Угольная котельная, это…
Угольная котельная – комплекс зданий и сооружений или помещение с котлом и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенных для получения горячей воды или пара путем сжигания твердотопливного топлива (каменный или древесный уголь) с целью обеспечения жилых и промышленных объектов. Такая котельная может быть выполнена в блочно-модульном или в стационарном варианте. Данный тип котельной подразумевает собой и наличие вспомогательных зданий и сооружений, обеспечивающих поддержание бесперебойной работы установки.
Котельные на угле – удобный и экономичный вариант для эффективного решения задач по отоплению и горячему водоснабжению объектов любого назначения, будь то жилые, административные или производственные, общественные помещения. Мощность угольных котельных варьируется в пределах от 0,1 до 50 МВт. Как и котельные других типов, могут быть водогрейными, паровыми или водогрейно-паровыми.
Принцип работы угольной котельной.
Простым языком, принцип работы можно представить следующим образом: уголь измельчается и подается в топку, в которой происходит сжигание топлива. Температура горения разогревает теплоноситель (чаще всего вода), который затем циркулирует через теплообменник котла. Продукты горения поступают через дымоход, а нелетучие золошлаковые отходы затем удаляются либо автоматизированной системой, либо вручную.
Преимущества (неожиданно, не так ли?).
К преимуществам угольной котельной можно отнести следующее:
- Независимость от газовых магистралей, что позволяет устанавливать в труднодоступных и негазифицированных районах.
- Мобильность. Блочно-модульный вариант угольных котельных позволяет разобрать, транспортировать и вновь собрать в нужном месте, что является большим плюсом, особенно в негазифицированных районах или для теплоснабжения временных объектов.
- Доступность топлива. Каменный/древесный уголь достаточно дешевый и доступный вид топлива. Опять же, это является несомненным преимуществом в отсутствии газовых магистралей. Кроме того, данный вид топлива легко заменяем аналогичным по агрегатному состоянию топливом (дрова, щепа, торф и прочее). При этом, многие угольные котельные могут также работать на жидком (мазут, дизельное топливо) и газовом топливе.
- Низкая стоимость, вариативность комплектаций.
- Бесперебойность работы в сложных климатических регионах.
- Небольшое количество обслуживающего персонала.
Недостатки.
Помимо многих преимуществ, имеются существенные недостатки:
- Низкая экологичность. Основным недостатком данного типа котельных является обилие продуктов горения, как в качественном составе, так и в количестве. Состав и количество продуктов горения обусловлено качеством топлива (в нашем случае – углем). Безусловно, одним из наиболее «грязных» направлений промышленности и энергетики является угольная отрасль.Частично снизить загрязнение продуктами горения можно установкой фильтров и переходом на более «чистые» марки угля.
А вы знали? Многие считают, что атомные станции в процессе термоядерных реакций являются лидером по выделению радиоактивных изотопов в атмосферный воздух и являются основным вкладчиком в радиационный фон Земли. На самом деле это не так, лидером по выделению радиоактивных элементов являются угольные котельные и электростанции. В результате сгорания каменного угля в атмосферный воздух вместе с «букетом» веществ поступают и радиоактивные изотопы углерода, урана, тория, радия, радона и калия. - Необходимы значительные пространства для хранения угля и золошлаковых отходов.
- Необходимость периодичного и постоянного обслуживания. В процессе работы угольной котельной образуются золошлаковые отходы, сажа, нагар, которые оседают на стенках топки, дымоходе, решетках. Естественно, периодически необходимо проводить очистку данных систем.
- Необходимость постоянного контроля за процессом горения.
- При отсутствии автоматизированной системы подачи топлива и удаления золошлаковых отходов, данная задача отводится человеку. Эти два процесса подразумевают собой тяжелый и грязный ручной труд в горячем помещении.
Состав загрязнения атмосферного воздуха при сгорании угля.
Говоря про загрязнение угольными котельными окружающей среды, первое что приходит в голову это загрязнение атмосферного воздуха. Многие видели темные дымные шельфы из труб угольной промышленности и энергетики, но мало кто знает, какие вещества содержатся в этом «дымном облаке». Также достаточно «красочным» будет и количество выбрасываемых веществ. Для сравнения, годовое количество загрязняющих веществ при эксплуатации газового котла в школе будет составлять около тонны загрязняющих веществ в год. В то же время, при использовании угольной котельной для отопления и горячего водоснабжения такого же здания, в атмосферный воздух может выделяться около 8-10 тонн загрязняющих веществ в год.
Основными загрязняющими веществами в результате сгорания угля в котельных выступают следующее:
- оксиды азота;
- оксиды углерода;
- оксиды серы;
- бенз/а/пирен;
- сажа;
- остальные взвешенные вещества.
Говоря про угольную котельную, подразумеваем места хранения угля и золошлаков.
Помимо самого процесса сгорания топлива, выделение загрязняющих веществ происходит и в результате транспортировки угля (открытым способом), выгрузки и хранения топлива, загрузки топлива в топку котла, выгрузки и хранения золошлаковых отходов. В результате всех этих процессов происходит выброс пыли угля и золы. Количество пыли, выбрасываемой в атмосферу в результате данных операций с углем, зависит от герметичности помещений, в которых осуществляются данные процессы.
Как же определить выбросы загрязняющих веществ от угольных котельных?
Выброс загрязняющих веществ от угольных котельных можно определить двумя способами:
- инструментальный (позволяет определить количественный состав выбросов в данный момент времени и по времени работы рассчитать годовой выброс загрязняющих веществ);
- расчетный (позволяет определить количественный состав выбросов, используя определенный набор методик и рассчитать выброс загрязняющих веществ, используя исходные данные по оборудованию).
Несмотря на то, что инструментальный способ является преимущественным, чаще всего применяют именно расчетный метод. Для расчета выброса загрязняющих веществ в процессе сжигания топлива в котельной установке применяют «Методику определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час».
В соответствии с методикой, качественный состав выбросов в атмосферный воздух непосредственно от котельной установки представлен следующими веществами: 0301 Азота диоксид, 0304 Азота (II) оксид, 0328 Углерод (Пигмент черный), 0330 Серы диоксид, 0337 Углерода оксид, 0703 Бенз/а/пирена, а также в зависимости от марки угля может быть 2902 Взвешенные вещества. В зависимости от марки применяемого угля, годового расхода и времени работы, количественный выброс будет разниться.
Для расчета выбросов загрязняющих веществ от процессов пересыпки и хранения угля и золошлаковых отходов применяют следующие методики: «Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов. Новороссийск, 2001», «Дополнение к «Методическому пособию по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов» (Новороссийск, 2001) для расчета выбросов от ПАО «ММТП». Санкт-Петербург., 2015», «Временные методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ (пыли) в атмосферу при складировании и перегрузке сыпучих материалов на предприятиях речного флота. Белгород, 1992».
В соответствии с методиками, выброс в атмосферный воздух от данных процессов будет вещества 2908 Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния, в %: – менее 20 (доломит, пыль цементного производства – известняк, мел, огарки, сырьевая смесь, пыль вращающихся печей, боксит и другие) и/или 2902 Взвешенные вещества. В данном случае, выброс будет зависеть от степени укрытия места перегрузки/хранения, продолжительности работ, размера куска и влажности материала.
Какие исходные данные необходимы для расчета выброса от угольной котельной.
При расчете выбросов от сжигания угля в котельной обязательно необходимы следующие данные:
- сертификат на уголь;
- паспорт оборудования;
- информация о годовом расходе угля, времени работы котельной, площадь зеркала горения топки.
Для расчета выбросов от процессов пересыпки/хранения угля/золошлаковых отходов, обязательно необходимо запросить следующую информацию:
- данные по материалу – влажность, размер частиц/кусков материала;
- информация по местным условиям хранения/пересыпки – площадь склада, площадь поверхности пыления, степень закрытости помещения проведения работ, продолжительность хранения, высота разгрузки, наличие систем подачи или применение загрузочных рукавов.
Подводя итог, необходимо отметить, что угольные котельные являются дешевым и достаточно эффективным вариантом получения тепла, особенно в труднодоступных регионах, имеют весомые преимущества, по сравнению с установками на других видах топлива. Но при этом нельзя забывать о значительном воздействии на окружающую среду в результате сгорания угля. При расчете выбросов загрязняющих веществ от котельной установки на угле необходимо правильно определить источники выбросов, использовать актуальные методики, быть внимательным и последовательным в расчетах. Так как от этого будет затем зависеть максимально-разовый и годовой выбросы загрязняющих веществ, а если предприятие будет относиться к I-III категории НВОС, то и на размер платы за негативное воздействие.