В начале сентября Сибирская генерирующая компания (СГК, принадлежит СУЭК) сообщила, что начала переводить свои тепловые электростанции на систему безмазутного розжига пылеугольных котлов. Первой опытной площадкой для тестирования технологии станет котел №2 Красноярской ТЭЦ-2.

Экологи СГК рассчитали, что это позволит сократить валовый выброс мазутной золы в Красноярске больше чем на 6,5 тонны в год. В течение зимы котел обычно регулярно останавливается и запускается, за счет этого можно будет в рабочем режиме выявить все проблемные вопросы новой технологии. 

Также в СГК заявили, что ведут с разработчиками переговоры об адаптации этого же метода к оборудованию ТЭЦ Новосибирска. Перспектива — внедрить безмазутный розжиг во всех городах присутствия компании. «Если мы уйдем от мазута, то не будет того черного дыма, который многих пугает при растопке котлов, поднимется экономическая эффективность наших станций, повысится пожарная безопасность производства», — рассказал в начале августа в прямом эфире в Instagram технический директор СГК Олег Петров. 

«Одна из крупных инжиниринговых компаний на энергетическом рынке предложила СГК собственное запатентованное оборудование для опытного внедрения новой технологии… Данная технология позволит сэкономить на содержании мазутных хозяйств и закупке мазута», — заявили в СГК. Суммарное потребление мазута по всем филиалам компании не превышает 69 тыс. тонн в год, и экономия (теоретически) на отказе от использования этого топлива может составить около 1 млрд рублей (без учета затрат на ликвидацию мазутных хозяйств, которые на станциях занимают небольшой объем площадей и не сыграют существенной роли в освобождении территории). Это весьма существенная сумма. Как удалось выяснить «Кислород.ЛАЙФ», крупная инжиниринговая компания, ставшая партнером СГК в этом проекте, — это ООО «КОТЭС Инжиниринг». А тестируют на котлах разработанную еще в 2007 году под научным руководством д.т.н. Феликса Серанта и запатентованную «КОТЭС» электро-ионизоционную технологию воспламенения топлива. Ее суть — в использовании тока высокой частоты 20 кГц и напряжением 10кВ для создания электродугового воспламенения угольной пыли, поступающей в горелочное устройство котлоагрегата. Это сегодня наиболее прогрессивная технология растопки в мире.

Черный дым из труб ТЭЦ, появляющийся во время растопки котла мазутом, всегда пугает жителей
Черный дым из труб ТЭЦ, появляющийся во время растопки котла мазутом, всегда пугает жителей
Скачать

Зачем угольщикам мазут?

Мазут, побочный продукт переработки нефти, а также дизельное и другие виды нефтетоплив (например, газотурбинное), используются в тепловой генерации России в различном качестве. Как основной вид топлива мазут сжигает по факту только Мурманская ТЭЦ, а также более 2,2 тыс. котельных разной мощности (их число год от года сокращается), а ДТ — дизельные электростанции, расположенные в изолированных от ЕЭС России районах Крайнего Севера. На газовых ТЭС мазут или солярка выполняют важную роль резервных и аварийных запасов (на случай, например, аварий на газопроводах или внезапных ограничений в подаче газа). А вот в угольной генерации нефтетопливом пользуются, по сути, лишь эпизодически — при растопке пылеугольных котлов, а также для стабилизации горения факела (т. н. «подсветки»). 

По данным Минэнерго РФ, по итогам 2019 года расход ДТ на производство электрической и тепловой энергии превысил в России 145,1 тыс. тонн, а мазута — 1,2 млн тонн. В тоннах условного топлива — это примерно 210,6 тыс. и более 1,65 млн соответственно. В целом на нефтетопливо приходится не более 3,5% в суммарном топливном балансе тепловой генерации России (включая не только 566 ТЭС, но и 74,8 тыс. котельных), доминируют в нем газ и уголь.

Тем не менее, несмотря на разный «статус» нефтетоплив — от основного до растопочного, и относительно небольшие объемы его потребления, исторически, еще с советских времен, практически все ТЭС в стране — и газовые, и угольные — были оснащены полноценными мазутными (или дизельными) хозяйствами. И если солярка особого отношения к себе не требует, то мазут является крайне привередливой субстанцией — мало того что для его слива приходится пропаривать железнодорожные цистерны, так и в процессе эксплуатации часть тепловой и электрической энергии тратится на поддержание технологически необходимой температуры мазута в баках. Иначе он просто застынет в циркулирующих трубопроводах. «Мазутное хозяйство — не только технологически сложный, но и опасный производственный комплекс. При хранении и перекачке мазута также всегда существует риск разлива топлива, что влечет за собой существенные экологические последствия», — рассказали «Кислород.ЛАЙФ» в пресс-службе финской «Фортум». 

Если в газовой генерации альтернативные запасы топлива могут в течение сезона вообще не использоваться, то на угольных ТЭС совсем избежать совместного сжигания угля и обладающего более высокой реакционной способностью мазута не получится по чисто техническим причинам. Между тем энергетические показатели пылеугольных котлоарегатов из-за этого сильно страдают: на 10-15% повышается механический недожог топлива, снижается КПД (на 2-5%), возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей нагрева и падает надежность эксплуатации всего котельного оборудования. Но все это, так сказать, проблемы энергетиков — обычным горожанам они и непонятны, и незаметны. 

А вот густой черный дым, который валит из дымовых труб при растопке котла (о чем и говорил Олег Петров), порой попадает даже в городские новости. Хотя, как правило, это явление длится всего несколько часов, обыватели успевают не на шутку испугаться и завалить соцсети своими фобиями. Справедливости ради, страхи не беспочвенны: по экспертным оценкам, в ходе таких вот кратковременных «включений» нефтетоплива в процессы сжигания выход оксидов азота и серы  возрастает на 30-40: (за счет более высокого содержания серы в мазуте). Появляются в воздухе и выбросы канцерогенной пятиокиси ванадия, а также углексилоты и метана. 

Александр Шлегель
Директор Красноярского филиала СГК

«Когда „холодный“ котел начинает работать на мазуте, во-первых, всем визуально становятся заметны вредные выбросы из труб. Во-вторых, в растопочных режимах мы вынуждены отключать электрофильтры. Чтобы они включились, надо, чтобы прошло определенное время — и выгорело все, что осталось от мазута. Все это время котлоагрегат работает на угле, но без очистки дымовых газов. Понятно, что это не сутки, не недели, не месяцы, это все измеряется в часах, но тем не менее это большой минус».



Исторически, еще с советских времен, практически все ТЭС в стране – и газовые, и угольные – были оснащены полноценными мазутными (или дизельными) хозяйствами.
Исторически, еще с советских времен, практически все ТЭС в стране – и газовые, и угольные – были оснащены полноценными мазутными (или дизельными) хозяйствами.
Скачать



Цены на топливо.png
Скачать

Кроме всего прочего, мазут является чрезвычайно дорогим топливом, особенно в сравнении с углем. По данным из Доклада о теплоэнергетике и централизованном теплоснабжении в России, который Минэнерго РФ представило в этом мае, в пятилетку 2014-2018 годов средние цены на газ и уголь (в топливном балансе на них совокупно приходится 96%) росли стабильно, а на нефтетопливо — показывали более чем двукратные колебания (в зависимости от структуры и объемов потребления, а также изменений режима налогообложения в нефтяном секторе — снижение экспортных пошлин в рамках налогового маневра). При этом если цены на уголь в среднем составляют около 60% от цен на природный газ, то нефтетопливо стоит в два-четыре раза дороже «голубого топлива».

А в связи с переходом российских НПЗ на технологии более глубокой переработки нефти с высокой долей выхода светлых нефтепродуктов мазут в перспективе станет, мягко говоря, дефицитным товаром. Со всеми вытекающими.

Денис Синельников
Ассистент кафедры тепловых электрических станций НГТУ-НЭТИ

«В отличие от угля, мазут — более дорогое топливо, которое с каждым годом растет в цене. К тому же мазут облагается еще и дополнительным налогом. Цена еще возрастет. С 1 апреля этого года введен дополнительный акциз на мазут. Использование мазута в несколько раз дороже, чем использование угля. Тенденция роста стоимости сохранится. Это связано с тем, что глубина переработки нефти увеличивается, а мазут, в свою очередь, является тяжелой фракцией, то есть остатком от переработки. Из-за этого снижается качество мазута, а также растет и его цена».


В этих условиях вытеснение мазута (и ДТ) из топливного баланса пылеугольных ТЭС давно является актуальной проблемой. В идеале энергетики стремятся не столько даже снизить или полностью ликвидировать затраты на содержание мазутных хозяйств, сколько минимизировать негативное воздействие ТЭС на окружающую среду. 

В газовой генерации отказ от использования нефтетоплива возможен после «двойного резервирования» — подключения ТЭС к двум независимым (это важно!) веткам газопроводов. Например, ПАО «Интер РАО» в августе сообщило, что перестанет потреблять нефтетопливо на Костромской ГРЭС в качестве резервного после завершения строительства второй нитки газопровода (сейчас эта станция снабжается по единственной магистрали, введенной в эксплуатацию еще в 1970-х), которая «снимет и существенные риски загрязнения окружающей среды, связанные с хранением большого количества мазута на станции».

Финская «Фортум» еще в 2018 году, после завершения строительства резервной нитки газопровода до Челябинской ТЭЦ-1, реализации запасов мазута и «выполнения работ по зачистке мазутного бака, утилизации отходов и снятию признаков опасности», вывела мазутное хозяйство этой станции из эксплуатации. Экологическим эффектом стало улучшение качества сточных вод в озеро Шелюгино и «нейтрализация риска попадания мазута в случае технологических инцидентов в водные объекты города»

По схожей схеме в 2017 году было законсервировано и мазутное хозяйство на газовой Челябинской ТЭЦ-3, состоявшее из трех мазутных баков емкостью по 5 тыс. кубометров каждый, мазуто-насосной станции и приемо-сливной эстакады. Это позволило снизить энергозатраты станции, полностью исключить риск инцидентов с попаданием нефтепродуктов в озеро Первое (более того, концентрации нефтепродуктов в стоках снизились в 1,8 раза), а также сократить выбросы NOx, диоксида серы и золы на 4,3 тыс. тонн в год (Челябинская ТЭЦ-2 работает на угле, и там вопрос с мазутом будут решать в комплексе — рассматривается вариант перевода этой станции на сжигание газа).

Однако, как отметили «Кислород.ЛАЙФ» в Минэнерго РФ, в газовой генерации «полный отказ от мазута невозможен, так как по требованиям надежности у станций должно быть резервное топливо». И далеко не всем газовым ТЭС светит такое счастье, как «двойное резервирование». А вот в угольной генерации отказ от мазута (или ДТ) — вполне реальная перспектива. Дело в том, что на таких станциях и основные, и аварийные, и резервные запасы лежат на одном угольном складе. Проблема в том, что угольная пыль, которую подают на горелки котлов — по сравнению с газом, ДТ или мазутом — требует более высокой температуры воспламенения и более длительного температурного воздействия, поэтому использовать ее для растопки «холодных» котлоагрегатов не получится. Без определенной подготовки. Именно способами этой самой подготовки и отличаются разные технологии безмазутного розжига.

Источник: Кислород.Life