ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВО ЗА РУБЕЖОМ

Рис. 2. Схема демонстрационной установки комплексной очистки дымовых газов СТ-121 на блоке ¹ 1 ТЭС Yates:

1 – котел; 2 – дымосос; 3 – привод; 4 – стояк; 5 – разбрызгивающая труба; 6 – мешалка; 7 – воздушный барботер; 8 – прудотстойник; 9 – штабель гипса; I – зона реагирования; II – зона барботажных струй

физическая очистка угля до поступления в котел; перевод ртути в твердую фазу в продуктах сгора-

ния угля; адсорбция ртути на поверхности таких материалов,

как активированный уголь; перевод ртути в раствор, который затем может быть

удален в скрубберах сероочистки.

Простой и достаточно эффективной считается подача активированного угля в дымовые газы перед электрофильтром или перед тканевым фильтром. В конце 90-х годов на многих установках при сжигании твердых бытовых отходов уже использовался метод вдувания в продукты сгорания смеси углерода с известью. В большой энергетике этот метод был проверен на ТЭС Pleasant Prarie мощностью 1230 МВт (г. Milwaukee, штат Висконсин). Однако предварительные результаты показали, что при выбранном количестве инжектируемого реагента эффективность метода составляла 50 – 60%, что ниже ожидаемого значения.

Перспективным для снижения выбросов ртути счи- тается также использование существующих мокроизвестковых сероочисток. Специалисты фирмы Burns & Mc Donnel Engineer (г. Канзас-Сити) считают, что при сжигании битуминозных углей и наличии перед серо- очисткой тканевого фильтра в мокрых скрубберах может быть уловлено до 90% ртути, что и требуется по ожидаемому законодательству. Если котел работает на битуминозном угле, но оборудован сухой сероочисткой, то и в этом случае можно добиться улавливания в ней 90% ртути, так как в сухих системах происходит адсорбция ртути на горючих, содержащихся в золе уноса.

В январе 2002 г. компания PSEG Power (г. Ньюарк, штат Нью-Джерси) приступила к выполнению программы общей стоимостью 300 млн. дол. В соответствии с ней на двух угольных электростанциях (Hudson и Mercer) предполагается установить как сухую сероочи- стку, так и реакторы селективного каталитического восстановления NOx (SCR). Одна из целей этой программы состоит в 90%-ном снижении выбросов ртути.

Рис. 3. Опытно-промышленная установка электрокаталитического окисления, проверенная фирмой Powerspan Corp. на ТЭС R E Burger:

1 – секции обычного электрофильтра; 2 – подача газа; 3 – секция мокрого электрофильтра; 4 – корпус существующего электрофильтра; I – вход дымовых газов; II – к дымовой трубе; III – к системе регенерации побочного продукта из мокрого электрофильтра

Основываясь на опыте немецких энергетиков, некоторые специалисты считают, что ртуть будет окисляться при прохождении дымовых газов через слои катализатора, и это существенно облегчит ее улавливание. Однако другие специалисты настроены скептически: они считают, что в продуктах сгорания многих углей США с низким содержанием хлора (в том числе и полубитуминозных углей из бассейна Powder River) окислительный процесс будет ограничиваться.

Надежды энергетиков на улавливание из дымовых газов ртути и мельчайших частиц (РМ2,5) связаны с еще одной технологией, разработанной в Японии для сероочистки (Chiyoda Thorougbred 121, СТ-121) и получившей распространение в США в последние годы. Лицензию на эту технологию приобрела американская энергостроительная компания Black & Veatch Corp. (г. Канзас-Сити). В отличие от традиционных сероочисток с использованием скрубберов, в которых известняковая эмульсия разбрызгивается в потоке дымовых газов, метод СТ-121 предполагает диспергирование дымовых газов в эмульсию при помощи труб-барботеров в предложенном фирмой Chiyoda струйно-пузырько- вом реакторе JBR (ðèñ. 2). При использовании доступного и недорогого известняка метод СТ-121 обеспечи- вает более эффективное улавливание SO2 при меньшем на 10 – 15% расходе энергии на собственные нужды по сравнению с традиционными скрубберами. Промышленная демонстрация метода СТ-121 была начата в октябре 1992 г. и продолжалась до декабря 1994 г. [4]. Успешные результаты этих испытаний, проведенных на ТЭС Yates, привели к тому, что метод СТ-121 в настоящее время внедрен уже на 30 блоках суммарной мощностью 11 000 МВт.

По оценке специалистов Black & Veatch эффективность метода СТ-121 по улавливанию SO2 достигает 99%, а это подразумевает более высокое улавливание ртути по сравнению с традиционными сероочистками. Кроме того, этот метод обеспечивает значительно более эффективное улавливание сверхмелких частиц (менее 1 мкм): вместо 50% у обычных скрубберов здесь улавливается от 60 до 90% таких частиц. В опытах на ТЭС Yates с отключенным электрофильтром было показано, что общая эффективность реактора JBR по твердым частицам составляет 99,1%; при запыленно-

сти дымовых газов перед JBR на уровне 2,1 – 2,5 г МДж за реактором запыленность снижалась до 0,018 – 0,024 г МДж.

На этой же ТЭС были проведены расчеты и измерения содержания ртути в дымовых газах. При нагрузке блока 100 МВт оказалось, что в реакторе JBR улавливается 43% ртути. Специалисты Bkack & Veatch считают, что в реакторе SCR одновременно с восстановлением NO можно ожидать 35%-ного окисления ртути. Это значит, что в тех схемах очистки дымовых газов, в которых сероочистка располагается после установки SCR, улавливание ртути в реакторе JBR будет значительно выше 43%.

Одной из наиболее перспективных технологий одновременного улавливания нескольких загрязнителей считается электрокаталитическое окисление (ЕСО). Этот метод был разработан в корпорации Powerspan (г. Durham, штат Северная Каролина) и представляет собой комплексную систему очистки дымовых газов, состоящую из трех компонентов:

газовый реактор, в котором происходит окисление загрязнителей;

мокрый электрофильтр с конденсацией, в котором улавливаются кислотный туман и другие мельчайшие частицы;

утилизатор побочных продуктов, в котором обрабатываются стоки из мокрого электрофильтра.

До поступления в систему ЕСО дымовые газы проходят через секции обычного (сухого) электрофильтра для улавливания основной массы грубых золовых частиц (ðèñ. 3). Проверка технологии была осуществлена на ТЭС R E Burger (г. Akron, штат Огайо) при сжига-

нии высокосернистого битуминозного угля восточных месторождений. Установка была смонтирована на газовом байпасе блока мощностью 150 МВт, причем объем дымовых газов соответствовал мощности 2 МВт.

При оценке результатов работы пилотной установки независимой организацией (Air Compliance Testing Inc., Кливленд, штат Огайо), использующей утвержденный ЕРА Метод29, оказалось, что технология ЕСО снизила содержание РМ2,5 на 96,6%, а концентрация ртути в дымовых газах уменьшилась до такого уровня, который оказался ниже возможностей измерительных приборов (т.е. ниже 1,2 мкг на 1 м3 сухих дымовых газов). Таким образом, технология, разработанная для максимально возможного снижения выбросов NOx, может стать эффективным средством очистки дымовых газов от ртути и частиц размером менее 2,5 мкм.

В настоящее время Powerspan вместе с компанией First Energy разрабатывают промышленно-демонстра- ционную установку ЕСО на мощность 50 МВт. Эта установка, как ожидается, будет смонтирована и сдана в эксплуатацию в начале 2003 г. на той же электростанции R E Burger.

Список литературы

1.Swanekamp R. Emission-control technologies continue to clear the air. – Power, may june 2002, ¹ 3, vol. 146.

2.Wood J. F. Got coal ? – Power, march april 2001, ¹ 2, vol. 145.

3.Котлер В. Р. Результаты внедрения различных методов подавления оксидов азота на ТЭС США. – Энергетик, 2002, ¹ 4.

4.Clean Coal Technology Demonstration Program. Program Update. April 2000, US DOE, Washington, DC.

Рис. 1. Общий вид ВЛ с изолированными проводами

ного обобщения явилось установление факта работы без повреждений, несмотря на то, что в рассматриваемый период было несколько суровых зим.

Хотя относительное число ВЛ с ИП невелико, их опыт эксплуатации показал надежную работу в условиях падения на провода деревьев, а также при интенсивном выпадении снега и при гололеде. Статистические данные показывают, что при одном из самых частых повреждений – падении дерева на провода – из 25 слу- чаев только 7 вызвали отключение ВЛ. Общий уровень повреждений ВЛ с ИП существенно ниже, чем при использовании голых проводов. Соответствующие коли-

400 400

2

1

3

Рис. 2. Конструкция траверсы:

1 – горизонтальная траверса; 2 – изолятор; 3 – устройство защиты от электрической дуги

чественные показатели снизились с 4,5 до 0,9 повреждений на 100 км в год. Все это позволило включить ВЛ с ИП в стандарт для всех новых ВЛ, сооружаемых в Словении.

Если первые ВЛ с ИП были выполнены на номинальное напряжение 10 кВ, то уже через год после завершения первых ВЛ были начаты работы по строительству ВЛ на напряжение 20 кВ. В первые годы строительство ВЛ с ИП было полностью ориентировано на использование финской технологии и импорт материалов и оборудования от финских производителей (фирма ЭНСТО). Для последующих ВЛ применялись технические решения Миланского электротехнического института. В последние 7 лет энергокомпании Словении осуществили строительство 400 ВЛ с ИП, имеющих общую протяженность 864 км, в том числе 35% были выполнены с использованием финской технологии. Следует отметить, что последние годы часть оборудования и материалов для строительства поставляется фирмами Словении.

Статистические данные по развитию распределительной сети 10 – 20 кВ по состоянию на 2000 г. и доля ВЛ с ИП приведены в таблице.

Воздушные линии с ИП строятся на традиционных деревянных и железобетонных опорах (ðèñ. 1). Железобетонные опоры используются в качестве концевых

27

213

175

Рис. 3. Штыревой изолятор