Сероочистващи инсталации и реализирани проекти в България

Е дин от основните замърсители на атмосферния въздух е серният диоксид. Негов основен източник са явяват процесите, при които се изгарят въглища, нефт и други, които са с високо съдържание на сяра.

Естествено, като основен източник на емисии от серен диоксид, се считат топлоелектрическите централи, работещи с фосилни горива. В индустрията източници са металургията, химическата промишленост и други.

Възможности за ограничаване производството на серен диоксид
Сред възможните методи за намаляване на емисиите от серен диоксид в атмосферата, генерирани от горивните процеси, са намаляване съдържанието на сяра в използваното гориво преди неговото изгаряне, предотвратяване на образуването на серен диоксид в процеса на горене или отстраняване на серния диоксид след изгаряне на горивото.

Емисиите от серен диоксид са пропорционални на съдържанието на сяра в самото гориво, затова и един от най-простите начини за намаляването им е чрез използването на горива с ниско съдържание на сяра. Обикновено съдържанието на сяра във въглищата може да варира от под 0,5% до над 10% от теглото им.

Сред най-разработените до момента технологии за предотвратяване образуването на серен диоксид в световен мащаб са изгарянето в кипящ слой (Fluidised Bed Combustion) и процесът на интегрирана газификация с комбиниран цикъл (Integrated Gasification Combined Cycle).

Пречистването на димните газове преди тяхното изхвърляне в атмосферата също е възможен вариант. Използваните технологии могат да бъдат класифицирани като регенеруеми и нерегенеруеми и са познати още като процес на десулфуризация на димните газове. Те се определят като вторични, тъй като целта им е да отстранят вече образувани серни оксиди.

Различните съвременни технологии за обработка на димните газове се основават на отстраняването на сярата чрез мокри, сухи или полусухи и каталитични химични процеси. В зависимост от индустриалните сектори се използват и различни процеси за обработка на газовете. При ТЕЦ-овете тези процеси обикновено включват мокро очистване с вар/варовик (МПВ); абсорбция със сухо впръскване (АСВ); метод на Уелман Лорд (УЛ); комбинирани процеси за отстраняване на NOx/SOx.

В енергийния сектор се използват предимно мокрото очистване с вар/варовик и абсорбцията със сухо впръскване, като делът на първия метод е в пъти по-висок.
Мокрото очистване с вар/варовик е сред най-често използваните системи, като една от причините за това е нейната простота.

Пречистването на димните газове се осъществява чрез впръскване на каша, смес на натрошен варовик/вар с вода (т. нар. варно мляко), в съдържащите сяра димни газове. Сорбентът реагира със серния диоксид, образувайки водна суспензия на калциев сулфит. Продуктът след това се обработва за премахване на излишната вода и се използва или депонира.

Тази технология гарантира около 90% улавяне на серния диоксид. Съществуват две основни системи на реализация: вертикална и хоризонтална. При вертикалната варното мляко се впръсква директно в комина, като по този начин се използва противотоковият принцип на работа. Очистването е много ефективно, но недостатък е ерозийното увреждане стените на комина.

Необходимо е да се направи специална и скъпа изолация, за да се удължи неговият експлоатационен живот. За избягване на този проблем се ползва вторият вид, хоризонтална инсталация. При нея димните газове се отвеждат принудително през хоризонтален абсорбер, който се монтира перпендикулярно на комина, в неговата основа.

Недостатъкът е загубата на скорост в потока на димните газове, недоброто пресрещане поради липсата на естествената помощ на гравитацията и допълнителното място, което заема абсорбционният тунел.

При абсорбцията със сухо впръскване каша от алкален сорбент, обикновено гасена вар, се впръсква в димните газове под формата на фин спрей. От топлина на димните газове водата да се изпарява, което води до охлаждане на газовете. Съдържащият се SO2 реагира със сорбент, образувайки твърд продукт без отпадни води.

На два основни етапа – абсорбция и регенерация, се дели процесът на Уелман Лорд. При абсорбцията горещите димни газове преминават първо през скрубер, където пепелта, хлороводородът, флуороводородът и SO2 се отстраняват.

В последствие газовете се охлаждат и се отвеждат към абсорбционен апарат, където, след попадането на димните газове, от горната му част се впръсква наситен разтвор на натриев сулфит. При регенерацията натриевият бисулфит се разрушава с помощта на пара за образуването на натриев сулфит, който се връща обратно в димните газове. Останалият продукт – свободен серен диоксид, се превръща в елементарна сяра, сярна киселина или течен серен диоксид.

Морската вода също е възможно средство за отстраняване на серния диоксид. При този процес за улавяне на киселинните газове се използва естествената й алкалност. Димните газове се подават към абсорбцинен апарат, където се обтичат с насрещно течение от морска вода.

Топлината на димния газ загрява морската вода и газовете се охлаждат. По време на този процес SO2 се абсорбира от морската вода, след което се подава към пречиствателна станция, където се добавя допълнително морска вода, за да се увеличи рН. За окисляване на абсорбирания SO2 до сулфат и за насищане на морската вода с кислород допълнително се добавя въздух. След процеса морската вода се зауства в морето.

За да илюстрираме напредъка на България в реализацията на екологичните изисквания по монтирането и пускането в експлоатация на сероочистващи инсталации съобразно европейските изисквания, представяме някои от реализираните проекти в ТЕЦ-ове в страната.

Сероочистваща инсталация в ТЕЦ Бобов дол
Най-мащабният сред успешно реализираните проекти за изграждане на сероочистка, приключил в средата на 2012 г., е този на ТЕЦ Бобов дол. По информация на дружеството общата стойност на инвестицията е 12 млн. лева.

Целта на реализацията е намаляването на показателите на вредни емисии от прах и серен диоксид в атмосферата. Монтираната хоризонтална сероочистваща инсталация гарантира намаляване концентрацията на сяра от 200 гр/м3 до 126, а запрашеността достига до стойности от 4,5 микрограма, при норми от 30 преди пускането й в експлоатация. Като част от инсталацията е монтиран и нов 80-метров метален комин, който работи по т. нар. мокър способ.

Важен елемент в сероочистката е използваната нова технология на дюзите на фирма Lechler. „Тя е развита, за да помогне на централите да постигнат по-високи нива на очистка с минимални модификации и капиталовложения”, коментира инж. Емил Панчев, инженер продажби в отдел Помпи и дюзи на Хенлих, представител на Lechler за страната.

„Патентованите дюзи TwinAbsorb на фирма Lechler са монтирани не само в сероочистващата инсталация на ТЕЦ Бобов дол, но и в редица други централи с цел намаляване или отстраняване на проблемите, които те срещат.

Сред тях са: необходимост от увеличена очистка на SO2; завихряне на газа; скъпи добавки за покриване на изискванията към емисиите; промъкване на газа покрай стените на съда; ерозия на стените, причинена от единичните дюзи с куха конусна струя. Всяка дюза има две независими разпръскващи камери с противоположна посока на завъртане, което води до елиминиране възможността от завихряне на димния газ покрай стените”, допълва инж. Панчев.

Сероочистваща инсталация в ТЕЦ Марица 3, Димитровград
Един от първите реализирани проекти, още през лятото на 2004 г., е изграждането на вертикална сероочистваща инсталация в ТЕЦ Марица 3, Димитровград.

В рамките му са използвани керамичните дюзи Lechler и е доставена и пусната система за контрол на изходящите димни газове, базираща се на газанализаторна система на фирма HORIBA за наблюдение на SO2, CO, NOx, O2 и всички необходими съпътстващи параметри, изискуеми по Наредба №6 на МОСВ. Дейностите по тази част от проекта са извършени от фирма CCS-България.

„След изграждането на сероочистваща инсталация, работещата система стана контролна на входа на сероочистващата инсталация, а през месец септември 2012 фирма CCS-България извърши доставка и пуск на система за непрекъснат мониторинг на отпадните димни газове и след системата за десулфатизация на блок 120 МВт в ТЕЦ Марица 3, Димитровград”, споделят от компанията.

„Фирма CCS-България, като изключителен представител на фирма HORIBA - Япония за България, реализира успешно проекта с решение, базирано на газанализаторна система за непрекъснат емисионен мониторинг ENDA-600, доказала своите отлични характеристики в повече от 4000 инсталации по целия свят.

Системата за непрекъснат газов мониторинг ENDA 600 има сертификат от TUV №936/805015 и свидетелство за одобрен тип от НЦМ, №3211 от 14.02.2000 г. За техническата реализация на целия проект беше заложено оборудване и на други реномирани производители на измервателна техника и компоненти, доказали в много подобни проекти високото качество и надеждност на своите продукти като: Е&E, Австрия – измерване на влажност; DURAG – измерване на прах, M&C - сонди за пробовземане и др. 

Цялото доставено оборудване, методите на измерване и софтуера за събиране, обработка и експорт на данните от измерванията са изцяло съобразени с всички нормативни изисквания на Наредба №6 на МОСВ от 26.03.1999 г. за реализиране на представителен мониторинг на отпадни димни газове”, допълват те.

Сероочистваща инсталация в ТЕЦ Брикел, Гълъбово
Като част от проекта за сероочистваща инсталация в ТЕЦ Брикел, Гълъбово през март 2011 г. фирма CCS-България успешно пусна в експлоатация система за непрекъснато измерване на серен диоксид и кислород в отпадните димни газове преди и след сероочистващата инсталация.

„Системата включва всички необходими устройства за пробоотбиране, кондициониране на пробите, анализ, калибровка и измерване на необходимите технологични параметри на димните газове и специализиран софтуер за събиране и обработка данните, които постъпват в операторска станция, в която се управлява цялата информация, свързана с тези измервания. Измервателната част е базирана на газанализаторна система ENDA 600 TWIN на японската фирма HORIBA.

Целта на системата за непрекъснати измервания на концентрациите на серен диоксид и кислород преди и след сероочистващата инсталация е да се следи за ефективността на работа на самата сероочистваща инсталация и за нейното управление”, разказаха от компанията.
Мокрото очистване е от вертикален тип и се осъществява чрез дюзи Lechler от Хенлих.

Сероочистваща инсталация на ТЕЦ Република
Един от последните реализирани проекти за сероочистка през т. г. е този на ТЕЦ “Република”. По информация на дружеството общата стойност на съоръжението е почти 10 млн. лева. Това се дължи на факта, че то е дело на собствена разработка, споделят от Топлофикация - Перник.

Главен изпълнител на проекта е компанията Атоменергоремонт – Гълъбово, а при изграждането са използвани подизпълнители на различните инсталации. По думи на представители на дружеството, рентабилността на проекта се дължи на факта, че е реализиран от български компании с българско оборудване и материали.

Внедрени са и системи за непрекъснат мониторинг на емисиите на серните окиси. Сероочистващата инсталация е от мокър тип с реагент – варовик, който се разпръсква чрез керамичните дюзи Lechler, и е с капацитет до 600 000 куб. м на час.

За изграждането на инсталацията за мокро очистване на димните газове, получени при изгаряне на въглищата, е бил необходим период от 11 месеца. Това е четвъртият подобен проект в страната след тези в ТЕЦ Сливен и ТЕЦ Брикел, както и вече споменатият ТЕЦ Бобов дол.

Сероочистваща инстала-ция на блокове 5 и 6 на ТЕЦ Марица Изток 2
Сероочистващата инсталация е с височина 135 метра и е изработена от GРР – материал. Той се състои от полиестерна смола, кварцов пясък и стъклени влакна и е киселиноустойчив, не подлежи на топене или разтваряне при номинални температури на димния газ.

От компанията уточняват, че това е и технологията, приложена при изграждането на сероочистващите инсталации за блокове 1 и 2, 3 и 4, 7, 8. Технологията позволява подобрение в ефективността на абсорберите на сероочистващите инсталации за блоковете. В самия край на 2011-та е въведена практически в експлоатация системата чрез подаването на димен газ към абсорбера на новоизградената сероочистваща инсталация.

Тя е създадена съобразно проектните изисквания и очиства SO2 от димния газ на котлите повече от 94%. Измервателните уреди са калибрирани и сертифицирани от акредитирани лаборатории.

Данните за работа на съоръжението се предават в реално време на Регионалната инспекция по опазване на околната среда (РИОСВ) – Стара Загора, както и към Система за ранно предупреждение за област Стара Загора.

„Проектът „Изграждане на сероочистващи инсталации за блокове 5 и 6” е определен като ключов за българската Национална стратегия за енергийно развитие и ще позволи на страната да намали вредните емисии с цел отговаряне на националните и европейските изисквания за емисиите (т.е. Директива 2001/80/ЕС за ограничаване на емисиите от определени замърсители в атмосферния въздух от големи горивни инсталации) и международните ангажименти за намаляване на замърсяването съгласно Протокола за намаляване на емисиите от серни съединения (Осло 1994), Конвенцията за трансграничното замърсяване на атмосферния въздух и протоколите към нея”, коментират от дружеството.

По техни думи, успешното осъществяване на проекта гарантира осигуряването на непрекъснатата работа на базов товар на ТЕЦ Марица изток 2 при най-ниска себестойност на електроенергията.

Според оповестена информация от дружеството, към момента абсорберът работи с пълно натоварване и достига ефективност на очистване на димните газове над 94%.