Тепловые электростанции, входящие в состав топливо-энергетического комплекса Украины и вырабатывающие 2/3 объёма электроэнергии, одновременно являются и главными источниками выбросов вредных веществ в атмосферу. На их долю приходится более 50% всех выбросов. Если учесть, что тенденция сокращения газа и увеличения твёрдого топлива в топливном балансе ТЭС сохранится, то вопрос снижения выбросов в атмосферу приобретает особенно актуальное значение.

К этому необходимо добавить тот факт, что географическое положение Украины в Европе заставляет ориентироваться на жёсткие экологические требования и нормы, действующие в странах Западной Европы независимо от вступления Украины в Европейское сообщество.

Основными составляющими вредных выбросов для ТЭС, сжигающих твёрдое топливо, являются зола-унос, оксиды серы и оксиды азота. Европейские нормы по этим составляющим: твёрдые частицы (зола-унос) - 50 мг/м³, SO₂ - 400 мг/м³, NO_x - 650 мг/м³. С 2003 г. эти нормы введены и в Украине для вновь строящихся и реконструируемых пылегазоочистных установок. В Европе уже прорабатывается вопрос дальнейшего снижения вредных выбросов: по пыли - до 30 мг/м³, по SO₂ и NO_x - до 200 мг/м³.

На сегодняшний день ТЭС Украины оснащены только пылеулавливающими установками - электрофильтрами, мокрыми скрубберами и циклонами, которые были введены в эксплуатацию 30-40 лет назад. Проектная эффективность лучших из них, а это - электрофильтры, не превышала 98%. С учётом срок их службы фактическая эффективность пылеулавливающих установок даже после капремонта не превышает 95-96%. Установки для очистки дымовых газов от SO₂ и NO_x на ТЭС Украины отсутствуют.

По данным НТЦ УЭ Минтопэнерго Украины, фактическое содержание вредных выбросов в атмосферу на ТЭС Украины находится в следующих пределах: по пыли - 700-1300 мг/м³, SO₂ - 1200-4000 мг/м³, NO_x - 600-1600 мг/м³.

Сравнение фактических выбросов с нормативными показывает, что превышение составляет: по пыли - 15-25 раз, по SO₂ - 3-10 раз, по NO_x - 2,5 раза. Из приведенного сравнения можно сделать только один вывод: существующие пылеулавливающие установки требуют замены или полной реконструкции. Современное пылегазоочистное оборудование требует больших капиталовложений, значительных свободных площадей и длительного периода для выполнения СМР и пусконаладочных работ. Так как работу по замене или реконструкции пылеулавливающих установок необходимо провести на всех энергоблоках Украины, становится ясно, что вначале необходимо чётко определиться с выбором типа пылеулавливающих установок, которые смогут обеспечить соблюдение ужесточающихся нормативов по выбросам вредных веществ на длительный период - не менее 40-50 лет.

На ТЭС Украины самым распространённым пылеулавливающим агрегатом является электрофильтр. Анализ работы электрофильтров показывает, что эти аппараты могут обеспечить довольно высокую эффективность очистки газов только при определённых условиях эксплуатации, а именно: низкая скорость газового потока, относительно крупный размер частиц пыли, оптимальное удельное сопротивление пыли, оптимальный режим встряхивания электродов, отсутствие вторичного уноса и т.д. Изменение одного из этих параметров приводит к снижению эффективности работы фильтра. Исходя из фактической начальной запылённости дымовых газов 30-40 г/м³ перед фильтрами для достижения нормативной запылённости на выходе из фильтра в 50 мг/м³ эффективность очистки последнего должна составлять 99,9%. Электрофильтр с такой паспортной эффективностью в настоящее время смонтирован на четвёртом энергоблоке Старобешевской ТЭС. Изготовлен в Швеции, состоит из двух блоков производительностью по 500 тыс. м³ каждый. Его стоимость 6,5 млн. долл. Даже если не учитывать его стоимость, установить такие фильтры на блоках 200 мВт практически невозможно, так как его габариты почти в 2 раза превышают габариты существующих электрофильтров на этих блоках.

В зарубежной практике всё более широкое применение для очистки дымовых газов ТЭС находят рукавные фильтры. Это обусловлено, с одной стороны, возрастающими требованиями к защите окружающей среды, с другой - высокими технико-экономическими показателями и надёжностью рукавных фильтров. Только в США на ТЭС уже работают более 100 крупных рукавных фильтров и ещё несколько находятся в стадии строительства. Такая же тенденция наблюдается и в Европе.

Лучшей рекламой рукавных фильтров с импульсной регенерацией служит тот факт, что всемирно известный авторитет в области электрофильтров - фирма "Лурги" - в настоящее время активно занимается реконструкцией своих электрофильтров с заменой их на рукавные. (смотреть описание фильтров фирмы Лурги)

Теоретическая эффективность работы рукавного фильтра зависит только от свойств ткани, применяемой для изготовления фильтрующих элементов, и практически не зависит от параметров пылегазового потока. Длительное время их применение в теплоэнергетике сдерживалось отсутствием фильтрующих тканей, способных выдерживать высокие температуры, влажность и присутствие в газах агрессивных компонентов: окислов серы, азота и др. Кроме того, пассивное отношение к применению рукавных фильтров объяснялось и тем, что существовавшие конструкции этих фильтров усложняли работу технологического оборудования энергоблока. Например, срока замены рукавов необходимо было строго регламентировать в зависимости от времени остановки котлоагрегатов. Не менее отрицательно на работе тканей сказывалось и высокое содержание в отходящих газах смолистых веществ, образующихся при розжиге котла мазутом.

В настоящее время конструкции рукавных фильтров и ассортимент производимых тканей позволяют устранить указанные недостатки. Так, рукавные фильтры с импульсной регенерацией позволяют производить замену рукавов без остановки энергоблока. Такие аппараты уже широко применяются в чёрной металлургии. Эффективность очистки газов от высокодисперсной пыли возгонного характера, образующейся при работе сталеплавильных агрегатов, превышает 99,9%. Остаточная запылённость после фильтра при этом находится в пределах 10-20 мг/м³. Стойкость фильтровальных элементов при правильно подобранных материалах составляет 4-5 лет. Температурная стойкость тканей достигает 280о С, а специальная обработка тканей (пропитка и термическая обработка) придаёт им не только химическую стойкость, но и масло-влагоотталкивающие свойства. Кроме того, применение рукавных фильтров позволяет производить очистку газов и от некоторых химических компонентов, в частности, от оксидов серы. По технологии NID - новой интегрированной десульфурации, внедрённой на ряде ТЭС Польши, она осуществляется путём введения в газовый поток перед рукавным фильтром растворов или водных суспензий сорбентов, которые связывают сернистые соединения и улавливаются рукавными фильтрами. В качестве реагентов для улавливания сернистых соединений могут быть использованы щёлочные отходы других производств станции или известковая пыль, являющаяся отходом в металлургии.

Рукавные фильтры имеют меньшие габариты и массу, чем электрофильтры, и поэтому легко встраиваются в существующие корпуса электрофильтров, что позволяет снизить их стоимость на 15-20% при одновременном снижении стоимости СМР и сокращении сроков строительства. Рукавные фильтры имеют простую конструкцию, высокую надёжность и не требуют высококвалифицированного персонала для обслуживания.

Необходимо отметить также тот факт, что стоимость рукавных фильтров в 3-5 раз ниже стоимости электрофильтров аналогичной производительности.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что применение рукавных фильтров в теплоэнергетике Украине будет способствовать значительному улучшению экологической обстановки и существенному сокращению капвложений в реконструкцию и техперевооружение пылегазоочистного оборудования ТЭС.

НТЦ УЭ Минтопэнерго Украины, НПП "Промэнерго" (г. Донецк) и НПП "Днепроэнергосталь" (г. Запорожье) проведены предпроектные проработки по реконструкции существующих систем пылеулавливающих установок ТЭС с использованием рукавных фильтров с импульсной регенерацией большой производительности. НПП "Промэнерго" принимало участие в тендере по реконструкции пылеулавливающих установок котла типа ТПП-200-1 блока №7 Славянской ТЭС. Предложение включало установку двух блоков рукавных фильтров с импульсной регенерацией производительностью по 2500 тыс. м³/ч с обеспечением остаточной запылённости дымовых газов до 20 мг/м³. Одновременно предусматривалось снижение выбросов оксида серы в 2 раза. Стоимость оборудования рукавных фильтров составляла 25,26 млн. грн. Вариант с применением рукавных фильтров был предоставлен только НПП "Промэнерго". Стоимость электрофильтров аналогичной производительности, поставляемых французской фирмой "Спейк" и шведской фирмой "Альтом Пауэр", составляла соответственно 15,23 и 13,32 млн. евро (без учёта налогов).

Более актуальным является внедрение рукавных фильтров в разомкнутых схемах пылеприготовления ТЭС и на газоотводящем тракте пылеприготовительного цеха Славянской ТЭС. Здесь одновременно с решением экологических вопросов достигается большой экономический эффект от возврата в производство уловленной угольной пыли. Предпроектные проработки для пылеприготовительного цеха Славянской ТЭС и для разомкнутой схемы пылеподготовки блока №9 Старобешевской ТЭС, выполненные НПП "Промэнерго", показывают, что только за счёт возврата уловленной угольной пыли капвложения на реконструкцию существующих систем пылеочистки окупятся за 3 года.

Назрела необходимость разработки перспективной программы отрасли по техперевооружению и реконструкции пылегазоочистного оборудования на 10-20 лет. В программе необходимо предусмотреть средства на проведение дополнительных научно-исследовательских и экспериментальных работ.

Необходимо выполнить инвентаризацию и паспортизацию существующих пылеулавливающих установок. При разработке программы отечественного котлостроения необходимо участие в этих программах с первых шагов организаций и предприятий, занимающихся вопросами пылегазоочистки, и производителей оборудования для этих целей.

Внедрение нового оборудования всегда, и это вполне естественно, сопровождается большой настороженностью и является длительным процессом. Но рукавные фильтры с импульсной регенерацией являются новыми только для теплоэнергетики Украины и успешно работают в других отраслях страны и зарубежной теплоэнергетике.

Одним из вариантов продвижения рукавных фильтров в теплоэнергетике является создание небольшой экспериментальной установки, которую можно смонтировать параллельно действующей пылеулавливающей установке на любом энергоблоке. При этом работа такой экспериментальной установки совершенно не отразится на работе энергоблока и действующей пылеулавливающей установки.

Выше оценивались только главные источники вредных выбросов ТЭС, которыми являются дымовые газы котлоагрегатов. Но нельзя забывать и об открытых складах топлива, трактах топливоподачи и золоотвалах. Назрела необходимость перехода отечественной энергетики на сухой способ золоудаления. Сухая зола применялась раньше, в небольших количествах применяется и сегодня. При правильном подходе к этому вопросу и оценке фактического состояния рынка сырья для промышленного и гражданского строительства, дорожного строительства, цементной промышленности можно ликвидировать существующие золоотвалы и вернуть в народно-хозяйственный оборот тысячи гектаров земли, которые в настоящее время заняты золоотвалами.

Создание и реализация таких перспективных программ, учитывающих реальное состояние и теплоэнергетики, и смежных отраслей, позволят не только иметь чёткий план действий, но и дадут реальную экономию за счёт концентрации материальных и денежных ресурсов на выбранных направлениях.