Новая технология очистки газов, созданная в Свердловской области, приводит к многократному сокращению выбросов в атмосферу

Каждую весну после схода снега города Урала окутываются плотным слоем смога. Выбросы предприятий сталеплавильной, алюминиевой, никелевой, коксохимической, нефтехимической, энергетической отраслей привели к повышенной концентрации канцерогенных веществ в атмосферном воздухе. Как следствие – в таких городах, как Магнитогорск, Челябинск, Первоуральск, Каменск-Уральский, Нижний Тагил, Красноуральск и др., смертность от рака легких статистически выше, чем в городах, не имеющих производств с большими объемами пылегазовых выбросов.  

Специалисты ОАО «Свердловэнерго» изобрели наиболее эффективный способ мокрой очистки газов от вредных примесей. Первым об этом способе еще три года назад сообщил журнал «Эксперт».

Сами с усами

Нельзя сказать, что для очистки газовых выбросов от загрязняющих веществ ничего не предпринимается. С времен «развитого социализма» на предприятиях сохранились газоочистные сооружения. Приватизация топливно-энергетического и металлургического комплексов промышленности России не привела к заметному улучшению охраны окружающей среды. Не часто слышишь, что новые собственники провели реконструкцию своих предприятий с целью исключить отрицательное воздействие на окружающую среду. А если все таки она проводится  то, как правило, с привлечением западных компаний. Так, на комбинате «Карабашмедь» сдан в эксплуатацию комплекс оборудования для мокрой очистки печных газов. Оборудование производительностью 170 тыс. кубометров в час поставила шведская компания Boliden. Стоимость работ по контракту составила 407 млн. рублей.

Между тем российская школа очистки газов от различных загрязняющих веществ в состоянии решать эти задачи эффективнее западной – с лучшими технико-экономическими показателями (или – со сравнимыми). Качественные показатели очистки газовых сред от твердых взвешенных веществ, аэрозолей и кислых газов зависят от того, насколько эффективно организованы массообменные процессы в аппаратах мокрой очистки газов. И такие аппараты без проблем могут быть изготовлены на машиностроительных предприятиях Урала. Безусловно, на Западе организация инжиниринговых услуг находится на несравненно более высоком уровне, чем в России.

Например, в 2000 году в Государственном реестре изобретений Российской Федерации зарегистрировано два патента (№ 2153920 и № 2154518) под одинаковыми названиями: «Способ мокрой очистки газов и устройство для его осуществления». Обладатель патентов – ОАО «Свердловэнерго». Данные патенты  охраняют идеи, реализованные в золоулавливающей установке Артемовской ТЭЦ (Свердловская область).

Как чистить газ?

Способ мокрой очистки газов известен давно и хорошо. Нововведения, по сути, сводятся к усовершенствованию массообменных процессов, протекающих в недрах аппаратов, где газы пропускаются через газожидкостный слой пузырьково пенной структуры (его называют эмульсионным), стабилизированный центробежными силами.

В конце 1980-х – начале 1990 х разработкой технологии очистки газов в эмульсионном слое занимались КазНИИ энергетики (Алма-Ата) и фирма «Вихревые технологии» (Новосибирск). НПО «Южное» (Днепропетровск) организовало в те же годы производство батарейных эмульгаторов в стеклопластиковых кассетах. В 1990 году они были смонтированы на ТЭЦ в Алма-Ате и Караганде, а в 1992 1995 годах – на Верхнетагильской и Серовской ГРЭС (Свердловская область), а также на Южно-Уральской ГРЭС (Челябинская область).

Агрегат Кочеткова

«Стеклопластиковые батарейные эмульгаторы внедрялись впопыхах и без должной инженерной проработки, – рассказывает начальник сектора теплотехнической службы ОАО «Свердловэнерго» Геннадий Корелкин, – и это предопределило их судьбу. В настоящее время все они выведены из эксплуатации и частично демонтированы. Таким образом, перед ОАО «Свердловэнерго» вновь встала проблема поиска систем очистки отходящих печных газов, выявления перспективных технологий газоочистки и оценки технико-экономических параметров их работы».

Прототипом технологии, созданной «Свердловэнерго» для Артемовской ТЭЦ, послужил аппарат мокрой очистки конструкции Олега Кочеткова, бывшего сотрудника «КазНИИ энергетики». Первая «артемовская» установка действует с 1996 года. Доработка аппаратов конструкции Кочеткова привела к созданию по сути нового типа оборудования для мокрой очистки газов (что подтверждают полученные «Свердловэнерго» патенты. Усовершенствованный «артемовский» аппарат позволяет производить очистку газов с концентрацией пыли до 60 г/куб. метр.

Коэффициент очистки газов от взвешенных частиц составляет от 98,6% при малой нагрузке на котел и до 99,7% при номинальной нагрузке. Невысокое гидравлическое сопротивление, которое создает аппарат на пути очищаемых газов,– до 2 кПа, позволяет вести процесс очистки с низкими энергетическими затратами. Надо также отметить замечательную экономичность аппарата в расходовании воды: не более 0,3 кубометра орошения на каждую тысячу кубометров очищаемых газов. Это на порядок меньше объема расхода воды при очистке газов тарельчатыми скрубберами. Столь высокие показатели означают, что при использовании данной технологии можно отказаться от электрофильтров – дорогих и далеко не всегда эффективных аппаратов очистки газов.

Четыре с половиной тысячи тонн пыли
Опыт эксплуатации артемовской установки заинтересовал екатеринбургское ФГУП ПКБ «Энергоцветмет», которое занимается решением проблемы очистки отходящих газов печей спекания глиноземного цеха Уральского алюминиевого завода (УАЗ, г. Каменск-Уральский).

«Электростатические свойства пыли, которая образуется в печах спекания, резко снижают эффективность работы электрофильтров, входящих в состав газоочистного оборудования цеха, – рассказывает технический директор ПКБ Юрий Фролов. – Стоящие после них тарельчатые скрубберы буквально захлебываются пылью, проскакивающей через электрофильтры. На выходе газ имеет недопустимо высокое содержание пылевых частиц, достигающее концентрации до 6 граммов на один кубометр газов, выбрасываемых в атмосферный воздух.

В поиске путей решения этой проблемы я познакомился с авторами патентов № 2153920 и 2154518. Их идеи и знакомство с работой аппарата на Артемовской ТЭЦ произвели на наших специалистов такое впечатление, что мы изменили свои подходы к решению проблем очистки отходящих газов на УАЗе. Идеи названных патентов нашли применение и в нашей системе газоочистки электролизного цеха УАЗа. В настоящее время для обслуживания 30 электролизеров этого цеха (это 300 330 тысяч кубометров отходящих агрессивных газов) мы создали соответствующий аппарат».

По расчетам Юрия Фролова, после внедрения модернизированного «артемовского» аппарата на УАЗе также произошло шестидесятикратное снижение выбросов от печей спекания, загрязняющих атмосферный воздух. Это значит, что масса пыли, выпадающей на Каменск-Уральский, в течение года сократилась на 4,5 тыс. тонн.

Жителям уральского города, безусловно, повезло. Но как быть населению других промышленных центров – очагов атмосферного загрязнения? Упрямству собственников, откладывающих внедрение экологичных технологий, нужно противопоставить законодательство.

До 1999 года за чистоту окружающей среды худо-бедно боролся Госкомэкологии России. Но затем он был распущен, и только в мае 2003 года члены Госсовета РФ вновь вспомнили об экологических проблемах страны и о неэффективно используемом федеральном законе «Об охране атмосферного воздуха» от 1999 года. А его, между прочим, никто не отменял, и он может реально воздействовать на коренную реконструкцию систем газоочистки промышленных предприятий.

Артемовский аппарат

Процесс очистки газов в скруббере со встроенным кольцевым эмульгатором происходит так: газы подаются под инициатор эмульгирования и закручиваются им в виде смерча. На тарелку регулятора подается вода орошения, которая образует вращающуюся ванну. Вода в виде пленки срывается с тарелки регулятора и образует с раскрученными газами газожидкостный вспененный слой, который обеспечивает максимально возможную площадь контакта между двумя средами – жидкой и газообразной. Под действием силы тяжести пульпа, образовавшаяся из уловленных взвешенных частиц и аэрозолей, сливается на днище скруббера и удаляется из него.

Такая организация процесса очистки газов позволяет использовать новые аппараты для очистки отходящих газов практически от всех видов производств, отличающихся большими объемами пылегазовых выбросов. Подача в такой скруббер вместо воды известковой суспензии делает аппарат эффективным средством для очистки сернокислых газов, которые при попадании в атмосферный воздух вызывают выпадение кислотных дождей. «Лунные» ландшафты в районах городов Карабаш, Ревда, Кировград и Красноуральск созданы именно такими кислотными осадками.

Александр ПЕРЕСКОКОВ
Энергетика и промышленность России