивают перед сушкой и после нее, а потом еще раз — после сжигания в специальной печи.
Температура в муфельной печи достигает +800 °С Скачать
Бурый бородинский уголь может содержать до 35% влаги. Под действием температуры она испаряется, и масса пробы меняется. По этой разнице выполняется расчет влажности, а количество несгораемого остатка определяет зольность.
Калориметр используется для определения низшей теплоты сгорания топлива Скачать
Калорийность рассчитывает прибор, измеряющий количество тепла, выделяемого при сгорании топлива. Результаты автоматически загружаются в компьютер.
Помимо угля, в лаборатории исследуют мазут и масло Скачать
Кроме ежедневной оценки трех основных параметров, в лаборатории исследуется содержание в угле серы и летучих веществ. Сибирские бурые угли богаты летучими веществами, сгорающими без твердого остатка. Их также называют газовой составляющей топлива. Эксперты угольной отрасли считают высокое содержание летучих веществ несомненным плюсом. А вот содержание серы, напротив, чем ниже, тем лучше.
Погрузка угля в вагоны на Бородинском разрезе. Перед отправкой для каждой партии составляется паспорт с характеристиками угля. Во время входного контроля на станции специалисты сверяют полученные показатели с указанными в паспорте Скачать
Результаты каждого исследования лаборатория оформляет в виде протокола, а данные вносит в общую базу, по которой можно вычислить средние показатели, например, за год. Так, средняя зольность угля, поставляемого на красноярские ТЭЦ, — 8%.
Что летит в трубу
Важный параметр, влияющий на количество выбросов, — зольность угля. Чем она выше, тем больше отходов получается при его сгорании. И, соответственно, больше частичек золы и сажи может вылететь в трубу. Для борьбы с ними на ТЭЦ используют электрофильтры, они могут улавливать частицы золы с эффективностью свыше 99%.
Электрофильтр на Красноярской ТЭЦ-3 улавливает пылевые выбросы с эффективностью 99,7% Скачать
На красноярских ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 электрофильтры уже установлены, а на ТЭЦ-1 их установка планируется в рамках масштабной модернизации, которая уже идет.
Красноярская ТЭЦ-1. Первый этап экологической модернизации — строительство новоый дымовой трубы высостой 275 метров для эффективного рассеивания выбросов. Она заменит старые трубы, после сноса которых освободится место для электрофильтров Скачать
Что значит зольность 8%?
Зольность измеряется в пересчете на сухое вещество. Допустим, у нас есть тонна угля — 1000 килограммов с зольностью 8% и влажностью 30%. Если убрать из угля всю влагу, останется 700 килограммов. При их сжигании образуется 56 килограммов твердых отходов, золы и шлака. Но это не значит, что все это вылетит в трубу. В зависимости от конструкции котла, от 5 до 35% отходов выпадут вниз и окажутся в системе гидрозолоудаления. Оставшаяся зола пройдет через электрофильтр. Современные устройства улавливают не менее 99,7% пылевых выбросов. В итоге выбросы твердых частиц на каждую тонну угля составят от 100 до 250 граммов. При этом из-за естественной влажности угля в ту же трубу будет вылетать около 300 килограммов пара.
Итак, чтобы производство тепла и света было экологичным, а выбросы минимальными, нужно:
