Экологическая безопасность промышленных предприятий путем внедрения энергосберегающих технологий в высокотемпературных тепловых агрегатах

Основной вид деятельности компании «Теплопромпроект» – это реконструкция и техническое перевооружение тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности.

В своих проектных работах мы сталкиваемся с тем, что заказчик, давая техническое задание на проектирование, зачастую забывает о вопросах экологии с целью минимизации затрат.

А тем самым на промышленных предприятиях более 50% загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу от устройств термического окисления углеводородного топлива (всевозможных тепловых агрегатов, печей, котлов-утилизаторов, факелов и др.)

С первых дней существования промышленности основное внимание уделялось результатам производства, а окружающая среда и человек  не брались в расчет, хотя вредность производства в первую очередь отражается на его здоровье.

В настоящий момент требования к экологической безопасности на промышленных предприятиях ужесточились. Парк технологического оборудования, связанного с процессом термического окисления морально и физически устарел. В связи с этим, на 70 % промышленных предприятий в России необходимо  и системно доводить печное хозяйство до правил промышленной безопасности. Но делать это нужно, как говорится «с умом».

Наша фирма ни раз, сталкивалась с ситуацией, когда заказчики обращались к нам с просьбой о техническом перевооружении теплового агрегата, без учёта модернизации всей цепочки в целом. И нам приходилось давать отказ, так как необходимо помнить, что тепловой агрегат - это лишь звено технологической цепи и модернизировав его, мы дадим немалую дополнительную нагрузку на и без того, устаревшие механизмы и узлы всей установки. И казалось бы, хороший замысел, превращается в пустую трату денежных средств, и создаёт ещё большую опасность на предприятии. Особо хочу привлечь внимание к этому факту, руководителей нефтехимических предприятий.

Если говорить об электроэнергетике, то техническое состояние всех мощных теплоэнергетических блоков, построенных 40 и более лет тому назад, вызывает большую тревогу. Естественно, они морально и физически устарели и не соответствуют современным требованиям ни по энергоэффективности, ни по промышленной и экологической безопасности. При практическом отсутствии (даже в планах) ввода новых мощностей единственным средством решения данной проблемы является их глубокая модернизация: это менее затратно как с финансовой, так и с временной точек зрения. Работы подобного плана применительно к котельному оборудованию энергоблоков мощностью300 и 500 МВт, выполненные ОАО «ЗиО – Подольск» на Аскусской ТЭС, Рефтинской и Рязанской ГРЭС за последние несколько лет, показали, что подобный подход в основном способен решить поставленные задачи по восстановлению ресурса, повышению энергоэффективности и промышленной, и экологической безопасности энергооборудования.

Что касается новых мощностей, реализуемых в виде ПГУ-энергоблоков, то указанные проблемы решаются уже на этапе проектирования котлов-утилизаторов и вспомогательного оборудования с точки зрения минимизации потерь тепловой энергии, так и относительно соблюдения всех современных требований по промышленной и экологической безопасности.

Проектные институты, которые давно растеряли свой кадровый состав, но сохранили архивы, зачастую до настоящего времени предлагают старые 50-ти и 75-ти тонные котлы, удельная теплоёмкость которых равна 3 (теплоёмкость – это отношение массы котла (в т) к паропроизводительности (в т/ч). Что в наше прогрессивное время недопустимо.

Задумайтесь, при работе в автоматическом режиме эти котлы работают с нагрузкой 30%, то есть их производительность составляет всего 15 и 22 т/ч соответственно. При этом, почти в три раза увеличиваются потери тепла в окружающую среду и расход электроэнергии на собственные нужды котла.

Последние годы наша компания активно сотрудничает с ЗАО «Энергомаш (Белгород)», на котором создана серия компактных газомазутных котлов в крупноблочном исполнении с паропроизводительностью до 35 (т/ч). Два или три котла производительностью 25 т/ч серии БЭМ могут быть установлены, соответственно, в пределах ячейки 50-ти и 75-ти-тонного котла. КПД этих котлов при работе на газе составляет 94,5%, что почти на 2% превышает расчётный КПД прежних котлов, а выбросы вредных составляющих существенно ниже нормы. Экологические преимущества котлов серии БЭМ объясняются конструктивными особенностями топки и наличием в каждом котле только одной горелки,мпри этом коэффициент теплоемкости у этих котлов равен 2.

Кроме явного получения экономического эффекта, улучшается экологическая обстановка на окружающей территории.

Чтобы добиться максимальной экономической эффективности после реконструкции или технического перевооружения и при этом обеспечить сохранность окружающей среды, снизив  вредные выбросы, мы обязательно проводим предпроектное обследование объекта. Эти работы включают в себя полный объем инструментального обследования таких как:

• проверка геометрических форм элементов змеевиков и оценка их деформации в котлах, пароперегревателях, печах пиролиза и риформинга
• толщинометрия змеевиков и их элементов (фитинги и пр.)
• толщинометрия обшивки каркаса печи и несущих элементов
• замер твердости металла элементов змеевиков и труб, работающих под давлением
• проведение испытаний на термомеханическую малоцикловую усталость поверхностей нагрева
• выборочный неразрушающий контроль сварных соединений, ответственных узлов тепловых агрегатов
• испытание змеевиков на прочность и плотность
• сбор данных с приборов КИПиА на работающем оборудовании
• тепловой контроль, замеры температуры  обшивки печи методом тепловизионного обследования
• экологический контроль (отбор дымовых газов на газовый анализ выбросов печи) методом  газоаналитического обследования

В результате полного инструментального обследования, мы выполняем  комплекс теплотехнических расчетов, также рассчитываем  остаточный ресурс печи и и только тогда принимаем  решение об объемах реконструкции или технического перевооружения, с выдачей соответствующих рекомендаций и технических решений с учетом последних достижений в мировом печестроении.

Ниже приведены на наш взгляд необходимые  мероприятия по повышению энергоэффективности тепловых агрегатов:

Так же мы предлагаем, мероприятия позволяющие значительно увеличить экологическую безопасность предприятия в целом

1. Применение горелок с многоступенчатым сжиганием
   - двухступенчатая подача воздуха на горение
   - двухступенчатая подача топливного газа на горение
2. Использование сбросных газов (идущих на факел) в качестве топлива, в том числе и газовый конденсат.
3. Для предприятий производства синтетического каучука или других предприятий где используются печи дожига отработанного воздуха сушильных камер с большим содержанием углеводородной составляющей. Замена печей дожига на паровые котлы-утилизаторы  с принудительной подачей отработанного воздуха.
4. Для установок дегидрирования изобутана:  Возврат контактного газа после реакторов  в технологическую схему.  Использование когенерационных установок для выработки электрической  и тепловой энергии с применением газопоршневых компрессоров в комбинации с паровыми котлами-утилизаторами.
5. Глубокое охлаждение дымовых газов до 80÷90 0С после печи при помощи контактных теплообменников «теплоутилизаторов», где происходит отдача тепла дымовых газов каплям воды.