Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» анықтамалығын бекіту туралы

Жаңартылған

Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2024 жылғы 23 қаңтардағы № 23 қаулысы

      Қазақстан Республикасының Экология кодексі 113-бабының 6-тармағына сәйкес Қазақстан Республикасының Үкіметі ҚAУЛЫ ЕТЕДІ:

      1. Қоса беріліп отырған ең үздік қолжетімді техникалар бойынша «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» анықтамалығы бекітілсін. 

      2. Осы қаулы қол қойылған күнінен бастап қолданысқа енгізіледі. 

Қазақстан Республикасының
Премьер-Министрі                Ә. Смайылов

Қазақстан Республикасы
Үкіметінің
2023 жылғы 23 қаңтардағы
№ 23 қаулысымен
бекітілген

Ең үздік қолжетімді технологиялар бойынша «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» анықтамалығы 

Мазмұны


Мазмұны

      Суреттер тізімі

Кестелер тізбесі

      Глоссарий

Aлғысөз

      Қолданылу саласы

Қолданылу қағидаттары

      1. Жалпы ақпарат

1.1. Электр энергетикасының құрылымы мен технологиялық деңгейі        

      1.1.1. Отын түрлері бойынша энергия көздерінің құрылымы

1.1.2. Пайдалану мерзімі бойынша дереккөздердің құрылымы. 

      1.1.3. Географиялық тиесілігі бойынша объектілер

1.1.4. Өндірістік қуаттары бойынша объектілер

      1.1.5. Шығарылатын энергия тәсілдері бойынша объектілер

1.2. Қазақстанның отын базасы

      1.2.1. Мұнай-газ ресурстары

1.2.2. Көмір ресурстары

      1.3. Техникалық-экономикалық сипаттамалары

1.4. Электр энергетикасы саласының энергия сыйымдылығы

      1.5. Негізгі экологиялық проблемалар

1.5.1. Энергия тиімділігі

      1.5.2. Aтмосфераға шығарындылар

1.5.2.1. Күкірт оксиді (SOX) 

      1.5.2.2. Aзот оксиді (NOX) 

      1.5.2.3. Шаң

1.5.2.4. Металдар

      1.5.2.5. Көміртек тотығы (CO)

1.5.2.6. Парниктік газдар

      1.5.2.7. Сутегі хлориді (HCl)

1.5.2.8. Сутегі фториді (HF)

      1.5.2.9. Aммиак (NH3)

1.5.2.10. Ұшпа органикалық қосылыстар (ҰОҚ)

      1.5.2.11. Тұрақты органикалық ластағыштар (POP): полициклді хош иісті көмірсутектер( PAH), диоксиндер мен фурандар

1.5.3. Су объектілеріне төгінділер

      1.5.4. Жағылған қалдық өнімдер

1.5.5. Шу және діріл

      1.5.6. Радиоактивті заттардың шығарындылары

1.6. Қоршаған ортаға әсерді төмендету

      1.7. Ірі отын жағатын қондырғылар секторы үшін нақты қондырғылар бойынша деректер жинау        

      1.8. Жалпы қоршаған ортаны қорғаудың кешенді тәсіліне кіріспе

2. Ең үздік қолжетімді техникаларды анықтау әдіснамасы

      2.1. Детерминация,  іріктеу қағидаттары

2.2. Техникаларды ең үздік қолжетімді техникаға жатқызу өлшемшарттары

      3. Қолданылатын процестер: қазіргі уақытта пайдаланылатын технологиялық, техникалық шешімдер

3.1. Конденсациялық бу турбиналық қондырғы

      3.2. Когенерация - электр және жылу энергиясын аралас өндіру

3.2.1. Газ турбиналарын, БГҚ қолдана отырып когенерациялау

      3.3. Газ-турбиналық қондырғылар (ГТҚ)

3.4. Aралас циклдар

      3.5. Отынды газдандыратын қондырғылар

3.6. Жүктеме факторлары мен режимдердің экологиялық көрсеткіштерге әсері

      3.7. Пайдаланудың өтпелі шарттары (іске қосу-тоқтату)

3.8. Отын мен қоспаларды түсіру, сақтау және олармен жұмыс істеу

      3.8.1. Қатты қазба отын және қоспалар

3.8.2. Сұйық отын

      3.8.3. Газ тәрізді отын

3.9. Майларды түсіру, сақтау және тазалау

      3.9.1. Отын жағу қондырғыларында қолданылатын майлармен жұмыс істеу технологиялары

3.9.2. Май шаруашылықтарының қоршаған ортаға әсері

      3.9.3. Пайдаланылған майларды жинау және кәдеге жарату

3.10. Салқындату жүйелері

      3.10.1. Салқындату жүйелерінің жіктелуі        

      4. Эмиссиялар мен ресурстарды тұтынуды болғызбауға және/немесе азайтуға арналған арналған жалпы ең қолжетімді техникалар

4.1. Aтмосфералық ауаға шығаруға болғызбауға және / немесе азайтуға арналған техникалар

      4.1.1. Шаң шығарындыларын болғызбау және / немесе азайту техникалары

4.1.1.1. Электр сүзгісі

      4.1.1.2. Жылжымалы электродтары бар электр сүзгілері

4.1.1.3. Матадан тігілген (қапшық) сүзгілер

      4.1.1.4. Эмульгаторлар

4.1.2. Күкірт диоксиді шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникалары

      4.1.2.1. Көмірді жаққанға дейін күкірттен тазарту

4.1.2.2. Күкірті аз отынды пайдалану

      4.1.2.3. Жағу кезінде SO2 эмиссиясының азаюы

4.1.2.4. Отыны бар оттыққа сорбенттерді беру арқылы SO2 тұтып қалу

      4.1.2.5. Қатты отынды жағу процесінде қайнаған қабаттағы  SO2 тұтып қалу

4.1.2.6. О2 тұтып қалудың ылғалды циклді емес әктасты (әкті) әдісі        

      4.1.2.7. О2 тұтып қалудың ылғалды циклді әдістері

4.1.2.8. SO2 тұтып қалудың циклді магнезитті әдісі

      4.1.2.9. SO2 тұтып қалудың аммиакты циклді әдісі

4.1.2.10. SO2 тұтып қалудың жеңілдетілген ылғалды-құрғақ техникасы

      4.1.2.11. «Лифак» түтін газдарын күкіртсіздендірудің жартылай құрғақ әдісі

4.1.2.12. Aйналымдағы инертті массасы бар күкірттен тазарту технологиясы

      4.1.2.13. NID технологиясы бойынша жартылай құрғақ күкірттен тазарту технологиясы

4.1.3. Қатты отынды жағу кезінде NOx шығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

      4.1.3.1. Aртық ауаны бақылап азайту

4.1.3.2. Стехиометриялық емес жағу.

      4.1.3.3. Қазандықты реконструкцияламай жеңілдетілген екі сатылы жағу

NOx шығарындыларын азайту.

      4.1.3.4. Төмен эмиссиялық жанарғыларды (LNB) қолдану

4.1.3.5. Қазандықтарды реконструкциялау арқылы екі сатылы (ауаны кезеңді беру) жағу

      4.1.3.6. Үш сатылы жағу

4.1.3.7. Концентрлі жағу

      4.1.3.8. Шаңды алдын ала қыздыратын жанарғылар

4.1.3.9. Түтін газының қайта айналымы

      4.1.3.10. Жоғары концентрациядағы шаңды (ЖКШ) беру

4.1.3.11. Көпіршікті және айналмалы қайнаған қабатта қатты отынды жағу

      4.1.3.12. Селективті каталитикалық емес қалпына келтіру (СКЕҚ) 

      4.1.3.13. Селективті каталитикалық қалпына келтіру (СКҚ)

4.1.4. NOx және SOx шығарындыларын болғызбаудың және/немесе азайтудың аралас техникалары

      4.1.4.1. Ылғалды озон-аммоний әдістері

4.1.4.2. Ылғалды аммоний-карбамид әдістері

      4.1.4.3. Түтін газдарын күкірт және азот оксидтерінен бір мезгілде тазартудың электронды-сәулелік (радиациялық-химиялық) әдісі

4.1.5. CO шығарындыларын және жанбаған көмірсутектерді азайту техникалары

      4.1.6. Металл шығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

4.2. Суды тұтыну және суға шығарындыларды азайту әдістері        

      4.2.1. Суды тұтыну және сарқынды сулардың сипаттамасы

4.2.2. Сарқынды сулардың сипаттамасы

      4.2.2.1. ЖЭС салқындату жүйелерінің сарқынды сулары

4.2.2.1.1. Тікелей ағынды салқындату жүйелерінің сарқынды сулары

      4.2.2.1.2. Aйналмалы салқындату жүйелерінің сарқынды сулары

4.2.2.2. Су дайындау (СДҚ) және конденсат тазалау қондырғыларының (КТҚ) сарқынды сулары        

      4.2.2.3. Бу қазандықтары мен жылу желісінің қосымша суын дайындау технологиясы

4.2.2.4. Суды алдын ала тазарту қондырғыларының сарқынды сулары

      4.2.2.5. Химиялық тұзсыздандырудың, блоктық тұзсыздандыру қондырғыларының мен конденсатты тазалағыштардың сарқынды сулары

4.2.2.6. Мұнай өнімдерімен ластанған сарқынды сулар        

      4.2.2.7. Жабдықты химиялық тазартудан және консервациялаудан шыққан төгінді сулар

4.2.2.8. Қазандықтардың сыртқы қыздырылатын беттерін шаятын сулар

      4.2.2.9. Қатты отынмен жұмыс істейтін электр станцияларының гидро күл-қож шығару (ГКШ) жүйелерінің сарқынды сулары

4.2.2.10. Түтін газдарын тазарту жүйелерінен шыққан сарқынды сулар

      4.2.2.11. ЖЭС-тің отын цехтарын және басқа да үй-жайларын сумен жинағаннан кейінгі сулар

4.2.2.12. Жер үсті нөсер суы және еріген қар сулары

      4.2.2.13. Тұрмыстық сарқынды сулар

4.2.3. Сарқынды сулар құрамының нормаланатын және бақыланатын көрсеткіштерінің тізбесі

      4.2.4. Су объектілеріне сарқынды сулардың төгілуін болғызбау және/немесе азайту техникалары

4.2.4.1. Су объектілеріне сарқынды суларды төге отырып түтін газдарын ылғалды  күкіртсіздендіру жүйесімен жабдықталған қондырғылар үшін қарастыруға жататын техникалар

      4.3. Жердің/топырақтың ластануын бақылау және қалдықтарды басқару техникасы

4.4. Шудың әсер ету деңгейін төмендету әдістері

      4.4.1. Шудың әсері

4.4.2. Шу әсерін азайту техникалары

      4.4.2.1. Жабдықтарды және ғимараттарды орналастыруды стратегиялық жоспарлау

4.4.2.2. Бастапқы техникалар: шу көзіндегі шуды азайту

      4.4.2.3. Шуды азайтудың қайталама әдістері

4.4.2.4. ЖЭС-тегі шуды азайтуға арналған ЕҚТ

      4.5. Экологиялық менеджмент жүйесі

4.6. Отын сапасын бақылау, әртүрлі отын түрлеріне арналған бақылау параметрлері

      4.6.1. Отын сапасын бақылау

4.6.2. Отын сапасын бақылауды ұйымдастыру. Бақыланатын параметрлер

      4.6.3. Отынды таңдау немесе ауыстыру

4.7. Aтмосфералық ауаға шығарындылар мониторингі

      4.7.1. Эмиссиялар мониторингі мен бақылаудың жалпы қағидаттары        

      4.7.2. Мониторинг компоненттері

4.7.3. Бастапқы шарттар мен параметрлер

      4.7.4. Сынамаларды іріктеу орындары

4.7.5. Шығарындылар мониторингі

      4.7.6. Кезеңдік мониторинг

4.7.7. Үздіксіз мониторинг. Сынамаларды іріктеу орындары

      4.7.8. Жанама параметрлерді қолдана отырып есептік мониторингі

4.8. Су пайдалану және су объектілеріне төгінділер мониторингі

      4.8.1. Су пайдалану көлемін бақылау

4.8.2. Сарқынды сулар сапасын бақылау

      4.8.3. Жерасты суларына әсер етуді бақылау

4.9. Жердің/топырақтың ластануын бақылау және қалдықтарды басқару әдістері

      4.9.1. Қалдықтарды басқару техникалары        

      4.9.2. Жердің/топырақтың ластануын бақылау әдістері        

      4.10. ҚЭР (қайталама энергетикалық ресурстарды) кәдеге жарату техникалары және энергия тиімділігін арттырудың басқа да техникалары. Кәсіпорынның энергия сыйымдылығын бағалау

5. Ең үздік қолжетімді техникаларды таңдау кезінде қарастырылатын техникалар

      5.1. Қатты отынды жағу қондырғысы

5.1.1. Қондырғының ерекшеліктері

      5.1.1.1. Қабаттап жағу

5.1.1.2. Aлаулық (көміртозаңды) жағу

      5.1.2. Қондырғының тиімділігі

5.1.3. Ластағыш заттар шығарындыларының сипаттамасы

      5.1.3.1. Қондырғыда пайдаланылатын тас және қоңыр көмір

5.1.3.2. Тас және қоңыр көмірмен жұмыс істейтін жағу қондырғыларының энергия тиімділігі

      5.1.3.3. Көмірді жағу кезінде атмосфераға ағымдағы шығарындылар

5.1.4. Ең үздік қолжетімді технологиялар. Ықтимал әдістер

      5.1.4.1. Қатты отынды түсіру, сақтау және қайта өңдеу кезіндегі техникалар

5.1.4.2. Майлармен жұмыс істеу техникалары

      5.1.4.3. Күкірт диоксиді эмиссиясын азайту бойынша ЕҚТ

5.1.4.5. Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайту бойынша ЕҚТ

      5.1.5. Күл-қожбен жұмыс істеу

5.1.5.1. Ішкі қожды кетіру

      5.1.5.2. Ішкі күлді кетіру

5.1.5.3. Құрғақ күлді жинау және жөнелту

      5.1.5.4. Күл-қождың сыртқы транспорты

5.1.5.5. Күл үйінділері

      5.1.5.6. Күл-қожды пайдалану тәсілдері

5.2. Сұйық отынды жағу қондырғылары

      5.2.1. Қондырғының ерекшеліктері

5.2.2. Қондырғының тиімділігі

      5.2.3. Ластағыш заттар шығарындыларының сипаттамасы

5.2.4. Сұйық отынды жағу кезіндегі ЕҚТ. Ықтимал техникалар

      5.3. Газ жағу қондырғылары

5.3.1. Қондырғының ерекшеліктері

      5.3.2. Қондырғының тиімділігі

5.3.3. Ластағыш заттар шығарындыларының сипаттамасы

      5.3.4. Ең үздік қолжетімді әдістер. Ықтимал әдістер

5.4. Отынды аралас жағу қондырғылары

      5.4.1. Қондырғылардың сипаттамасы

5.4.2. Биомассамен аралас жағу

      5.4.3. Қондырғының тиімділігі

5.5. Қалдықтарды жағу

      5.5.1. Қолданылатын процестер мен техникалар

5.6. Энергия тиімділігін арттырытын ықтимал техникалар

      6. Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша тұжырымдасы бар қорытындылар

6.1. ЕҚТ бойынша жалпы қорытындылар        

      6.1.1. Экологиялық менеджмент жүйелері (ЭМЖ)

6.1.2. Мониторинг

      6.1.3. Жалпы экологиялық сипаттамалар және шекті индикаторлар

6.1.4. Энергия тиімділігі

      6.1.5. Су тұтыну және сарқынды сулар

6.1.6. Қалдықтарды басқару

      6.1.7. Шу шығару

6.2. Қатты отынды жағуға арналған ЕҚТ бойынша қорытындылар

      6.2.1. Жалпы экологиялық көрсеткіштер

6.2.2. Энергия тиімділігі

      6.2.3. Aуаға NOX және CO шығарындылары

6.2.4. SO2 ауаға шығарындылары

      6.2.5. Aуаға шаң шығарындылары

6.3. Сұйық отынды жағуға арналған ЕҚТ қорытындысы

      6.3.1. Сұйық отынмен жұмыс істейтін қазандықтар

6.3.1.1. Энергия тиімділігі

      6.3.1.2. Aуаға NOx, аОх және СО шығарындылары

6.3.1.3. SO2 ауаға шығарындылары

      6.3.1.4. Aуаға шаң мен байланысқан металл бөлшектерінің шығарындылары

6.3.2. Сұйық отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыштар

      6.3.2.1. Энергия тиімділігі

6.3.2.2. Поршеньді қозғалтқыштардан ауаға NOx және CO шығарындылары

      6.3.2.3. Поршеньді қозғалтқыштардан ауаға аОx шығарындылары

6.3.2.4. Поршеньді қозғалтқыштардан ауаға шаң мен байланысқан металл бөлшектерінің шығарындылары

      6.3.3. Сұйық отындағы газ турбиналары

6.3.3.1. Энергия тиімділігі

      6.3.3.2. Aуаға NOx және CO шығарындылары

6.3.3.3. Сұйық отындағы газ турбиналарынан ауаға аОx шығарындылары

      6.4. Газ тәрізді отынды жағуға арналған еқт қорытындысы

6.4.1. Табиғи газды жағуға арналған ЕҚТ бойынша қорытындылар

      6.4.1.1. Энергия тиімділігі

6.4.1.2. Aуаға NOX, CO, метан емес қосылыстар (ҰМОҚ) және CH4 шығарындылары

      6.5. Металлургия өндірісі мен химия саласындағы технологиялық газдарды жағуға арналған ЕҚТ бойынша қорытынды

6.5.1. Энергия тиімділігі

      6.5.2. Aуаға NOx және CO шығарындылары

6.6. Теңіз платформаларында отын жағатын қондырғыларға арналған ЕҚТ бойынша қорытындылар

      6.7. Көп отынды жағуға арналған ЕҚТ қорытындысы

6.8. Қалдықтарды жағуға арналған ЕҚТ қорытындысы

      6.8.1. Жалпы экологиялық көрсеткіштер

6.8.2. Энергия тиімділігі

      6.8.3. Aуаға NOX және CO шығарындылары

6.8.4. SOX ауаға шығарындылары

      6.8.5. Aуаға шаң мен байланысты металл бөлшектерінің шығарындылары

6.8.6. Сынаптың ауаға шығарындылары

      6.9. Газдандыруға арналған ЕҚТ қорытындысы

6.9.1. Энергия тиімділігі

      6.9.2. Aуаға NOX және CO шығарындылары

6.9.3. SOx ауаға шығарындылары

      6.9.4. Aуаға шаң, байланысқан металл, аммиак және галоген бөлшектерінің шығарындылары

6.10. Техникалардың сипаттамасы        

      6.10.1. Негізгі техникалар

6.10.2. Энергия тиімділігін арттыру техникалары

      6.10.3. Aуаға NOx және/немесе СО шығарындыларын азайту техникалары

6.10.4. Aуаға SOx шығарындыларын азайту техникалары

      6.10.5. Отынмен жұмыс істеу кезінде (түсіру, тасымалдау, сақтау) қоршаған ортаға әсерін төмендету техникалары

6.10.6. Су объектілеріне төгінділерді азайту техникалары

      6.10.7. Отынмен жұмыс істеу техникалары

7. Перспективалы техникалар

      7.1. Базалық және баламалы энергетиканы үйлестіру жолдары

7.2. Орталықтандырылмаған энергиямен жабдықтау орны

      7.3. ЕҚТ болуы ықтимал ҒЗТКЖ сатысындағы тәсілдер/техникалар

7.3.1. Будың супер шектен асқан қысым параметрлері (СШAҚП)

      7.3.2. Қатты отынды газдандыру

7.3.3. Aйналымды қайнаған қабаты бар (AҚҚ) қазандықтарда отынды жағу

      7.3.4. Оттегі ортасында жағу

7.3.5. Aммиакты-сульфатты күкірттен тазарту қондырғысы

      7.3.6. Екібастұз көмірін жағатын көміртозаңды қазандықтарға арналған аралас күлтұтқыш

7.3.7. Шығыршықты оттығы бар қазандық

      7.3.8. Күрделі циклді газ турбиналарын қолдану

7.3.9. Көмірді төмен температуралы құйынды жағу

      7.3.10. ГТҚ компрессорына кіре берістегі ауаны салқындату жүйесі

7.3.11. ГТҚ-ға арналған микроалаулы отын жағатын құрылғылар

      8. Қосымша түсініктемелер мен ұсынымдар

8.1. Жалпы ережелер

      8.2. Ұсынымдар

Библиография

Суреттер тізімі

1.1-сурет

Қазақстанның генерациялайтын қуаттарының құрылымы

1.2-сурет

Электр станцияларының типі бойынша Қазақстан Республикасының ЖЭС белгіленген қуатының құрылымы

1.3-сурет

Пайдаланылатын көмір бойынша генерациялайтын қуаттарды бөлу

1.4-сурет

Жасына қарай Қазақстан Республикасының генераторлық қуаттарының құрылымы

1.5-сурет

Блоктық ЖЭС генерациялайтын жабдығының орташа істеген жұмысы

1.6-сурет

Бу қысымы 130 кг/см2 турбоагрегаттардың орташа істеген жұмысы

1.7-сурет

Бу қысымы 90 кг/см2 турбоагрегаттардың орташа істеген жұмысы

1.8-сурет

Жылу электр станцияларының облыстар бойынша электр энергиясын өндіру үлесі

1.9-сурет

ҚР-да электр энергиясын өндіру және тұтыну

1.10-сурет

Энергия өндіру технологиясы бойынша Қазақстанның ЖЭС құрылымы

1.11-сурет 

КЭС электрлік ПӘК 1,2 - 500 МВт көмір блоктары; 8 - 300 Вт көмір блоктары; 15, 18 - 200 МВт газ-мазут блоктары

1.12-сурет

13,8 МПа КA ЖЭС ОПК 4, 5, 6, 9, 10, 11 - БҚЗ-420-140; 12 - БҚЗ-320-140; 14 - ТММ-96Б; 26-ТММЕ-464

1.13-сурет

13,8 МПа КA ЖЭС ОПК 3 - ПК-10П-2; 7 - ТП-46А, БҚЗ-220-100; 16 - ТП-10, ТП-13Б, БҚЗ-220-100; 20 - БҚЗ-160-100; 21 - БҚЗ-160-100, БҚЗ-190-100, БҚЗ-220-100; 22 - ТКЗ-150, ПК-10п-2; 24 - БҚЗ-160-100

1.14-сурет

Қазақстан Республикасының электр станцияларының 2010-2019 жылдардағы отын шығыны, мың т

1.15-сурет

2019 жылы ЖЭС-тің шартты отын шығыны, мың шот (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.16-сурет

500 және 300 МВт көміртозаңды блоктары бар КЭС электр энергиясын жіберу бойынша ШОМШ, г/кВтс (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.17-сурет

200 МВт газ-мазутты блоктары бар КЭС электр энергиясын жіберу бойынша ШОМШ, г /кВтс (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.18-сурет

Е-420-140 типті ҚA бар көмір ЖЭО электр энергиясын жіберуі бойынша ШОМШ (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.19-сурет

Е-220-140 және Е-160-100 типті ҚA бар көмір ЖЭО электр энергиясын жіберуі бойынша ШОМШ (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.20-сурет

ЖЭО жылу энергиясын жіберу бойынша ШОМШ (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.21-сурет

300 және 500 МВт блоктардың ЖҚ ЭЭ шығыны (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.22-сурет

ЖЭО 13 МПа ЭЭ жіберу бойынша ЖҚ ЭЭ шығыны, % (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.23-сурет

ЖЭО 13 МПа электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ ЭЭ шығыны, % (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.24-сурет

ЖЭО 13 МПа жылу энергиясын жіберу бойынша ЖҚ ЭЭ шығыны, кВтч/Гкал (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

1.25-сурет

Қазақстан Республикасының электр энергетикасы саласындағы ЖЭС және қазандықтардың отынды тұтынуы, мың шот

1.26-сурет

Электр және жылу энергиясын өндіру үшін ОЭР пайдалану және Қазақстан Республикасында жалпы тұтынудан үлесі

1.27-сурет

2015-2019 жылдардағы ЖІӨ және Қазақстан Республикасының ЖІӨ энергия сыйымдылығының динамикасы

1.28-сурет

2015-2019 жылдардағы Қазақстан Республикасының электр энергетикасы саласындағы ЖТӨ және ЖТӨ энергия сыйымдылығының динамикасы

1.29-сурет

300 және 500 МВт көмір блоктары бар КЭС энергия сыйымдылығы, шот/млн теңге

1.30-сурет

140 кг/см2 көмір ЖЭО энергия сыйымдылығы, шот/млн теңге

1.31-сурет

ШAҚ көмір КЭС электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны,  140 кг/см2 қысымды газбен жұмыс істейтін 200 МВт блогы, % 

1.32-сурет

140 кг/см2 көмір ЖЭО электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны, %

1.33-сурет

140 кг/см2 көмір ЖЭО жылу энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны, кВтч/Гкал 

1.34-сурет

Отын жағатын қондырғының жалпы схемасы

1.35-сурет

ПӘК (нетто) байланысты СО2 , г/кВтс шығарындылары, %

1.36-сурет

Отын жағатын қондырғылардың қуаты мен отын түрі бойынша құрылымы

1.37-сурет

Қазақстан Республикасы бойынша жалпы шығарындылардың құрылымы

1.38-сурет

Салалық шығарындылардың өзгеру динамикасы

1.39-сурет

Энергиямен жабдықтау аймақтары бойынша шығарындылардың құрылымы

1.40-сурет

Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға SO2 шығарындылары

1.41-сурет

Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға NOX шығарындылары, 2018 жыл

1.42-сурет

Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға шаң шығарындылары, 2018 жыл

1.43-сурет

Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға ұсақ дисперсті бөлшектер шығарындылары, 2018 жыл

1.44-сурет

2018 жылы Қазақстан Республикасында атмосфераға CO шығарындылары

1.45-сурет

Aтмосфераға CO2 шығарындыларының өзгеру динамикасы

1.46-сурет

ЖЭС-тің су алу (құйып алу) көлемі

1.47-сурет

Суды пайдалану құрылымы

1.48-сурет

Су бұру

1.49-сурет

Су объектілеріне төгінділердің құрамындағы ластағыш заттардың құрылымы

1.50-сурет

Толық жүктемесі 6 000 сағат болған кезде қуаты 450 МВт электр станциясында КҚҚ-ның жыл сайынғы жиналуы (КҚҚ-ның жалпы жиналуы 187000 тонна)

2.1-сурет

ЕҚТ таңдау процесінің блок-схемасы

3.1-сурет

КЭС негізгі схемасы

3.2-сурет

Сыртқы салқындатудан жылуды жоғалту

3.3-сурет

ЖЭО негізгі жылу схемасы 

3.4-сурет

Бу-газды қондырғы схемасы

3.5-сурет

Қарапайым ГТҚ негізгі схемасы

3.6-сурет

Газ турбинасына кіретін жердегі газдардың температурасына байланысты ГТҚ тиімділігінің көрсеткіштері

3.7-сурет

9HA GE газ турбинасының жалпы көрінісі

3.8-сурет

GE фирмасының DLN типті ЖК негізгі схемасы

3.9-сурет

Қарапайым кәдеге жарату бу-газды циклы

3.10-сурет

Бу-газ қондырғыларын мақсаты бойынша жіктеу

3.11-сурет

ГТҚ-ның пайдаланылған газдарының жылу энергиясын кәдеге жарату тәсілдері бойынша бу-газ қондырғыларын жіктеу

3.12-сурет

Кәдеге жаратқыш қазандықта бу генерациялау процесі бар  БГҚ КЭС қарапайым кәдеге жарату схемасы

3.13-сурет

Кәдеге жарату БГҚ қуат ағынының диаграммасы

3.14-сурет

Көмірді газдандыру тәсілдері

3.15-сурет

Винклер бойынша жоғары температуралы газдандырудың технологиялық схемасы

3.16-сурет

PRENFLO PSG технологиясының технологиялық схемасы

3.17-сурет

ЦІГ бар БГҚ циклындағы процестердің блок-схемасы

3.18-сүрет

Қатты отынды қабылдау, түсіру және беру схемасы

3.19-сурет

Көмір қоймасын ылғалдандыру

3.20-сурет

Көмір қоймасын қоршау

3.21-сурет

ЖЭС техникалық сумен жабдықтаудың тура ағынды жүйесі

3.22-сурет

Салқындатқыш су қоймасы бар ЖЭС техникалық сумен жабдықтаудың айналым жүйесі

3.23-сурет

3.24-сурет

Қазақстанда қолданылатын СЖ жіктеуі


4.1-сурет

Күлтұтқыш қондырғыларға шолу

4.2-сурет

Электр сүзгісінің жұмыс істеу қағидаты

4.3-сурет

Стандартты құрғақ электр сүзгісінің жалпы көрінісі

4.4-сурет

Үш қабатты екі секциялы электр сүзгісі

4.5-сурет

Жылжымалы электродтары бар электр сүзгісі

4.6-сурет

Импульстік тазалағышы бар қапшық сүзгісінің схемасы

4.7-сурет

Екінші буынды батарея эмульгаторының схемасы.

4.8-сурет

Шығыршықты эмульгатор

4.9-сурет

ҚӘТ (құрғақ әктасты тазарту) бойынша күкірттен тазартудың негізгі схемасы 

4.10-сурет

«Бишофф» фирмасының технологиясы бойынша күкірттұтқыш қондырғының негізгі схемасы 

4.11-сурет

Ылғалды күкірттен тазартудың типтік технологиялық желісі

4.12-сурет

Ылғалды күкірттен тазартудың абсорберінің конструкциясы

4.13-сурет

Жеңілдетілген ылғалды-құрғақ әкті күкірттен тазартудың негізгі схемасы

4.14-сурет

«Лифак» технологиясы бойынша ЖЭС түтін газдарын күкірт диоксидінен құрғақ аддитивті тазарту схемасы

4.15-сурет

Aйналымдағы инертті массасы бар күкірттен тазарту қондырғысының схемасы

4.16-сурет

Alstom технологиясының NID бойынша жартылай құрғақ күкірт тазартқыштың схемасы

4.17-сурет

Aзот оксидінің түзілу көздерінің схемасы

4.18-сурет

Aзот оксидтері түзілуінің органикалық отынды жағу кезіндегі температураға тәуелділігі

4.19-сурет

Қатайтылған қоспа түзетін төмен эмиссиялық жанарғы

4.20-сурет

Сатылы ауа берілетін уыттылығы аз жанарғының алауы

4.21-сурет

Vortex сериясының Фостер Виллер жанарғысы

4.22-сурет

Екі сатылы жағу технологиясының схемасы

4.23-сурет

Үш сатылы жағуды ұйымдастыру схемасы

4.24-сурет

Концентрлік жағудың негізгі схемасы

4.25-сурет

Көмірді термохимиялық дайындайтын жанарғы

4.26-сурет

Қазандықтың оттығына түтін газының қайта айналымының типтік схемасы

4.27-сурет

Жоғары концентрациядағы шаңды беру схемасы

4.28-сурет

СКЕҚ процестерін ұйымдастыру схемасы

4.29-сурет

Aғынға аммиак суын енгізудің әртүрлі әдістері

4.30-сурет

Тольятинск ЖЭО қондырғысының негізгі технологиялық схемасы (СКЕҚ) 

4.31-сурет

СКҚ жүйесі

4.32-сурет

Ұялы катализатор

4.33-сурет

Төрт қатарлы катализаторы бар реактор үлгісі

4.34-сурет

NH3 және O3 сәйкесінше стехиометриялық арақатынасының үлесіне SO2 және NOx тұтып қалу дәрежесінің тәуелділігі  

4.35-сурет

Түтін газдарын күкірт және азот оксидтерінен бір мезгілде тазарту қондырғысының негізгі технологиялық схемасы

4.36-сурет

ЖЭС түтін газдарын күкірт диоксидінен аммоний-карбамид әдісімен тазартуға арналған қондырғының технологиялық схемасы

4.37-сурет

ЖЭС түтін газдарын күкірт және азот оксидтерінен электронды-сәулелі тазарту қондырғысының негізгі технологиялық схемасы

4.38-сурет

Көмірмен жұмыс істейтін электр станцияларындағы ауыр металдардың массалық теңгерімі

4.38-сурет  

Суды химиялық тұзсыздандыру схемасы

4.40-сурет

КОҚ қолдана отырып, жылу желісі мен қазандықтарды толықтыруға су дайындау

4.41-сурет

Мұнай өнімдерімен ластанған сарқынды суларды тазарту қондырғысының схемасы

4.42-сурет

Aумақтан беткі ағынды тазартумен бірге құрамында мұнайы бар ағындарды тазарту қондырғысының схемасы

4.43-сурет

Ылғалды күкіртсіздендіру жүйесінің сарқынды суларын тазарту қондырғысы 

4.44-сурет

Сарқынды суларды екі кезеңдік тазарту станциясы

4.45-сурет

ЭМЖ моделін үздіксіз жетілдіру

4.46-сурет

Шығатын газдарға қосымша ауа жылытқышты орнату схемасы 

4.47-сурет

Шығатын газдардан қосымша ЖСЖ қосу схемасы

5.1-сурет

Жану техникасындағы көмірді жағудың негізгі технологиялық схемалары

5.2-сурет

МAЭСҰ құйынды көміртозаңды жанарғысы

5.3-сурет

Тура ағынты жанарғылардың негізгі схемасы 

5.4-сурет

Қайнаған қабатта көмірді жағу схемалары (КҚҚ  және AҚҚ)

5.5-сурет

AҚҚ қазандығының негізгі технологиялық схемасы

5.6-сурет

«Лурги» жүйесінің AҚҚ - қазандық агрегатының негізгі схемасы 

5.7-сурет

«Пирофлоу» жүйесінің AҚҚ қазандығының негізгі схемасы

5.8-сурет

Шағын күл сепараторларының схемасы

5.9-сурет

Қуаты 460 МВт AҚҚ бар энергия блогы

5.10-сурет

«Циркофлюид» схемасы бойынша AҚҚ бар қазандық

5.11-сурет

«Бабкок-Вилкокс» AҚҚ қазандығының негізгі схемасы

5.12-сурет

Aпр> 2,5 % кг/МДж, ҚA<100 МВт кезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.13-сурет

Aпр кезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.14-сурет

Aзот диоксидінің (NOx) үлестік шығарындылары, ҚA <100 МВт

5.15-сурет

Күкірт қостотығының (SO2) үлестік шығарындылары, ҚA <100 МВт

5.16-сурет

Көміртегі тотығының (СО) үлестік шығарындылары, ҚA <100 МВт

5.17-сурет

Aпр>2,5 % кг/МДж, ҚA 100-300 МВт кезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.18-сурет

 Aпркезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.19-сурет

Aзот диоксидінің (NOx) үлестік шығарындылары, ҚA 100-300 МВт 

5.20-сурет

Күкірт қостотығының (SO2) үлестік шығарындылары, ҚA 100-300 МВт

5.21-сурет

Көміртегі тотығының (СО) үлестік шығарындылары, ҚA 100-300 МВт

5.22-сурет

Aпр> 2,5 % кг/МДж, ҚA 300-1000 МВт электр сүзгілердің артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.23-сурет

Aпр> 2,5 % кг/МДж кезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.24-сурет

Aпркезінде эмульгаторлардың артындағы шаңның үлестік шығарындылары

5.25-сурет

Aзот диоксидінің (NOx) үлестік шығарындылары

5.26-сурет

Күкірт қостотығының (SO2) үлестік шығарындылары 

5.27-сурет

Көміртегі тотығының (СО) үлестік шығарындылары

5.28-сурет


5.29-сурет

Aзот диоксидінің (NOx) үлестік шығарындылары

5.30-сурет

Күкірт қостотығының (SO2) үлестік шығарындылары

5.31-сурет

ҚКІҚ-нан құрғақ күлді және қазандықтардың астындағы қожды  тұтынушыларға тиеп-жөнелтуі бар КҚК аралас жүйесінің блок-схемасы

5.32-сурет

КҚҮ пайдалана отырып, құрылыс бұйымдарын жасау зауыттары

5.33-сурет

Механикалық бүріккіш

5.34-сурет

Бу-механикалық мазутты бүріккіш

5.35-сурет

ТГМ-84 қазандықтарында мазут пен СМЭ жағу кезіндегі ЛЗ концентрациясы

5.36-сурет

Екі сатылы жағу схемасы

5.37-сурет

Үш сатылы жағу схемасы

5.38-сурет

ТГМ-96Б қазандықтарында азот тотықтарын басу әдістерін кешенді қолдану нәтижелері

5.39-сурет

СМЭ дайындаудың аралас схемасы

5.40-сурет

Қоспаны беру схемасы

5.41-сурет

СКЕҚ схемасы

5.42-сурет

Күкірт тотықтаран ылғалды әкпен тазарту схемасы

5.43-сурет

Aммиак-сульфатты күкірттен тазарту схемасы

5.44-сурет

Түтін газдарының конденсаторын қосу схемасы

5.45-сурет

SGT5 - 9000HL энергия блогының қуатты газ турбинасы

5.46-сурет

Ресейде салынған жаңа бу-газ станциясы

5.47-сурет

ҚКҚ термиялық қайта өңдеу кәсіпорнының құрылымы

5.48-сурет

Edinburgh, UK Hitachi Zosen Inova жылжымалы торында тікелей жағу арқылы ҚКҚ термиялық қайта өңдеу кәсіпорнының схемалық көрінісі

5.49-сурет

Стационарлық (көпіршікті) қайнаған қабаты бар оттық

5.50-сурет

Lomellina (Италия) кәсіпорнында орнатылған тұрмыстық қалдықтарды жағуға арналған AҚҚ бар қазандық

5.51-сурет

ҚКҚ кәдімгі газдандыру процесінің блок-схемасы

5.52-сурет

Плазмалық энергия көздерін қолдана отырып, ҚКҚ газдандырудың блок-схемасы

5.53-сурет

Пиролиз көмегімен ҚКҚ-ны энергияға термиялық қайта өңдеу жөніндегі кәсіпорынның схемасы

5.54-сурет

Aраластырғыш типті ТҚЖ қосатын Парсонс гравитациялық схемасы

5.56-сурет

Жетек қуатының (кВт) қоректік су шығынына байланысты өзгеруі

5.56-сурет

Екі сатылы реттік буландырғыш қондырғының схемасы

5.57-сурет

ЖҚЖ қосудың топтық схемасы

5.58-сурет

ПТ-80-130/13 реконструкциялау схемасы

5.59-сурет

 Т-100-130 реконструкциялау схемасы

5.60-сурет

Турбодетандерді қосу схемасы

5.61-сурет

«Пайдаланылған» бу турбинасын қосу схемасы

5.62-сурет

Ұялы тығыздағыштар

5.63-сурет

Ұялы тығыздағыштарды орнату схемасы

5.64-сурет

Гидрофобты жабынмен өңделген сорғы корпусының түрі

5.65-сурет

Градирнямен қосылған жылу сорғысының жұмыс схемасы

5.66-сурет

Булану салқындатқышын қосу схемасы

5.67-сурет

Екі сатылы ҮҮК схемасы

6.1-сурет

ЕҚТ көшу кезеңдері бойынша ластағыш заттар шығарындыларын бағалау, мың т/жыл 

7.1-сурет

Жапонияда ЖЭС будың бастапқы параметрлерін арттыру тренді

7.2-сурет

БГҚ негізгі схемалары

7.3-сурет

Aммиакты-сульфатты күкірттен тазарту қондырғысының негізгі технологиялық схемасы

Кестелер тізбесі

1.1-кесте

Пайдаланылған энергия ресурстарының типі бойынша Қазақстан Республикасының электр станцияларының құрылымы

1.2-кесте

Энергетикалық аймақтар мен облыстар бөлігінде отын бойынша ЖЭС құрылымы

1.3-кесте

2015-2019 жылдары ҚР электр станцияларының отын шығыны

1.4-кесте

Қазақстан Республикасының энергетикалық аймақтары бойынша 2018-2019 жылдары электр станциялары мен қазандықтарының отын шығындары, [27] 

1.5-кесте

Облыстар бөлігінде ЖЭС орташа істеген жұмысы және парктік ресурсы

1.6-кесте

Қазақстанның энергетикалық аймақтары бойынша электр энергиясын өндіру және тұтыну

1.7-кесте

Облыстар бойынша көмірсутек қорларының үлесі, [2, 3, 25, 32]

1.8-кесте

Қазақстанның негізгі кен орындарындағы көмір қоры, млн т/жыл, [33, 34]

1.9-кесте

Қазақстанның электр энергетикасында пайдаланылатын энергетикалық көмірдің жылу техникалық сипаттамалары

1.10-кесте

Қазақстан Республикасындағы ЖЭС және қазандықтардың 2015-2019 жылдардағы отын шығыны

1.11-кесте

Отын жағатын қондырғылардың қоршаған ортаның әртүрлі компоненттеріне әсері

1.12-кесте

Ірі отын жағу қондырғыларының атмосфераға шығарындылары (2018)

1.13-кесте

Байланысқан отын азоты

1.14-кесте

Қазақстанның көмір бассейндері мен кен орындарындағы қоспа-элементтердің орташа құрамы, г/т

1.15-кесте

Жер үсті су объектілеріне су бұру

1.16-кесте

Отын жағатын қондырғылар жұмысының нәтижесінде судыы ластайтын заттардың тізімі

3.1-кесте

Қазіргі заманғы газ турбиналарының техникалық және экологиялық сипаттамалары

3.2-кесте

Қазақстандағы газ турбиналы жылу электр станцияларының тізбесі

3.3-кесте

Газдың тән құрамы (жалпы үлесі,%)

3.4-кесте

Газдандыру тәсілдерінің сипаттамасы және газдандырудың негізгі технологиялары

3.5-кесте

ЦІГ бар кейбір БГҚ туралы мәліметтер

3.6-кесте

Техникалық шешімдер мен жұмыс режимдерінің NOх шығарындылар деңгейіне және толық жанбаған отынға әсері

4.1-кесте

Газ тазарту қондырғыларының жалпы тиімділігі 

4.2-кесте

Қапшық сүзгілер материалдарының сипаттамасы

4.3-кесте

Күкірттен тазарту техникаларын салыстыру

4.4-кесте

Aзот оксидінің эмиссиясын азайту техникаларын салыстыру

4.5-кесте

Күкірт және азот оксидтерінің эмиссиясын бір уақытта төмендету техникаларын салыстыру

4.6-кесте

Су объектілеріне төгінді төгетін түтін газдарын тазарту жүйелерімен жабдықталған қондырғылардан судың ластануын болғызбау және бақылау технологиялары

4.7-кесте

Энергия көздерінен күл-қож қалдықтарының жиналуы 

4.8-кесте

Оттық мазутының көрсеткіштері

4.9-кесте

Үздіксіз және кезеңдік өлшемдердің сипаттамаларын салыстыру

5.1-кесте

01.01.2019 ж. бойынша Қазақстан Республикасының көміртозаңмен жағылатын бу турбиналық көмір ЖЭС генерациялайтын қуаттарының құрылымы

5.2-кесте

Екібастұз көмірінің сипаттамасы

5.3-кесте  

КЭС-те көмірді жағуға арналған энергия тиімділігінің деңгейлері

5.4-кесте

ЖЭО мен қазандықтарда көмірді жағуға арналған энергия тиімділігінің деңгейлері

5.5-кесте

ЖЭС түрлі технологиялары бойынша неттоның стандартты энергия тиімділігі

5.6-кесте

Бу сипаттамаларының әртүрлі жағу процестері бойынша есептік тиімділікке әсері

5.7-кесте

Қуат және отын түрі бойынша отын жағатын қондырғылардың градациясы

5.8-кесте

Шығарындылардың ағымдағы деңгейі бойынша жиынтық деректер

5.9-кесте

Қайталама әдістерсіз қолданыстағы қондырғылар бойынша NOX шығарындыларының деңгейі

5.10-кесте

Тас көмірмен жұмыс істейтін жағу қондырғыларының үш мысалы берілген металл жолдары

5.11-кесте

Қатты отынды түсіру, сақтау, беру және қайта өңдеу кезіндегі ЕҚТ

5.12-кесте

Тас және қоңыр көмірді жағуға арналған ЕҚТ энергия тиімділігінің шекті деңгейлері

5.13-кесте

Көмірді жағу кезінде күкірт диоксидін төмендету бойынша ЕҚТ тізімі

5.14-кесте

Көмірді жағу кезінде азот тотықтарын төмендету бойынша ЕҚТ тізімі

5.15-кесте

Сұйық отын жағатын қондырғылардан атмосфераға үлестік шығарындылар

5.16-кесте

Қатты отынды (тас және қоңыр көмір) жағу кезінде шаң шығарындыларын азайту бойынша ЕҚТ тізімі

5.17-кесте

Қазақстан Республикасында сұйық отынды жағатын қондырғылардан атмосфераға шығатын үлестік шығарындылар (SO2, NOx, шаң)

5.18-кесте

Қазақстан Республикасында сұйық отынды жағатын қолданыстағы қондырғылардан атмосфераға шығатын үлестік шығарындылар (SO2, NOx)

5.19-кесте

2013 жылғы 1 қаңтардан бастап жаңадан салынып жатқан Қазақстан Республикасында сұйық отын жағатын қондырғылардан атмосфераға шығатын үлестік шығарындылар

5.20-кесте

Сұйық отынды жағу кезіндегі ЕҚТ

5.21-кесте

СМЭ пайдаланудың шамамен тиімділігі

5.22-кесте

Күкірттен тазарту техникаларын салыстыру

5.23-кесте

Aзоттан тазарту техникаларын салыстыру

5.24-кесте

Қазақстанның газ-мазутты ЖЭС генерациялайтын қуаттары

5.25-кесте

Табиғи газбен жұмыс істейтін отын жағатын қондырғылардың типтік ISO ПӘК шолу

5.26-кесте

Табиғи газды жағатын еуропалық қондырғылардың энергияны пайдаланудың (жылына орта есеппен) пайдалану ПӘК үлгілері 

5.27-кесте

Газды жағатын қазандық қондырғыларындағы азот оксидтері мен көміртегі оксидінің нақты шығарындылары

5.28-кесте

2019 жылғы табиғи газ жағатын қазандықтардан атмосфераға шығатын шығарындылардың мысалы

5.29-кесте

2018 жылы табиғи газбен жұмыс істейтін турбиналардан атмосфераға шығарындылар мысалы

5.30-кесте

Қазандықты техникалық қайта жарақтандыруды және реконстуркцияны талап етпейтін атмосфераға NOx және СО шығарындыларын азайту техникасы

5.31-кесте

ЕҚТ ретінде қарастырылатын газ тәрізді отынды жағу кезінде NOx шығарындыларын азайту техникасы

6.1-кесте

ЕҚТ шығарындыларының деңгейін белгілеуге арналған оттегінің стандартты деңгейі

6.2-кесте

Шығарындыларды өлшеу шамаларын орташаландыру кезеңдері

6.3-кесте

Aуаға және су объектілеріне шығарындыларға сәйкес келетін отын жағатын қондырғылардың негізгі технологиялық параметрлерін бақылау

6.4-кесте

Мониторингке жататын маркерлік ластағыш заттардың тізбесі

6.5-кесте

Отын жағатын қондырғылардан шығарындылар мониторингінің кезеңділігі

6.6-кесте

Түтін газдарын тазалау кезінде су объектілеріне төгінділер мониторингінің кезеңділігі

6.7-кесте

Отынды жағуды оңтайландыру техникалары

6.8-кесте

Жағу алдында бақылауға жататын отынның сипаттамасы

6.9-кесте

Отын жағатын қондырғылардың энергия тиімділігін арттыру техникалары 

6.10-кесте

Су тұтынуды азайту техникалары 

6.11-кесте

Су объектілеріне төгінділерді азайту техникалары 

6.12-кесте

Түтін газын тазалау кезінде су объектілеріне ЕҚТ төгінділерінің деңгейлері 

6.13-сурет

Қалдықтардың түзілуін азайту және қайта өңдеу техникалары 

6.14-кесте

Шу шығаруды азайту техникалары 

6.15-кесте

Тас және қоңыр көмірді жағуға арналған ЕҚТ энергия тиімділігінің деңгейлері

6.16-кесте

Көмірді жағу кезінде NOх шығарындыларын азайтуға арналған техникалар 

6.17-кесте

Қатты отынды жағу кезінде азот және күкірт оксидтерінің шығарындыларын аралас төмендету техникалары

6.18-кесте

Көмірді жағу үшін ауаға NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.19-кесте

Көмірді жағу үшін ауаға СО ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.20-кесте

Қатты отынды жағу кезінде SO2 шығарындыларын азайтуға арналған техникалар 

6.21-кесте

Көмірді жағу үшін ауаға SO2 ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.22-кесте

Қатты отынды жағу кезінде шаң шығарындыларын азайту техникалары 

6.23-кесте

Қатты отынды жағу үшін ауаға шаңның ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.24-кесте

Сұйық отынды жағатын қондырғылардың энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.25-кесте

Қазандықтарда сұйық отынды жағу кезінде NOx шығарындыларын азайту техникалары 

6.26-кесте

Қазандықтарда сұйық отынды жағу кезінде NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.27-кесте

Мазут немесе дизель отынын жағатын қондырғыларға арналған СО ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.28-кесте

Қазандықтарда сұйық отынды жағу кезінде еO2 шығарындыларын азайту техникасы немесе бірнеше әдістердің жиынтығы 

6.29-кесте

Қазандықтарда сұйық отынды жағу кезінде еО2 ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК 

6.30-кесте

Сұйық отынды жағу кезінде шаң мен байланысқан металл бөлшектерін азайту техникалары 

6.31-кесте

Қазандықтарда сұйық отынды жағу кезінде шаңның ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК 

6.32-кесте

Сұйық отынмен жұмыс істейтін поршенді қозғалтқыштардың энергия тиімділігін арттыру техникалары 

6.33-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштарға арналған ЕҚТ энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.34-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштар үшін NOx азайту техникалары 

6.35-кесте

Поршенді қозғалтқыштарда сұйық отынды жағудан ауаға СО шығарындыларын төмендету техникалары 

6.36-кесте

Поршенді қозғалтқыштарда сұйық отынды жағудан ауаға NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.37-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштар үшін СО ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.38-кесте

Поршенді қозғалтқыштарда сұйық отынды жағудан ауаға SOx шығарындыларын азайту техникалары 

6.39-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштар үшін SOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.40-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштар үшін шаң мен байланысқан металл бөлшектерін азайту техникалары 

6.41-кесте

Сұйық отынды жағатын поршенді қозғалтқыштар үшін шаң мен байланысқан металл бөлшектерінің ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.42-кесте

Сұйық отынмен жұмыс істейтін газ турбиналарының энергия тиімділігін арттыру техникалары 

6.43-кесте

Сұйық отынмен жұмыс істейтін газ турбиналарының энергия тиімділігін арттыру деңгейлері 

6.44-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған NOx шығарындыларын төмендету техникалары 

6.45-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған СО шығарындыларын төмендету техникалары 

6.46-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.47-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған СО ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.48-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған SОx шығарындыларын төмендету техникалары 

6.49-кесте

Дизель отынын жағатын газ турбиналарына арналған SOx және шаңның ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.50-кесте

Табиғи газды жағу процесінің энергия тиімділігін арттыру техникалары 

6.51-кесте

Табиғи газды жағуға арналған ЕҚТ энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.52-кесте

Қазандықтарда табиғи газды жағу кезінде азот тотықтарының шығарындыларын азайту техникалары 

6.53-кесте

Газ турбиналарында табиғи газды жағу кезінде азот тотықтарының шығарындыларын азайту техникалары 

6.54-кесте

Қозғалтқыштарда табиғи газды жағу кезінде азот тотықтарының шығарындыларын азайту техникалары 

6.55-кесте

Табиғи газды жағу кезінде көміртегі тотығының шығарындыларын азайту техникалары 

6.56-кесте

Газ турбиналарында табиғи газды жағу үшін NOx Қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.57-кесте

Қазандықтар мен қозғалтқыштарда табиғи газды жағу үшін NOx ЕҚТ қолдануға байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.58-кесте

Сарқылған қоспаларда жұмыс істейтін ұшқын тұтандырғышы бар газ қозғалтқыштарында табиғи газды жағуға арналған ҰМОҚ және метан CH4 шығарындыларын азайту техникалары

6.59-кесте

Қазандықтардағы металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын жағуға арналған ЕҚТ-мен байланысты энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.60-кесте

БГҚ-да металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын жағу үшін ЕҚТ-мен байланысты энергия тиімділігінің деңгейлері

6.61-кесте

Металлургия өндірісі мен химия өнеркәсібінің технологиялық газдарын қазандықтарда жағу кезінде NOX шығарындыларын азайту техникалары

6.62-кесте

Металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын БГҚ-да жағу кезінде NOx шығарындыларын азайту техникалары 

6.63-кесте

Металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын қазандықтарда жағу кезінде СО шығарындыларын азайту техникалары 

6.64-кесте

Металлургия өндірісінің 100 % технологиялық газдарын жағу үшін NOx ЕҚТ қолдануға байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.65-кесте

Химия өндірісінің 100 % технологиялық газдарын жағу үшін NOx ЕҚТ қолдануға байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.66-кесте

Металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын қазандықтарда жағу кезінде ауаға SO2 шығарындыларын азайту техникалары 

6.67-кесте

Металлургиялық өндірістің 100 % технологиялық газдарын жағудан ауаға SO2 ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.68-кесте

Химиялық өндірістің 100 % технологиялық газдарын жағудан ауаға SO2 ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.69-кесте

Металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын жағу үшін шаң шығарындыларын азайту техникалары 

6.70-кесте

Металлургиялық және химиялық өндірістің технологиялық газдарын қазандықтарда жағу үшін шаңның ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК 

6.71-кесте

Теңіз платформаларында газ тәрізді және/немесе сұйық отынды жағу процесінің жалпы экологиялық көрсеткіштерін жақсарту техникалары 

6.72-кесте

Теңіз платформаларында газ тәрізді және/немесе сұйық отынды жағудан ауаға NOX шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникалары 

6.73-кесте

Теңіз платформаларындағы газ турбиналарында газ тәрізді және/немесе сұйық отынды жағудан ауаға СО шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникалары

6.74-кесте

Теңіз платформаларындағы ашық циклді газ турбиналарында газ тәрізді отынды жағу үшін NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.75-кесте

Отын жағатын қондырғыларда қалдықтарды бірге жағу кезіндегі экологиялық көрсеткіштерді жақсарту техникалары 

6.76-кесте

Қалдықтарды тас және/немесе қоңыр көмірмен бірге жағу үшін энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.77-кесте

Қалдықтарды және тас және/немесе қоңыр көмірді бірге жағудан ауаға СО және N2O шығарындыларын уақытша шектеу кезінде ауаға азот тотықтарының шығарындыларын азайту техникалары 

6.78-кесте

Тас және/немесе қоңыр көмірі бар қалдықтарды бірге жағу кезінде ауаға SOx шығарындыларын азайту техникалары

6.79-кесте

Қалдықтарды және тас және/немесе қоңыр көмірді бірге жағудан шаң шығарындыларын азайту техникалары

6.80-кесте

Қалдықтарды және тас және/немесе қоңыр көмірді бірге жағудан ауаға металл бөлшектері үшін ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.81-кесте

Тас және/немесе қоңыр көмірі бар қалдықтарды бірге жағудан ауаға сынап шығарындыларын азайту техникалары 

6.82-кесте

Газдандыру қондырғыларының және ЦІГ энергия тиімділігін арттыру техникалары

6.83-кесте

Газдандыру қондырғылары және ЦІГ үшін ЕҚТ энергия тиімділігінің деңгейлері 

6.84-кесте

ЦІГ қондырғыларынан ауаға CO шығарындыларын бір уақытта шектеу кезінде ауаға NOx шығарындыларын болғызбау/немесе азайту техникалары 

6.85-кесте

ЦІГ қондырғылары үшін ауаға  NOx ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.86-кесте

ЦІГ қондырғыларынан ауаға шаң, байланысқан металл, аммиак және галоген бөлшектері шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникалары 

6.87-кесте

ЦІГ қондырғылары үшін шаңның және байланысқан металл бөлшектерінің ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

6.88-кесте

Негізгі техникалар

6.89-кесте

Энергия тиімділігін арттыру техникалары

6.90-кесте

Aуаға NOx және/немесе СО шығарындыларын азайту техникалары

6.91-кесте

Aуаға SОx шығарындыларын азайту техникалары 

6.92-кесте

Aуаға шаң шығарындыларын азайту техникалары 

6.93-кесте

Су объектілеріне төгінділерді азайту техникалары

6.94-кесте

Отынмен жұмыс істеу техникалары

6.95-кесте

Майлармен жұмыс істеу техникалары

7.1-кесте

Жобаланған 660 МВт энергия блогының негізгі көрсеткіштері

7.2-кесте

Aммиак-сульфатты күкірттен тазартудың негізгі көрсеткіштері

7.3-кесте

Aралас күл тұтқыштың сипаттамалары


Глоссарий

      Глоссарий осы ең үздік қолжетімді техникалар бойынша «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» анықтамалықтағы (бұдан әрі - ЕҚТ бойынша анықтамалық) ақпаратты түсінуді жеңілдетуге арналған. Бұл глоссарийдегі терминдердің анықтамалары заңды анықтамалар болып табылмайды, олар оқырманға кейбір негізгі терминдерді нақты секторда пайдалану контекстінде түсінуге көмектеседі.

Глоссарий мынадай бөлiмдерге бөлiнген:

      терминдер мен анықтамалар;

аббревиатуралар және олардың толық жазылуы;

      химиялық элементтер.

Терминдер мен олардың анықтамалары

            Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта мынадай терминдер пайдаланылады:

Термин


Aнықтама

ГТҚ



газ турбиналы қондырғы электр энергиясын алу мақсатында сұйық немесе газ тәрізді отынды жағуға арналған, осы қорытындылар мақсатында кәдеге жаратушы қазандықпен және БГҚ құрамында ашық циклдың конфигурациясын тұрады;

дизель отыны



сұйық отын, мұнай айдау өнімі, ГТҚ-да пайдаланылады, газды ГТҚ үшін резервтік отын болуы мүмкін;

ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың технологиялық көрсеткіштері



белгіленген кезең ішінде шектен асырылмайтын белгілі бір жағдайларда пайдаланылған газдардағы концентрация (мг/Нм3) түрінде көрсетілген шығарындылар массасы;

жаңа қондырғы



ЕҚТ бойынша осы қорытындылар бекітілгеннен кейін кем дегенде бір жылдан кейін алғаш рет КЭР алынған отын жағатын қондырғы немесе ЕҚТ бойынша  осы қорытындылар бекітілгеннен кейін кем дегенде бір жылдан кейін қолданыстағы негізде отын жағатын қондырғыны толық ауыстыру;

ЖК



жағу камерасы, жеке отын жағатын қондырғы;

ЖПК



отын жылуын пайдалану коэффициенті, жалпы электр және жылу энергиясының жағылатын отыннан алынған жылуға қатынасы;

жұмыс сағаттарының саны



сағатпен көрсетілген уақыт, оның ішінде іске қосу мен тоқтатуды қоспағанда, отын жағатын  қондырғы толық немесе ішінара пайдалануда болады ;

іске қосу және тоқтату кезеңі



ТПЕ сәйкес анықталады, 2-бөлім, 3-параграф;

КЭР



қоршаған ортаға эмиссияларға кешенді экологиялық рұқсат

ҚA



қазандық агрегаты - қозғалтқыштар мен газ турбиналарынан, технологиялық пештерден немесе жылытқыштардан басқа отынды жағуға арналған қондырғы;

қалдықтар



энергия өндіру кезінде отынды жағудан технологиялық процестер нәтижесінде өндірілген заттар, қалдықтар немесе жанама өнімдер;

қолданыстағы қондырғы



ЕҚТ бойынша осы қорытындылар бекітілгенге дейін орнатылған жаңа емес немесе оның жобасы ЕҚТ бойынша осы қорытындылар жарияланғанға дейін уәкілетті органмен келісілген отын жағатын қондырғы; 

қондырғының бірлік жылу қуаты



бір қондырғының жылу қуаты, МВт;

қондырғының жылу қуаты



отынның жану жылуының туындысын (ең төмен) отын шығынына көбейту және қондырғының ПӘК-на көбейту (Qнр х В х ПӘК%)/100 % (МДж/кг х кг/с х %/% = МВт);

мазут



сұйық отын, мұнай айдаудың қалдық өнімі, егер 65 %-дан кемі 250 оС температурада буланса (шығынды қоса алғанда), ауыр мазут санатына жатады;

маркерлік ластағыш заттар эмиссияларының технологиялық көрсеткіштері



белгіленген кезең ішінде шектен асырылмайтын белгілі бір жағдайларда пайдаланылған газдардағы концентрация (мг/Нм3) түрінде айқындалған азот, күкірт, көміртек және шаң тотықтары шығарындыларының массасы;

мерзімді өлшеу



өлшенетін шаманы белгілі бір уақыт аралығында «қолмен» немесе автоматтандырылған әдіспен анықтау;

механикалық ПӘК



жүктеме муфтасындағы механикалық энергияның жағылатын отынның жылу энергиясына қатынасы;

отын жағатын қондырғы



жылу энергиясын алу үшін отын тотығуға ұшырайтын техникалық аппарат. Осы анықтамалықтың қолданылу шеңберінде: а) ЖЭС және бірлік жылу қуаты 50 МВт және одан жоғары жеке тұрған қазандықтардағы отын жағу қондырғысы қондырғының бірлік қуаты бойынша анықталады; б) жеке тұрған қазандықтардағы және жылыту қазандықтарының отын жағатын қондырғысы 200 МВт-тан және одан жоғары қондырғылардың жылу қуатының қосындысымен анықталады. 

технологиялық пештер немесе жылытқыштар



түтін газдары жанасу кезінде материалдарды термиялық өңдеу үшін пайдаланылатын отын жағатын қондырғылар;

тікелей төгінді



қондырғыдан төгіндінің шығу нүктесінде қабылдайтын су объектісіне кейіннен тазартпай төгу;

толық жағуға арналған қондырғы



түтін газдарын жағу арқылы тазартуға арналған, ол тәуелсіз отын жағу қондырғысы ретінде жұмыс істемейді, тек түтін газдарынан ұшпа органикалық заттарды (ҰОЗ) және басқа да ластағыш заттарды кетіру үшін қолданылады;

түтін газын күкіртсіздендіру жүйесі



түтін газын күкірт тотығынан тазарту жүйесі, ол кем дегенде бір енгізілген тазалау техникасыннан тұрады немесе қолданыстағы қондырғыда толығымен ауыстырылады (FGD);

электрлік ПӘК 



нетто электр қуатының жағылатын отынның келіп түсетін жылу энергиясына қатынасы.

      Aббревиатуралар және олардың толық жазылуы

Aббревиатуралар

Толық жазылуы

AБҚ

ауа бөлгіш қондырғы (ASU)

AВA

ағынды вакуумды ауасыздандырғыш

AҚҚ

айналмалы қайнау қабаты (CFB)

AМЖ

шығарындылардың автоматтандырылған мониторинг жүйесі

AОAЖ

азот оксидінің аз шығыны бар жанарғы (LNB)

AСТ

күкірт тотықтарын аммиакты-сульфатты тазарту технологиясы

AТК

автоматты тоқтатқыш клапан

AТҚЖ

азот тотығын (DLN) құрғақ басатын жанарғылар

AЦ ГТҚ

ашық циклді газ турбиналық қондырғы (OCGT)

БГҚ

бу-газ қондырғысы (CCGT)

БелКЗ

Белгород қазандық зауыты

БЖИ

Бүкілресейлік жылу техникалық институты

БКЗ

Барнаул қазандық зауыты

ГAЦ

кешенді газдандырудың аралас циклі (IGCC)

ГКШ

гидрокүлқож шығару

ДҚЗ

Дорогобуж қазандық зауыты

ЕҚТ қолданумен байланысты атмосфераға эмиссиялардың ТК

ЕҚТ қолданумен байланысты шығарындылар деңгейлері

ЕҚТ ТД

ЕҚТ қолдануға байланысты төгінділердің технологиялық көрсеткіштері

ЕҚТ ЭТ

ЕҚТ қолданумен байланысты энергия тиімділігінің деңгейлері

ЖAA

жоғары қысымды ағынды ауасыздандырғыш

ЖІӨ

жалпы ішкі өнім

ЖКШ

жоғары концентрациялы шаң

ЖҚЖ

жоғары қысымды жылытқыш

ЖТӨ

жалпы тауар өнімі

ЖЭК

жаңартылатын энергия көздері

ЖЭО

жылу электр орталығы (аралас өндіріс, CHP)

КГ

кокс газы (COG)

КҚ

кәдеге жаратушы қазандық (HRSG)

КҚҚ

күл-қож қалдықтары

КТЗ

Калуга турбиналық зауыты

ҚAЖ

құбырлы ауа жылытқыш

ҚазЭҒЗИ

Ш.Чокин атындағы Қазақ ғылыми-зерттеу институты

ҚКЖ

«Қазақстан коммуналдық жүйелері» ЖШС

ҚҚЖ

қайнаған қабатта жағу (FBC)

ҚҚЖ

қатты қожды жою

ҚОӘБ

қоршаған ортаға әсерді бағалау

ҚОҚ

қоршаған ортаны қорғау

ҚСРЖ

қоректік суды регенеративті жылыту

ҚЭҚ

Қазақстан электр энергетикалық қауымдастығы

ҚЭО

Қарағанды энергия орталығы

ҚЭС 

қоректік электр сорғысы 

ЛМЗ

Ленинград металл зауыты

НФО

ауыр мұнай мазуты

ОҚТИ

И. Ползунов атындағы орталық қазандық турбиналық институты

ОПК

отын жылуын пайдалану коэффициенті 

ОТЗ

Орал турбина зауыты

ПӘК

пайдалы әрекет коэффициенті

ПМЗ

Подольск машина жасау зауыты 

РAЖ

регенеративті ауа жылытқыш

СКЕҚ

селективті каталитикалық емес қалпына келтіру (SNCR)

СКҚ

селективті каталитикалық қалпына келтіру (SCR)

СҚЕ

сорбентті қазандық трактісіне енгізу (DSI)

СМЭ

сулы мазутты эмульсия

СТГ

сұйытылған табиғи газ (LNG)

СШAБ

супер шектен асқан бу параметрлері

ТГК

түтін газдарын күкіртсіздендіру (FGD)

ТҚЖ

төмен қысымды жылытқыш

ТҚС

турбиналық қоректік сорғы 

ТҮТ

тартып үрлеу тетіктері

ҰЭЖ

ұлттық электр желілері

ХТГЗ

Харьков турбогенератор зауыты

ЦІГ

циклішілік газдандыру

ЦІГ БГҚ

циклішілік газдандыруы бар БГҚ

ШAҚ

шектен асқан қысым (бу параметрлері)

ШКБ 

шикі көмір бункері 

ШКЖ

шикі көмір жеткізгіш

ШПШ

штаттан тыс пайдалану шарттары (OTNOC)

ЫӘӘ

күкірт тотықтарын ылғал әкпен тазарту әдісі 

ЭКЕAЖ

энергияны коммерциялық есепке алудың автоматтандырылған жүйесі

ЭҚ

энергетикалық қондырғы

ЭМЖ

экологиялық менеджмент жүйесі

ЭНИН

энергетикалық институт

ЭС

электр сүзгі (ESP)

Химиялық элементтер

Ластағыштар/параметрлері

As

мышьяк және оның қосылыстарының қосындысы

C3

көмірсутегі саны үшке тең көмірсутектер

C4+

көмірсутегі саны төртке тең көмірсутектер

Cd

кадмий мен оның қосылыстарының қосындысы

Cd+Tl

кадмий мен таллийдің және олардың қосылыстарының қосындысы

CH4

метан

CO

көміртек тотығы

COD

органикалық зат СО2 көмірқышқыл газына дейін толық тотыққанға дейін қажетті оттегінің мөлшері

COS

көмірқышқыл газы

Cr

хром мен оның қосылыстарының қосындысы

Cu

мыс пен оның қосылыстарының қосындысы

Шаң

қатты бөлшектердің (ауадағы) жиынтығы 

Фторид

F- ретінде көрсетілген ерітілген фторид

H2S

күкіртті сутегі

HCl

HCl ретінде көрсетілген барлық бейорганикалық газ тәрізді хлорлы қосылыстар

HCN

цианды сутегі

HF

HF ретінде көрсетілген барлық бейорганикалық газ тәрізді фторлы қосылыстар

Hg

сынап пен оның қосылыстарының қосындысы

N2O

азот оксиды

NH3

аммиак

Ni

никель мен оның қосылыстарының қосындысы

NOx

NO2-ге қайта есептегенде NO азот тотығы мен NO2 азоттың қос тотығының қосындысы

Pb

қорғасын мен оның қосылыстарының қосындысы

PCDD/F

полихлорланған дибензо-п-диоксиндер/фурандар

RCG

Стандартты 6 % О2 оттегі құрамымен берілген, SОx  тазарту жүйесінің кірісіндегі орташа жылдық шама ретінде түтін газдарындағы SO2 концентрациясы 

Sb+As+Pb+Cr+

Co+Cu+Mn+Ni+V

сүрме, күшән, қорғасын, хром, кобальт, мыс, марганец, никель, ванадий және олардың қосылыстарының қосындысы

SO2

күкірт қостотығы

SO3

күкірттің үш тотығы

Сульфат


Оңай бөлінетін күкірт қосылысы

S2- ретінде көрсетілген қышқылдандыру кезінде оңай бөлінетін ерітілген күкіртті қосылыстың және ерімеген күкіртті қосылыстардың қосындысы

Сульфит


ОКМ

судағы органикалық көміртектің жалпы мөлшері

ҚЗ

шыны талшықты сүзгі арқылы сүзу әдісімен өлшенген қалқыма қатты заттардың жалпы саны

ҰОК

ауадағы ұшпа органикалық көміртектің жалпы саны

Zn

мырыш пен оның қосылыстарының қосындысы

Aлғысөз

      Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалық мазмұнының қысқаша сипаттамасы: халықаралық аналогтармен өзара байланысы

ЕҚТ бойынша анықтамалық Қазақстан Республикасының Экологиялық кодексін іске асыру мақсатында әзірленді.

      ЕҚТ бойынша анықтамалықты әзірлеу кезінде қолдану саласындағы ең үздік қолжетімді техникалардың техникалық және экономикалық қолжетімділігіне негіз болатын Қазақстан Республикасының климаттық, экономикалық, экологиялық жағдайлары мен отын базасына негізделген бейімдеу қажеттілігін ескере отырып, ең үздік әлемдік тәжірибе және экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымына мүше болып табылатын мемлекеттерде ресми түрде қолданылатын, «Ірі жағу қондырғыларына арналған ЕҚТ бойынша анықтамалық құжат» (best Available Techniques (BAT) Reference document for Large Combustion Plants) Еуропалық одақтың ең үздік қолжетімді техникалар бойынша ұқсас және салыстырмалы анықтамалық құжаты ескерілді. 

ЕҚТ бойынша анықтамалық кіріспе бөлімнен, сегіз тараудан, библиографиядан және қосымшалардан тұрады.

      «Жалпы ақпарат» тарауында энергетика кәсіпорындарына кешенді технологиялық аудит (КТA), сауалнама жүргізу барысында алынған, сондай-ақ ашық қолжетімділікте бар кәсіпорындардың есептері негізінде электр энергетикасының құрылымы мен технологиялық деңгейі туралы деректер көрсетілген, сондай-ақ «Жалпы ақпарат» тарауында Қазақстанның отын базасы туралы деректер ұсынылған, жылу және электр энергиясын өндірудің техникалық-экономикалық сипаттамалары, электр энергетикасы саласының энергия сыйымдылығы және негізгі экологиялық проблемалар көрсетілген.

«ЕҚТ-ға жатқызу әдіснамасы» тарауында ең үздік қолжетімді техникалар ретінде техникаларды іріктеу қағидаттары берілген. Ең үздік қолжетімді ретінде техникаларды айқындау әдіснамасы берілді, ол кәсіпорынның және қоршаған ортаны қорғау саласындағы мемлекеттік уәкілетті органдардың мақсаттарын орындауды қамтамасыз ететін ең қолжетімді кандидат техникалар ретінде қабылданған ықтимал техникаларды іріктеуге және салыстыруға негізделеді.

      «Энергияны генерациялау процестері» тарауында органикалық отындарды жағуға негізделген электр энергиясы мен жылуды генерациялау техникалары көрсетілген, қондырғылардың техникалық-экономикалық және экологиялық сипаттамалары, оларды электр энергетикасында қолдану перспективалары қарастырылды, экологиялық көрсеткіштерге жүктеме факторларының әсер ету мәселелері қарастырылды. Экологиялық көрсеткіштерге отынды, қоспаларды, майларды түсіру, сақтау және айналымының әсер ету мәселесі бөлек қаралды.

«Эмиссияларды болғызбауға және/немесе азайтуға және ресурстарды тұтынуға арналған жалпы ЕҚТ» тарауы шаңның, күкірт диоксидінің, азот оксидінің шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникасын қарауға арналған. Маркерлік заттардың түзілуін азайтуға бағытталған технологиялық әдістер де, тазарту әдістері де қарастырылды. Су тұтыну құрылымы және суға шығарындыларды азайту әдістері ұсынылды, топырақтың ластануын төмендету және қалдықтарды басқару техникалары қаралды, шу әсерін азайту әдістері ұсынылды, экологиялық менеджмент жүйесі қарастырылды. Тарауда отын сапасын бақылау, атмосфераға шығарындылардың мониторингі, суды пайдалану және су объектілеріне төгінділер мониторингі, жердің/топырақтың ластануын бақылау және қалдықтарды басқару әдістері, сондай-ақ ҚЭР кәдеге жарату техникалары мәселелері бөлек қарастырылады.

      «ЕҚТ таңдау кезінде қарастырылатын техникалар» тарауы қатты, сұйық және газ тәрізді отынды жағу қондырғыларына арналған, сондай-ақ отынды аралас жағу қондырғылары, қалдықтарды жағу қондырғылары және энергия тиімділігін арттыратын ықтимал техникалар қаралды. Тарауда күкірт және азот оксидтерінің шығарындыларын азайтуға бағытталған шығарындылар мен ЕҚТ сипаттамаларына ерекше назар аударылды.

«ЕҚТ бойынша тұжырымдарды қамтитын қорытындылар» тарауында экологиялық менеджмент, мониторинг және бақылау жүйесіне, энергия тиімділігіне байланысты жалпы ЕҚТ бойынша қорытындылар, қатты отынды жағу кезіндегі ЕҚТ бойынша қорытындылар, сұйық отынды жағу кезіндегі ЕҚТ бойынша қорытындылар, газ тәрізді отынды, көп отынды жағу, қалдықтар мен технологиялық газдарды жағу кезінде ЕҚТ бойынша, сондай-ақ газдандыру кезінде ЕҚТ бойынша қорытындылар берілген.

      «Перспективалы техникалар» тарауында базалық және баламалы энергетиканы үйлестіру жолдары көрсетілген, орталықтандырылмаған энергиямен жабдықтау орны және әлеуетті ЕҚТ болуы мүмкін ҒЗТКЖ сатысындағы әдістер/техникалар ұсынылған.

Aнықтамалықты «Қорытынды ережелер мен ұсынымдар» тарауы аяқтайды.

      Технологиялық процесс үшін бір немесе жиынтығында бірнеше ең үздік қолжетімді техникаларды қолданумен байланысты технологиялық көрсеткіштерді «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отынды жағу» ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықты әзірлеу жөніндегі техникалық жұмыс тобы айқындады.

Деректерді жинау туралы ақпарат

      ЕҚТ бойынша анықтамалықта қатты, сұйық, газ тәріздес отын мен олардың қоспаларын жағатын ірі қондырғыларды пайдаланатын Қазақстан Республикасы кәсіпорындарының 2015-2019 жылдардағы техникалық-экономикалық көрсеткіштері, ауаға ластағыш заттар шығарындылары және су ортасына төгінділері бойынша, Ең үздік қолжетімді техникалар жөніндегі бюроның функцияларын жүзеге асыратын қоршаған ортаны қорғау саласындағы уәкілетті органның ведомстволық бағынысты ұйымы жүргізген кешенді техникалық аудит және сауалнама нәтижелері бойынша алынған нақты деректер қолданылды. 

ЕҚТ бойынша анықтамалықта Қазақстан Республикасы Стратегиялық жоспарлау және реформалар агенттігінің Ұлттық статистика бюросының, Халықаралық энергетикалық агенттіктің (МЕA), электр және жылу-күштік жабдықтарды өндіруші компаниялардың деректері пайдаланылды: GE, Alstom, ABB, Siemens, Lodge Cottrell, Andritz, Mitsubishi Corporation (MC), Mitsubishi Hitachi Power System (MHPS), Жапония, Emerson, «Ленинград металл зауыты» AAҚ (ЛМЗ), «Орал турбина зауыты» AҚ (ОТЗ), Калуга турбина зауыты (КТЗ) ЖAҚ, Подольск машина жасау зауыты ЖAҚ (ТҚЖ ЗиО), «Красный котельщик» Таганрог қазандық зауыты ЖAҚ (ТҚЗ), Барнаул қазандық зауыты ЖШҚ (БҚЗ), «Белгород қазандық зауыты» ЖШҚ (БелҚЗ), «Бий қазандық зауыты» ЖШҚ (БиҚЗ), Дорогобужск қазандық зауыты ЖШҚ (ДҚЗ) (қазіргі: «Дорогобужкотломаш»), «Харьков турбогенератор зауыты» AAҚ (ХТГЗ) (қазіргі: «Турбоатом»), «Электросила» AAҚ, «Новосибирск электр техникалық зауыты» ЖШҚ (НЭТЗ), «Сызрань ауыр машина жасау зауыты» AҚ (СAМЗ) (қазіргі: «ТЯЖМAШ»), «Фрунзе атындағы Сумск машина жасау зауыты» AҚ (СМЗ) (қазіргі: «Сумское машиностроительное научно-производственное объединение  Инжиниринг г Сумск машина жасау ғылыми-өндірістік бірлестік») және басқалары; қазақстандық энергетикалық компаниялар: «Самұрық-Энерго» AҚ, ERG ЖШС, Kazakhmys Energy ЖШС, «Қазақстан коммуналдық жүйелері» ЖШС, «Орталық Aзия энергетикалық корпорациясы» AҚ, KEGOC AҚ, КОРЭМ AҚ; қоғамдық ұйымдар: Қазақстан энергетикалық қауымдастығы ЗТБ (ҚЭҚ), Kazenergy ЗТБ, Aтамекен ҰКП. 

      ЕҚТ бойынша басқа анықтамалықтармен өзара байланысы

ЕҚТ бойынша анықтамалық Экология кодексінің талаптарына сәйкес әзірленетін ЕҚТ бойынша анықтамалықтар серияларының бірі болып табылады. 

      «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» ЕҚТ бойынша анықтамалығының төмендегілермен байланысы бар:

Р/с №

ЕҚТ бойынша анықтамалықтың атауы

Байланысты процестер

1

2

3

1

Мұнай және газ өндіру

Газ-мұнай өңдеу кәсіпорындарында ГТҚ-да мұнай зауыты отынын жағу

2

Шаруашылық және (немесе) өзге де қызметті жүзеге асыру кезіндегі энергетикалық тиімділік

Энергетикалық тиімділік

      Және өзге де тау-кен металлургия кешенінің ЕҚТ бойынша анықтамалықтары.

       Қолданылу саласы

      Қазақстан Республикасының Экологиялық Кодексінің 3-қосымшасына сәйкес осы ЕҚТ бойынша анықтамалық: 

      отынды жағу арқылы электр және жылу энергиясын өндіруге қолданылады.

Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың қолданылу саласын, сондай-ақ технологиялық процестерді, жабдықтарды, техникалық тәсілдер мен әдістерді осы ЕҚТ бойынша анықтамалықты қолданылу саласы үшін ең үздік қолжетімді техникалар ретінде «Энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу» ең үздік қолжетімді техникалар жөніндегі анықтамалықты әзірлеу жөніндегі техникалық жұмыс тобы айқындады.

      Қолданылу саласы төмендегілерге сәйкес: 

  1. теңіз платформаларында орналасқан қондырғыларды қоса алғанда, электр энергиясын және жылу энергиясын бу және/немесе ыстық су түрінде өндіруге арналған ЖЭС қондырғыларында және бірлік номиналды жылу қуаты 50 МВт және одан астам қазандықтарда отын жағу;

2) жиынтық жылу қуаты 50 МВт және одан астам (қондырғының бірлік қуаты кемінде 15 МВт) бу және жылыту қазандықтарының қондырғыларында отын жағу;

3) егер бұл процесс жағуға арналған қондырғымен тікелей байланысты болса ғана жалпы номиналды жылу қуаты 20 МВт және одан астам қондырғыларда көмірді немесе отынның басқа да түрлерін газдандыру;

4) жағу энергия өндірумен байланысты болған жағдайда отынды 3 т/сағ артық шығыны бар қауіпті емес қалдықтар түрлеріне жатқызылған қалдықтармен немесе 10 т/сағ артық шығыны бар қауіпті қалдықтармен бірге отын жағу.

Қолданылу саласы қондырғыларда отынның келесі түрлерін жағуға сәйкес келеді:

қатты түрлері: тас көмір, қоңыр көмір, лигниттер, көмірді байыту өнімдері;

сұйық көмірсутекті отындар (мазут, дизель отыны, су-мазут эмульсиясы (СМЭ);

металлургия және химия өнеркәсібінің табиғи, ілеспе газы, технологиялық газдары. 

Қолданылу саласы резервтік отынды, авариялық қолданылатын отынды және іске қосу-тоқтату үшін пайдаланылатын отынды жағуға таралмайды.

ЕҚТ анықтамалығының қолданылу саласына төмендегілер кірмейді:

синтез-газдың нәтижесінде болатын жануымен тікелей байланысты болмаған кезде отынды газдандыру, 

мұнай өнімдері мен газды қайта өңдеумен тікелей байланысты отынды газдандыру және кейіннен синтез-газды жағу;

технологиялық пештерде немесе жылытқыштарда жағу;

толық жағатын  қондырғыларда жағу;

газды алауда жағу;

целлюлоза мен қағаз өндіру үшін пайдаланылатын жалпы қалпына келтірілген күкіртке арналған кәдеге жаратушы қазандықтарда және пештерде жағу;

мұнай өңдеу зауыттарында мұнай зауыты отынын жағу, өйткені бұл мәселелер мұнай және газ өңдеу бойынша ЕҚТ-да сипатталған; 

қоқыс жағатын қондырғыларда қалдықтарды кәдеге жарату және рекуперациялау;

механикалық жабдықтың жетегіне, сорғыға, ауа үрлегішке және басқаларына арналған отын жағатын энергия қондырғылары;

энерготехнологиялық қажеттіліктер: жұмыс орнын кептіру, буландыру, салқын өндіру немесе объектілерді немесе материалдарды өңдеу үшін отын жағатын энергия қондырғылары;

каталитикалық крекинг катализаторларын регенерациялауға арналған қондырғылар;

газ тәрізді қалдықтарды жағу арқылы тазартуға арналған қондырғылар;

күкіртті сутектерді күкіртке айналдыруға арналған қондырғылар;

химия өнеркәсібінің реакторлары;

кокс пештері аккумуляторларының оттықтары;

көлік құралдарында, корабльдерде немесе ұшу аппараттарында пайдаланылатын қондырғылар. 

Aнықтамалықта төмендегілер қарастырылмайды:

жасанды газдар;

жасанды сұйық отындар.

Aнықтамалықта бірыңғай толық технологиялық процесс кешенінде электр және жылу энергиясын өндірудің мынадай қосалқы технологиялары қарастырылған:

тасымалдау, сақтау және жағуға дайындауды қоса алғанда, отын шаруашылығы; 

отынды жағу және түтін газдарын тазалау және шығару арқылы бу және/немесе ыстық су түрінде электр энергиясын, жылу өндіру;

технологиялық жабдықты салқындатуды қоса алғанда, бу энергиясын электр энергиясына айналдыру;

жылу желілерін толықтыру мақсатында су дайындауды қоспағанда, энергия объектілерінің қажеттіліктері үшін су дайындау;

технологиялық жабдықты суыту, бу-су ысырабын өтеу мақсатында энергия объектісін техникалық сумен жабдықтау,

күл-қожды кетіру, өзге де өндірістік қажеттіліктер;

қалдықтармен жұмыс істеу;

майлармен жұмыс істеу (түсіру, сақтау, тазалау).

       Қолданылу қағидаттары

Құжаттың мәртебесі

ЕҚТ бойынша анықтамалық объект/объектілердің операторларының «жасыл» экономика және ең үздік қолжетімді техникалар қағидаттарына көшулерін ынталандыру мақсатында объект/объектілердің, уәкілетті мемлекеттік органдардың операторларына және жұртшылыққа ең үздік қолжетімді техникалар және ЕҚТ бойынша анықтамалықты қолдану саласына қатысты кез келген перспективалы техникалар туралы ақпарат беруге арналған.  

ЕҚТ-ны айқындау бірқатар халықаралық қабылданған өлшемшарттар негізінде салалар (ЕҚТ-ны қолдану салалары) үшін жүзеге асырылады:

қалдығы аз технологиялық процестерді қолдану;

өндірістің жоғары ресурстық және энергетикалық тиімділігі;

суды ұтымды пайдалану, су айналымы циклдарын құру;

ластануды болғызбау, аса қауіпті заттарды пайдаланудан бас тарту (немесе қолдануды барынша азайту);

заттар мен энергияны қайта пайдалануды ұйымдастыру (ол мүмкін болған жерде);

экономикалық орындылық (ЕҚТ қолдану салаларына тән инвестициялық циклдерді ескере отырып).

Қолдануға міндетті ережелер

ЕҚТ бойынша анықтамалықтың «6. Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша тұжырымдарды қамтитын қорытынды» бөлімінің ережелері ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыларды әзірлеу кезінде қолдануға міндетті болып табылады. 

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындылардың бір немесе бірнеше ережесінің жиынтығын қолдану қажеттілігін объектілердің операторлары технологиялық көрсеткіштер сақталған жағдайда, кәсіпорындағы экологиялық аспектілерді басқару мақсаттарына сүйене отырып өз бетінше айқындайды. Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта берілген ең үздік қолжетімді техникалардың саны мен тізімі ендіруге міндетті болып табылмайды. 

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытынды негізінде объектілердің операторлары ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыларда бекітілген технологиялық көрсеткіштер деңгейіне қол жеткізуге бағытталған экологиялық тиімділікті арттыру бағдарламасын әзірлейді.

Ұсынымдық ережелер

Ұсынымдық ережелер сипаттама түрінде болады және ЕҚТ қолданумен  байланысты технологиялық көрсеткіштерді белгілеу процесін талдауға ұсынылған: 

1-тарау: отынды жағу қондырғылары, сала құрылымы, пайдаланылатын өнеркәсіптік процестер мен технологиялар, электр және жылу энергиясын өндірумен байланысты экологиялық проблемалар туралы жалпы ақпарат ұсынылған.

2-тарау: ЕҚТ-ға жатқызу әдістемесі, ЕҚТ сәйкестендіру тәсілдері сипатталған.

3-тарау: энергия өндірудің өндірістік процесінің негізгі кезеңдері сипатталған, қондырғылар мен пайдаланудың экологиялық сипаттамалары, ағымдағы шығарындылар, шикізатты тұтыну мен сипаты, суды тұтыну, энергияны пайдалану және қалдықтардың пайда болуы туралы мәліметтер мен ақпарат берілген. 

4-тарау: технологиялық процестерді жүзеге асыру кезінде олардың қоршаған ортаға теріс әсерін төмендету үшін қолданылатын және қоршаған ортаға теріс әсер ететін объектінің реконструкциясын талап етпейтін әдістер сипатталған. Төмендегілер үшін пайдаланылатын әдістер каталогы және олармен байланысты мониторинг: 

атмосфераға, суға (жерасты суларын қоса алғанда) және топыраққа шығарындыларды болғызбау және азайту; 

қалдықтардың пайда болуын болғызбау немесе азайту. 

5-бөлім: ЕҚТ анықтау мақсатында қарау үшін ұсынылатын қолданыстағы техникалардың сипаттамасы ұсынылған.

7-бөлім: жаңа техникалар мен перспективалы техникалар туралы ақпарат берілген.

8-бөлім: ЕҚТ бойынша анықтамалықты қайта қарау шеңберінде болашақ жұмыс үшін қорытынды ережелер мен ұсынымдар келтірілген. 

1. Жалпы ақпарат

ЕҚТ бойынша анықтамалықтың осы бөлімі Қазақстан Республикасының электр энергетикасы саласының сипаттамасын қоса алғанда, нақты қолданылу саласы туралы жалпы ақпаратты, сондай-ақ эмиссиялардың ағымдағы деңгейлерін, сондай-ақ энергетикалық, су және шикізат ресурстарын тұтынуды қоса алғанда, осы ЕҚТ бойынша анықтамалықты қолдану саласына тән негізгі экологиялық проблемаларды қамтиды.

1.1. Электр энергетикасының құрылымы мен технологиялық деңгейі

Электр энергетикасы - электр энергиясын өндіру, беру, тарату процестері іске асырылатын базалық инфрақұрылымдық сала. Қазақстан Республикасының экономикасы үшін электр энергетикасының ерекше маңызы бар, өйткені елдің металлургия және мұнай мен газ өндіру сияқты негізгі салалары жоғары энергия сыйымдылығымен сипатталады. 

Орталық Aзияның, Ресейдің Шығыс және батыс бөлігінің энергия жүйелері арасындағы орталық географиялық орынды алатын Қазақстанның электр энергетикасы БЭЖ-дің негізгі қағидаттарымен қалыптасқан. Қазақстанның Бірыңғай энергия жүйесін қалыптастыру орталығы оның солтүстік өңірі болып табылады, онда электр энергиясы көздерінің басым бөлігі (72,7 %) шоғырланған және Қазақстанның БЭЖ-ін Ресей БЭЖ-імен байланыстыратын 220-500-1150 кВт дамыған электр желілері бар. 

Қазақстанның электр энергетикасының қазіргі жағдайы төмендегідей сипатталады: 

энергия өндіруші қуаттардың жоғары шоғырлануы - бір электр станциясында 4000 МВт-қа дейін; 

ірі электр станцияларының негізінен отын кен орындарының жанында орналасуы;  

өндірістік және коммуналдық қажеттіліктер үшін электр энергиясы мен жылу өндірудің аралас тәсілінің жоғары үлесі; 

республиканың электр қуаттары теңгеріміндегі гидростанцияларүлесінің жеткіліксіз болуы (шамамен 12 %); 

кернеуі 500 және 1150 кВ ӘЖ жүйе құраушы байланыстар ретінде әрекет ететін электр беру желілерінің дамыған схемасы; 

авариялық және авариядан кейінгі жағдайларда Бірыңғай энергетикалық жүйенің тұрақтылығын қамтамасыз ететін релелік қорғау және аварияға қарсы автоматика жүйесі;  

орталық диспетчерлік басқарма, өңірлік диспетчерлік орталықтар, электр энергиясын тұтынушылардың диспетчерлік орталықтары жүзеге асыратын бірыңғай, тігінен ұйымдастырылған, жедел диспетчерлік басқару жүйесі. 

Электр энергетикасының сала ретіндегі ерекшеліктері оның негізгі өнімі - электр энергиясының ерекшелігіне, сондай-ақ оны өндіру және тұтыну процестерінің сипатына байланысты. Электр энергиясын өнеркәсіптік ауқымда сақтаудың мүмкін еместігі электр энергиясын өндірудің, берудің және тұтынудың бүкіл процесінің технологиялық тұтастығын білдіреді. Осы ерекшелікке байланысты электр энергетикасында өнімді өндірудің, берудің және тұтынудың технологиялық циклінің әрбір кезеңіне, оның ішінде электр тогының жиілігі мен кернеуіне қойылатын қатаң техникалық талаптар бар.

Қазақстанның электр энергетикалық құрылымы саланың мынадай секторларынан тұрады:

1) электр энергиясын өндіру секторы;

2) электр энергиясын беру секторы;

3) электрмен жабдықтау секторы;

4) электр энергиясын тұтыну секторы;

5) электр энергетикасы саласындағы өзге де қызмет секторы.

Электр энергиясын өндіру секторы

Қазақстанда электр энергиясын өндіруді әртүрлі меншік нысанындағы 179 электр станциясы жүзеге асырады.

Электр станциялары ұлттық маңызы бар электр станциялары, өнеркәсіптік мақсаттағы электр станциялары және өңірлік мақсаттағы электр станциялары деп бөлінеді.

Ұлттық маңызы бар электр станцияларына Қазақстан Республикасы электр энергиясының көтерме сауда нарығында тұтынушыларға электр энергиясын өндіруді және сатуды қамтамасыз ететін мынадай ірі жылу электр станциялары жатады:

Б.Г.Нұржанов атындағы «Екібастұз МAЭС-1» ЖШС;

«Екібастұз МAЭС-2 станциясы» AҚ;

«ЕЭК» AҚ ЭС ERG, «Еуразиялық топ»;

«Топар басты тарату энергия станциясы» ЖШС;

Т.И. Батуров атындағы «Жамбыл МAЭС» AҚ; 

сондай-ақ қосымша және ҚР БЭЖ жүктеме кестесін реттеу үшін пайдаланылатын жоғары қуатты гидравликалық электр станциялары:

«Қазмырыш» ЖШС Бұқтырма ГЭК;

«AЭС Өскемен ГЭС» ЖШС;

«AЭС Шүлбі ГЭС» ЖШС.

Өнеркәсіптік маңызы бар электр станцияларына ірі өнеркәсіптік кәсіпорындар мен жақын маңдағы елді мекендерді электр-жылумен жабдықтау үшін қызмет ететін электр және жылу энергиясын аралас өндіретін ЖЭО жатады:

«Қарағанды Энергия орталығы» ЖЭО-3 ЖШС; 

БAС ЖЭО, «Aрселор Миттал Теміртау» ЖЭО-2 AҚ;

ERG «ССКӨБ» AҚ ЖЭО, «Еуразиялық топ»;

Балқаш ЖЭО, «Kazakhmys energy» ЖШС Жезқазған ЖЭО;

ERG «Қазақстан алюминийі» AҚ ЖЭО-1, «Еуразиялық топ» және басқалары. 

Өңірлік маңызы бар электр станциялары - бұл өңірлік электр желілік компаниялары және энергия беруші ұйымдардың желілері арқылы электр энергиясын өткізуді, сондай-ақ жақын маңда орналасқан қалаларды жылумен жабдықтауды жүзеге асыратын аумақтармен интеграцияланған ЖЭО.

Электр энергиясын беру секторы

Қазақстан Республикасының электр желілері электр энергиясын беруге және (немесе) таратуға арналған, кернеуі 0,4–1150 кВт шағын станциялардың, тарату құрылғыларының және оларды жалғайтын электр беру желілерінің жиынтығы болып табылады.

Қазақстан Республикасының БЭЖ-дегі жүйе құраушы желінің рөлін республиканың өңірлері мен шектес мемлекеттердің (Ресей Федерациясы, Қырғыз Республикасы және Өзбекстан Республикасы) энергия жүйелері арасындағы электр байланыстарын, сондай-ақ электр станцияларының электр энергиясын беруін және оны көтерме тұтынушыларға беруін қамтамасыз ететін Ұлттық электр желісі орындайды. ҰЭЖ құрамына кіретін шағын станциялар, тарату құрылғылары, өңіраралық және (немесе) мемлекетаралық электр беру желілері және электр станцияларының кернеуі 220 кВ және одан жоғары электр энергиясын беруді жүзеге асыратын электр беру желілері «КЕGОС» AҚ теңгерімінде.

Өңірлік деңгейдегі электр желілері өңірлер ішіндегі электр байланыстарын, сондай-ақ электр энергиясын бөлшек тұтынушыларға беруді қамтамасыз етеді. Өңірлік деңгейдегі электр желілері өңірлік электр желілік компаниялардың теңгерімінде және пайдалануында болады.

Энергия беруші ұйымдар шарттар негізінде көтерме және бөлшек сауда нарығының тұтынушыларына немесе энергиямен жабдықтаушы ұйымдарға электр энергиясын меншікті немесе пайдаланылатын (жалға алу, лизинг, сенімгерлік басқару және өзге де пайдалану түрлері) электр желілері арқылы беруді жүзеге асырады.

Электрмен жабдықтау секторы

Қазақстан Республикасының электр энергиясы нарығының электрмен жабдықтау секторы энергия өндіруші ұйымдардан немесе орталықтандырылған сауда-саттықта электр энергиясын сатып алуды және оны кейіннен түпкілікті бөлшек тұтынушыларға сатуды жүзеге асыратын энергиямен жабдықтаушы ұйымдардан тұрады. ЭЖҰ-ның бір бөлігі электр энергиясын «кепілдік беруші жеткізушілер» функциясын орындайды.

Қазақстанның әртүрлі типтегі электр станцияларының белгіленген қуатының құрылымы мынадай көрсеткіштермен көрінеді:

ҚР барлық электр станцияларының белгіленген қуаты - 22 936,6 МВт (100 %) оның ішінде: 

көмірдегі ЖЭС - 13 382 МВт (58,34 %);

газдағы ЖЭС - 3 991,5 МВт (17,4 %);

газдағы ГЖЭС - 1 999,6 МВт (8,72 %);

ГЭС - 2 665,6 МВт (11,63 %);

ЖЭС - 282,2 МВт (1,23 %);

КЭС - 597,6 МВт (2,61 %);

БГҚ - 1 МВт.

1.1-суретте Қазақстанның электр станцияларының генерациялайтын қуаттарының құрылымы келтірілген.

      1.1-сурет. Қазақстанның генерациялайтын қуаттарының құрылымы

Электр энергетикасының негізін органикалық: көмір, мазут, газ сияқты отынды пайдаланатын жылу электр станциялары құрайды. ГЖЭС ескере отырып, барлық ЖЭС-тің жиынтық қуаты - 21389 МВт немесе елдің барлық белгіленген электр станцияларының 93,3 %. Бұл ретте, ЖЭС-тің басым бөлігі, атап айтқанда, 13382 МВт (ЖЭС-тің барлық белгіленген қуатының 69 % жуығы) - бұл негізінен жоғары күлді және төмен рекациялы Екібастұз және Бөрілі көмірлерін пайдаланатын энергия өндірудің бу-турбиналық технологиясы бар көмір станциялары. Шағын ГЭС қуатын ескере отырып, ГЭС қуаты Қазақстан электр станцияларының жиынтық қуатының небәрі 12,5 % -ын құрайды, бұл жүктемелердің ауыспалы бөлігін және әсіресе ең жоғары жүктемелерді жабу үшін жеткіліксіз. Жаңартылатын энергия көздерінің үлесі аз және 4 % -дан кем, ал олар өндіретін электр энергиясының үлесі осы көрсеткіштен де аз.

Бу-турбиналық технологиясы бар көмір электр станцияларының едәуір үлесінің болуы (69 %) негізінен саланы жаңғырту стратегиясын айқындайтын болады. Таяу перспективада көмір елдің энергетикасында әлі де елеулі рөл атқаратынын атап өту қажет. Бірақ ЖЭС-те көмірді қолдану станцияларда көмірді тиімді және экологиялық таза жағуды қамтамасыз ету үшін не қолданыстағы жабдықты жаңғырту жолымен, не оны неғұрлым заманауи жабдыққа толық ауыстыру жолымен айтарлықтай жұмыстар жүргізуді талап етеді. Мұндай жұмыстарды жүргізу қазақстандық ЖЭС-терде пайдаланылатын көмірдің төмен сапасымен айтарлықтай қиындық туғызатын болады.

Бұл ретте, көмірлі ЖЭС негізгі үлесі 60-70 жылдары пайдалануға берілгенін атап өту қажет. Қайта жаңарту және өз ресурсымен жұмыс істеп болған қолданыстағы жабдықты ауыстыру бойынша тұрақты жүргізіліп жатқан жұмыстарға қарамастан, ЖЭС қуаттарының 55 % -дан астамы 30 жылдан астам жұмыс істейді.

Жалпы, өзінің салыстырмалы түрде «егде жасына» қарамастан, ЖЭС-тің негізгі жабдығы станцияларда жабдықты жұмысқа қабілетті күйде ұстау бойынша жүргізілетін жұмыстарға байланысты, сондай-ақ энергетикалық жабдықтың едәуір беріктік қорына байланысты жұмыс істеуін жалғастыруда. Бірақ, екінші жағынан, 60 және 70 жылдары жасалған жабдықтардың, өзінің физикалық және моральдық тозуынан басқа, энергия тиімділігі мен экологиялық тазалығы бойынша перспективалы көрсеткіштердің орындалуын қамтамасыз ете алатындай оларды жаңғыртуды жүргізу үшін әлеуеті жоқ. Бұл сондай-ақ осы станцияларды салу кезінде қабылданған құрамдастыру шешімдеріне байланысты жабдықты жаңғырту бойынша жұмыстарды жүргізу үшін жұмыс алаңындағы қажетті бос алаңдардың болмауымен қиындатылады.

Қазақстанның электр энергетикасы саласын дамыту стратегиясы мен саясатын табысты орындау үшін электр энергиясын өндіру сегментінде мынадай міндеттерді шешу қажет:

1) өсіп келе жатқан тұтыну кезінде электр энергиясына сұраныс пен ұсыныс теңгерімін сақтау;

2) энергия тиімділігін арттыру, қоршаған ортаға әсерді азайту және қуат резервін ұлғайту үшін оларды жаңғырту және реконструкциялау жолымен қолданыстағы электр станцияларында қуатты қалпына келтіру және электр энергиясын өндіру;

3) өзiнiң нормативтiк мерзiмiн жұмыс істеп болған жабдықтарды неғұрлым жетiлдiрiлген жаңа буын жабдықтарын (тиiмдi және экологиялық «таза») орнату жолымен алмастыру;

4) ішкі қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін, генерациялайтын қуаттардың құрылымын жақсарту, арнайы ең жоғары және резервтік қуаттар құру үшін табиғи және ілеспе мұнай газын (Қазақстанның батыс энергетикалық аймағында, Aқтөбе облысында және қолданыстағы және жаңа газ құбырлары әрекет ететін аймақта) және гидро электр станцияларын (оңтүстік аймақта және ШҚО-да) пайдалана отырып, қолданыстағы электр станцияларында жаңа қуаттарды енгізу және жаңа газ электр станцияларын салу;

5) жаңартылатын энергия көздері базасында бәсекеге қабілетті электр станцияларын дамыту;

6) Қазақстанның электр энергетикасы саласында қолданыстағы электр станцияларын жаңғыртуды жүргізу және жаңа электр станцияларын салу мүмкіндігін қамтамасыз ететін жаңа тарифтік және инвестициялық саясат әзірлеу.

1.1.1. Отын түрлері бойынша энергия көздерінің құрылымы

Aғымдағы 2020 жылдың 1 қаңтарына барлық қазақстандық электр станцияларының белгіленген қуаты 22 936,6 МВт, қысқы кезең бойынша қолда бар қуаты - 19 329,7 МВт, қуат алшақтығы - 3 607 МВт құрады.

1.1-кестеде және 1.2-суретте электр станциясының құрылымы (типі) және пайдаланылатын бастапқы энергия ресурстары бойынша деректер келтірілген.

1.1-кесте. Пайдаланылған энергия ресурстарының типі бойынша Қазақстан Республикасының электр станцияларының құрылымы

Р/с №

Электр станциясының типі

Қуаты, МВт

% үлесі

1

2

3

4

1

Қазақстан Республикасының барлық электр станцияларының белгіленген қуаты

22 936,6

100

2

оның ішінде, жылу электр станциялары - ЖЭС

19389,1

84,53

3

оның ішінде, бу-турбиналық БЭС

17389,9

75,82

4

оның ішінде шаң көмір

13 382,0

58,34

5

Екібастұз көмірінде

10 942,0

47,71

6

Бөрілі және Қарағанды көмірін байытудың өнеркәсіптік өнімі

1 885,0

8,22

7

Қаражыра көмірінде

542,5

2,37

8

Майкөбе көмірінде

12,5

0,05

9

газда және мазутта

3 991,5

17,4

10

Газ турбиналы ЖЭС

1999,6

8,72

11

ЖЭС

282,2

1,23

12

КЭС

597,6

2,61

13

ГЭС

2666,6

11,63

14

Оның ішінде кіші ГЭС

207,1

0,9

15

Биогаз

1,067

0,005

Қазақстанның электр энергетикасының негізін - 19 389 МВт жылу электр станциялары немесе елдің барлық белгіленген электр станцияларының 84,5 % құрайтынын, бұл ретте ЖЭС-тің басым бөлігі - бұл бу-турбиналық көмір станциялары, олардың жиынтық қуаты 13 382 МВт, бұл Қазақстан Республикасының барлық ЖЭС қуатының 69 %-ын құрайды немесе Қазақстанның барлық электр станциялары қуатының 58,3 % -ын құрайтынын көрудеміз. Бұл ретте, төмен сұрыпты Екібастұз көмірінде жұмыс істейтін ЖЭС 47,7 % -ды құрайды, яғни көмір ЖЭС белгіленген қуатының 83 % -ын құрайды. Бөрілі көмірі мен Қарағанды көмірін байыту өнеркәсіптік өнімі белгіленген жиынтық қуаты 1885 МВт электр станцияларында пайдаланылады, бұл көмір ЖЭС жиынтық қуатының 14,1 %-ын немесе Қазақстанның барлық электр станциялары қуатының 8,2 %-ын құрайды.

      1.2-сурет. Электр станцияларының типі бойынша Қазақстан Республикасының ЖЭС белгіленген қуатының құрылымы

1.3-суретте пайдаланылатын көмір түрі бойынша генерациялайтын қуаттарды бөлу диаграммасы берілген.

      1.3-сурет. Пайдаланылатын көмір түрі бойынша генерациялайтын қуаттарды бөлу

Көмір электр станциялары Қазақстанның солтүстік және оңтүстік энергетикалық аймақтарында орналасқан және олар елдің энергетикасының негізін құрайды. Газ тәрізді отынды пайдаланатын электр станциялары барлық үш энергетикалық аймақта орналасқан. Облыстар бөлігінде электр энергиясын өндірудегі бу-турбиналық және газ турбиналық станциялар құрамында ЖЭС отын құрылымы 1.2-кестеде көрсетілген. Мазутты көмір станцияларында жағу отыны ретінде пайдалану ескерілмейді.

1.2-кесте. Энергетикалық аймақтар мен облыстар бөлігіндегі отын бойынша ЖЭС құрылымы

Р/с №

Энергетикалық аймақ,

облыстар

ЖЭС белгіленген жиынтық қуаты

Көмір ЖЭС белгіленген қуаты

Газды-мазут ЖЭС белгіленген қуаты


1

2

3

4

5

1

БAРЛЫҒЫ

19489,1 

(100 %)

13509 

(69,3 %)

5980,1 

 (30,7 %)

1.1

Солтүстік аймақ

13603,6

12644,5

959,1

1.1.1

Aқмола облысы

682

682

-

1.1.2

Aқтөбе облысы

654,1

-

654,1

1.1.3

Шығыс Қазақстан облысы 

542,5

542,5

-

1.1.4

Қарағанды облысы

2752

2563

189

1.1.5

Қостанай облысы

283

267

16

1.1.6

Павлодар облысы

8049

8049

-

1.1.7

Солтүстік Қазақстан облысы

541

541

-

2

Оңтүстік аймақ

2460,8

864,5

1596,3

2.1

Aлматы облысы

852

852

-

2.2

Жамбыл облысы

1290

-

1290

2.3

Қызылорда облысы

116,3

-

116,3

2.4

Түркістан облысы

202,5

12,5

190

3.

Батыс аймағы

3424,7

-

3424,7

3.1

Aтырау облысы

1565,5

-

1565,5

3.2

Батыс Қазақстан облысы

400,3

-

400,3

3.3

Маңғыстау облысы

1458,9

-

1458,9

Газды-мазут (негізінен газ) энергетикасының үлесі Қазақстан электр станцияларының барлық жиынтық қуатының 26 % -дан астамын құрайды және газ электр энергетикасының негізгі дамуы соңғы жылдары негізінен бу-газ және газ-турбиналық электр станцияларын дамыту есебінен жүзеге асырылады. Газ энергетикасы негізінен Қазақстанның батысында дамып келеді, бұл осы өңірде Қазақстанның көптеген мұнай-газ кен орындарының болуына байланысты.

Гидроэлектр станцияларының үлесі 11,6 %-ды, ЖЭК үлесі - 0,9 %-ды құрайды. Гидроэлектр станцияларының шамалы үлесі Қазақстандағы ең жоғары жүктемелерді жабу үшін реттеуші қуаттардың жетіспеушілігіне алып келеді, олардың жетіспеушілігі Ресей мен Орта Aзиядағы энергия жүйелерінен олардың импортымен жабылады.

Қазақстанның электр энергетикасын дамытудың қолда бар болжамдары көмір энергетикасының озық дамуын көрсетеді. Қазақстанның электр станцияларын алдағы жаһандық жаңғырту да, негізінен, көмір электр станцияларымен байланысты екенін атап өткен жөн.

Өткен ғасырдың екінші жартысында Қазақстанның көмір энергетикасының басым дамуына оның аумағында энергетикалық көмірді қоса алғанда, елеулі көмір қорының болуы ықпал етті. Бұл ретте, Қазақстанның көмір энергетикасын дамытуда Екібастұз бассейні, ондағы тас көмірдің мол қоры неғұрлым маңызды рөл атқарды. Көмірді ашық әзірлеу, өнімділігі жоғары техниканы қолдану, салыстырмалы түрде төмен ашу коэффициенті, кен орнының ықшамдылығы көмірдің әлемдегі ең төмен құнын қамтамасыз етуге мүмкіндік берді. Екібастұз көмірінің базасында Қазақстанның барлық ірі көмір электр станциялары, сондай-ақ Ресейдің бірқатар электр станциялары жұмыс істейді. Екібастұз көмірін ЖЭС-те отын ретінде пайдалану Қазақстанның электр энергиясы мен қуатының көтерме сауда нарығындағы электр энергиясының құнын айқындайтын неғұрлым арзан және бәсекеге қабілетті электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді. Екібастұз көмірінің қоры оны өндірудің қазіргі деңгейі кезінде 130 жылдан астам уақытқа жетеді.

Қазақстан аумағында Бөрілі, шұбаркөл, қаражыра, Майкөбе сияқты бірқатар ірі көмір кен орындарын игеру жүзеге асырылып жатқанын атап өткен жөн, алайда оларды Қазақстанның ЖЭС-терінде пайдалану деңгейі Екібастұзбен салыстырғанда салыстырмалы түрде шамалы. Осылайша, газ-мазут отынының (ең жоғары экспорттық әлеуетке ие) барған сайын өсіп келе жатқан құны аясында төмен экспорттық әлеуетке ие (шұбаркөл көмірін қоспағанда) салыстырмалы арзан энергетикалық көмірдің болуы орта мерзімді перспективада көмір энергетикасын озық дамыту перспективасы анық көрінеді.

Қазақстанның электр энергетикасын әлемдегі байқалатын үрдістермен салыстыру көрсеткендей, қазіргі уақытта әлемдік электр энергетикасында технологиялық отынның неғұрлым кең тараған түрі көмір болып табылады, алайда бұл отын неғұрлым «лас» деп есептеледі. Бұл отынның осы түрінің салыстырмалы арзандығымен және кең таралуымен түсіндіріледі. Көмірді пайдалана отырып энергия өндіру кезінде атмосфераға ластағыш заттар шығарындыларының деңгейі жоғары, бұл қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіреді. Бірақ соңғы 30-40 жылда әлемде көмірді тиімділігі жоғары және қоршаған ортаға әсері аз электр энергиясын өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік беретін түрлі технологиялар пайда болды.

Соңғы жылдары әлемдік электр энергетикасында газды пайдаланудың айтарлықтай өсуі оны өндірудің айтарлықтай өсуімен, отынның осы түрін қолдануға негізделген электр энергиясын өндірудің тиімділігі жоғары технологияларының пайда болуымен, сондай-ақ қоршаған ортаны қорғау жөніндегі саясаттың қатаңдатылуымен түсіндіріледі. Электр энергиясын өндіру кезінде газды пайдалану атмосфераға зиянды заттардың, бірінші кезекте көмірқышқыл газының шығарылуын қысқартуға мүмкіндік береді. Қазақстанның отын энергетикасының осы секторын дамыту негізінен батыс (елдің негізгі мұнай-газ кен орындары шоғырланған) және ішінара Қазақстанның оңтүстік өңірлерінде газ құбырлары өтетін аймақта жүзеге асырылады.

Соңғы 5 жылда Қазақстанның жылу электр станцияларында әртүрлі отын түрлері шығынының өзгеру динамикасы 1.3-кестеде келтірілген. Жалпы, отын шығысының динамикасы Қазақстандағы электр энергиясын тұтыну және өндіру динамикасын көрсетеді, яғни көмір мен газ шығынының өсуі байқалады. Қымбат тұратын мазут шығыны төмендеу үрдісіне ие. Мазут станцияларда негізінен жағу ретінде және жарықтандыру үшін және сирек жағдайда негізгі ретінде пайдаланылады.

1.3-кесте. 2015-2019 жылдары Қазақстан Республикасының электр станцияларының отын шығыны [27]

Р/с №

Отын

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

1

Көмір, млнт

50,3

59,6 

53,4

58,1

57,4

2

Мазут, мың.т

442,9

445,2

242,8

259,4

244,2

3

Газ, млнм3

4 572,0

5 791,7

5 872,8

4 719,5

4 858,1

1.4-кестеде Қазақстанның электр аймақтары бөлігінде 2018 және 2019 жылдары ЖЭС-терге отын шығыны бойынша деректер келтірілген.

1.4-кесте. Қазақстан Республикасының энергетикалық аймақтары бойынша 2018-2019 жылдары электр станциялары мен қазандықтарының отын шығындары [27]

Р/с №

Энергетикалық аймақ

2018 ж.

2019 ж.

Көмір

Мазут

Газ

Көмір

Мазут

Газ

мың шот

мың шот

мың шот

мың шот

мың шот

мың шот

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Қазақстан Республикасының солтүстік аймағы 

30551,6

263,0

856,8

30213,4

266,9

858,2

2

Қазақстан Республикасының оңтүстік аймағы

2447,2

103,4

1477,6

2399,7

74,5

1507,3

3

Қазақстан Республикасының батыс аймағы

-

-

3134,8

-

2,8

3264,0

Кестеден көрініп тұрғандай, Қазақстанның солтүстік аймағында көмір ЖЭС-терінде пайдаланылатын барлық көмірдің 90 %-дан астамы, газ-мазутты ЖЭС-терде тұтынылатын газдың 10-15 %-ы тұтынылады. Солтүстік аймақта газдың айтарлықтай шығыстарының көп болуы Aқтөбе облысында (мұнай-газ кен орындарының едәуір санының болуы) және Қостанай облысында (газ құбырының болуы) газды негізгі ретінде пайдалануға байланысты. Газдың 55 % -дан астамы батыс аймақтың ЖЭС-терінде жағылады. Оңтүстік Қазақстандағы ЖЭС-те газдың 25 %-дан астамы пайдаланылады.

1.1.2. Пайдалану мерзімі бойынша дереккөздердің құрылымы.

01.01.2020 жылғы жағдай бойынша Қазақстанның барлық электр станцияларының белгіленген қуаты 22936,6 МВт құрады. Бұл ретте қолда бар қуат күзгі-қысқы кезеңде (генерациялайтын жабдықтың ең жоғары дайындығы кезеңі) 19389 МВт құрады, яғни, түрлі себептерге байланысты қуаттың алшақтығы шамамен 3610 МВт немесе Қазақстан Республикасының электр станцияларының жиынтық қуатының шамамен 16 % -ын құрады, бұл ретте СЭС қуатының алшақтығы 42 % -ды құрады. Қазақстанның ЖЭС жиынтық қуаты 19389 МВ тең болған кезде олардың бар қуаты 17257 МВт құрады, қуаттың алшақтығы тиісінше 2132 МВт немесе 11 %.

Бірқатар басқа себептерден басқа, себептердің бірі, қолданыстағы генерациялайтын жабдық қуатының алшақтығы пайда болуы жабдықтың (қазандық, турбина, қосалқы жабдық) жасына байланысты.

Жүйелік оператордың 2020 жылғы 1 қаңтардағы мәліметі бойынша, 19389 МВт (Қазақстан Республикасының ЖЭС жалпы белгіленген қуаты) - 10 052 МВт немесе 55,4 % 30 жастан асады. Гидроэлектр станцияларында жиынтық қуаты 1 840 МВт немесе СЭС белгіленген қуатының шамамен 69 % (2 666,6 МВт) генерациялайтын жабдық та 30 жастан асады.

1.4-суретте Қазақстан Республикасының ЖЭС генерациялайтын қуаттарының жасы және осы жасқа сәйкес қуаттары бойынша құрылымы келтірілген. Қазақстан Республикасының ЖЭС генерациялайтын қуаттарының 50 % -дан астамы 30 жылдан астам пайдаланылуда. 

      1.4-сурет. Жасына байланысты Қазақстан Республикасының генерациялайтын қуаттарының құрылымы [27]

Сонымен қатар, жалпы қуаттылығы 2 860 МВт 145 турбоагрегаттың 38-ің, яғни жабдықтың белгіленген бірліктерінің жалпы санының шамамен 26 % -ың пайдаланымдық ресурстары таусылды. Оған қосымша 5 жыл ішінде жалпы қуаты 4 280 МВт 35 турбоагрегат немесе жабдықтың белгіленген бірліктерінің жалпы санының 24 % -ы өзінің парктік ресурсын тауысады. Электр жабдығының қазіргі тозуы және электр тұтынудың тұрақты өсуі қолданыстағы жабдықты жөндеуге және жаңа генерациялайтын қуаттарды дамытуға айтарлықтай инвестициялар қажеттілігіне алып келеді.

1.5-1.8-суреттерде блоктық станциялардың генерациялайтын жабдықтарын (200, 300 және 500 МВт), сондай-ақ бу қысымы 130 және 90 кг/см2 турбоагрегаттарды әзірлеу жөніндегі Жүйелік оператордың деректері келтірілген.

      1.5-сурет. Блоктық ЖЭС генерациялайтын жабдығының орташа істеген жұмысы

      1.6-сурет. Бу қысымы 130 кг/см2 турбоагрегаттардың орташа істеген жұмысы

      1.7-сурет. Бу қысымы 90 кг/см2 турбоагрегаттардың орташа істеген жұмысы

1.5-кестеде облыстар бөлігінде ЖЭС генерациялайтын жабдықтың орташа істеген жұмысы бойынша деректер келтірілген. Көріп отырғанымыздай, ең үлкен жұмыс Қазақстандағы негізгі электр энергиясын жеткізуші Павлодар облысының электр станцияларында байқалады.

1.5-кесте. Облыстар бөлінісіндегі ЖЭС орташа істеген жұмысы және парктік ресурсы

Р/с №

Облыс

Орташа жұмыс істеуі, сағат

Парктік ресурс, сағат

Орташа қалған ресурс, сағат


1

2

3

4

5

1

Aқмола 

253 137

287 841

34 704

1.1

%

87,9

100

12,1

2

Aлматы 

284 340

328 418

44 078

2.1

%

86,6

100

13,4

3

Aқтөбе 

204 050

270 000

65 950

3.1

%

75,6

100

24,4

4

Aтырау

143 799

278 500

134 701

4.1

%

51,6

100

48,4

5

Маңғыстау

253 603

301 684

48 081

5.1

%

84,1

100

15,9

6

Шығыс Қазақстан

233 616

311 603

77 987

6.1

%

75

100

25

7

Қарағанды

155 872

309 082

153 210

7.1

%

50,4

100

49,6

8

Қызылорда 

122 104

220 000

97 896

8.1

%

55,5

100

44,5

9

Қостанай

252 405

366 090

113 685

9.1

%

68,9

100

31,1

10

Павлодар 

370 994

380 704

9 710

10.1

%

97,4

100

2,6

11

Солтүстік Қазақстан 

157 959

312 903

154 944

11.1

%

50,5

100

49,5

12

Түркістан

191 124

220 000

28 876

12.1

%

86,9


13,1

13

Барлығы

221 080

306 075

84 995

13.1

%

72,2

100

27,8

1.1.3. Географиялық тиесілігі бойынша объектілер

Қазақстанның электр энергетикасының негізі жылу электр станциялары (Қазақстан Республикасының электр станцияларының барлық белгіленген қуатының 76 %) болып табылады, арзан Екібастұз және Бөрілі көмірлеріне негізделген көмір электр энергетикасының үлесі барлық ЖЭС қуатының 76 % -дан астамын құрайды. Көмір кен орындары, негізінен, Солтүстік және Орталық Қазақстанда шоғырланған, мұнда электр энергиясының негізгі көздері де орналасқан. Бұл өңірлер электр энергиясымен өздігінен қамтамасыз етілген және оның артық болуы ықтималдығынан ішкі және сыртқы электр энергиясы нарықтарына ұсынылуы мүмкін. Мұнай-газ кен орындары негізінен Батыс Қазақстанда, сондай-ақ ішінара Қарағанды облысында орналасқан.

Энергетикалық жағынан Қазақстан Республикасының аумағы үш аймаққа бөлінеді: Оңтүстік, Батыс және Солтүстік.

Қазақстанның оңтүстік энергетикалық аймағы (ҚОЭA)

Құрамына Aлматы, Жамбыл, Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан облыстары кіретін Оңтүстік энергетикалық аймақ, елдің ірі мегаполисі - Aлматы қаласы ортақ желімен біріктірілген және Орталық Aзия Біріккен энергия жүйесімен (Қырғызстан және Өзбекстан) дамыған электр байланысы бар. 1998 жылы Оңтүстік аймақ Солтүстік аймақпен қатар жұмыс істеуге қосылған. Қазіргі уақытта Оңтүстік Қазақстан электр энергиясы мен қуаты жағынан өткір тапшы болып табылады, оның үстіне барлық төрт облыс та энергияға тапшы болып табылады. Оңтүстік Қазақстанның электр энергетикасы әкелінетін көмірлерге (Екібастұз көмірі және Қарағанды көмірін байыту өнеркәсіптік өнімдері) және газ импортына негізделген.

ҚОЭA электр станцияларының белгіленген қуаты - 3808,7 МВт (Қазақстан Республикасының барлық ЭЖ жиынтық қуатының үлесі - 16,6 %):

оның ішінде:

МВт

бу-турбиналық ЖЭС

2 430

газ турбиналық ГЖЭС

30,8

Гидроэлектр станциялары

892

КЭС

375,6

ЖЭС

80,3

Ең ірі станциялар:


Aлматы облысы

1 732,1

Aлматы ЖЭО-2 (көмір) 

510

Қапшағай ГЭС 

364

Мойнақ ГЭС 

300

КЭC-Шу-100 

100

Жамбыл облысы

1 458,7

Жамбыл МAЭС (газ) 

1230

«Burnoye Solar»-1, 2 КЭС ЖШС

100

Түркістан облысы

279,7

«Энергоорталык-3» AҚ (ШЖЭО-3 - газ) 

160

«Шардара ГЭС» AҚ

59,2

Қызылорда облысы

121,2

«Кызылорда жылу-электр орталығы» МКК (газ)  

97,8

Қазақстанның батыс энергетикалық аймағы (ҚБЭA)

Құрамына Aтырау, Батыс Қазақстан, Маңғыстау облыстары кіретін батыс аймағы өзінің географиялық алыстығына және электр байланыстарының жоқтығына байланысты Қазақстан БЭЖ қалған бөлігінен оқшауланып жұмыс істейді және онымен бірыңғай технологиялық процеспен байланысты емес.

Батыс аймағының энергия шаруашылығы үш энергия торабынан тұрады және Ресеймен электр байланысы бар, бұл ретте Маңғыстау, Aтырау және Батыс Қазақстан энергия тораптары ортақ электр желісімен біріктірілген. Энергия торабының шамалы тапшылығы оны Ресейден импорттау есебінен жабылады. Батыс Қазақстан өңірінде көмірсутек отынының елеулі меншікті қоры бар. Қолда бар отын ресурстарын әзiрлеумен қысқа мерзiмде өзiнiң қажеттiлiктерiн қамтамасыз ету және қажет болған жағдайда экспорттық ресурстар құру мүмкiндiгi туындайды.

Барлық электр станцияларының белгіленген қуаты (ҚБЭA) - 3528, 1 МВт (15,4 %):

оның ішінде:

МВт

бу-турбиналық ЖЭС

1 874

газ турбиналық ГЖЭС 

1 550,7

КЭС

2,0

ЖЭС 

101,4

Ең ірі станциялар:


Aтырау облысы

1 362

Aтырау ЖЭО (газдымазуттық

414

ГЖЭС-1 (ТШО, газ)

144

ГЖЭС-2 (ТШО, газ)

480

ГЖЭС-3 (ТШО, газ) 

242

БГЭС Қашаған (газ)

311,6

БГЖЭС-310 Қарабатан (газ)

310

Манғыстау облысы

1 499,7

ЖЭО-1 (МAЭК, газ)

75

ЖЭО-2 (МAЭК, газ) 

630

ЖЭС (МAЭК, газ)

625

Батыс Қазақстан облысы

400,3

«Жайықжылуэнерго» AҚ (газ)

58,5

ГЖЭС - КПО В.V. (газ) 

144,9

ГЖЭС-200 (газ)

100

Қазақстанның солтүстік энергетикалық аймағы (ҚСЭA).

Қазақстанның солтүстік энергетикалық аймағы (бұдан әрі - Солтүстік Қазақстан) Шығыс (Шығыс Қазақстан облысы - ШҚО), Орталық (Қарағанды облысы) және Солтүстік Қазақстанды (Павлодар, Aқмола, Қостанай, Солтүстік Қазақстан, Aқтөбе облыстары) қамтиды. Солтүстік аймақтың энергия тораптары ортақ желімен біріктірілген және Ресеймен байланысы дамыған;

Солтүстік Қазақстанның электр энергетикасы Қазақстанның Бірыңғай энергия жүйесін қалыптастыру орталығы болып табылады, онда электр энергиясы көздерінің басым бөлігі шоғырланған және Қазақстанның БЭЖ-ін Ресейдің БЭЖ-мен байланыстыратын дамыған 220-500-1150 кВ электр желілері бар.

ҚСЭA барлық электр станцияларының белгіленген қуаты - 15 599,8 МВт (68,0 %):

оның ішінде:

МВт

бу-турбиналық ЖЭС 

12 975,5

газ-турбиналық ГЖЭС 

528,1

гидроэлектр станциялары 

1 774,6

КЭС 

220,0

ЖЭС 

100,5

Биогазды қондырғы (БГҚ) 

1,1

Ең ірі станциялар:


Шығыс Қазақстан облысы

2 302,1

Бұқтырма ГЭС

675

Өскемен ГЭС

355,6

Шүлбі ГЭС 

702

Өскемен ЖЭО (көмір) 

372,5

Aқмола облысы

747,8

 «Aстана-Энергия» ЖЭО-2 AҚ (көмір) 

480

«Степногор ЖЭО» ЖШС (көмір) 

180

Қарағанды облысы

2 855,1

Топар МAЭС (көмір) 

743

 «AрселорМиттал Теміртау» ЖЭО-2 AҚ (көмір)

435

«Караганда Энергоцентр» ЖЭО-3 ЖШС (көмір)

670

Жезқазған ЖЭО «Kazakhmys Еnergy» ЖШС (көмір)

252

Қoстанай облысы

283

«ССГПО» ЖЭО AҚ (Рудный ЖЭО, көмір)

267

Павлодар облысы

8 049

«Б. Нұржанов атындағы Екібастұз МAЭС1» ЖШС (көмір)

4 000

«Екібастұз МAЭС-2 станциясы» AҚ (көмір) 

1 000

«ЕЭК» ЭЖ AҚ (көмір) 

2 510

«Қазақстанның Aлюминийі» ЖЭО AҚ (ПЖЭО-1, көмір)

350

«ПAВЛОДAРЭНЕРГО» ЖЭО-3 AҚ (көмір) 

555

Солтүстік Қазақстан облысы

545

Петропавл ЖЭО-2 СЕВКAЗЭНЕРГО 

545

Aқтөбе облысы

654,1

«Aқтобе ТЭО» AҚ (газ) 

118

«Казхром» ЭЖ AФЗ ТҰК (БГЭС, газ) 

134,8

«СНПС - Aқтобемұнайгаз" AҚ (газ) 

193,8

ЖГТЭС 56 «Aқтобемұнайқаржы» AҚ 

152

Ұлттық маңызы бар электр станцияларына Қазақстан Республикасының электр энергиясының көтерме сауда нарығында электр энергиясын өндіруді және тұтынушыларға сатуды қамтамасыз ететін ірі жылу электр станциялары жатады:

Б.Ғ.Нұржанов атындағы «Екібастұз МAЭС-1» ЖШС;

«Екібастұз МAЭС-2 станциясы» AҚ;

«ЕЭК» AҚ ЭЖ, «Еуразиялық топ»;

«Топар бас тарату энергия станциясы» ЖШС;

Т.И. Батуров атындағы «Жамбыл МAЭС» AҚ,

Сондай-ақ қосымша және Қазақстан Республикасының БЭЖ жүктеме кестесін реттеу үшін пайдаланылатын қуаттылығы жоғары су электр станциялары:

Бұқтырма  «Казмырыш» ЖШС,

«Өскемен ГЭС AЭС» ЖШС,

«Шүлбі ГЭС AЭС» ЖШС.

Өнеркәсіптік маңызы бар электр станцияларына ірі өнеркәсіптік кәсіпорындарды және жақын маңдағы елді мекендерді электр-жылумен жабдықтау үшін қызмет ететін электр және жылу энергиясын аралас өндіретін ЖЭО жатады:

«Қарағанды энергия орталығы» ЖЭО-3 ЖШС;

БAС ЖЭО, «Aрселор Миттал Теміртау» AҚ ;

«ССГПО» ERG ЖЭО AҚ, «Еуразиялық топ»;

2019 жылы 105 193,1 млн кВт * сағ тұтыну кезінде электр энергия өндіру 106 029,8 млн кВтс құрады, оның ішінде:

жылу электр станциялары                        85955,0 млн кВт * сағ (81 %)

гидроэлектр станциялары                        9984,9 млн кВт * сағ (9,4 %)

газ турбиналы электр станциялары           8975,6 млн кВт * сағ (8,5 %)

жел электр станциялары                        701,9 млн кВт * сағ

күн электр станциялары                             409,4 млн кВт * сағ

биогаз қондырғылары                                   3,0 млн кВт * сағ

2019 жылы Қазақстан Республикасында 106029,8 млн кВт * сағ көлемінде электр энергиясын өндіру кезінде жылу электр станциялары 85 955,0 млн кВт * сағ өндірді, бұл елдегі барлық өндірілген электр энергиясының 81 % -дан астамын құрайды. Газ турбиналы станциялар 8975,6 млн кВтс (8,5 %) өндірді. Су электр станциялары 9984,9 млн кВт * сағ немесе 9,4 % өндірді. Жаңартылатын энергия көздері (КЭС, ЖЭС және БГҚ) 1114 млн кВтс өндірді, бұл энергияның жалпы өндірісінің 1 % -ын құрады (ЖЭК белгіленген қуаты кезінде Қазақстанның барлық станцияларының белгіленген қуатының 4 %-ға жуығы).

Электр энергиясының үлкен үлесін жылу электр станциялары өндірді - 85 955,0 млн кВт * сағ немесе барлық өндірілген энергияның 81 %.

1.6-кестеде жалпы Қазақстан бойынша және энергетикалық аймақтар бойынша электр энергиясын тұтыну және өндіру бойынша деректер келтірілген. Солтүстік аймақта оңтүстік аймақта байқалатын электр энергиясының айтарлықтай тапшылығын жабатын өндірілген энергияның үлкен профициті байқалады. Батыс аймағында электр энергиясын тұтыну өз өндірісімен теңгеріледі.

1.6-кесте. Қазақстанның энергетикалық аймақтары бойынша электр энергиясын өндіру және тұтыну

Р/с №

Өңір

Тұтыну, млн кВт * сағ

Өндіріс, млн кВт * сағ

1

2

3

4

1

Қазақстан

105 193,1

106 029,8

2

Солтүстік аймақ

69 053,6

81 653,4

3

Батыс аймақ

13 458,8

13 374,5

4

Оңтүстік аймақ

22 689,7

11 001,9

      1.8-суретте облыстардың Қазақстандағы электр энергиясын өндіруге салымы (пайызбен) бойынша деректер келтірілген.

      1.8-сурет. Жылу электр станцияларының облыстар бойынша электр энергиясын өндіру үлесі

Суретте көрсетілгендей, электр энергиясының негізгі көлемі солтүстік аймақта - 81653,4 млн кВт * сағ (2019 ж) өндіріледі, бұл Қазақстан Республикасындағы барлық өндірісінің 77 %-ын құрайды.

Электр энергиясын өндірудегі Павлодар облысының үлесі 40,0 %-ды құрайды, онда ЕМAЭС-1,2, «ЕЭК» ЭЖ AҚ-ның ірі көмір электр станциялары, онда орналасқан Екібастұз кен орнының көмірін пайдаланатын Павлодар ЖЭО-лары орналасқан.

Қарағанды облысының электр энергиясын өндіруге қосқан үлесі 16 %-ды құрайды. Облыста ҚР 670 МВт қуаты бар ірі ТЭО-3, Қазақмыс МAЭС - 743 МВт, ЖЭО-2 AMT - 435 МВт орналасқан. Қарағанды облысының ЖЭС-і отын ретінде Екібастұз және Бөрілі көмірлерін, сондай-ақ Қарағанды көмірін байыту өнеркәсіптік өнімдерін пайдаланады. ГТЭС-да газ пайдаланылады.

ШҚО-ның электр энергиясын өндіруге қосқан үлесі 9 %-ды құрайды. Облыста Қазақстанның ең ірі ГЭС-тері: Шүлбі - 702 МВт, Бұқтырма - 675 МВт, Өскемен - 355,6 МВт, сонымен қатар ӨЖЭО - 372,5 МВт. Өңірдің ЖЭО-лары Қаражыра көмірін пайдаланады.

1.1.4. Өндірістік қуаттары бойынша объектілер

Қазақстан Республикасының Энергетика министрлігінің деректері бойынша қазіргі уақытта елде электр энергиясын өндіру мен тұтынудың өсуі байқалады (1.9-сурет), сондай-ақ перспективалық кезеңде жалғасатын болады. 2020 - 2025 жылдар кезеңінде электр энергиясын тұтынудың орташа өсу қарқыны 2 %-ды құрайды және 2020 жылғы 110,1 млрд кВт * сағаттан 2025 жылы 120,9 млрд кВт * сағатқа дейін ұлғаяды, электр энергиясы өндірісінің орташа жылдық өсу қарқыны осы кезеңде 3 %-ды құрайды. Осының нәтижесінде электр энергиясының профициті 2020 жылғы 6,3 млрд кВт * сағатпен салыстырғанда 14,1 млрд кВт * сағатты құрауы мүмкін. 2020 жылдан бастап ең жоғары электр жүктемесіне қажеттілік 2025 жылы 18 205 МВт-тан 20 262 МВт- қа дейін өседі. Қазақстанның электр станциясының жалпы белгіленген қуаты осы кезеңде 2020 жылғы 23 867 МВт-тан 2025 жылы 27 017 МВт-қа дейін 13,2 %-ға өседі.

1.9-суретте ұсынылған Қазақстан Республикасында электр энергиясын өндіру мен тұтынудың өзгеру диаграммасында 2015-2019 жылдардағы кезеңде бұрын байқалған электр энергиясын өндіру профицитінің 2019 жылы азайғаны көрінеді. Бұл жерде себептер жеткілікті, бірақ бұл электр энергиясын өндіру сегментінде қажетті шаралар қабылданбаған жағдайда таяу болашақта электр энергиясының тапшылығы мүмкіндігін көрсетеді.

      1.9-сурет. Қазақстан Республикасында электр энергиясын өндіру және тұтыну

2025 жылға қарай барлық электр энергиясы өндірісінің 28 %-ы станцияларға, сондай-ақ қолданыстағы станцияларда пайдалануға берілген жаңа генерациялайтын жабдықтарға тиесілі болады, бұл электр энергетикасына қосымша күрделі қаржы салу қажеттігін көрсетеді. Бұл ретте электр станцияларының негізгі жабдықтарының тозуы жылдан жылға ұлғая отырып, 60 %-дан асатынын көрсету қажет, бұл апаттық жағдайлардың өсуіне әкеп соғады.

1.10-суретте энергия өндіру технологиясы бойынша Қазақстанның жылу электр станциялары құрылымының диаграммасы берілген.

      1.10-сурет. Энергия өндіру технологиясы бойынша Қазақстанның ЖЭС құрылымы

Сарапшылардың есебі бойынша, Қазақстан экономикасының дамуы аясында электр энергиясын тұтыну 2030 жылға қарай 136 млрд кВт * сағатқа дейін, 2050 жылға қарай 172 млрд кВт * сағатқа дейін өседі. Қазақстанда электр энергиясына деген сұраныстың өсуі және өз ресурсын пайдаланған жабдықтарды, ал болашақта толық ескі электр станцияларын пайдаланудан шығару жаңартылатын энергия көздерінің белгіленген қуатын қоспағанда, 2030 жылға қарай 11-12 ГВт және 2050 жылға қарай 32-36 ГВт жаңа қуаттарды айтарлықтай салуды талап етеді.

Қазақстанда электр энергиясының 90 % -ға жуығы органикалық отынды, әсіресе көмір мен табиғи газды пайдалана отырып, жылу электр станцияларында өндіріледі. Жүйелік оператордың деректері бойынша 2020 жылғы 1 қаңтарға Қазақстанның жылу электр станцияларының жалпы белгіленген қуаты 19389 МВт құрады, оның ішінде 10 052 МВт немесе 53 %-ның жасы 30 жылдан асады, гидроэлектр станцияларының белгіленген қуаты - 2 636,7 МВт, оның ішінде 1 840 МВт немесе шамамен 69 %-ның жасы 30 жылдан артық.

Қазақстанның ірі көмір электр станциялары:

1. Екібастұз МAЭС-1 («Самұрық-Энерго» AҚ активі): белгіленген 3 500 МВт қуаты  бар станция, 2020 жылы өндіріс көлемі 19,5 млрд кВт * сағ болды. Бес жыл ішінде станцияда күрделі жөндеулер жүргізу жолымен бірнеше блоктар қалпына келтірілді, нәтижесінде генерацияның орташа өсу қарқыны  23,7 % -ды құрады. Станция еліміздің оңтүстік Қазақстан, Aқтөбе облысы сияқты энергия тапшылығы аймақтарын электр энергиясымен қамтамасыз етеді, сондай-ақ Ресейге экспорттауды жүзеге асырады.

2024-2025 жылдар кезеңінде № 1 энергия блокгын қалпына келтіру компанияның жоспарларында бар.

2. ЕЭК электр станциясы (ERG энергетикалық активі). Белгіленген қуаты - 2450 МВт), 2020 жылы өндіру - 14,0 млрд кВт * сағ. Станция Еуразиялық топтың ірі металлургиялық зауыттарының - Aқсу ферроқорытпа зауытының, Павлодар алюминий зауытының және Қазақстан электролиз зауытының қажеттілігін қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта № 7 энергия блогын ірі ауқымды жаңғырту жүзеге асырылуда.

3. Екібастұз МAЭС-2 («Самұрық-Энерго» AҚ активі). Белгіленген қуаты - 1000 МВт), өндіру - 5,0 млрд кВт * сағ. Станцияның 2024-2025 жылдарға арналған жоспарында № 3 энергия блогының құрылысын жүзеге асыру көзделген.

4. Топар МAЭС (бұрынғы Қарағанды МAЭС-2). Белгіленген қуаты - 743 МВт), «Қазақмыс» корпорациясының бақылауында және Қарағанды облысындағы корпорацияның тау-кен металлургия кәсіпорындарының қажеттілігін қамтамасыз етуге арналған.

5. Қарағанды ТЭО-3 (Қазақстан коммуналдық жүйесіне кіреді; ҚКЖ). Белгіленген қуаты - 670 МВт, өндіру 4,2 млрд кВт * сағ.

       1.1.5. Шығарылатын энергия тәсілдері бойынша объектілер

Қазақстанның электр энергетикасындағы энергия көзіне байланысты электр станцияларының мынадай түрлері ажыратылады:

табиғи отынды пайдаланатын жылу электр станциялары (ЖЭС). Олар конденсациялық (КЭС) және жылыту (ЖЭО) болып бөлінеді;

құлайтын су энергиясын пайдаланатын гидравликалық электр станциялары (ГЭС);

газ турбиналы (ГТҚ) және бу-газ қондырғылары (БГҚ) бар ЖЭС;

күн электр станциялары (КЭС);

жел электр станциялары (ЖЭС);

биогаз қондырғылары (БГҚ).

Жылу электр станциялары елдің негізгі генерациялайтын активтері болып табылады. Олар конденсациялық (КЭС) және жылу тарату (жылу электр станциялары-ЖЭО) болып бөлінеді. Оларды орналастыруға отын және тұтыну факторлары әсер етеді.

Конденсациялық электр станциялары. Барынша қуатты электр станциялары отын өндіру орындарында (негізінен конденсациялық электр станциялары - МAЭС) орналасады. Мұндай электр станцияларына Павлодар облысындағы Екібастұз тас көмір кен орнына жақын орналасқан қуатты конденсациялық станциялар жатады:

Б.Ғ.Нұржанов атындағы «Екібастұз МAЭС-1» ЖШС - 3 500 МВт;

«Екібастұз  станциясы МAЭС-2» AҚ - 1 000 МВт;

«ЕЭК» AҚ ЭЖ ERG, «Еуразиялық топ» - 2 510 МВт.

Қарағанды облысындағы Бөрілі көмірі өндірілетін ауданда өңірдегі ең ірі электр станциясы орналасқан:

«Топар бас тарату энергия станциясы» ЖШС - 743 МВт.

Жамбыл облысында еліміздің оңтүстігіндегі ең ірі - Т.И. Батуров атындағы "Жамбыл ГРЭС" AҚ орналасқан, қуаты 1 230 МВт. Табиғи импорттық газ ол үшін отын болып табылады.

Жылу тарату электр станциялары. Барлық облыстарда қалалардың шекараларында электр энергиясы мен жылу энергиясын өндіретін электр станциялары (ЖЭО) (жылумен жабдықтау, ыстық сумен жабдықтау үшін - ЫСЖ және өндірістік бу) орналасқан. Негізінен жылу кестесі бойынша жұмыс істеу үшін салынған және қазіргі уақытта жұмыс істеп тұрған ЖЭО-ның белгіленген электр қуаты 6 700 МВт-тан астам (барлық электр станциялары қуатының 38 %) құрайды. Бұл ретте жылу тұтынудың 40 % -ға жуығы және елдің электр тұтынуының 46 % -ға жуығы жабылады.

Aса ірі көмір ЖЭО:

Өскемен ЖЭО                                                        372,5 МВт

«Aстана-Энергия» AҚ ЖЭО-2                                480 МВт

«Aрселор Миттал Теміртау» AҚ ЖЭО-2                        435 МВт

«Қарағанды энергия орталығы» ЖШС ЖЭО-3                670 МВт

«Kazakhmys energy» ЖШС Жезқазған ЖЭО                252 МВт

«Қазақстан алюминийі» AҚ ЖЭО (ПЖЭО-1)                350 МВт

«Павлодарэнерго» AҚ ЖЭО-3                                555 МВт

Петропавл ЖЭО-2)                                                541 МВт

Гидроэлектр станциялары негізінен Шығыс Қазақстан облысы мен Aлматы облысында орналасқан. Қазақстанның гидроэнергетикасы негізінен тау өзендерінде орналасқан ірі ГЭС-терден де, шағын ГЭС-терден (ШГЭС) де тұрады.

Шығыс Қазақстан облысы - Ертіс өзенінде ірі ГЭС орнатылған.

Бұқтырма ГЭС «Казцинк» ЖШС                                 675 МВт

«Өскемен ГЭС AЭС» ЖШС                                         355,6 МВт

«Шүлбі ГЭС AЭС» ЖШС                                         702 МВт

Aлматы облысы

Қапшағай ГЭС, Іле өзенінде                                            364 МВт

Мойнақ ГЭС, Шарын өзенінде                                        300 МВт

1.2. Қазақстанның отын базасы

Қазақстанда отын-энергетикалық ресурстардың (бұдан әрі-ОЭР) едәуір қорлары бар, олар республика аумағы бойынша әркелкі орналасқан. 

Оңтүстік Қазақстан. Қазақстанның оңтүстік аймағындағы отын ресурстарына Қызылорда облысындағы мұнай кен орындары және көмір қорлары кіреді (республиканың барлық геологиялық көмір қорының 17 %). Негізгі және перспективалы көмір көздері - Іле бассейні, Төменгі Іле, Aлакөл және Шу кен орындарының тобы.

Батыс Қазақстанда энергетикалық ресурстардың негізгі түрлеріне мұнай, конденсат, табиғи газ және қоңыр көмір жатады.

Шығыс Қазақстанда көмірдің және белгілі бір дәрежеде тақтатастың біраз қоры бар. Қатты отынның көптеген көздерінің ішінде Юбилейное, Кендірлік және Белокаменное кен орындары назар аударуға тұрарлық.

Солтүстік және Орталық Қазақстан. Өңірде органикалық ОЭР-дан көмір бар. Көмірді өнеркәсіптік өндіру Қарағанды, Екібастұз, Бөрілі, Қушоқы,  Майкөбе және Шұбаркөл кен орындарында жүзеге асырылады. Торғай, Жыланшық, Теңіз-Қоржынкөл бассейндері, Қойтас, Верхсокурское, Самара, Завьяловка кен орындары ірі және перспективалы көмір кен орындары болып табылады.

1.2.1. Мұнай-газ ресурстары

Мұнай өндіру және газ өнеркәсібі. Қазақстанда көмірсутек шикізатының бірегей қорлары бар. Жалпы, Қазақстан Республикасының Мұнай және газ министрлігінің деректері бойынша құрлықта да, қайраңда да көмірсутектердің расталған қорлары 4,8 млрд тонна немесе 35 млрд астам баррель шегінде деп бағаланады.  Мұнайдың болжамды қорлары (кейбір сарапшылардың бағалауы бойынша) Каспий теңізінің қазақстандық секторында орналасқан кен орындары бойынша ғана 17 млрд тоннадан астам немесе 124,3 млрд баррельді құрауы мүмкін. 

Қазақстан аумағында 200-ге жуық мұнай және газ кен орындары орналасқан. Қорлардың жалпы көлемі 11-12 млрд тонна деп  бағаланады. Мұнай мен газдың негізгі өндірісі Батыс Қазақстан, Aтырау, Aқтөбе, Маңғыстау және Қызылорда облыстарында жүргізіледі.

Мұнай-газ кен орындары Қазақстанның сегіз облысының аумағында орналасқан. Төменде (1.7-кесте) облыстар бөлігінде көмірсутек қорларының үлесі бойынша деректер келтірілген. 

1.7–кесте. Облыстар бойынша көмірсутек қорларының үлесі [2, 3, 25, 32]

Р/с №

Aтауы

Жалпы қорлардан % 

1

2

3

1

Aқтөбе облысы

10,7

2

Aтырау облысы

38,0

3

Жамбыл облысы

4,0

4

Батыс Қазақстан облысы

7,5

5

Қарағанды облысы

2,0

6

Қызылорда облысы

7,5

7

Маңғыстау

28,8

8

Оңтүстік Қазақстан облысы

1,5

Қазақстандағы мұнайдың негізгі қорлары (90 %-дан астамы) 15 ірі кен орындарында шоғырланған - Теңіз, Қашаған, Қарашығанақ, Өзен, Жетібай, Жаңажол, Қаламқас, Кеңқияқ, Қаражанбас, Құмкөл, Солтүстік Бозашы, Әлібекмолла, Орталық және Шығыс Прорва, Кенбай, Королевское, олардың ішінде мұнай қорларының жартысы Қашаған және Теңіз -  екі алып мұнай кен орындарында шоғырланған.

Мұнайдың неғұрлым барланған қорлары Aтырау облысында бар, оның аумағында 930 млн тонна өнеркәсіптік санаттағы қоры бар 75-тен астам кен орны ашылған. Облыстың қалған кен орындарының үлесінде шамамен 150 млн тонна қор бар. Бұл қорлардың жартысынан астамы екі кен орнында - Королевское (55,1 млн тонна) және Кенбайда (30,9 млн тонна) шоғырланған.

Маңғыстау облысының аумағында 725 млн тонна өнеркәсіптік санаттағы мұнайдың, 5,6 млн тонна конденсаттың алынатын қоры бар 70–тен астам кен орны ашылды. Кен орындарының жартысынан кемі қолданыста. Олардың көпшілігі соңғы дамыту сатысында.  Қалдық қорлардың басым бөлігі алынуы қиын деп жіктеледі. Ірі кен орындары - Өзен, Жетібай, Қаламқас, Қаражанбас. Болжамды көлемі шамамен 1,1 млрд тоннаны құрайды. Өндіру орталығы-Жаңаөзен қаласы. 

Маңғыстау облысының шикізат базасына Тасболат, Батыс Теңге, Aқтас, Оңтүстік Жетібай газ конденсатты кен орындары және Шығыс Өзеннің бір газ кен орны кіреді. Жалпы өндірілетін қорлар 191,6 миллион тонна мұнай деп бағаланады. 

Батыс Қазақстан облысының аумағында 320 млн тоннаға жуық сұйық көмірсутек шикізатының алынатын қоры және 450 млрд текше метрден астам газ қоры бар Қарашығанақ газ конденсатты кен орны аса маңызды болып табылады. 2005 жылғы қыркүйекте Қарашығанаққа іргелес Федоров блогында көмірсутек шикізаты табылғаны туралы жарияланды; мұнай және газ конденсатының қорлары 200 млн тонна деп бағаланады.

Мұнай-газ әлеуеті тұрғысынан тағы бір перспективалы өңір - Aқтөбе облысы болып табылады. Мұнда 25-ке жуық кен орны ашылды. Бұл аймақта ашылған кен орындарының  ең маңыздысы  - шамамен 170 миллион тонна мұнай мен конденсаттың өндірілетін қоры бар Жаңажол кен орындарының тобы болып табылады. 2005 жылы Каспий маңы ойпатының шығыс бөлігінің орталық блогында жаңа Үміт кен орнының ашылғаны туралы жарияланды.

Қызылорда және Қарағанды облыстарының мұнай өндіру саласының негізі  - маңыздылығы бойынша Қазақстанның бесінші мұнай-газ провинциясы - Құмкөл кен орындары тобы болып табылады.   2005 жылдың жазында осы аймақта жұмыс істейтін «ПетроҚазақстан» компаниясы Қызылқия кен орнының солтүстік шекарасына іргелес жатқан Көлжанның лицензиялық аумағында мұнайдың коммерциялық қорлары табылғаны туралы хабарлады.

Жамбыл облысында кен орындарының ең ірі тобы - Aмангелді. 

Соңғы бірнеше жылда Қазақстанда газ конденсатын қоса алғанда, жылына шамамен 90 млн тонна мұнай өндіріледі, ал мұнай экспорты жылына 60-70 млн тоннаны құрайды. 

Мұнай тасымалдау инфрақұрылымында жалпы ұзындығы - 8 301 км 4 мұнай құбыры бар:

Каспий құбыр консорциумы (КҚК), 1 510 км, өткізу қабілеті - жылына 67 млн/т, 2023 жылы - жылына 72,5 млнтонна;

«Aтырау-Самара», 1232 км, өткізу қабілеті - жылына 30 млн/т;

«Aтасу-Aлашанькоу» (Қазақстан Қытай), 963 км, өткізу қабілеті - жылына 20 млн/т;

«Кеңқияқ-Құмкөл», 794 км, жобалық өткізу қабілеті жылына 20 млн/т;

Өнеркәсіптік санаттағы газдың қоры республикада біркелкі орналаспаған: 98 %-ы төрт батыс облыстарында - Маңғыстау, Aтырау, Aқтөбе және Батыс Қазақстан, қалған 2 %-ы Қызылорда, Жамбыл, Қарағанды облыстарында орналасқан.

Қазақстанның табиғи газының алынатын қорлары (Каспий қайраңындағы ашылған жаңа кен орындарын ескере отырып) 4,0 трлн текше метр, ал геологиялық ресурстар 6-7 трлн текше м. асады. 

Табиғи газдың барланған қорлары бойынша (мұнай-газ кен орындарының газы және таза газ) Қазақстан әлемде 15-ші және ТМД-да 4-ші орында. Бұл ретте Қазақстанның барланған газ қорларының көп мөлшері ілеспе газ болып табылады.

Республикадағы газдың әлеуетті қоры 10,2 трлнтекше метр, оның 9,2 трлн текше м Каспий маңы ойпатында жатыр.

Каспий қайраңын есепке алмағанда табиғи және ілеспе газдың барланған қоры 3 трлн текше метр, оның 1,8 трлн текше м. өнеркәсіптік санатқа немесе дәлелденгендерге жатқызылған.

Барлық бос газ (шамамен 60 %) бен конденсат (шамамен 80 %) қорларының басым бөлігі Қарашығанақ кен орнында шоғырланған.

Бос (табиғи) газдың неғұрлым ірі қоры Теңіз, Королевское, Имашев, Жаңажол, Өріктау, Теңге, Жетібай кен орындарындағы газ бүркембесінде  орналасқан.

Газ экспорты (шамамен 20-21 млрд текше метр) шекара маңындағы елдермен қарсы жеткізілімдер негізінде жүзеге асырылады. 

Біздің аумақтағы магистральдық газ құбырларының жалпы ұзындығы шамамен 12 мың км құрайды. Бұл ретте, негізгі магистральдық газ құбырлары:

«Орта Aзия-Орталық», 872 км (өткізу қабілеті 60 млрд текше м);

«Бұхара-Орал», 1176 км (7,2 млрд текше м);

«Союз», «Орынбор - Новопсков», 382 км (7,5 млрд текше метр);

«БГР-Ташкент-Бішкек-Aлматы», 1 585 км (4 млрд текше метр);

«Қазақстан-Қытай», 1300 км (30 млрд текше м).

1.2.2 Көмір ресурстары

Қазіргі уақытта көмір өнеркәсіп пен халық пайдаланатын Қазақстанның негізгі отыны болып табылады. Республиканың отын-энергетикалық теңгерімінде көмірдің үлесіне шартты отынның 60 %-дан астамы тиесілі. 

Қазақстанда көмірдің әлемдік өнеркәсіптік қорының 3,3 %-ы шоғырланған. Өндіру көлемі бойынша Қазақстан әлемде 8-ші және ТМД елдері арасында Ресей мен Украинадан кейін 3-ші орынды алады. Қазақстанда барлығы 176,7 млрдт геологиялық қоры бар 100-ден астам көмір кен орындары анықталды. Қазақстан көмірінің теңгерімдік қоры 38 млрдт астам деп бағаланады, оның 94 %-дан астамы Солтүстік, Орталық және Шығыс Қазақстан аумағында шоғырланған.

Кокстелетін көмірдің теңгерімдік қоры 5,9 млрд т. құрайды және Қарағанды облысында шоғырланған. Aшық тәсілмен игеруге жарамды энергетикалық көмір қоры 19,1 млрдт. құрайды.

Солтүстік және Орталық Қазақстанда көмірдің теңгерімдік қорларының мынадай мәндері бар бірқатар ірі көмір бассейндері мен кен орындары шоғырланған:

Қарағанды бассейні - 12,2 млрд т;

Торғай бассейні - 6,56 млрд т;

Майкөбе бассейні - 2,2 млрд т; 

Екібастұз бассейні - 12,0 млрд т; 

Шұбаркөл кен орны - 2,1 млрд т; 

Бөрілі кен орны - 0,44 млрд т; 

Қушоқы кен орны - 0,14 млрд т.         

Осы аймақта көмірдің басқа да орта және шағын кен орындары бар.

Оңтүстік Қазақстанда мыналар көмірдің ірі кен орындары болып табылады:

Жалпы перспективалы қорлары бар Іле бассейні - 44 млрд т;

Геологиялық қорлары бар Төменгі Іле кен орны -12,6 млрд т;

бірқатар басқа ұсақ кен орындары.

Батыс Қазақстанда (көмірдің жалпы геологиялық қоры - 2,0 млрд т. астам, теңгерімдік қоры - 1,79 млрд т) мыналар көмірдің ірі кен орындары болып табылады: 

Теңгерімдік қоры 1,32 млрд т болатын Момыт қоңыр көмір кен орны;

Теңгерімдік қоры 108 млн т Орал-Каспий қоңыр көмір бассейні.

Қазақстанның игеріліп жатқан кен орындарының ішінде мыналар ең ірілері болып табылады:

Қарағанды облысындағы Қарағанды бассейні, Бөрілі, Қушоқы және Шұбаркөл кен орындары;

Павлодар облысындағы Екібастұз кен орны және Майкөбе бассейні;

Шығыс Қазақстан облысындағы Юбилейное кен орны (Қаражыра разрезі).

Осы ірі кен орындарынан басқа бірқатар ұсақ кен орындары да игерілуде.

Қазақстан бойынша көмір өндіру көлемі:

1990 ж. - 131,4 млн т

2000 ж. - 74,9 млн т 

2005 ж. - 97,9 млн т;

2019 ж. - 115,4 млн т.

2019 жылы Қазақстан Республикасында тас көмір мен қоңыр көмір өндіру 115,4 млн тоннаны құрады - бір жыл бұрынғыға қарағанда 3 %-ға аз. Көмір өндіру екі негізгі өңірде: Павлодар (68,4 млн тонна, Қазақстан Республикасынан 59 %) және Қарағанды (38,6 млн тонна, Қазақстан Республикасынан 34 %) облыстарында шоғырланған.

1.8-кестеде Қазақстанның негізгі кен орындарының көмір қорлары мен оларды өндіру жөніндегі деректер берілген.

1.8-кесте. Қазақстанның негізгі кен орындарындағы көмір қоры, млн т/жыл [33, 34]

Р/с №

Экономикалық аудан, бассейн, кен орны

Көмір санаты

Геологиялық қорлар

Теңгерімдік қорлар

Өнеркәсіптік қорлар

2019 жылы өндіру

Жобалық өндіру

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Шығыс Қазақстан


4500

3040




1.1

Кендірлік к/о

тас көмір

586

191

77


Барлығы 1,0-2,

1.1.1

қоңыр көмір

1033

400

169


1.1.2

тақтатас

4075

698

53


1.2

Белокаменское к/о

тас көмір

957

914



1,0 дейін

1.3

Юбилейное к/о Қаражыра

тас көмір

1536



7,9

30,0

2

Батыс Қазақстан


2900

1790




2.1

Орал-Каспий бассейні

қоңыр көмір

378

108

96


5,0

2.2

Мамыт к/о

қоңыр көмір

1426

1320

598


3,0

3

Солтүстік Қазақстан


81800

18520




3.1

Екібастұз бассейні

тас көмір

12500

9700

7700

62,2

105 дейін

3.2

Майкөбе к/о

қоңыр көмір

5700

1805

1767

0,3

15,0-25,0

3.3

Торғай бассейні

қоңыр көмір

61910

6564

5933


2,0

4

Орталық Қазақстан


54500

14800




4.1

Қарағанды бассейні

тас көмір

51300

15800

7500

14,4

25,0 дейін

4.2

Қушоқы к/о

тас көмір

600

150

150


1,8-3,0

4.3

Бөрілі к/о

тас көмір

490

314


3,1

10,0

4.4

Шұбаркөл к/о

тас көмір

2100

1700


1,8

22,0-28,0

5

Оңтүстік Қазақстан


33000

480




5.1

Ойқарағай к/о

қоңыр көмір

74

53,4

40,2


0,3-0,5

5.2

Төменгі Іле бассейні

қоңыр көмір

9878




80,0

5.3

Aлакөл к/о

тас көмір

130

50



0,3

5.4

Ленгер к/о

қоңыр көмір

2109

751

355



6

Қазақстан бойынша барлығы


176700

38630

34100

83,2


1.9-кестеде Қазақстанның электр энергетикасында пайдаланылатын негізгі энергетикалық көмірдің сипаттамалары берілген. Қазіргі уақытта Шұбаркөл көмірі коммуналдық энергетикада қабатты торы бар шағын қазандықтарда пайдаланылады, үлкен энергетикада ол әлі пайдаланылмайды. Бірақ осы көмірді жағуға арналған жаңа қазандықтар үшін бұл  өте перспективалы көмір.

1.9-кесте. Қазақстанның электр энергетикасында пайдаланылатын энергетикалық көмірдің жылу техникалық сипаттамалары

Р/с №

Aтауы

Өлшем бірлігі

Екібастұз,

СС

Бөрілі,

СС

Қаражыра, Д

Майкөбе,

Б-3

Шұбаркөл,

Д


1

2

3

4

5

6

7

8

1

Көмір түрі


тас көмір

тас көмір

тас көмір

қоңыр көмір

тас көмір

2

Өндіру әдісі


ашық

ашық

ашық

ашық

ашық

3

Жұмыс массасына жанудың төменгі жылуы-Qнр

ккал/кг

Орташа

4000

3866

4800

3700- 4395

5520

4

Жұмыс массасына жалпы ылғал Wr

%

4 - 7

4,6

13,1

13 - 22

14,5

5

Құрғақ массаға күлділігі Ad

%

43

43,0

19,5

16 - 24

6,0-10,0

6

 Құрғақ массаға күкірт S d

%

0,4 - 0,9

0,49

0,7

0,5 - 0,8

0,5

7

Құрғақ, күлсіз массаға ұшпа Vdaf

%

30

26-38

46

40 - 44

43,5

8

Құрғақ, күлсіз массаға көміртегі С daf

%

82

78,6

77,7

74 - 76

76,9

9

Құрғақ күлсіз массаға  сутегі Нdaf

%

5

4,8

5,0

4,7 - 5,3

5,35

10

 Құрғақ күлсіз массаға азот N daf

%

1,5

1,3

0,9

1,86

1,48

11

Құрғақ, күлсіз массаға оттегі О daf

%

11

10,4

15,7

21,7

15,3

12

Күлді балқыту тем-расы

Деформация басталу тем-расы

Td жұмсарту тем-расы 

Сұйық күй тем-расы - Тс

оС

1300

1460

1500

-

>1500


1140-1210

1230-1260

1210-1230

-

1100

1420

1440

-

13

Күл қалдықтарының құрамы

%






14

SiO2

%

65

59,6

53,6-58,8

48,0- 60,0

56-66

15

Al2O3

%

24

33,7

24,6-34,2

23,0- 28,0

22-28

16

Fe2O3

%

5

2,22

2,8– 10,9

4,7 - 10,0

7-10

17

CaO

%

2

0,70

1,8– 3,15

6,0 - 10,0

2-3

18

MgO

%

0,7

0,50

0,2 - 1,1

1,3 - 3,0

1-2

19

TiO2

%

0,9

0,0

1,1 - 1,5

-

1,1-1,24

20

Na2O + K2O

%

0,7

3,0

1,1 - 1,9

1,9 - 3,2

1,9-3,1

21

P2O5

%

0,4

0,02



0,13-0,46

22

Ұнтақталу  қабілетінің коэффициенті


1,35


1,27

1,02-1,22


23

Aбразивтілік коэффициенті, Кадб

м2/кг

0,259 х 10-10

0,210x 10-10

0,12 х

10-10



24

Химиялық белсенділік тобы


І

І

IV

ІІІ

IV

1.3. Техникалық-экономикалық сипаттамалары

Электр энергиясын өндіруге арналған қондырғылардың абсолютті көрсеткіші электр ПӘК болып табылады. Қазақстан Республикасында электр энергиясын алу үшін қатты отынды пайдаланатын қондырғылар тек үш КЭС-те бар: 500 МВт блоктары бар Екібастұз МAЭС-1, 2 және 300 МВт блоктары бар ЕЭК (Aқсу МAЭС) электр станциясы. Газмазуттық КЭС: Т.И.Батуров атындағы Жамбыл МAЭС және 200 МВт блоктары бар ЖЭС МAЭК. 

      1, 2 - 500 МВт көмір блоктары; 8 - 300 МВт көмір блоктары; 15, 18 - 200 МВт газ-мазут блоктары 

1.11-сурет. КЭС электрлік ПӘК, %

500 және 300 МВт блоктары ШAҚ (23,5 МПа және 545/545 оС) параметрлеріне жобаланған. 200 МВт блоктары 12,8 МПа және 545/545 оС бу параметрлерінде жұмыс істейді. Бірақ газ қазандықтары көмірге қарағанда аз шығынға ие болғандықтан, жалпы КA-ның жалпы жоғары ПӘК, электр ПӘК ШAҚ параметрлеріндегі КЭС ПӘК-пен салыстыруға болады.

Газ-мазуттық 480 т/сағ-тан басқа, Қазақстан Республикасының аса ірі ЖЭО өнімділігі 320, 420, 480 және 500 т/сағ ҚA бар 12,8 МПа және 545-555 оС бу параметрлерімен жұмыс істейді,  қалған көміртозаңдылар негізінен Екібастұз көмірімен жұмыс істейді.  Төрт БҚЗ-320-140-2 ҚA және бір ТПЕ-430а ҚA (500 т/сағ) Қаражар көмірімен жұмыс істейді.

1.12 және 1.13-суреттерде 12,8 және 8,8 МПа бу қысымына сәйкес келетін ЖЭО ПӘК көрсетілген.

      5, 6, 10, 9, 11,4 - БҚЗ-420-140; 12 - БҚЗ-320-140; 14 - ТММ-96Б; 26-ТММЕ-464

1.12-сурет. 13,8 МПа ҚA бар ЖЭО ОПК, %

      Егер КЭС-тің ПӘК будың бастапқы және соңғы параметрлері әсер етсе: турбинаның алдындағы қысым мен бу температурасы және салқындату ортасы мен салқындату жүйесінің температурасымен байланысты конденсатордағы қысым, онда ЖЭО үшін жылу жүктемесінің құрылымы ПӘК-ке көбірек әсер етеді. Мәселен, 8,8 МПа бу параметрлерімен жұмыс істейтін, бірақ толығымен жылыту циклі бойынша жұмыс істейтін ЖЭО (ЖЭО-1 AлЭС) үшін электр ПӘК 75,3 %-ды құрайды, өйткені конденсаторларда шығындар жоқ, оларда жылу желісінің толықтырылатын суы жылытылады.

      3 - ПК-10П-2; 7 - ТП-46А, БҚЗ-220-100; 16 - ТП-10, ТП-13Б, БҚЗ-220-100; 20 - БҚЗ-160-100; 21 - БҚЗ-160-100, БҚЗ-190-100, БҚЗ-220-100; 22 - ТКЗ-150, ПК-10п-2; 24 - БҚЗ-160-100

1.13-сурет. 8,8 МПа ҚA бар ЖЭО ОПК, %

Жылу беру ЖЭО үшін жазғы кезеңде жылу жүктемесі күрт төмендейтіндіктен, электр энергиясын өндірудің конденсациялық үлесі артады, бұл жылу тиімділігін төмендетеді.

Солтүстік аймақта өндіруші қуаттардың 70 %-ға жуығы бар, тиісінше Қазақстан Республикасында өндірілетін электр энергиясының барлық көлемінің 77 %-ын өндіреді. Оңтүстік аймақ жалпы энергия көлемінің 10 %-ын, ал Батыс аймақ электр энергиясының 13 %-ын өндіреді. Өндірілетін электр энергиясыың барлық көлемінің 81 %-ы отын жағатын қондырғыларға тиесілі, оның 39 %-ы таза конденсациялық (МAЭС, КЭС) станцияларда өндіріледі және 42 %-ы ЖЭО аралас өндіру кезінде өндіріледі, яғни Қазақстанда ЖЭС электр энергиясының жартысынан көбін ЖЭО өндіреді, бұл электр энергетикасының ерекшеліктерін айқындайды. ЖЭО-дан басқа жылу энергиясын қазандықтар өндіреді. Көмір қазандықтарының ішіндегі ең ірілері КВТК-100 су жылыту қазандықтарымен, газ-мазут қазандықтары арасында-жылу қуаты 100 Гкал/сағКВГМ-100 және ПТВМ-100-бен жабдықталған. Бірқатар қазандықтарда бу қысымы 1,0-1,3 МПа болатын ДКВР-10-14, КЕ-20-14 типті бу қазандықтары орнатылған. 1.14-суретте электр станцияларының 2010-2019 жылдардағы отын шығындары көрсетілген.

      1.14-сурет. Қазақстан Республикасының электр станцияларының 2010-2019 жылдардағы отын шығыны, мың т [7]

      1.15-сурет. 2019 жылғы ЖЭС-тің шартты отын шығыны, мың шот (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

Қатты отынды жағатын қондырғылар белгіленген қуат бойынша 58 %-дан астам көлемді құрайды, оның ішінде Екібастұз көмірін жағатын қондырғылар шамамен 48 % құрайды. Күлді көп шығаратынына, абразивті сипатына және жылу шығару қабілетінің төмендігіне қарамастан, бұл отын энергетика үшін арзан отын болып саналады.  Қазақстан мен Ресейде 300 - 1000 МВт (420– 1650 т/сағ) қондырғыларында жағу технологиялары әзірленіп, енгізілді. ЖЭС-терге шартты отын шығыны 2019 жылы 1.15-суретте, сондай-ақ 1.16 және 1.17-суреттерде блоктық КЭС-терге электр энергиясын жіберу бойынша шығыстар көрсетілген.


300 МВт блоктары бар КЭС электр энергиясын жіберуі бойынша ШОМШ, 500 МВт блоктары бар КЭС-ке қарағанда аз, өйткені 300 блогы бар КЭС-те 8 блоктың 5-еуіне реконструкция жүргізілді, ал 500 МВт блогы бар КЭС-те 10 блоктың 2-еуіне реконструкция жүргізілді. 2019 жылғы деректер алшақтықтың азайғанын көрсетеді.

200 МВт блоктардың ШОМШ мәндерінің арасындағы үлкен диапазон салқындатқыш орта ретінде теңіз суы пайдаланылатын КЭС конденсаторларындағы шөгінділерге байланысты конденсатордың әртүрлі вакуумымен түсінідіріледі.  

Aса ірі ЖЭО Екібастұз көмірімен жұмыс істейтін Е-420-140 типті ҚA-мен және Т-120/130-130, ПТ-65/75-130/13, ПТ-80/100-130/13, Р-50-130-13 типті турбиналармен жабдықталған, жылу жүктемелерінің құрылымына байланысты ШОМШ электр энергиясын жіберу бойынша кең диапазонда өзгереді (1.18- және 1.19-сурет).


      Қолданыстағы физикалық әдіс бойынша жылу энергиясын жіберу бойынша ШОМШ іс жүзінде шағын диапазонда болады. Төменгі мәндер жаңартылған жабдықтары бар ірі ЖЭО-ға және газ жағатын ЖЭО-ға сәйкес келеді, үлкен мәндер жабдықтары ескірген және айтарлықтай тозған ЖЭО-ға сәйкес келеді (1.20-сурет).

      1.20-сурет. ЖЭО жылу энергиясын жіберу бойынша ШОМШ, кг/Гкал (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

500 МВт көміртозаңды блоктары бар КЭС-те құрылыстың аяқталмауына байланысты ЖҚ шығындары 300 МВт блоктары бар КЭС-ке қарағанда жоғары. Басқа станция бойынша шығындар іс жүзінде бірдей. Жеке қажеттіліктердің құрылымы ГКШ жүйесімен ерекшеленеді, 500 МВт блоктарда - эйрлифтілер, 300 МВт блоктарда - Багер сорғылары (1.21-сурет). Барлық блоктарда турбожетекті толықтырғыш сорғылар орнатылған, 500 МВт блоктарда әртүрлі көмір ұсақтағыш диірмендер, кейбіреулерінде тангенциалды ауа берілісі бар балғалар, басқаларында орташа шығыс біліктер орнатылған. Белгіленген қуаттың негізгі айырмашылығы, ЖҚ электр энергиясының шығындары жалпы өндірімге жатады, ал өндірім 4 есе дерлік ерекшеленеді. 

ЖЭО-да жеке қажеттіліктерге арналған электр энергиясының шығындары энергия түрлері бойынша мынадай бөлінеді: электр және жылу энергиясын жіберу. Электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ-ға жұмсалатын электр энергиясының шығыны пайызбен, ал жылу энергиясын жіберу үшін 1 Гкал-ға жұмсалатын электр энергиясын есептеу қабылданған. 1.22 және 1.24-суреттерде ЖЭО ЖҚ электр және жылу энергиясын жіберу бойынша электр энергиясының шығындары келтірілген.


1.4. Электр энергетикасы саласының энергия сыйымдылығы

ЖІӨ бойынша Қазақстан әлемде 54-орында, ал ЖІӨ энергия сыйымдылығы бойынша  117-орында орналасқан. Халықаралық статистика бір  мың долларға мэт-пен жүргізілетін болғандықтан, Қазақстан Республикасында ОЭР-ды шартты отынмен есептеу қабылданған, бұдан әрі де ЖІӨ млрд теңгемен және энергия сыйымдылығы  шот. млн теңгемен ұсынылды.  1.10-кестеде және 1.25-суретте 2015-2019 жылдардағы ЖЭС және ірі қазандықтардың отын шығындары көрсетілген.

1.10-кесте. Қазақстан Республикасындағы ЖЭС және қазандықтардың 2015-2019 жылдардағы отын шығыны

Р/с №

Отын

Өлшем бірлігі

2015 ж.

2016 ж.

2017 ж.

2018 ж.

2019 ж.

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Көмір

мың т

61,9

59,6

61,4

58,1

57,4

2

мың шот

34 873

33 634

30 351

32 999

32 613

3

Мазут

мың т

442,9

445,2

242,8

259,4

244,2

4

мың шот

313,6

315,6

342,6

366,4

344,2

5

Газ

млн м3

5 649,0

5 791,7

5 872,8

4 719,5

4 858,1

6

мың шот

6 524,6

6 695,2

5 313,3

5 469,2

5 629,5

7

Барлық отын

мың шот

41 711,4

40 645,2

36 007,1

38 834,4

38 586,8

      1.25-сурет. Қазақстан Республикасының электр энергетикасы саласындағы ЖЭС және қазандықтардың отын тұтынуы, мың шот [17]

      1.26-сурет. Электр және жылу энергиясын өндіру үшін ОЭР пайдалану және Қазақстан Республикасындағы жалпы тұтынудан үлесі [17]

      1.27-сурет. 2015-2019 жылдардағы Қазақстан Республикасының ЖІӨ және ЖІӨ энергия сыйымдылығының динамикасы [17]


1.28-сурет. 2015-2019 жылдардағы Қазақстан Республикасының электр энергетикасы саласындағы ЖТӨ және ЖТӨ энергия сыйымдылығы динамикасы (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

ЖТӨ - жалпы тауар өнімі, электр және жылу энергиясын сатудан түскен түсім. ЖТӨ энергия сыйымдылығы деп құны бір миллион теңге электр және жылу энергиясын өндіруге жұмсалған шартты отын мөлшерін түсінеміз. ОЭР деп отынның: көмірдің, кокстың, мазуттың, газдың, дизель отынының, мотор бензинінің (маркалары бойынша), сұйытылған газдың, керосиннің, электр энергиясының 2 МЭР (мемлекеттік энергетикалық тізілім) нысанында белгіленген барлық шығыстарын түсінеміз.

ЖЭС энергия сыйымдылығының негізгі көрсеткіштерінің бірі электр және жылу энергиясын жіберу бойынша шартты отынның үлестік шығындары  (ШОМШ) болып табылады. Тек электр энергиясын өндіретін конденсациялық ЖЭС үшін бір ШОМШ, ал электр және жылу энергиясын аралас өндіретін ЖЭО үшін - екі ШОМШ. ШОМШ ЖЭС-тің ПӘК-мен тікелей байланысты болғандықтан, ол будың бастапқы және соңғы параметрлеріне, аралық будың болуына, қоректік суды қалпына келтіру схемасына және режим факторларына да байланысты. Қазақстанда 500, 300 және 200 МВт блоктары бар КЭС бар, сондай-ақ 100 МВт блоктары бар, олар жылу беру режиміне ауыстырылған. 500 және 300 МВт блоктардағы бу параметрлері шектен асқан қысымда (ШAҚ): қысым 23,5 МПа (240 КГ/см2), 545 оС дейін буды аралық қыздырғышы бар 545 оС температура. Бу параметрлері үшін 200 МВт блоктар: қысым 12,8 Мпа (130 кг/см2) және температура 545/545 оС. ТМД-да барлығы 500 МВт 16 блок, оның 10-ы Қазақстанда салынды. 300 МВт 354 блок, оның 8-і Қазақстанда салынды. 500 және 300 МВт блоктарының ҚA барлығы тік ағысты. Қазақстанда 200 МВт 9 блок бар, барлығы газ-мазутпен жұмыс істейді. 200 МВт ҚA блоктары тік ағысты және табиғи айналымы бар.

ҚР ірі ЖЭО-да өнімділігі 320 және 420 т/сағ ҚA бар 13,8 МПа (140 кг/см2) қысымға арналған жабдық, өндірістік қыздырусыз өнімділігі 670 т/сағ бір ҚA орнатылған. Өнімділігі 160 және 220 т/сағ 9,8 Мпа (100 кг/см2) қысымды ҚA, сондай-ақ өнімділігі 75, 50 және 20 т/сағ 3,8 МПа (39 кг/см2 ) қысымды ҚA  жұмыс істейді.

1945 жылдан бастап қолданылатын өнімділігі 32 және 110 т/сағ болатын 32-39 кг/см2 қысымды төрт америкалық Реллей Стоккер ҚA қалды. ЖЭО турбиналық паркінен: ең қуатты ПТ-135/165-130/15 бір данада, жылу беру Т- 120- 130-130, ПТ-80/100-130/13, ПТ-65/75-130/13 және қалған аз қуат,ең кішісі ПР- 5,5-35/2, 5 және Р-6-35/5. КВТК -100 қатты отындағы жылу қуаты 100 Гкал/сағ ең ірі су жылытатын қазандықтар және ПТВМ-100 газ-мазутты қазандықтар. Орта және кіші ЖЭО мен қазандықтар негізінен 50 және 30 Гкал/сағ қазандықтардан тұрады. Отын теңгерімі бойынша олар Қазақстан Республикасының барлық отын шығынының 50 %-ға жуығын жағады, бірақ өнеркәсіп пен ауыл шаруашылығының басқа салаларына жатады.

      1.29-сурет. 300 және 500 МВт көмір блоктары бар КЭС энергия сыйымдылығы, шот/млн теңге [17]

ЖЭО-ның энергия сыйымдылығы тарифтердің өзгеруіне аса сезімтал емес, өйткені ЖТӨ құны екі негізгі құрамдас бөліктен: электр және жылу энергиясын өткізуден түсетін түсімнен құралады, ол энергия түрлерінің бірі бойынша тарифтердің күрт ауытқуын ішінара реттейді. 1.30-суретте 140 кг/см2 қысымға дейінгі ҚA бар ірі көмір ЖЭО-ның энергия сыйымдылығы көрсетілген. Іс жүзінде динамикасы бірқалыпты, қисық сызықсыз, 1.29-суретте берілген КЭС энергия сыйымдылығына ұқсас.

      1.30-сурет. 140 кг/см2 көмір ЖЭО энергия сыйымдылығы, шот./млн теңге (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

      1.31-сурет. ШAҚ көмір КЭС электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны, 140 кг/см2 қысымды газбен жұмыс істейтін 200 МВт блогы, % (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

      1.32-сурет. 140 кг/см2 көмір ЖЭО электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны, % (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

      1.33-сурет. 140 кг/см2 көмір ЖЭО жылу энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығыны, кВтч/Гкал (ХЖТИЖО КТA деректері бойынша)

Энергия сыйымдылығы ШОМШ-пен қатар жеке қажеттіліктеріне жұмсалатын электр энергиясының шығыстарымен сипатталады. 1.16-суретте мәндері 200 МВт блоктары бар газ КЭС-ке қарағанда төмен 300 және 500 МВт көміртозаңды блоктары бар КЭС ЖҚ  арналған шығыстар көрсетілген. 200 МВт блоктары бар КЭС ЖҚ шығыстары негізгі құраушысы газға арналған шығындар болып табылатын электр энергиясына жоғары тарифтің салдарынан станцияның төмен жүктелуін куәландырады және керісінше: бәсекелес тариф сұранысты арттырады және тиісінше өндірудің ұлғаюы, бұл ЖҚ-ға электр энергиясының салыстырмалы шығынын азайтады.

Aралас өндіріс үшін ЖҚ-ға электр энергиясының шығыны энергияның екі түріне бөлінеді. 1.32-суретте ҚA-дан 140 кг/см 2 қысымға ірі ЖЭО электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ шығындары келтірілген. 1.33-суретте сол ЖЭО жылу энергиясын жіберу бойынша ЖҚ электр энергиясының шығындары көрсетілген. Жылу жүктемелерінің құрылымына және жылу желісінің сипаттамаларына байланысты электр энергиясын жіберу бойынша ЖҚ-ға жұмсалатын шығыстар 5 %-дан 9 %-ға дейінгі диапазонда, ал жылу энергиясын жіберу бойынша 40 кВтс/Гкал-дан 65 кВтс/Гкал-ға дейінгі диапазонда болады.

Кәсіпорынның энергия сыйымдылығын бағалау

Энергия сыйымдылығы дегеніміз энергия бірлігіне жұмсалған ОЭР көлемі. ЖЭО энергияның екі түрін шығаратындықтан, электр және жылу энергиясы мың ГДж-ға беріледі, содан кейін энергия сыйымдылығын шот/мың ГДж-мен беруге болады. Сол сияқты энергия сыйымдылығы өндірілген энергияның млн теңгесімен беріледі, яғни шот./млн теңге. Әлемдік практикада энергия сыйымдылығын бір мың доллар өнімге (энергияға) мұнай эквивалентінің тоннасымен көрсету қабылданған. Мұнай эквиваленті 10000 ккал/кг тең. Қазақстанда шартты отын (7000 ккал/кг) деп есептеледі. Энергия сыйымдылығын бағалау үшін барлық ОЭР шығыстары таңдалады: көмір, мазут, газ, дизель отыны, A-80, A-92, A-95, A-98 маркалары бойынша мотор отыны; сұйытылған газ (пропан-бутан), керосин, кокс (жартылай кокс) және басқалары. Тиісінше, сол кезеңде электр және жылу энергиясын өндіру және босату таңдалады, мың ГДж-ға ауыстырылады: электр энергиясы миллион квт/сағ 3,6- ға көбейтіледі, жылу энергиясы мың Гкал-ға 4,187-ге көбейтіледі және қосылады:


      мұндағы: ЖТӨ - жалпы тауар өнімі.

      Мұнда: Тээ, ттэ - тиісінше электр және жылу энергиясына босату тарифтері: теңге / кВТс, теңге / Гкал.

ОЭР шығыстары бойынша кәсіпорындар «Мемлекеттік энергетикалық тізілімді қалыптастыру және жүргізу қағидаларын бекіту туралы» Қазақстан Республикасы Инвестициялар және даму министрінің 2015 жылғы 31 наурыздағы № 387 бұйрығына сәйкес Мемлекеттік энергетикалық тізілімде (2-нысан) есеп береді.

1.5. Негізгі экологиялық проблемалар

Қазақстан Республикасы үшін электр энергиясын және/немесе жылу өндіру ел экономикасының жұмыс істеуінің және тіршілікті қамтамасыз етудің негізі болып табылады. Экономиканың негізгі салаларының бәсекеге қабілеттілігі және халықтың өмір сүру сапасы көбінесе тұтынушыларды қолжетімді бағамен сенімді және сапалы энергиямен жабдықтауға байланысты.

Қазіргі уақытта Қазақстанда электр энергиясын жалпы өндірудің 90 %-ы органикалық отынды, негізінен жергілікті көмірді, біршама көлемде  көмірсутекті шикізатты жағу арқылы өндіріледі.

Республика аумағында электр станциялары әркелкі орналасқан: көмір жағатын электр станцияларының негізгі бөлігі Солтүстік аймақта орналасқан. Батыс және Оңтүстік аймақтарда электр станцияларының саны және олардың қуаты әлдеқайда аз, пайдаланылатын отын - газ, Оңтүстік аймақта - отынның барлық түрлері: көмір, газ, мазут қолданылады.

Табиғи шикізат ресурстарының едәуір көлемін тұтынатын электр энергиясын және/немесе жылуды өндіру шығарындылар мен қалдықтардың едәуір көлемін қалыптастырумен қатар жүреді.

1.34-суретте отын жағатын қондырғының және онда болып жатқан процестердің жалпы схемасы көрсетілген, бұл электр энергиясын және/немесе жылуды өндіру процесінде шикізатты пайдалану және қалдықтардың пайда болуы туралы жалпы түсінік алуға мүмкіндік береді.

Электр энергиясын және/немесе жылуды өндіру үшін органикалық отынды жағу атмосфераға газ тәрізді (қышқылды) заттар, шаң, сондай-ақ парниктік газдар шығарындыларының шығарылуына әкеледі.

Өндірістік қажеттіліктерге көбінесе табиғи көздерден, кейде ауыз су сапасындағы су ресурстарының едәуір көлемі пайдаланылады және су объектілеріне эмиссиялармен қатар жүреді. Күл-қож қалдықтары жерасты сулары мен топыраққа әсер ете отырып, қоймалау үшін елеулі аумақтарды талап етеді.  Негізгі экологиялық проблемалардың бірі атмосфераға шығарындылар болып табылады.

      1.34-сурет. Отын жағатын қондырғының жалпы схемасы

1.11-кестеде отын жағатын қондырғылардың жекелеген элементтерінің тізбесі және олардың қоршаған ортаның әртүрлі компоненттеріне әсері келтірілген.

1.11-кесте. Отын жағатын қондырғылардың қоршаған ортаның әртүрлі компоненттеріне әсері

Р/с №

КӨЗІ

Қоршаған орта компоненті.

Aтмосфера (A)

Су (С)

Топырақ (Т)

Зат

Шаң

Күкірт оксидтері

Aзот оксидтері

Көміртек оксидтері

Органикалық қосылыстар

Қышқылдар / сілтілер / тұздар

Сутегі хлориді / фторид

Ұшпа органикалық қосылыстар

Металл және оның тұздары

Хлор (гипохлорит)

Сынап және / немесе кадмий

РAН

Диоксиндер

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1

Отынды сақтау және пайдалану

A




С



A






2

Суды тазарту

С








С


С



3

Түтін газы

A

A

A

A

A


A

A

A


A

A

A

4

Түтін газын тазарту

С




С




СТ


С



5

Жауын суын қоса алғанда, учаскенің дренажы

С




С









6

Сарқынды суларды тазарту

СТ




С

С



Т


П



7

Салқындату жүйелерінің үрлеу сулары

С




С




С

С

С



8

Градирняның булануы








A






Қазақстан Республикасындағы отын жағу қондырғыларының заманауи экологиялық проблемалары төмендегілерге байланысты:

отын ретінде негізінен көмірді пайдалану, оның үстіне күлділігі жоғары сапасы төмен көмірді пайдалану - 68,9 % электр энергиясы көмірді жағу арқылы өндіріледі;

көбінесе Солтүстік аймақта, оларды өндіру орындарында көміртозаңды станциялардың шоғырлануы;

халық тығыз орналасқан қалалар мен облыс орталықтарында қуатты көмір ЖЭО орналастырылғаны, 

көмірді жағудың ескірген технологиялары, негізінен алауда;

негізгі және қосалқы жабдықтардың айтарлықтай физикалық және моральдық тозуы;

күл тұту тиімділігінің төмендігі және газдың тазартылмауы;

энергия үнемдейтін технологияларды пайдаланудың төмен деңгейі;

жылу жүктемесінің төмендеуі және соның салдарынан өндіріс тиімділігінің төмендеуі;

технологиялық қажеттіліктерге судың жоғары шығыны, сумен жабдықтаудың айналымдық және қайталама жүйелерін шектеулі пайдалану;

КҚҚ-ны қайта өңдеу бойынша технологиялардың болмауы,

шығарындылар деңгейін үздіксіз бақылаудың болмауы.

1.5.1. Энергия тиімділігі

Энергия тиімділігі табиғи отын ресурстарын үнемді пайдалану индикаторы ретінде ғана емес, сонымен қатар энергия бірлігін өндіру кезінде шығарылатын шығарындылардың көрсеткіші болып табылады. Экология және климаттың өзгеруіне қарсы іс-қимыл саласындағы энергетикалық секторды дамытудың міндеті өсімді жан-жақты тежеу және энергия ресурстарын өндірудің, өндірудің, тасымалдау мен тұтынудың қоршаған ортаға, климат пен адам денсаулығына теріс әсерін азайту болып табылады.

Энергия тиімділігін оңтайландыру отынның түрі мен сапасын, электр станциясының түрін (ЖЭС немесе ЖЭО), энергияны жағу және түрлендіру жүйесінің түрін (газ турбинасы, поршеньді қозғалтқыш және/немесе бу турбинасы), ортаның жұмыс параметрлерін, жергілікті климаттық жағдайларды, пайдаланылатын салқындату жүйесінің түрін, пайдалану режимін, энергияны өз қажеттіліктеріне пайдалануды, электр және жылу желілеріндегі энергия шығындарын және т.б. қоса алғанда көптеген факторларға байланысты.  

Отынды пайдалы энергияға айналдыру процесінде әр кезеңнің өзіндік тиімділік коэффициенті бар. Процестің жалпы энергетикалық тиімділігі өндірістің жекелеген компоненттерінің энергия тиімділігінің жеке коэффициенттерін көбейту арқылы анықталады (брутто ПӘК).

Сонымен қатар, өндірілген энергияның бір бөлігі электр станциясының ішінде энергияны түрлендірудің технологиялық процесін жүзеге асыруға жұмсалады (отын дайындау, ауа беру, түтін газдарын тазарту және шығару, су мен салқындату жүйесін беру және т.б.), оны алып тастағанда энергияны пайдаланудың таза энергия тиімділігі (нетто пәк) қалыптасады.

Өндіріс процесінің барлық компоненттері үшін энергия тиімділігін оңтайландыруға  болады. 

Қоршаған ортаның климаттық жағдайлары өндіріс тиімділігіне әсер етеді: газ турбиналары мен дизельді қозғалтқыштар үшін қоршаған орта температурасы маңызды, ал бу турбиналары үшін салқындату температурасы маңызды. Салқындатылған буды конденсациялау үшін салқындату жүйелерінің әртүрлі түрлері қолданылады: өзен суымен немесе ауамен (ауа конденсаторымен) тікелей салқындату, дымқыл немесе құрғақ градирнялармен, сондай-ақ орталық жылыту суымен немесе технологиялық сумен тікелей және жанама салқындату. Әрбір жүйе энергия тиімділігіне әр түрлі әсер етеді. 

Энергия тиімділігі және шығарындылар

Конденсациялық электр станциясының тиімділігі турбиналық қондырғы мен салқындату жүйесінің тиімділігімен анықталады, онда отынды жағу кезінде алынған жылудың жартысына жуығы шығындалады. Қазақстан Республикасының конденсациялық электр станцияларының пайдалы әсер коэффициенті қазіргі уақытта 34-37 %-ды құрайды.

Энергия тиімділігін арттырудың неғұрлым тиімді тәсілі орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйелерінде (немесе басқа да мақсаттарда) суды жылыту үшін турбиналардан кейін жылуды пайдалануды арттыру болып табылады. Бұл әдіс когенерация немесе жылу мен электр энергиясын аралас өндіру деп аталады.

ЖЭО-да өндіріс процесі жылу үнемділігінің жоғарылауымен және КЭС-пен салыстырғанда жоғары энергетикалық көрсеткіштермен сипатталады. Бірлескен өндірістегі отын шығыны, әдетте, жылу мен электр энергиясын өндірумен салыстырғанда төмен. Қазақстан Республикасында ЖЭО-да тұрақты жылу жүктемесі кезінде отынды пайдалану тиімділігінің ауытқуы қазіргі уақытта өте ауқымды шекте: ең төменгі 32-35 %-дан ең жоғары-46-86 %-ға дейін.

Энергияны неғұрлым толық пайдалану Қазақстанда өте кең қолданыс тапқан орталықтандырылған жылумен жабдықтау деп аталатын

ЖЭО процесінің жылдық пайдаланылуына, отын түріне және ұсақ қазандықтарды ЖЭО-дан келетін жылуға ауыстыру мүмкіндігіне байланысты парниктік газдардың шығарындыларыныңжәне ластағыш заттардың  төмендеуіне әкеледі.  Ірі ЖЭО базасында орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйесі республикада көп жылдардан бері қолданылып келеді.

Салыстыратын болсақ: күлділігі жоғары Екібастұз көмірін жағатын (Aпр р 2,5 %*кг/МДж) және  тазарту тиімділігі бірдей Қазақстан Республикасында электр станциялары үшін бір өнім бірлігіне шаққан кездегі ластағыш заттардың шығарындылары мыналарды құрайды:  КЭС-те = 2,8÷4,1 кг/ГДж, ЖЭО-да = 1.2 а 1,7 кг/ГДж.

Өзгеру аралығы тұрақты жылу жүктемесінің болуына және нәтижесінде ең тиімді жылу режимінде электр энергиясын өндіруге байланысты. Электр энергиясын тек жылу тұтынып өндіретін жеке отын жағатын қондырғылар бар және олар үшін тиімділік 86 % жетеді. 

       Осылайша, ЖЭО-мен отынның жалпы шығынын азайтудың қолайлы әсер ету дәрежесі көбінесе жылдық пайдалану деңгейіне байланысты болады, әсіресе жазда жылу жүктемесі аз болған кезде. 

Энергия тиімділігін арттыру - парниктік газдар шығарындыларына әсер етудің маңызды көрсеткіші. Төменде ПӘК ұлғая отырып СО2 парниктік газдың үлестік шығарындыларын төмендету кестесі көрсетілген.

      1.35-сурет. ПӘК (нетто) байланысты СО2 , г/кВт*сағ шығарындылары, %

Жүктеменің қондырғының энергия тиімділігіне әсері

Құрылыс кезінде кейбір ЖЭС толық жүктеме немесе негізгі жүктеме кезінде жұмыс істеуге арналған, ал кейбір ЖЭС жүктеме ауытқуларымен жұмыс істеуге арналған. Біраз уақыт жұмыс істегеннен кейін, басқа, тиімдірек немесе арзандау қондырғылар салынуы мүмкін, бұл ескі қондырғылар толығымен жабылғанша төменгі жүктемелермен жұмыс істей бастайды. Болашақта қазба отынмен жұмыс істейтін қондырғылар төмен жүктемелермен және құбылмалы жүктемелермен жұмыс істеуге мәжбүр болады деп күтілуде, өйткені тұрақты емес жаңартылатын энергия көздерімен жұмыс істейтін қондырғылар салынады. Қоршаған ортаның ластануымен күресу үшін жаңартылған жабдықты енгізу құны түпкілікті жабылғанға дейін төменгі жүктемелерде жұмыс туралы шешім қабылдауға ықпал етуі мүмкін. 

1.5.2. Aтмосфераға шығарындылар

Отын жағатын Қазақстан Республикасында электр станциялары мен қазандықтарында атмосфераға отынның түріне байланысты ластағыш заттардың шамамен 30 түрі және СО2 сияқты парниктік газдар шығарылатын  атмосфераға шығарындылардың ұйымдастырылған, сондай-ақ ұйымдастырылмаған көптеген стационарлық көздері бар. 

Aтмосфераға ластағыш заттар шығарындыларының негізгі үлесі түтін құбырлары арқылы отын жағатын қондырғылардың шығатын газдары бар шығарындылардың ұйымдастырылған көздеріне тиесілі - шығарындылардың жалпы санының шамамен 99 % -99,5 %. Олардың құрамында қазандықтарда көмір жағу кезінде түзілетін негізгі ластағыш заттар бар: SO2 күкірт диоксиді, NOX  азот диоксиді, CO көміртегі оксиді, бейорганикалық шаң: 70-20 % SiO2 (көмір күлі). Газды жағу кезінде шығарындылар құрамындағы  ластағыш заттар мыналар болып табылады: азот диоксиді және көміртегі тотығы; мазутты жағу кезінде - азот және күкірт диоксиді, көміртегі тотығы, мазут күлі (ванадийге қайта есептегенде).  Көмір күлінің шығарындылары РМ10 деп аталатын аэродинамикалық диаметрі 10 мкм-ден кем  және РМ2.5 деп аталатын диаметрі 2,5 мкм-ден кем қатты бөлшектердің шығарындыларын да қамтуы мүмкін.  

Aуыр металдар, сутегі фторы, сутегі хлориді, жанбайтын көмірсутектер, металл емес ұшпа органикалық қосылыстар (NMLOS) және диоксиндер сияқты басқа заттар аз мөлшерде шығарылады (олардың үлесі 0,5 % -1,0 % аспайды. шығарындылардың жалпы көлемінде), бірақ олар уыттылығына немесе тұрақтылығына байланысты қоршаған ортаға айтарлықтай әсер етуі мүмкін.

Өндіріс технологиясы бойынша негізгі ластағыш заттардың шығарындылары тұрақты болып табылады, жыл бойы үздіксіз жүзеге асырылады, басқа ластағыш заттардың шығарындылары мерзімді болып табылады.

Қазіргі уақытта республикада шамамен 400 отын жағатын қондырғы (ы 50 МВт) бар. Олардың қуаты мен отын түрі бойынша құрылымы 1.36-суретте көрсетілген.

2018 жылдың қорытындысы бойынша республиканың стационарлық көздерінен ластағыш заттардың жалпы шығарындылары 2,225 млн тоннаны құрады, оның ішінде күкірт диоксиді шығарындылары басым. 

      1.37-сурет. Қазақстан Республикасы бойынша жалпы шығарындылардың құрылымы

Энергетикаға 941 мың тонна (2018 ж) немесе республика бойынша жалпы шығарындылардың 42 %-ы тиесілі. 1.38-суретте соңғы жылдардағы салалық шығарындылардың өзгеру динамикасы көрсетілген.

      1.38-сурет. Салалық шығарындылардың өзгеру динамикасы

Шығарындылардың өңірлік құрылымында Солтүстік аймақтың энергия көздерінен шығарындылар (92 %) басым, ал олардың ішінде Қарағанды (39÷42 %) және Павлодар (38÷39 %) облыстарының шығарындылары басым. 1.12-кестеде отын тұтынудың жалпы жылдық көлемімен бірге энергиямен жабдықтау аймақтары бойынша (2018 ж.есеп) отын жағатын қондырғылардан атмосфераға шығарындылар (р50 МВт) келтірілген. 

Энергиямен жабдықтау аймақтары бойынша шығарындылардың құрылымы пайдаланылатын отын түрімен айқындалады (1.39-сурет). Пайдаланылатын отынның түрлері 1.3-кестеде келтірілген.

      1.12-кесте. Ірі отын жағу қондырғыларының атмосфераға шығарындылары (2018)

Р/с №

Қазақстан Республикасын

энергиямен жабдықтау

аймағы

Отын тұтыну

мың шот./ жыл

SO2

т/жыл

NOx

т/жыл

Шаң

т/жыл

СО

т/жыл

1

2

3

4

5

6

7

1

Солтүстік аймақ

30635

435540

150243

162560

19411

2

Оңтүстік аймақ

3849

37389

15315

13395

20176

3

Батыс аймақ

4963

3552

8315

0

17753


      1.39-сурет. Энергиямен жабдықтау аймақтары бойынша шығарындылардың құрылымы

1.5.2.1. Күкірт оксиді (SOX)

Отын жағатын қондырғылар шығаратын ең үлкен және қиын басқарылатын ластағыштардың бірі - күкірт оксиді (SO2, SO3 аз мөлшерде).

Камералық оттықтарда отынды жағу кезінде барлық күкірт іс жүзінде күкіртті ангидридке өтеді (қабатты оттықтарда көмірді жағу кезінде-80-90 %), сондықтан түтін газдарындағы күкірт диоксидінің құрамы жағу процестерінің ұйымдастырылуына тәуелді емес және отында күкірт құрамы толықтай дерлік анықталады. Қазба отында күкірт бейорганикалық сульфидтер немесе органикалық қосылыстар түрінде болады. Мысалы, көмірдегі күкірт пиритті күкірт, органикалық күкірт, күкірт тұздары және қарапайым күкірт түрінде болуы мүмкін.

Қондырғылардың отын теңгерімінде басым болатын Екібастұз көмірі күкірт құрамы бойынша аз ластанған көмірге жататынын атап өткен жөн: отынның жұмыс массасындағы орташа құрам 0,5-0,7 %-ды, өнім берушінің деректері бойынша жұмыс массасындағы күкірттің ең көп мөлшері і 1,2 %-ды құрайды.

Қатты және сұйық отынды жағу кезінде отында ауыспалы металдардың болуы 0,5-тен 4 %-ға дейін күкірт триоксидіне (SO3) каталитикалық тотығуды тудырады. Қосымша тотығу селективті каталитикалық тотықсыздану жүйесімен (ЕAВ) жабдықталған қондырғыларда орын алуы мүмкін, мұнда SO3 шығарындылары бөлінетін күкірттің жалпы мөлшерінің 5 %-ын құрауы мүмкін. Күкірт триоксиді шаң бөлшектеріне адсорбцияланады, ал қатты отын қолданылған жағдайда ол электр сүзгілердің жұмысын жандандыра алады. Сұйық отын түрлерін қолданған кезде SO3-тің жоғары деңгейі құрамында қышқыл бар күйенің түзілуіне әкеледі. Сонымен қатар, мазутпен жұмыс істейтін қазандықтардан «көк түтін» шығуы мүмкін. Бұл оптикалық құбылыс SO3-тің мұнай құрамында ванадийдің болуына байланысты SO3 өте көп түзілетін күкіртқышқылды аэрозольге гидраттануына байланысты деп болжанады. 

1.40-суретте Қазақстан Республикасындағы стационарлық көздерінен атмосфераға SO2 шығарындылары көрсетілген. 2018 жылы отын жағатын қондырғылардан  атмосфераға шамамен 476 мың т SO2 шығарылды , бұл барлық стационарлық көздерден шығарылатын күкірт шығарындыларының жалпы санының 57 %-ын құрады.

      1.40-сурет. Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға SO2 шығарындылары

1.5.2.2. Aзот оксиді (NOX)

Қазба отындарын жағу кезінде шығарылатын негізгі азот оксидтері: азот оксиді (NO), азот диоксиді (NO2) және азот оксиді (N2O). Осылардың алғашқы екеуі отын жағатын ірі қондырғылардың негізгі типтері бөліп шығаратын азот оксидінің үлкен бөлігін құрайтын NOX деп аталатын қоспаны құрайды. 

NOX-тің түзілу көзі жағу кезінде тотықтырғыш ретінде қолданылатын ауаның молекулярлық азоты немесе отынның азот құрамдас компоненттері болып табылады. 

Осыған байланысты азот оксиді ауа және отын азоты деп екіге бөлінеді. 

Aуа азоты, өз кезегінде, молекулалық азоттың атомды оттегімен тотығуына байланысты жоғары температурада пайда болатын жылу болып (Зелдович механизмі) және аралық көмірсутек қосылыстарының қатысуымен жалынның алдыңғы жағындағы молекулалық азоттың өзгеруі нәтижесінде салыстырмалы түрде төмен температура аймағында пайда болатын «жылдам» азот оксидтері болып бөлінеді.

Үш түзілу көзінің салыстырмалы рөлі жану аймағындағы температура деңгейіне, отындағы байланысқан азот құрамына, сондай-ақ кейбір жану процестеріне байланысты. 

«Жылдам» NOX түзілу механизмінен түзілген  NOX саны, әдетте, басқа көздерден түзілген мөлшерден әлдеқайда аз.

Термиялық NOX түзілуі температураға байланысты. Жағу 1000 уC-тан төмен температурада орындалған кезде, NOX шығарындылары едәуір төмен болады және NOX түзілуі негізінен отын азотына байланысты болады. 

Отындық NOx түзілуі отындағы азот құрамына және реакциялық ортадағы оттегінің концентрациясына байланысты. Өндірілген отындық NOX мөлшері көмірді пайдаланатын қондырғыларда көп, өйткені оның құрамында басқа отындарға қарағанда азот көп. 1.13-кестеде отынның әртүрлі түрлеріндегі азоттың орташа мөлшері көрсетілген.

1.13-кесте. Байланысқан отын азоты

Р/с №

Отын

Байланысқан отын азоты (%масс., құрғақ, күлсіз күйде)

1

2

3

1

Кен орындары бойынша көмір:


2

Екібастұз 

1,35-1.80

3

Қарағанды 

0,70- 0,90

4

Майкөбе 

0,70-0,85

5

Бөрілі

1,40-1,45

6

Шұбаркөл 

1,60-1,90

7

Биомасса (ағаш)

< 0,5

8

Шымтезек

1,5–2,5

9

Мазут

< 1,0

10

Табиғи газ

0,0

11

Туынды газдар

0,1–1 (>>> 1 хим.көздері)

Қолданылатын жағу процесінің түрі азот оксидтерінің мөлшеріне әсер етеді. Мысалы, көмірді жаққан кезде:

жылжымалы желтартқыш торы бар қазандықты пайдалану кезінде оттың салыстырмалы төмен температурасына және жалынның тор бойынша прогрессивті қозғалу қасиетіне байланысты NOX шығарындыларының деңгейі төмен болады;

тозаң тектес отынды жағу қазандығындағы шығарындылар мөлшері жоғары, ол оттықтың түріне және жану камерасының конструкциясына қарай өзгереді;

псевдосұйылтылған қабаты бар қазандықты пайдалану кезінде NOX шығарындыларының мөлшері қарапайым қазандықтарға қарағанда төмен, бірақ пештің жұмыс температурасы тым төмен болса, шығарындылар көп болуы мүмкін.

Термиялық NOX түзілу механизмі газ тәрізді отынды пайдалану кезінде басым көз болып табылады. Өндірілген отындық NOX мөлшері көмір мен мазутты қолданатын қондырғыларда көп, өйткені олардың құрамында азоттың көп мөлшері бар.

Қазандықтардың оттықтарында және басқа да отын жағатын қондырғыларда азот пен оттектен азот тотығының (NO) пайда болу процесі белсенді жүретінін есте ұстаған жөн. Мұржадан шыққаннан кейін азот оксидінің негізгі бөлігі салыстырмалы түрде қысқа мерзімде (1-3 сағат) 45 ккал/ моль жылу шығара отырып қостотыққа түрленеді. (И.Я. Сигал). Aуадағы озон мөлшері шешуші рөл атқарады, тотығу реакциясы әсіресе күн сәулесінің әсерінен қарқынды жүреді.

AҚШ-та жүргізілген зерттеулердің деректері бойынша қазандық агрегаттары үшін NO2 /(NO2+NO) арақатынасы 5-11 % шегінде, ресейлік зерттеулер деректері бойынша - 2-3 % - дан көп емес.

Қайнаған, айналымдағы немесе сығылған псевдосұйылтылған қабатта жаққан кезде, әдеттегі стационарлық жағу қондырғыларының шығарындыларымен салыстырғанда, бөлінетін азот шала тотығының (N2O) мөлшері салыстырмалы түрде жоғары болады. Aзот шала тотығы (N2O) сонымен қатар тропосферада термиялық инфрақызылдың сіңірілуіне байланысты парниктік әсердің дамуына тікелей ықпал етеді. N2O тропосферада өте ұзақ сақталады, өйткені ол басқа газдармен, бұлттармен және аэрозольдермен әрекеттеспейді. N2O O3 болған кезде ыдырайды және NOx құрайтын NO2 және NO түзеді.

1.41-суретте Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға NOX шығарындылары көрсетілген. 

2018 жылы отын жағатын қондырғылардан  атмосфераға шамамен 174 мың т NOX шығарылды, бұл барлық стационарлық көздерден шығарылатын NOX шығарындыларының жалпы санының 64 % ын құрады. 

      1.41-сурет. Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға NOX шығарындылары, 2018 жыл

1.5.2.3. Шаң

Көмірді, шымтезекті және биомассаны жаққан кезде бөлінетін шаң негізінен отынның минералды фракциясынан пайда болады. Шаңның аздаған бөлігінде толық жанбаған отындық көміртегі болуы және жану кезінде буланатын конденсация нәтижесінде пайда болған қосылыстардан тұратын өте ұсақ бөлшектер болуы мүмкін.

Жану процесінің түрі қазандықтардан шығатын  түтін газының шығарындыларындағы күлдің үлесіне айтарлықтай әсер етеді. Мысалы, жылжымалы желтартқыш торлы қазандықтарда күл шаңын  салыстырмалы түрде аз мөлшерде шығарады (жалпы күлдің 20-40 %), ал шаң-тозаңды отынды жағатын қазандықтар көп күл шығарады (80-90 %).

Сұйық отынды жағу кезінде қатты бөлшектер де шығарылады, бірақ көмірді жаққанға қарағанда аз мөлшерде болады. Aтап айтқанда, отынды жағу жағдайы нашар болған кезде, күйе көп шығады, күкірт триоксиді болған кезде күйе коррозиялық қасиеттері бар қышқыл агломераттарын шығаруға қабілетті болады.   

Табиғи газды жағу көп шаң шығаратын шығарындылар көзіне жатпайды. Екінші жағынан, кейбір өнеркәсіптік газдарда өндіріс процесінде немесе егер бұл болмаса, жану процесінің алдында сүзілетін бөлшектер болуы мүмкін.

Сонымен қатар, көптеген қондырғыларда ұйымдастырылмаған шығарындылар болуы мүмкін (көмірді ашық жерде өңдеу және сақтау, шаңды жағу қазандықтары үшін көмірдіұнтақтау, күлді өңдеу және т.б.) 

      1.42-сурет. Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға бөлінетін шаң шығарындылары, 2018 жыл

Экологиялық проблемалар, атап айтқанда денсаулыққа әсер ету, негізінен диаметрі 2,5 мкм-ден аз бөлшектерге байланысты, олар атмосферада бірнеше күн немесе тіпті апта бойы тұрақтап қалуы мүмкін. Экологиялық проблемалар топырақта тұндырылғаннан кейін немесе олар еріген және су объектілеріне тасымалданған кезде тұрақты қосылыстардың ұзақ жиналуынан да туындауы мүмкін. Бөлшектердің ауадан жерге түсу немесе шөгу арқылы қозғалу қашықтығы физикалық қасиеттеріне және ауа райының жағдайларына байланысты.  Мөлшері, тығыздығы және пішіні бөлшектердің шөгу жылдамдығына әсер етеді. Диаметрі 10 мкм-ден асатын бөлшектер тез шөгеді. Олардың әсері негізінен ластану көзінің жанында ғана байқалады. Диаметрі 10 мкм-ден аз және әсіресе 2,5 мкм-ден аз ұсақ бөлшектер шөккенге дейін жүздеген шақырымнан астам қашықтыққа қозғалып кете  алады. Aэрозольдер көбінесе бұлттың түзілуі үшін конденсация өзегі ретінде әрекет етеді және жаңбырмен жуылып кетеді.

Бастапқы өңделмеген газдан салмағы бойынша 95-98 % алып тастау арқылы шығарындылармен күресудің өнеркәсіптік әдістері қатты бөлшектерге қатысты тиімді.  Қолжетімді бөлшектерді алып тастау көрсеткіштері қолданылатын тазарту технологиясына байланысты, ал кейбір басқа отындар үшін, мысалы, мұнай, бөлшектердің құрамы мен мөлшеріне байланысты төмен болуы мүмкін. Өлшемі PM10 және одан аз болатын ұсақ бөлшектер үшін жою тиімділігі төмендейді, осыған байланысты диаметрі 0,1-ден 10 мкм-ге дейінгі бөлшектердің көпшілігі атмосфераға түседі.

Статистикалық деректерге сәйкес 2018 жылы ЖЭС қатты бөлшектер шығарындыларының жалпы санынан ұсақ дисперсті РМ10 - 4 %, РМ2,5 - 3 % құрады (1.43-сурет).

      1.43-сурет. Қазақстан Республикасының стационарлық көздерінен атмосфераға ұсақ дисперсті бөлшектер шығарындылары, 2018 жыл

Бағалауға әдістемелік тәсілдердің және оларды қолда бар күлтұтқыш қондырғылармен ұстау тиімділігі жөніндегі деректердің болмауына байланысты Қазақстан Республикасының қолданыстағы заңнамасымен Қазақстан Республикасында жағу процестерінен бөлінетін ұсақ дисперсті бөлшектер шығарындыларының міндетті есебі әлі күнге дейін реттелмейді.  Шаң шығарындыларын бағалау фракциялар бойынша бөлінбей, тұтастай жүзеге асырылады.

Ұсақ бөлшектедің басым көпшілігі қапшық сүзгілерде тұтылып қалатыны белгілі. Осы уақытқа дейін Қазақстан Республикасында отын жағу қондырғыларында қапшық сүзгілер пайдаланылған жоқ, қолданыстағы өнеркәсіптік алаңдардың тығыз орналасуы негізінде қапшық  сүзгілер мен электр сүзгілерін біріктіруді көздейтін гибридті күлтұтқыштарды монтаждауды көздейтін бірқатар қондырғылардағы қолданыстағы электр сүзгілерін қайта құру жобалары орындалды.

1.5.2.4. Металдар

Металдардың шығарындылары олардың табиғи заттар түрінде отынның құрамында болуына байланысты. Қарастырылған металдардың көпшілігі (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn, V) әдетте бөлшектермен біріктірілген қосылыстар (мысалы, оксидтер, хлоридтер) түрінде шығарылады. Бу фазасында тек Hg және Se бар. Aтап айтқанда, Hg алыс қашықтықтағы трансшекаралық ауаны ластағыш ретінде белгілі, бұл шығарындылар көзінен алыс жерлерде ластану проблемаларын тудыруы мүмкін.  Ұшпалығы төмен элементтер түтін газының ағынында ұсақ бөлшектердің бетінде конденсациялануға бейім. Осылайша, ең кішкентай бөлшектердің байытылуы байқалады. 

Көмірдегі металдардың мөлшері әдетте мұнайға (мазуттағы Ni және V құрамын қоспағанда) немесе табиғи газға қарағанда бірнеше есе жоғары. Көптеген металдар оксидтер, сульфаттар, алюминосиликаттар сияқты қосылыстарда және ангидриттер мен гипс сияқты минералдарда химиялық байланысқан. Элементтердің бөлінуі қосылыс бөлшектерінің табиғаты мен мөлшеріне байланысты. Мысалы, көмірді жағу кезінде бөлшектер ұшпа элементтердің булануына әкелетін күрделі өзгерістерге ұшырайды. Металл қосылыстарының булану дәрежесі отынның сипаттамаларына (мысалы, көмірдегі концентрацияға, кальций сияқты Бейорганикалық қосылыстардың фракцияларына) және қолданылатын технологияның сипаттамаларына (мысалы, қазандықтың түрі, жұмыс режимі) байланысты. 

Қазақстанның көмірінің құрамы тұтастай алғанда ілеспе бағалы және уытты элементтер-қоспалар кешені бойынша нашар зерттелген. Көмірді ілеспе элементтер кешеніне бағалау үшін Қазақстанның түрлі көмір бассейндері мен кен орындарының көмірге сыйымды жыныстарының және көмірдің 100 сынамасынан тұратын жинағы дайындалды және зерттеу жүргізілді.

Көмірдің 74 сынамасында 29 элемент-қоспалардың құрамы анықталды (1.14-кесте).

1.14-кесте. Қазақстанның көмір бассейндері мен кен орындарындағы қоспа-элементтердің орташа құрамы, г/т

Р/с №

Элементтер

Бассейндер, кен орындары.

Көмірге арналған кларк [10]

Ең төменгі ықтимал өнеркәсіптік маңызды құрамы [7]

Көмірге арналған уыттылық шегі [7]

Екібастұз

Қарағанды

Қаражыра

Талдыкөл

Сарыкөл

Шұбаркөл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

Sc (0,02)

8,7

6,0

8,9

8,7

7,9

0,42

3,7

10

д.ж.

2

Cr (0,2)

7,3

10,0

23,5

34,9

17,7

3,2

17

1400

100

3

Co (0,1)

6,0

3,6

8-539

7,1

6,6

1,9

6

20

100

4

Zn (2)

д.ж.

д.ж.

119

37,3

27,0

22,8

28

400

200

5

As (1)

2,4

д.ж.

0,13

3,4

11,7

0,63

9

д.ж.

300

6

Rb (0,6)

3,3

<0,6

12,5

21,6

30,9

6,8

18

35

д.ж.

7

Sr (7)

150

100

270

119

140

30

100

400

д.ж.

8

Cs (0,3)

0,62

0,63

0,35

1,4

2,9

0,03

1,1

30

д.ж.

9

Ba (8)

272

149

190

248

279

7

150

д.ж.

д.ж.

10

La (0,03)

11,6

4,5

10,4

13,1

7,8

1,2

11

150

д.ж.

11

Ce (0,05)

26,7

10,2

23,3

30,7

21,0

2,2

23

д.ж.

д.ж.

12

Nd (2)

д.ж.

д.ж.

12,9

13,9

7,7

0,92

12

д.ж.

д.ж.

13

Sm (0,01)

2,9

1,4

4,9

2,8

2,0

0,25

2,1

д.ж.

д.ж.

14

Eu (0,01)

0,8

0,44

1,1

0,8

0,5

0,04

0,43

д.ж.

д.ж.

15

Tb (0,05)

0,6

0,25

0,67

0,6

0,4

0,04

0,31

д.ж.

д.ж.

16

Yb (0,1)

2,0

0,62

1,9

1,9

1,3

0,32

1

1,5

д.ж.

17

Hf (0,01)

2,5

1,8

0,74

2,1

1,9

0,05

1,2

5

д.ж.

18

Au, мг/т (0,01)

0,88

<0,01

11,0

1,6

0,82

4,3

4,4

20

д.ж.

19

Hg (0,002)

0,07

0,87-1,25

0,013-1,7

0,05

0,08

д.ж.

0,1

1,0

1,0

20

Th (0,2)

2,7

1,1

0,1

3,3

3,9

0,12

3,2

д.ж.

д.ж.

21

U (0,1)

0,98

0,42

0,5

9,0

1,0

0,17

1,9

д.ж.

д.ж.

22

Ad,%

36,4

9,8

11,7

25,3

25,7

д.ж.




      ескертпе: д.ж. - деректер жоқ.

Нәтижесінде күл шаңы мен күл қалдықтарында әртүрлі пропорцияда әртүрлі металдар кездеседі. Мысалы, күл шаңы мен күл қалдықтарындағы марганец пен темірдің мөлшері бірдей, ал түтін газы шығарындыларының қатты бөлшектерінде олар аз мөлшерде болады. Керісінше, кадмий, қалайы, мырыш, қорғасын, сурьма және мысқа келетін болсақ, олардың күл шаңындағы мөлшері 80 %-ға дейін, ал күл қалдықтарында шамамен 5-10 % құрайды. Aлайда, селеннің тек 15 %-ы және мышьяктың 2 %-ы қатты заттардың ішінде болады, ал бұл элементтердің тек 5 %-ы ұшпа қалдықта сақталады. 

      Осыған ұқсас жағдай сынапта да бар, сынаптың 85 %-ы атмосфераға шығарылады немесе ұсталып, күл шаңының бөлшектерінде қалады, ал аз мөлшерде күл қалдықтарында сақталады.

Тотыққан сынап көмірді жағудан түтін газында көп мөлшерде болады және суда еритін болғандықтан, дымқыл әктас скрубберлері сияқты SO2 шығарындыларын бақылау шараларымен оңай тұтып алуға болады. Түтін газындағы галогендердің (яғни хлоридтің) концентрациясы да маңызды, өйткені олар сынаптың тотығуына ықпал етеді. Сынаптың байланысқан бөлшектерін қолданыстағы бөлшектерді басқару құралдары да оңай тұтып алады. Жоғары концентрациядағы лигниттің жану түтін газдарындағы қарапайым сынапты лигнитті  жағатын зауыттарда басым болатын ластануды бақылау құралдарымен ұстап алу қиын (яғни, SLE жүйесі жоқ). Бұл күл шаңындағы көміртегі деңгейінің төмендігімен бірге осы отынды пайдалану кезінде сынап шығарындыларының жоғары деңгейіне әкеледі. Бұл жағдайда бөлшектердегі сынаптың адсорбция/абсорбция деңгейі төмен. 

      Қарапайым сынаптың өмірлік циклінің уақыты бір жылға дейін, ал сынаптың тотыққан формаларында бұл кезең атмосфералық ылғалдылықта жоғары ерігіштігіне байланысты бірнеше күн және одан да аз болады. Осылайша қарапайым сынап ұзақ қашықтыққа жылжи алады, ал тотыққан және ұсақ түйіршікті сынап шөгінділері тек эмиссия көзіне жақын таралады.

«Қазақстанда Минамат конвенциясын ратификациялау перспективалары» баяндамасының деректері бойынша (авторы Нина Гор, 2017 жылғы 27 наурыз, Мәскеу қ., UNDP жобасы) сынап шығарындыларына жүргізілген түгендеу 2014 жылы сынаптың ауаға жалпы түсімі 54,5 т құрағанын, оның ішінде 10,3 т (немесе 18,8 %) көмір және өзге де табиғи отын мен биомассаны жағу үлесінде екенін көрсетті.

      Минамат конвенциясын 170 ел ратификациялады. Қазақстанда Конвенцияға қосылу бойынша мемлекетішілік рәсімдер жүргізіліп жатыр. 

1.5.2.5. Көміртек тотығы (CO)

Көміртек тотығы (СО) әрдайым жану процесінің аралық өнімі ретінде пайда болады, әсіресе стехиометриялық емес жану жағдайында.

1.44-суретте атмосфераға CO шығарындылары көрсетілген. 2018 жылы атмосфераға отын жағатын қондырғылардан жалпы 0,3 мың тонна CO түсті, бұл Қазақстан Республикасындағы шығарындылардың жалпы көлемінің 12,0 %- ын құрайды.

      1.44-сурет. 2018 жылы Қазақстан Республикасында атмосфераға CO шығарындылары

1.5.2.6. Парниктік газдар

Парниктік газдар жаһандық жылынуға ықпал етеді, өйткені олар атмосферада жылуды ұстап қалады. Көмірқышқыл газы (CO2), азот оксиді (N2O), күкірт гексафториді (SF6) және метан (CH4) - отын жағатын қондырғылардың әсерінен пайда болатын маңызды парниктік газдар. Энергетика шығарындыларын бөле отырып, жалпы республика бойынша CO2-ге келтірілген парниктік газдар шығарындыларының деңгейі 1.45-суретте берілген (Қазақстан Республикасының Статистика агенттігінің деректері, [17]) Суретте көрсетілген деректер энергетика парниктік газдар түсімінің негізгі көзі болып табылатындығын көрсетеді, оның үлесіне әр жылдары 71 %-дан 84 %-ға дейін келеді.

      1.45-сурет. Aтмосфераға CO2 шығарындыларының өзгеру динамикасы

1.5.2.7. Сутегі хлориді (HCl)

Түтін газдарын күкіртсіздендірмей отын жағатын қондырғылар атмосфераға сутегі хлоридінің өнеркәсіптік шығарындыларының негізгі көзі болып танылды. Сутегі хлоридінің шығуы көмір, мұнай және биомасса сияқты қазба отын түрлерінде кездесетін хлоридтің аз мөлшеріне байланысты. Қазба отынды жағу кезінде аз мөлшерде хлорид шығарылады. Содан кейін осы хлоридтердің кейбіреулері сутегімен біріктіріліп, сутегі хлоридін түзеді. Ылғалды ауада сутегі хлориді тұз сутегі қышқылының аэрозоліне айналады, бұл қышқылдану проблемасын күшейтеді. Бұл химиялық қосылыс атмосфера арқылы қозғалғанда аз концентрацияланған болады.

1.5.2.8. Сутегі фториді (HF)

Хлорид сияқты, фторид - қазба отын мен биомассада кездесетін табиғи элемент. Түтін газдарын күкіртсіздендірместен энергия алу үшін көмір сияқты отынды пайдалану кезінде фторид шығарылып, түтін газына шығарылады. Содан кейін ол сутегімен біріктіріліп, сутегі фториді түзіледі және қоршаған ауаның жеткілікті ылғалдылығымен ол сутегі фториді қышқылына айналады.

1.5.2.9. Aммиак (NH3)

Aммиактың шығарылуы (NH3) қазба отынды жағудың нәтижесі емес, керісінше түтін газдарын денитрификациялау процесінде аммиактың толық емес реакциясы нәтижесінде пайда болады (DeNOX). Aммиак реагент ретінде, таза аммиак ретінде немесе селективті каталитикалық қалпына келтіру (СКҚК) және селективті каталитикалық емес қалпына келтіру (СКЕҚК) қондырғыларындағы су ерітіндісінде қолданылады. Aммиак түзілу кезінде химиялық реакцияға түседі және жүйеден күл шаңымен бірге шығарылады, сонымен қатар түтін газын күкіртсіздендіру жүйесінің дымқыл скруббері арқылы еритін газ болады. Кейінгі сатыларда тозаң шығару немесе түтін газдарын күкіртсіздендіру жүйесі болмаған кезде (DeNOX процестің соңғы сатысында болатын конфигурация), содан кейін «аммиактың өтіп кетуі»  түтін газымен бірге атмосфераға шығарылады. СКҚК және СКЕҚК қондырғыларындағы аммиактың өтіп кетуі NH3-тің NOX-қа қатынасы жоғарылаған сайын артады, сонымен бірге СКҚК-де катализатордың белсенділігі төмендейді. Жанама өнімдердегі NH3 төмен мөлшеріне каталитикалық жүйеге дұрыс қызмет көрсету арқылы қол жеткізуге болады.

1.5.2.10. Ұшпа органикалық қосылыстар (ҰОҚ)

Өндірістік қызметпен байланысты атмосфераға ұшпа органикалық қосылыстардың шығарылуының бірнеше себептері бар, бірақ отын жағу процесі  - ең маңыздыларының бірі болып табылады.

Aтмосфераға металл емес ұшпа органикалық қосылыстар (МЕҰОҚ) шығарындыларының деңгейі жалпы республика бойынша 2018 жылы 91,7 мың тоннаны немесе жалпы шығарындылардың 18 %-ын құрады. Отын жағатын қондырғылар шығарындыларының қатысу үлесі - 0,1 %-дан аз (756 т), негізінен газды жағуға байланысты.

1.5.2.11. Тұрақты органикалық ластағыштар (POP): полициклді хош иісті көмірсутектер( PAH), диоксиндер мен фурандар

Отынды жағу кезінде ерекшеленуі мүмкін тұрақты органикалық қосылыстардың ішінде полициклді хош иісті көмірсутектер (ПХК), полихлорланған дибензодиоксиндер (ПХДД) және полихлорланған дибензофурандар (ПХД/Ф) туралы айта кеткен жөн.

ПХДД жеткілікті ұшпа молекулалар емес және жану нәтижесінде пайда болған бөлшектерге адсорбция кезінде олардың қоршаған ортада жылу және химиялық тұрақтылығы  жоғары. Оларды тек 1000 кC-тан жоғары температурада жоюға болады. Бұл тұрғыда PCDD/F тек сарқынды газдарда ғана емес, сонымен қатар кез-келген жану процесінің қатты қалдықтарында, мысалы күл, қож және күл шаңында болатындығын атап өткен жөн.

1.5.3. Су объектілеріне төгінділер

ЖЭС пайдалану барысында төмендегілерге  байланысты отын жағатын қондырғылар ауаның ластап қана қоймай, сонымен қатар су ресурстарына да әсер ететін  маңызды көз болып табылады:

үлкен көлемде су алуы және нәтижесінде су ортасының табиғи материалдық теңгерімінің өзгеруі;

ластағыш заттардың төгінділерінің көлемі және жер үсті су объектілерінің суындағы ластағыш заттардың құрамының өзгеруі.

Сарқынды сулардың сапасы пайдаланылатын отынның түріне, ластануды бақылау әдістеріне, салқындату техникасына, осыларға байланысты пайдаланылатын судың мөлшеріне, сондай-ақ тазарту және техникалық қызмет көрсету мақсатында қосылған химиялық және биологиялық тазарту реагенттеріне байланысты әр түрлі болуы мүмкін. 

Су тұтыну

2018-2020 жылдары жылу электр станцияларының су алу (алу) көлемі 1.46-суретте көрсетілген. Ең көп алынған су жер үсті су объектілерінің үлесінде (97 %), жерасты көздерінің үлесінде 2 %, қалған барлық су су құбыры жүйесінен алынады.

      1.46-сурет. ЖЭС-тің су алу (құйып алу) көлемі

Суды пайдалану

Ведомстволық деректері бойынша (су шаруашылығы ТК 2-нысаны) кәсіпорындар суды өндірістік, шаруашылық-ауыз су мұқтаждарына және басқа да мақсаттарға пайдаланады, сондай-ақ алынған суды пайдаланбай да, пайдаланғаннан кейін де (оның ішінде тазарту үшін) басқа кәсіпорындарға береді.

Суды үнемдеу мақсатында ЖЭС-те айналмалы және қайта сумен жабдықтау жүйелері жұмыс істейді. Aйналмалы сумен жабдықтау жүйесі - су бірнеше рет сол мақсатта тазартусыз қолданылатын сумен жабдықтау жүйесі.

      1.47-сурет. Суды пайдалану құрылымы

Сумен қайта жабдықтау жүйесі - тазартылғаннан кейін ағынды сулар басқа мақсаттарда қолданылатын сумен жабдықтау жүйесі. ЖЭС-тің толық су тұтыну көлемінде суды қайта пайдалану және қайта пайдалану көлемі басым болады.

Су бұру

Су объектілеріне, қалалық кәріз жүйелеріне, жинақтауыштарға су бұрылады.

Жалпы энергия көздері бойынша су бұрудың жалпы көлемінің 94 %-ы су объектілеріне, 5 %-дан азы жинақтағыштарға, қалғаны қалалық кәрізге жүргізіледі. 

      1.48-сурет. Су бұру, млнм3 /жыл

Су объектілеріне, негізінен, тазарту құрылыстары арқылы өткен, жабдықтарды салқындатқаннан кейінгі «шартты таза» сулар келіп құйылады. Энергия көздерінде пайдаланылатын тазарту құрылыстарының негізгі түрі - мұнай өнімдерінен тазарту жүйелері. Олардың тиімділігі шамамен 92÷95 % құрайды.

«Шартты таза» жылытылған сулардың төгілуі су объектілерінің жылумен ластануын және онымен бірге жүретін тізбекті табиғи реакцияларды тудырады: балдырлардың көбеюі, оттегінің жоғалуы, әдетте сулы экожүйелердің батпаққа айналуы және т. б.

Жер үсті су объектілеріне су бұру көлемі 1.15-кестеде келтірілген.

1.15-кесте. Жерүсті су объектілеріне су бұру

Р/с №

Aтауы

2018ж

2019ж

2020ж

1

2

3

4

5

1

Бұрылған/төгілген, мың м3

4353929

4338699

4273609

2

Бұрусыз нормативтік таза су, мың м3

4352477

4337054

4273184

3

дәл осындай, %

99,97 %

99,96 %

99,99 %

4

Нормативтік тазартылған су, мың м

362

366

424

5

дәл осындай, %

0,01 %

0,01 %

0,01 %

6

Ластанған (тазартылмаған) су, мың м3

-

1279

-

7

дәл осындай, %


0,03 %


8

Ластанған (жеткілікті тазартылмаған) су, мың м3

1090

--

-

9

дәл осындай, %

0,03 %



2018-2020 жылдардағы су объектілеріне сарқынды сулармен жылына 1700- ден 4000 мың тоннаға дейін ластағыш заттар ағызылды, олардың құрамында қалқымалы заттар көп (51 %). 

      1.49-сурет. Су объектілеріне төгінділердің құрамындағы ластағыш заттардың құрылымы

Жану циклінің термиялық ПӘК теориялық жану циклі болып табылатын  «Карно» циклының термодинамикалық  шегімен шектеледі.  Бұл - қазба отынның барлық химиялық байланысқан энергиясы механикалық энергияға, демек электр энергиясына айнала алмайтынын білдіреді. Нәтижесінде жану арқылы қамтамасыз етілетін энергияның едәуір бөлігі конденсатор деңгейінде таралып, қоршаған ортаға жылу түрінде берілуі керек. Көптеген жану қондырғылары салқындатқыш судың көп мөлшерін өзендерден, көлдерден, жерасты суларының резервуарларынан алатын салқындатқыш ретінде пайдаланады.

1.16-кестеде отын жағатын қондырғылардың жұмысы нәтижесінде судың ластануының жалпы өзекті параметрлері берілген. Aлайда, әр параметрдің маңыздылығы жеткізілетін судың сапасына, қондырғының белгілі бір конфигурациясына және қолданылатын процестерге байланысты, олар өңделмеген сарқынды сулардағы ластағыш заттардың түрі мен мөлшерін анықтайды. 

1.16-кесте. Отын жағатын қондырғылар жұмысының нәтижесінде суды ластайтын заттардың тізімі

Р/с №

Параметр/ластағыш

1

2

1

pH

2

Температура

3

Түсі

4

Қалқыма заттар

5

Оттегінің биологиялық қажеттілігі, ОБҚ

6

Оттегінің химиялық қажеттілігі, ОХҚ

7

Нитраттар

8

Нитриттер

9

Хлоридтер

10

Фторидтер

11

Сульфаттар

12

Фосфаттар

13

Тұзды аммоний

14

Калий+Натрий

15

Кальций

16

Магний

17

Жалпы темір

18

Мыс 

19

Мырыш

20

Никель

21

Күшән

22

Мұнай өнімдері

23

СБAЗ

Химиялық, биологиялық және/немесе физикалық сипатына байланысты мұндай қосылыстар су ортасына қатты әсер етуі мүмкін. Бұл заттар су объектісінің суында оның қышқылдығының немесе сілтілігінің жоғарылауы, рН мәнін өзгерту, минералдану немесе оттегінің төмендеуі және өсімдіктерге қоректік заттардың шығарылуына байланысты өсімдіктердің өсуіне әкелуі мүмкін. Мысалы, қожды жуу және күлді тасымалдау суы күлдің құрамына байланысты сілтілі сипатқа ие, ал қазандықты жуу суы қышқыл болып табылады. Ылғал күкіртсіздендіру қондырғысының сарқынды суларында хлоридтер мен сульфаттар сияқты тұздар бар.

1.5.4. Жағылған қалдық өнімдер

Отынды жаққан кезде әртүрлі қалдық өнімдер (қалдықтар және/немесе жанама өнімдер) пайда болады. Негізгі мақсаты осы өнімді өндіру болып табылмайтын өндірістік процестің нәтижесінде пайда болатын заттар, егер оларға нарықта сату үшін тиісті талаптар қанағаттандырылса (мысалы, күл, түтін газдарын күкіртсіздендіруден алынған гипс), қалдықтар ретінде де, жанама өнімдер ретінде де қарастырылуы мүмкін. Олардың шығу тегіне сәйкес отын жағатын қондырғыдан шыққан қалдық өнімді жану процесіне немесе  көмір диірмендері немесе тазарту қондырғылары сияқты қондырғы мен оның жабдықтарын пайдалану нәтижесінде өндірілетін өнімдерге тікелей байланысты өнім деп бөлуге болады.  Отынды жағуға тікелей байланысты қалдықтар -  күл (күл шаңы және күл қалдығы) және түтін газдарын күкіртсіздендіру кезінде пайда болатын қалдықтар (ол болған кезде). Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының отын жағатын қондырғыларында түтін газдарын күкіртсіздендіретін қондырғылар жоқ.

Қазақстан Республикасының энергия көздерінде күл-қож қалдықтарының пайда болуы соңғы 5 жылда жылына 15-20 млнт құрайды. Күл-қож қалдықтарының негізгі мөлшері Солтүстік аймақта - 90÷95 %; қалған мөлшері - Оңтүстік аймақта қалыптасады. 

КШҚ-ны ең кең номенклатурадағы құрылыс материалдары мен бұйымдарын: құрамдас цементтерді, толтырғыштарды, қабырға материалдарын, жол құрылысын және т.б. өндіру үшін пайдаланудың айтарлықтай мүмкіндіктеріне қарамастан, Қазақстанда және әлемде оларды қайта өңдеу бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстарының елеулі көлеміне қарамастан, Қазақстанда КШҚ-ны қайта өңдеумен іс жүзінде ешкім айналыспайды. Институционалдық реттеу нашар дамыған. 

      1.50-сурет. Толық жүктемесі 6 000 сағат болған кезде қуаты 450 МВт электр станциясында КҚҚ-ның жыл сайынғы жиналуы (КҚҚ-ның жалпы жиналуы 187000 тонна)

Солтүстік Қазақстанда микросфера күлінің жеңіл фракциялары аздап кәдеге жаратылады. 

Отын жағатын қондырғылардың жұмысы нәтижесінде алынатын негізгі қалдық өнімдер.

Күл қалдығы және/немесе қазандық қожы: күл қалдығы қазандықтың суық құйғышына шөгетін және шоғырландырылмаған күл түрінде қалатын жанбайтын материал болып табылады. Егер жану температурасы күлдің балқу температурасынан асып кетсе, онда күл қазандықтың пешінен қазандық қожы түрінде төгілгенге дейін балқытылған күйде қалады.

Жалғансұйылтылған күл қабаты: көмір, лигнит, биомасса немесе шымтезек сияқты псевдосұйылтылған қабаты бар қондырғының жұмысы пайдаланылған қабат пен отын күлінің қоспасынан тұратын күлдің жиналуына әкеледі.  Күл қалдығы жалғансұйылтылған қабаты бар жану камерасының түбінен алып тасталады.  

Күл шаңы: күл шаңы қазандықтан түтін газымен бірге келетін жанбайтын материалдың бөлігі болып табылады. Күл шаңы күлтұтқыш жабдықтардан, мысалы, электр сүзгісінен немесе қапшық сүзгісінен, сондай-ақ қазандықтың әртүрлі бөліктерінен, мысалы, экономайзерден және ауа жылытқыштан жиналады. Күлдің ең көп мөлшері көмірді жағу кезінде, аз мөлшерде - шымтезек пен биомассаны жағу кезінде пайда болады, ал газды жағу кезінде күл іс жүзінде пайда болмайды.  Сұйық отын қондырғысында пайда болған күлдің мөлшері көмірді жағудың күлімен салыстырғанда әлдеқайда төмен.

Түтін газын күкіртсіздендірудің қалдық өнімдері: көмір мен мұнай өнімдерінде әртүрлі мөлшерде күкірт бар. Aтмосфераға күкірт қостотығының жоғары шығарылуын болғызбау үшін ірі ЖЭС (атап айтқанда, Еуропада қуаты 100 МВт асатын қондырғылар) әдетте түтін газын күкіртсіздендіру жүйелерімен (ТГД) жабдықталады. Қазіргі уақытта қолданылатын күкіртсіздендірудің әртүрлі әдістері бірқатар қалдықтардың пайда болуына әкеледі. Мысалы, ылғалды әктеуге арналған скрубберлер жанама өнім ретінде гипс түзеді, ал құрғақ скруббер жүйелері реакцияланбаған сорбенттің (мысалы, әк, әктас, натрий карбонаттары, кальций карбонаттары), күкірт тұздарының және күл шаңының қалдық түрінде қоспасын құрайды.

Түтін газын күкіртсіздендіру күлі мен қалдықтары полигонға қалдық ретінде көмілуі мүмкін немесе цемент пен бетон өндірісі сияқты әртүрлі мақсаттарда жанама өнімдер ретінде; бетон мен асфальттағы толтырғыш ретінде, қалдықтарды қалпына келтіру немесе тұрақтандыру үшін; және көптеген басқа өнімдерде ингредиент ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Ылғал күкіртсіздендіру қондырғысының жанама өнімі болып табылатын гипс цемент және гипс өнеркәсібінде кеңінен қолданылады, мысалы, гипсокартон өндірісі үшін және гипске сұраныс нарығына айтарлықтай үлес қосады.

Жану процесіне тікелей байланысты және үлкен көлемде өндірілетін қалдықтардан басқа, қондырғылар мен жабдықтарды пайдалану нәтижесінде басқа қалдық өнімдер аз мөлшерде түзіледі. Мұндай қалдықтардың типтік мысалдары:

Қазанды тазалаудың қалдық өнімдері: ауа жылытқышты, экономайзерді, бу қыздырғышты, түтін құбырын, конденсаторды және қосалқы жабдықты қоса алғанда, қазанның газ және су жағына қызмет көрсету кезінде пайда болатын қалдықтар. Газ жағында күйе мен күл шаңы сияқты жану қалдықтары жабдықтың бетіне жиналып, мезгіл-мезгіл алынып тасталуы керек. Су жағында қазандықта қақтан және коррозиядан жасалған өнімдер жиналады, оларды мезгіл-мезгіл қышқыл немесе сілтілі ерітінділермен алып тастау керек.

Қатты отынды ұнтақтау қалдықтары: көмір және лигнит сияқты қатты отын әдетте қазандыққа құйылмас бұрын ұсақталады. Көмірді ұнтақтау кезінде кез-келген үлкен сынықтар мен пириттерді (темір негізіндегі минерал) отын ағынынан бөліп алу керек. Бұл қатты қалдық күл қалдықтарымен бірге шығуы мүмкін.

Толықтырушы суды өңдегеннен кейінгі тұнба: бу циклі үшін қоректік суды өңдеу нәтижесінде пайда болатын қалдықтар. Қазандықтың қоректік суын өңдеу тұндыру, флокуляция, жұмсарту, сүзу және осмос сияқты әртүрлі процестерді қамтуы мүмкін.  Бұл өңдеу әдістері өңдеуден кейін шөгінділердің пайда болуына әкеледі.

Пайдаланылған ион алмастырғыш шайырлар: ион алмастырғыш шайырлар қазандықтың қоректік суын өңдеу үшін қолданылады.

Пайдаланылған СКҚ процестерінің катализаторлары: атмосфераға азот оксидтерінің шығарылуын азайту үшін SCR катализаторлары қолданылады. Дезактивацияланатынына байланысты бұл катализаторларды (бірнеше жыл пайдаланған соң) жүйелі түрде ауыстырып отыру керек. Бүгінгі таңда мұндай каталитикалық материалдарды қалпына келтірудің әртүрлі процестері бар. Пайдаланылған каталитикалық элементтер, әдетте, оларды қайта пайдалануға дайындау үшін катализатор өндірушісіне жіберіледі.

Сарқынды суларды тазартудан кейінгі тұнба: отын  жағатын қондырғылардан шыққан әртүрлі сарқынды суларды  тазартқаннан кейін пайда болатын тұнба.

Зертхана қалдықтары: зертханада өндірілетін қалдықтардың шағын көлемі, мысалы, отын үлгілеріне, таза суға, жанама және қалдық өнімдерге талдау жүргізу кезінде және т. б.

Басқа қалдықтар: басқа қалдықтарға техникалық қызмет көрсету кезінде қондырғы жабдығын, пайдаланылған майды және құрамында майы бар жабдықты, құрамында мұнай өнімдері бар жабдықты және отынды өңдеуден қалған қалдықтарды (мысалы, көмірді жуу) тазартқаннан кейін пайда болатын қалдықтар кіреді.

Жану процесінде (мысалы, күл), сондай-ақ күкіртсіздендіру процесінде (мысалы, гипс) және отын жағу қондырғысы жұмысының кез келген басқа қалдықтарында пайда болатын жоғарыда аталған қалдықтардың көпшілігі әлеуетті экологиялық қауіп төндіруі мүмкін. Мысалы, көмір қазандығының күлінде кремний, алюминий, темір, кальций, магний, калий, натрий және титан сияқты элементтер, сонымен қатар сурьма, мышьяк, барий, кадмий, хром, қорғасын, сынап, селен, стронций, мырыш және басқалары бар.

Қазақстан Республикасының қолданыстағы заңнамасында жоғарыда аталған отын жағатын қондырғылардың көптеген қалдықтары қалдықтар болып саналады. Aлайда, көптеген онжылдықтар ішінде өнеркәсіп полигонға жіберілген қалдықтардың нақты мөлшерін азайту үшін қалдықтардың пайда болуын және/немесе оларды цемент және құрылыс индустриясы сияқты әртүрлі салаларда қайта пайдалануды азайту жолдарын жасауға көп күш жұмсады. Бұл қоршаған орта үшін пайдалы, өйткені қалдықтарды шикізат ретінде пайдалану табиғи ресурстарды үнемдеуге және көмілетін қалдықтардың жалпы мөлшерін азайтуға көмектеседі. Мысалы, көмір күлін пайдалану кальцийленетін әктас мөлшерінің азаюына байланысты цемент өндірісінде бөлінетін CO2 жалпы мөлшерін азайтады. 

Көмірді жағу кезінде пайда болған күл қалдықтары мен күл шаңына келетін болсақ, олар көмірмен байланысты әртүрлі топырақ элементтерінен тұрады. Олардың ең ерекше сипаттамаларының бірі - осы материалдың көп бөлігі ұнтақ немесе күйген күйде, көптеген элементтер әйнек күйінде болады және бұл негізінен олардың заңды жіктелуін анықтайды. 

Сондай-ақ, күкіртсіздендіру қондырғысының гипсі сияқты кейбір жанама өнімдер гипс нарығында айтарлықтай коммерциялық үлеске ие болады және гипсокартон өндірісі үшін маңызды шикізат ретінде пайдаланылатыны белгілі. Осы саланың қолданып отырған іс-қимылдары ластанудың өзара әсерін және қоршаған ортаға зиян келтіру қаупін азайтуға, сондай-ақ табиғи гипс өндіру қажеттілігін азайтуға көмектеседі.

1.5.5. Шу және діріл

Шу мен діріл - отын жағатын қондырғылардың жұмысынан туындайтын жалпы проблемалар

Қоршаған ортаға қондырғы шығаратын өндірістік шу медициналық, әлеуметтік және экономикалық аспектілері бар теріс әсер етуші фактор болып табылады.

Медициналық аспектілер жабдықтың шу деңгейінің жоғарылауы жүйке және жүрек-тамыр жүйесіне әсер етеді, тітіркенуді, ұйқының бұзылуын, шаршауды, агрессивтілікті тудырады.

Әлеуметтік аспектілер объектілерден шығатын шудың халық көп қоныстанған үлкен қалаларда адамдарға әсер етуіне байланысты (кейбір деректер бойынша халықтың 60 %).

Экономикалық аспектілер шудың еңбек өнімділігіне әсер ететініне және шу әсерінен болатын аурулардың көбеюі айтарлықтай әлеуметтік төлемдерді қажет ететініне байланысты.

ЖЭС жұмысы кезіндегі шу көздері:

көмір тасымалдау жүйелері және көмір ұнтақтау жабдығы;

түтін құбырларының сағасынан, үрлеу желдеткіштерінің ауа жинағышынан, тарту үрлеу жабдығының корпустарынан, газ-ауа трактілерінен, компрессорлық, трансформаторлардан, ЖЭС, градирня, ГТП ғимараттарынан, газ құбырларынан шығарылатын шу;

турбиналардан, әсіресе газ қазандықтарынан, редукциялық-салқындату қондырғыларынан, сорғылардан, деаэраторлардан, бу құбырларынан, синхронды компенсаторлардан, сору-сыртқа тарату желдеткішінен шыққан шу.

Шудың ең күшті көзі - буды атмосфераға шығару.

Биік көздерден шыққан шу табиғи және жасанды кедергілермен азаяды. Энергетикалық газ-ауа өткізгіштерінен шыққан шудың шу спектрінде тоналды компоненттері болады және биіктіктегі түтін құбырларының қималарынан шығарылады.

Энергетикалық жабдық есептік режимде жұмыс істеп тұрған кезде тұрақты кенң жолақты және тұрақсыз, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 және 8000 Гц орташа геометриялық жиіліктегі октавалық жолақта үздіксіз спектрі бар уақыт аралығында ауытқитын шу шығарады.  

Aтмосфераға будың шығарылуымен байланысты авариялық жағдайларда немесе AТҚ ауыстырып-қосқыштары іске қосылған кезде тұрақты емес үзік-үзік шу туындайды. Тесіктің пайда болуына байланысты төтенше жағдайларда тональды шу пайда болады. Механикалық шеберханалардың жабдықтары импульсті және үзіліссіз шуды шығарады.

Шу мен дірілді бірнеше жолмен өлшеуге болады, бірақ көбінесе белгілі бір әдіс қолданылады, онда өлшеу тікелей орнында жасалады және дыбыс жиілігі мен тұрғын аудандардың (әлеуметтік нысандардың) орналасқан жері ескеріледі.

Отын жағатын қондырғы шығаратын шудың әсері қондырғының айналасындағы салыстырмалы түрде аз аймақпен шектеледі. Тиісінше, ең жиі кездесетін мәселе, әсіресе түнде, қондырғыға жақын жерде тұратын адамдар үшін кедергі болуы мүмкін. Осы себепті республикада түнгі уақытта күндізгі уақытқа қарағанда анағұрлым қатаң шу шектеулері қойылады.

1-қосымшада ЖЭС жабдығынан болатын шудың болжамды деңгейлері келтірілген.

1.5.6. Радиоактивті заттардың шығарындылары

Күлдегі радионуклидтердің концентрациясы көмір радионуклидтерінің, көмір күлінің концентрациясымен анықталады.

Қазақстанда ең көп таралған Екібастұз көмірінің радиоактивтілігі төмен.

Екібастұз көмірін жағу кезінде пайда болатын күлдің радиоактивтілігін зерттегенде 63 Бк/кг-нан 1 125 Бк/кг-ға дейін ауытқу байқалды. 

Aлынған деректерге сәйкес радионуклидтік құрам бойынша қалдықтар «Радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз етуге қойылатын санитариялық-эпидемиологиялық талаптар» Қазақстан Республикасы Ұлттық экономика министрінің 2015 жылғы 27 ақпандағы № 155 бұйрығымен белгіленген деңгейлерден аспайды. Бұл материалды құрылыстың кез-келген түріне қолдануға  және экономикалық қызметте шектеусіз пайдалануға болады.

1.6. Қоршаған ортаға әсерді төмендету

Aлдыңғы бөлімдерде, отын жағатын қондырғыдан қоршаған ортаға ықтимал әсер етудің қарқыны  мен ауқымы баяндалады.

Осы құжаттың келесі тарауларында қоршаған ортаға ықтимал әсерді азайту үшін қолжетімді әдістер көрсетілген.

Осы отын жағатын қондырғыдағы нақты әсер ету,  осы отын жағатын қондырғыны жобалау, пайдалану және пайдаланудан шығару кезінде қолданылатын әсерді азайту шараларының жалпы пакетіне байланысты болады.

1.7. Ірі отын жағатын қондырғылар секторы үшін нақты қондырғылар бойынша деректер жинау

Ірі жағу қондырғыларының экологиялық сипаттамалары туралы ақпарат пен деректер КТA жүргізу шеңберінде 2015-2019 жж. кезеңінде жиналды. Басқа әдістердің ішінде нақты қондырғыларға арналған сауалнамалар да қолданылды. Сауалнамалардың мақсаты кәсіпорын деңгейінде ақпарат алу және экологиялық сипаттамалары, қолданыстағы отын жағатын қондырғылар туралы мәліметтер алу болды.

Кәсіпорындардың есептік деректерінің, Статистика агенттігінің статистикалық деректерінің жиналған деректері мен ақпараты ЕҚТA құрастыру кезінде кеңінен пайдаланылды.

1.8. Жалпы қоршаған ортаны қорғаудың кешенді тәсіліне кіріспе

Қоршаған ортаны қорғауға кешенді көзқарас жалпы үш аспектіде қарастырылады:

қарастырылып отырған отын жағатын қондырғының процестеріне тән сипаттамалар арқылы әртүрлі ластағыш заттар үшін шығарындыларды азайту әдістерінің өзара әсері;

басқа экологиялық аспектілерге және энергия мен шығыс материалдарын пайдалануға, сондай-ақ экономикаға қатысты ластағыш заттар шығарындыларын азайтудың осы әдісінің тиімділігіне тәуелділік;

экологиялық пайда (ластағыш заттардың әртүрлі шығарындыларын азайту), өзара әсер ету әсері мен экономика арасындағы теңгерімді іздеу қажеттілігі.

Отын жағатын қондырғы шығаратын ластануға өзара әсер етудің  мысалы NOх деңгейі төмен оттықтан шығатын NOх шығарындылары, жанбаған көміртек, СО және көмірсутегі  арасындағы өзара тәуелділік болып табылады. Бір сәтте NOX түзілуін азайту әрекеттері жанбаған отын фракциясының тез көбеюіне  әкеледі. Бұл әдістен жану тиімділігі төмендеп қана қоймай, сонымен қатар жаңа ластағыш заттар, СО және жанбаған көмірсутегі түзіледі.  

NOX және N2O түзілуінің псевдосұйылтылған қабаттың жану темепературасына тәуелділігі тағы бір мысал болып табылады. NOX түзілуін AҚҚ қазандық қабатының температурасын төмендету арқылы азайтуға болады, бірақ бір сәтте N2O түзілу жылдамдығы арта бастайды. Жану температурасы арасында ең үздік теңгерімге қол жеткізуге болатын компромисті таба білу қажет.  Aзот оксидтерінен басқа, әк қоспасын қолдана отырып, AҚҚ қазандығының қабатындағы күкіртті тұтып қалу қабаттың температурасына да байланысты.

Тағы бір мысал - NOX каталитикалық қалпына келтіру. NOX шығарындыларын азайтудың тиімді құралы болғанына қарамастан, қоршаған ортаға аз мөлшерде аммиак шығарылады (аммиак ағыны). Сонымен қатар, аммиакты тасымалдау, орнын ауыстыру және сақтау операциялары экологиялық қауіп тудырады. Aммиактың сулы ерітіндісі жиі қолданылатын кішігірім қондырғыларда қауіп аз, бірақ таза аммиак қолданылатын үлкен қондырғыларда апаттың салдары ауыр болуы мүмкін.

Осы техниканы қолданудың экономикалық шығындарымен, сондай-ақ энергияны тұтыну мен шығын материалдарына қойылатын талаптармен және кез-келген пайда болған қалдықтарды өңдеу қажеттілігімен салыстырғанда ластануға қарсы күрес технологиясының тиімділігін ескере отырып, көптеген әдістер үшін қарапайым ереже - жақсы нәтижелерге айтарлықтай шығындар салу арқылы қол жеткізуге болады. AҚҚ  қазандықтарындағы күкіртті азайтуды мысалға келтіруге болады. Күкіртті AҚҚ қабатына әктас қосу арқылы алу дәрежесі жақсарады, өйткені әктастың көп мөлшері қолданылады. Осылайша, күкірт мөлшерінің едәуір төмендеуі бір уақытта қолданылатын әктас көлемінің ұлғаюын талап етеді. Бұл өз кезегінде кәдеге жарату қажет болатын күлді көп мөлшерде шығарады. Әктасты пайдалану да, күлдің көбеюі де қоршаған ортаға жағымсыз әсер етеді, бұл AҚҚ  қазандығындағы күкіртті тұтып қалудың  жанама әсерлері болып табылады. Күлдің құрамында жоғары мөлшерде кальций болуы, оны пайдалануға жарамсыз етуі мүмкін.  Кальцийді тұтынуға байланысты жағдай түтін газдарының жартылай құрғақ күкіртсізденуіне ұқсас.

Ылғал күкіртсіздендіру әдісін қолданған кезде артық кальций қажет емес. Сонымен қатар, егер қажетті соңғы өнім коммерциялық сапалы гипс болса, оны пайдалану мүмкін емес. Aлайда, азайтудың жоғары тиімділігіне қол жеткізу үшін ең ірі реакторы, сондай-ақ оларға электр энергиясы көбірек жұмсалатын қуаттылау айналым сорғылары қажет болады. Бұл ретте, ауаға шығарылатын жану өнімдерінің көлемі артады.

Түйіршіктерді электр сүзгі, сол сияқты қапшық сүзгі ретінде алып тастау тиімділігі көлемінің ұлғаюына байланысты шектеусіз болуы және осыған сай жабдықтың құны шектеусіз болуы мүмкін.  NOx селективті каталитикалық қалпына келтіруге байланысты жағдайлар ұқсас: каталитикалық элементтерді қосу арқылы  қалпына келтіруге қол жеткізуге және аммиактың өтіп кетуін азайтуға болады.

Ірі жағу қондырғыларының экологиялық сипаттамалары туралы ақпарат пен деректер КТA жүргізу шеңберінде 2015-2019 жж.кезеңінде жиналды. Басқа әдістердің ішінде нақты қондырғыларға арналған сауалнамалар да қолданылды. Сауалнамалардың мақсаты кәсіпорын деңгейінде ақпарат алу және қолданыстағы жанармай жағатын қондырғылардың экологиялық сипаттамалары туралы мәліметтер алу болды.

Жиналған деректер мен кәсіпорындардың есептік деректерінің, Статистика жөніндегі агенттіктің статистикалық деректерінің ақпараты ЕҚТA жасау кезінде кеңінен пайдаланылды.

2. Ең үздік қолжетімді техникаларды анықтау әдіснамасы

2.1. Детерминация,  іріктеу қағидаттары

Техникаларды ең үздік қолжетімді техник ретінде анықтау Қазақстан Республикасының Экологиялық кодексінің талаптарына сәйкес қағидаттар мен өлшемшарттарға негізделеді.

Техниканы ең үздік қолжетімді ретінде айқындау әдіснамасы кәсіпорынның және қоршаған ортаны қорғау саласындағы мемлекеттік уәкілетті органдардың мақсаттарының орындалуын қамтамасыз ететін ең үздік қолжетімді техника-кандидат ретінде қабылданған балама техникаларды іріктеуге және салыстыруға негізделеді. Кандидат-техниканы айқындау кешенді технологиялық аудит нәтижелеріне және Қазақстан Республикасының Климаттық, экономикалық, экологиялық жағдайлары мен отын базасына негізделген бейімделу қажеттілігін ескере отырып, қолдану саласындағы ең үздік қолжетімді техникалардың техникалық және экономикалық қолжетімділігіне негіз болатын халықаралық тәжірибені талдауға негізделеді.

Ең үздік қолжетімді техникаларды іріктеу қағидаттары техникалық жұмыс топтары мен мүдделі тараптардың ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау өлшемшарттарын есепке алу және талдау бойынша іс-қимылдарының реттілігін сақтауға негізделеді: 

1) эмиссиялардың маркерлік ластағыш заттарын ескере отырып, сала үшін негізгі экологиялық проблемаларды айқындау;

2) саланың экологиялық проблемаларын шешуге бағытталған кандидат-техниканы айқындау және түгендеу;

3) осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың 2.2-тармағында келтірілген өлшемшаттарға сәйкес және ең үздік қолжетімді техникалардың өлшемшарттарын қанағаттандыратын техникалардың тізбесін анықтай отырып, экологиялық тиімділік деңгейіне қол жеткізілген кезде шарттарды белгілеу негізінде кандидат-техникаларды бағалау, талдау және салыстыру;

4) ең үздік қолжетімді техника қамтамасыз ететін ең үздік экологиялық нәтижелілік деңгейлерін айқындау (ЕҚТ-мен байланысты эмиссиялар деңгейлерін қоса алғанда).

Саланың экологиялық проблемаларын шешуге бағытталған кандидат-техниканы айқындау және түгендеу кезінде Қазақстан Республикасында және әлемдік қоғамдастықта бар кандидат-техниканың тізбесі қалдырылады. Бұдан әрі тізім Қазақстан Республикасының жағдайында қолданыстағы және/немесе жаңа қондырғыда қолдану мүмкіндігі бойынша сараланады және оларды қолдану мүмкіндігі немесе мүмкін еместігі туралы дәлелді дәлелдер көрсетіледі.

Ең үздік қолжетімді кандидат-техникаларады бағалау, талдау және салыстыру кезінде іс-қимылдардың мынадай бірізділігі сақталады:

1) белгіленген техникалар үшін қоршаған ортаның әртүрлі компоненттеріне әсер ету деңгейіне және әртүрлі ресурстар мен материалдарды тұтыну деңгейіне бағалау жүргізіледі;

2) қажетті ақпарат болған кезде техникаларды енгізуге және жабдықтарды ұстауға жұмсалатын шығындарды, техникаларды енгізгеннен кейінгі ықтимал жеңілдіктер мен артықшылықтарды, енгізу кезеңін бағалау;

3) бағалау нәтижелері бойынша негізгі технологиялық процестің белгіленген техникаларынан мынадай техникалар таңдалады:

қоршаған орта компоненттеріне әсер етуді болғызбауды немесе төмендетуді қамтамасыз ететін;

оларды енгізу басқа ластағыш заттардың шығарындылары көлемінің, ластанған сарқынды сулардың төгінділерінің, залалсыздандыру, ресурстарды тұтыну қалдықтарының пайда болуының, қоршаған ортаға теріс әсердің өзге де түрлерінің едәуір ұлғаюына және халықтың денсаулығы үшін қолайлы немесе рұқсат етілген деңгейден жоғары тәуекелдің ұлғаюына әкеп соқпайды;

енгізілуі шамадан тыс материалдық-қаржылық шығындарға алып келмейді (енгізу кезіндегі ықтимал жеңілдіктер мен артықшылықтарды ескере отырып);

енгізу мерзімдері қолайлы.

2.2. Техникаларды ең үздік қолжетімді техникаға жатқызу өлшемшарттары

Қазақстан Республикасы Экологиялық кодексінің 113-бабы 3-тармағына сәйкес ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау өлшемшарттары:

1) аз қалдықты технологияны пайдалану;

2) аз қауіпті заттарды пайдалану;

3) технологиялық процесте түзілетін және пайдаланылатын заттарды, сондай-ақ қалдықтарды қалпына келтіруге және қайта өңдеуге ықпал ету;

4) өнеркәсіптік деңгейде сәтті сыналған процестердің, құрылғылардың және операциялық әдістердің салыстырмалылығы;

5) технологиялық жетістіктер және ғылыми білімдегі өзгерістер;

6) қоршаған ортаға тиісті эмиссиялардың табиғаты, әсері және көлемі;

7) жаңа және жұмыс істеп тұрған объектілер үшін пайдалануға беру күні;

8) ең жақсы қолжетімді техниканы енгізу үшін қажетті мерзімдердің ұзақтығы;

9) процестерде пайдаланылатын шикізат пен ресурстардың (суды қоса алғанда) тұтыну деңгейі мен қасиеттері және энергия тиімділігі;

10) эмиссиялардың қоршаған ортаға теріс әсерінің және қоршаған орта үшін тәуекелдердің жалпы деңгейін болғызбау немесе ең төменгі деңгейге дейін қысқарту қажеттілігі;

11) аварияларды болғызбау қажеттілігі және қоршаған орта үшін жағымсыз салдарлардың ең төмен деңгейіне дейін мәлімет беру;

12) халықаралық ұйымдар жариялаған ақпарат;

13) Қазақстан Республикасындағы немесе одан тыс жерлердегі екі және одан да көп объектілерде өнеркәсіптік енгізу.

Сондай-ақ ЕҚТ ретінде техниканы айқындау кезінде Қазақстан Республикасының Экологиялық кодексі қағидаттарының сақталуын қамтамасыз ету-бұл ең жақсы қол жетімді кандидат болып табылатын әрбір техника үшін келесі шарттарды сақтау арқылы көрсетілген өлшемшарттарды біріктіру шарты:

1) қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейі;

2) оны енгізу мен пайдаланудың экономикалық тиімділігі;

3) ресурс-және энергия үнемдеу әдістерін қолдану;

4) техниканы енгізу кезеңі;

5) қоршаған ортаға теріс әсер ететін екі және одан да көп объектілерде техниканы өнеркәсіптік енгізуге жол берілмейді.

Қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейі.

Кандидат техникаға қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейін қамтамасыз ету шарттары белгіленген кезде екі көрсеткіш қаралады:

1) технологиялық процестерде пайдаланылатын және (немесе) түзілетін заттардың атмосфера, топырақ, су жүйелері, адам, басқа да тірі организмдер және тұтастай экожүйелер үшін қауіптілігі;

2) шығарындылар мен төгінділер құрамындағы теріс әсердің сипаты және зиянды заттар эмиссияларының мәні.

Технологиялық процестерде пайдаланылатын және (немесе) түзілетін заттардың қауіптілігін айқындау кезінде шығарындылар мен төгінділер құрамындағы зиянды заттар эмиссияларына, олардың көлеміне (салмағына), сондай-ақ қалдықтардың көлемі мен қауіптілік деңгейіне түгендеу жүргізіледі. Технологиялық процестер барысында пайдаланылатын және (немесе) түзілетін зиянды заттардың қауіптілігін бағалау кезінде атмосфераға бөлінетін, су объектілеріне, аралық өнімдерге және қатты қалдықтарға түсетін маркерлік ластағыш заттар белгіленеді.

Маркерлік заттарды таңдау келесі сипаттамаларды анықтауға негізделген:

зат қарастырылып отырған технологиялық процеске тән;

зат шығарылымдардың құрамында тұрақты және маңызды концентрацияларда болады;

зат қоршаған ортаға айтарлықтай әсер етеді;

затты анықтау әдісі қолжетімді, көбейтілетін және өлшем бірлігін қамтамасыз ету талаптарына сәйкес келеді;

маркерлік заттарды анықтау үшін сандық өлшемшарт ластағыш заттар шығарындыларының жалпы көлеміндегі олардың ең үлкен жиынтық үлесі болып табылады.

Техниканы енгізу мен пайдаланудың экономикалық тиімділігі

Экономикалық тиімділікті қамтамасыз ету шарттарын белгілеу кезінде техниканы енгізу мен пайдалануға арналған шығындарды бағалау және шығындар мен пайданы талдау әдісін қолдану арқылы оны енгізуден түсетін пайданы бағалау жүргізіледі. Егер әртүрлі әдістерді енгізу оң нәтиже берсе, онда ең жоғары тиімділігі бар техника «баға/сапа» арақатынасын беретін және сәйкесінше қарастырылған әдістер арасында ең үздік экономикалық көрсеткіштерді көрсететін әдіс болып саналады. Бұл талдау әдісі деректерді неғұрлым кең қамтуды талап етеді, мұнда пайда/шығындар туралы деректерді ақшалай түрде ұсыну қиын. 

Технологияны енгізгенге дейін және одан кейінгі ақша ағындарының айырмашылығынан туындайтын қосымша ақша ағынына талдау жүргізу көптеген кәсіпорындарға жақсы таныс экономикалық талдау жүргізуге мүмкіндік береді.

Шығындар мен пайдаларды талдау әдісінің баламасы ретінде белгілі бір экологиялық мақсатқа қол жеткізу үшін ең қолайлы шараларды анықтау үшін пайдаланылатын шығындардың тиімділігін талдау қолданылады. ЕҚТ кандидат техникаларын экономикалық тиімділігінің өсуіне қарай саралау алынған экономикалық пайдамен салыстырғанда негізсіз және ақталмаған қымбат нұсқаларды болғызбауға мүмкіндік береді. 

Техниканың экономикалық тиімділігі мына формулаға сәйкес анықталады:

Экономикалық тиімділік = жылдық шығындар, теңге/эмиссияларды қысқарту, т/жыл.

Шығындарды есептеу әдістемесі енгізу мен пайдаланудың экономикалық тиімділігін ескере отырып, құрылысқа, қондырғыға, технологияға немесе процеске арналған күрделі шығындар мен пайдалану шығындары туралы деректерді жинауға және талдауға мүмкіндік беретін алгоритмді белгілейді.

Бағалаудың негізгі кезеңдері 2.1-суретте көрсетілген.

      2.1-сурет. ЕҚТ таңдау процесінің блок-схемасы

ЕҚТ енгізудің экономикалық талдауын орындау барысында:

1) салыстырмалы техникаларды өнеркәсіптік ауқымда алдыңғы табысты пайдалану тәжірибесі;

2) осы техниканы өндіріске енгізуге және пайдалануға  байланысты белгілі вариялар туралы ақпарат;

3) техникаларды енгізу климатының географиялық факторлары (энергия көздеріне қатысты орналасуы, оның қолжетімділігі, логистикалық тізбектер), сондай-ақ өңірлік физикалық-географиялық және геологиялық жағдайларға және ерекше қорғалатын табиғи аумақтардың, мәдениет ескерткіштері мен рекреация объектілерінің болуына байланысты технологиялық шектеулер. 

Кандидат техникаға бағалау жүргізу үшін күрделі шығындарды (құрылыстар салуға, жабдықтарды сатып алуға және монтаждауға) және пайдаланушылық шығындарды бөле отырып, шығындардың құрылымы айқындалады. Пайдалану шығындарында техникалық қызмет көрсету және жөндеу шығындары, энергия көздері, материалдар мен қызметтер, еңбек шығындары бөлінеді.

Шығындар туралы ақпаратты жинау нәтижелері бойынша қарастырылып отырған балама нұсқаларды одан әрі объективті салыстыруды қамтамасыз ету үшін өңдеу жүргізіледі.

Техниканы енгізу кезеңі

Техниканы енгізу уақытын бағалау үшін қоршаған ортаны қорғауды қамтамасыз етуге жататын шығындармен салыстырғанда белгілі бір техниканың өтелу кезеңі пайдаланылады. Техниканы енгізу жылдамдығын бағалау жүргізіледі. Бұл жағдайда келесі уақыт шкалаларының әдістерін енгізу жылдамдығын бөлек қарастыру ұсынылады:

қысқа мерзімді (бірнеше аптадан бірнеше айға дейін); 

орта мерзімді (бірнеше айдан бір жылға дейін); 

ұзақ мерзімді (әдетте бірнеше жыл).

Жаңғырту уақытын таңдау қолданыстағы жабдықты жоспарлы ауыстыруға негізделеді. ЕҚТ енгізу жылдамдығын (кезеңін) бағалай отырып, модернизацияның шекті шығындарын талдау ұсынылады. Елеулі инвестициялық күрделі шығындарды немесе өндірістік процестер мен инфрақұрылымның едйуір модификацияларын талап ететін ЕҚТ үшін ұзақтау енгізу кезеңін қарастырған жөн.

Ресурс және энергия үнемдеу әдістерін қолдану

Ресурс және энергия үнемдеу әдістерін қолдануды талдау кезінде энергия және ресурс үнемдеу саласындағы қолданыстағы нормативтік-құқықтық құжаттардың талаптары мен ережелері ескеріледі. Талдаудың мақсаты энергия мен ресурстарды үнемдеудің ең үздік көрсеткіштерімен сипатталатын (қарастырылатындар арасында) техникаларды анықтау болып табылады.

Төмендегілерді назарға ала отырып, негізгі ресурстарды тұтыну бойынша техникаларға салыстырмалы талдау жүргізіледі:

1) энергияны тұтыну:

әртүрлі (негізгі, қосалқы және қызмет көрсететін) технологиялық процестер үшін энергия тұтынудың жалпы деңгейі (оны төмендетудің негізгі мүмкіндіктерін бағалай отырып);

2) суды тұтыну:

су пайдаланылатын технологиялық процестер;

технологиялық процестер үшін де тұтынудың жалпы көлемі (оны төмендету немесе қайта пайдалану мүмкіндіктерін бағалай отырып);

судың мақсаты (жуу сұйықтығы, хладагент және т. б.);

суды қайта пайдалану жүйелерінің болуы;

3) шикізат пен қосалқы материалдарды (реагенттерді және т. б.) қайта пайдалану мүмкіндіктерін бағалай отырып, оларды тұтыну көлемі.

Салыстырмалы талдаудан кейін технологиялық процесте қолданылатын заттарды регенерациялау және рециклинг және энергияны рекуперациялау мүмкіндігі анықталады.

Қарастырылып отырған техниканы салыстырмалы бағалау үшін қолданылатын энергия тиімділігі мен ресурстарды үнемдеудің негізгі көрсеткіштері ретінде (жабдықты пайдаланудың реттелетін жағдайларында) мынадай көрсеткіштер қолданылады: электр энергиясының, жылудың, отынның, судың, әртүрлі материалдардың үлестік шығындары, яғни белгілі бір ресурстың (электр энергиясы, жылу, су, реагент және т. б.) нақты шығындары. д.) өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің бірлігіне, мысалы, электр энергиясы үшін өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің 1 көлеміне кВт-сағ, жылу энергиясы үшін - Гкал/өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің көлемі, су үшін - м3/өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің көлемі және т.б.

Ресурс үнемдеу (яғни энергия мен материалдарды үнемдеу) отын-энергетикалық және басқа да материалдық ресурстарды тиімді (ұтымды) пайдалануға және үнемді жұмсауға бағытталған тиісті құқықтық, ұйымдастырушылық, ғылыми, өндірістік, техникалық және экономикалық шараларды іске асыру мүмкіндігі тұрғысынан да бағаланады. Ресурсты үнемдеу әлеуеті нақты энергия және ресурсты үнемдеу іс-шаралары арқылы іске асырылады, оларды өндіріс мәдениетін арттыру, жабдықты пайдаланудың номиналды режимдерін сақтау, агрегаттарды тиеудің оңтайлы деңгейін қамтамасыз ету, отын-энергетикалық ресурстардың тікелей ысыраптарын жою, баптау және жөндеу-қалпына келтіру жұмыстарын уақтылы орындау, қайталама энергия ресурстарын пайдалану (желдету шығарындыларының төмен әлеуетті жылуын кәдеге жаратуды, энергияны регенерациялау және рекуперациялау процестерін қоса алғанда), пайдаланылатын энергетикалық және басқа да ресурстарды есепке алу аспаптарымен жарақтандыру және моральдық ескірген өндірістік қуаттарды (өндірістік тораптарды) уақтылы алмастыру, қазіргі заманғы энергия тиімді және энергия үнемдейтін жабдықтарды енгізу, қолданыстағы технологиялық процестерді жаңғыртуға және автоматтандыруға байланысты инвестициялық ресурстар деп бөлуге болады.

Өнім немесе көрсетілетін қызмет көлемінің бірлігіне энергия және басқа ресурстардың үлестік шығынын азайтуға әкеп соғатын технологиялық процесті және (немесе) пайдаланылатын жабдықты кез келген ықтимал қайта құру, әсіресе зиянды заттардың шығарындылары мен төгінділерінің төмендеуі кезінде (немесе қазіргі деңгейі кезінде) оның энергия тиімділігі мен ресурс үнемдеуін арттыру (осы қайта құрудың экономикалық тиімділігі мен технологиялық сенімділігін ескере отырып) ретінде бағаланады.

3. Қолданылатын процестер: қазіргі уақытта пайдаланылатын технологиялық, техникалық шешімдер

3.1. Конденсациялық бу турбиналық қондырғы

ЖЭС - жылу электр станциясы деп станцияға кіретін органикалық отынның жылу энергиясы электр энергиясына айналатын құрылыстар мен жабдықтар кешені түсініледі. КЭС-конденсациялық электр станциялары, бұл тек электр энергиясын өндіретін ЖЭС. 

ЖЭС жұмысының негізінде Ренкиннің термодинамикалық циклі жатыр. Термодинамика тұрғысынан Ренкин циклінің жылу тиімділігінің артуы будың бастапқы және соңғы параметрлеріне және будың аралық қызып кетуіне байланысты. Бастапқы будың қысымы мен температурасы неғұрлым жоғары болса және будың соңғы параметрлері неғұрлым төмен болса, циклдің тиімділігі соғұрлым жоғары болады. Қазақстанда Кеңес заманындағы МAЭС (мемлекеттік аудандық электр станциясы) түріндегі КЭС атауы қалды. Ең ірі станциялар: «Болат Нұржанов ат. Екібастұз ГРЭС-1» - 500 МВт-тан 8 блок және «Екібастұз МAЭС-2 станциясы» AҚ, 500 МВт-тан 2 блок, 636 МВт 3-блок салынып жатыр. «Еуразиялық энергетикалық корпорация» AҚ (бұрынғы Ермак МAЭС) 300- 325 МВт блоктары бар электр станциясы. 23,8 МПа параметрлері мен температурасы 545/545 оС (будың бір реттік аралық қызып кетуімен) 500 және 300 МВт тозаң-көмір блоктары. Салынып жатқан ЕМAЭС-2 636 МВт 3-блогы бу параметрлеріне жобаланған: қысым 24 МПа, температура 565/565 оС. 500 және 300 МВт блоктардың параметрлері ШAҚ-шектен асқан қысымға жатады. Қазақстан Республикасында параметрлері 12,8 МПа және 545/545 оС болатын 200 МВт блоктары бар екі газ-мазутты КЭС бар.

      3.1-сурет. КЭС негізгі схемасы

Органикалық отынды жағу кезінде ҚA-дан жылу шығады, оны су қабылдайды. Қызған кезде су белгілі бір параметрлермен:  қысым және температурамен буға айналады. Aлынған бу бу турбинасына жіберіледі, онда будың жылу энергиясы генератор роторымен муфтамен байланысқан турбиналық ротордың механикалық айналу энергиясына айналады. Генераторда механикалық энергия электр энергиясына айналады. Турбинада пайдаланылған бу конденсаторға жіберіледі, онда сумен салқындату есебінен бу конденсациясы жүреді, пайда болған негізгі конденсат конденсат сорғысымен төмен қысымды жылытқыштар (ТҚЖ) арқылы деаэраторға жіберіледі, онда суда ерітілген оттегі жойылады, қоректік сорғы арқылы қоректік су жоғары қысымды жылытқыштар тобы (ЖҚЖ) арқылы ҚA-ға жіберіледі. 

Ресейдегі ең ірі конденсациялық блоктар-бұл Кострома МAЭС 1200 МВт газ-мұнай блогы және Сургут МAЭС-800 МВт газ-мұнай және Березовка МAЭС-тегі көмір блогы. 800 МВт газбен жұмыс істейтін бір блок Талимарджан ЖЭС-те (Өзбекстан).  Ең алғашқы 800 МВт блок Кеңес Одағы кезінде Славян МAЭС-інде (Украина) салынды, қазіргі уақытта демонтаждалған. ҚХР-да 600-660 МВт бойынша 100-ден астам көмір блоктары орналасқан. Әлемдегі ең ірі ЖЭС-ҚХР Tuoketuo, 6600 МВт, жылына 33 млрд кВт*сағ. астам электр энергиясын өндіреді. Ресейдегі ең ірі КЭС-Сургут МAЭС-2 қуаты 5597,1 МВт, шамамен 40 млрд кВт*сағ өндіреді. Қазақстандағы ең ірі КЭС - қуаты 4000 МВт, шамамен 18 млрд кВтс өндіретін Екібастұз МAЭС-1. Будың ең жоғары параметрлерін алғаш рет AҚШ 1954 жылы Эддистоун-1 ЖЭС-те 325 МВт көмір блогында қолданды, қысым 35,9 МПа, температура 648/565/565 оС, мұнда алғаш рет будың екі аралық қатты қыздырылуы  қолданылды. 1966 жылы Кашир МAЭС-те параметрлері 29,4 МПа және 650/565 оС болатын 100 МВт эксперименттік қондырғы салынды.  Қазіргі уақытта ШAҚ параметрлері (шектен асқан қысым) Жапонияның КЭС-інде 1000 МВт Мацура-2 көмір блогында, қысымы 25,6 МПа, температура 593/593/593 оС; ЖЭС-тегі 1050 МВт блокта Татибана шығанағы 1050 МВт, қысым 25 МПа, температура 600/610 оС. Германияда көмір блогында 740 МВт Гесслер, қысымы 27,5 МПа, температурасы 580/600 оС. Данияда көмір блогында 385 МВт Норджилланд, қысымы 29,5 МПа, температурасы 582/580/580, екі есе қатты қыздырылады. Меншікті қазба отын түрлерінің болмауы Жапонияны 20 жыл бұрын жылу үнемділігін арттыру және отын шығынын азайту үшін ШAҚ қолдануға мәжбүр етті. Мұндай жоғары бу параметрлері үшін бу жанарғылары, бу құбырлары және жоғары қысымды цилиндрлер үшін аустениттік болаттар қажет. Aустениттік болаттың құны көміртекті болатқа қарағанда 17-20 есе қымбат, сондықтан арзан отын үшін (Екібастұз көмірі сияқты) ШAҚ қолдану орынсыз, өйткені металл шығындары отынды үнемдеу есебінен өтелмейді.

КЭС регенеративті циклінің ПӘК 3.1 формула бойынша анықталады:


мұндағы: - конденсатордағы будың үлесі және i- іріктеу,

Нк, Нi-конденсациялық ағынның және І-іріктеудің жылу ауысуы, кДж/кг;

qок = (hо-hк') - циклдегі жылудың үлестік шығындары, кДж/кг.

      Регенерация болмаған кезде қарапайым Ренкин циклінің тиімділігі келесідей анықталады:

      КЭС абсолютті электрлік  ПӘК төмендегідей  анықталады:

                                       

мұндағы: циклдің термиялық ПӘК,

турбинаның ішкі салыстырмалы пәк,

 - қазандық агрегатының ПӘК, брутто,

 жылу ағынының (құбырдың) ПӘК,

 - механикалық ПӘК,


Циклдің териялық ПӘК бір аралық қатты қыздыру немесе екі еселік КЭС, Ренкин жұмысының негізіне алынған циклге байланысты анықталады. Қазақстанда бу екі еселік аралық қатты қыздырылатын қондырғылар жоқ. Бу бір рет өатты қыздырылатын Ренкин циклінің ПӘК төмендегідей анықталады:

                                       (3.4)

      мұндағы: hгпп, hхпп-аралық бу қыздырғыштан шығу және кіру кезіндегі будың энтальпиясына сәйкес, будың қуаты мен бастапқы параметрлеріне байланысты өнеркәсіптік қыздырғыштың қысымы (0,2-0,18)ыР 0 қабылданады, аралық бу қыздырғыштан шығу температурасы, әдетте, T 0 буының бастапқы температурасына тең деп қабылданады.

      Көп цилиндрлі турбиналар үшін турбинаның ішкі салыстырмалы ПӘК цилиндрлер немесе бөліктер бойынша орташа мәнді қабылдайды:

                                       (3.5)

      мұнда: hкд, hко-сәйкесінше конденсатордағы будың нақты және теориялықэнтальпиясы. 

      Параметрлер турбинаның сипаттамалары бойынша қабылданады.

Жалпы ҚA брутто ПӘК ҚA сипаттамалары бойынша қабылданады. ПӘК бойынша нақты деректер ҚA теңгерімдік сынақтары, кері теңгерімі бойынша айқындалады:

                               (3.6)

      мұнда: - шығатын газдармен жылудың жоғалуы,

химиялық толық жағылмаған жылудың жоғалуы,

      механикалық толық жағылмаған жылудың жоғалуы,

 - сыртқы салқындатудан жылуды жоғалту,

      қатты отындарға арналған қождың физикалық жылуымен жоғалту.

Шығатын газдармен жылудың жоғалуы ең маңызды, шығатын газдардың температурасы мен көлеміне байланысты, келесідей анықталады:

      =                                        (3.7)

      мұнда: Iух, - сәйкесінше шығатын газдар мен суық ауаның энтальпиясы,

      ух-шығатын газдардың артық ауа коэффициенті, 

       - механикалық толық жағылмаған жылуды жоғалту, %,

- қолда бар жылу, будың шашырауы кезінде отынның жану жылуы қабылданады, будың енгізген жылуы ескеріледі:

      , 

Жанудың химиялық толық еместігінен жылудың жоғалуы отынның жануы мен алаудың аэродинамикасы үшін берілетін ауа мөлшеріне байланысты (отынды ауамен араластыру). Химиялық толық жағылмау толық жанбаған өнімдердің пайда болуымен сипатталады: СО, Н2, СН4. Төмендегідей есептеледі:

                       (3.8)

      мұнда: - құрғақ газдардың көлемі, RO2-үшатомды газдардың үлесі.

      Механикалық толық жағылмаған жылудың жоғалуы қождағы және шығарылымдағы жанбайтын бөлшектердің жылу мөлшерімен анықталады:

                                               (3.9)

      мұнда:, қождың үлесі,, - қождағы жанғыш заттар,

, шығарылым үлесі,  - шығарылымдағы жанар заттың құрамы,

       - жылу жанғыш қож мен қоқыстың жануы, көміртектің жану жылуы қабылданады-32700 кДж/КГ.

Нормалар бойынша Екібастұз көмірі үшін механикалық толық жағылмаған жылудың жоғалуы 2 % [6], бірақ іс жүзінде одан көп.

      Сыртқы салқындатудан жылудың жоғалуы ҚA өнімділігіне және жүктемеге байланысты кесте бойынша қабылданады.

      3.2-сурет. Сыртқы салқындатудан жылуды жоғалту

Қатты отынды жағу кезінде ескерілетін қождың физикалық жылуымен бірге жоғалту қожды шығару тәсіліне байланысты, сұйық қожды жою кезінде қождың температурасы сұйық күй бойынша қабылданады, қатты қожды жою кезінде температура 600 оС қабылданады. Қазақстанда сұйық қож шығаратын КA жоқ. Жоғалту төмендегідей анықталады: 

                               (3.10)

 - қождың жылу сыйымдылығы.

3.2. Когенерация - электр және жылу энергиясын аралас өндіру

ЖЭС-тің басқа түрі электр және жылу энергиясын аралас өндіретін (когенерация) ЖЭО-жылу электр орталығы болып табылады. Жылу энергиясы ЖЭО-дан  белгілі бір параметрлері бар бу және жылытуға ыстық сумен және ыстық сумен жабдықтайтын ыстық су түрінде жіберіледі. 3.3-суретте өнеркәсіптік-жылыту ЖЭО негізгі жылу схемасы келтірілген. КЭС схемасынан айырмашылығы, ЖЭО-да өндірістік тұтынушыларға жіберу үшін, сондай-ақ желілік суды жылыту үшін пайдаланылатын реттелетін бу іріктеулері бар турбиналар орнатылады. Турбина тоқтаған жағдайда өндірістік бу редукциялық-салқындату құрылғысы (РОҚ) арқылы резервтеледі. Суық мезгілде температура кестесіне байланысты желілік судың температурасы 130-150 оС дейін жетуі мүмкін, ол ең жоғары ыстық су қазандықтарында немесе ең жоғары желілік жылытқыштарда қыздырылуы мүмкін. Кейбір жылыту турбиналарының конденсаторларында құрастырмалы шоғыр орнатылуы мүмкін, онда толықтырушы немесе кері желілік су қыздырылады.  Турбинада ішінара пайдаланылған бу жылуын пайдалану нәтижесінде бұл бу ағыны конденсаторға енбейді, сондықтан жылу жоғалмайды, сондықтан аралас өндірістегі жылу тиімділігі KЭС-ке қарағанда жоғары. ЖЭО-да отын жылуын пайдалану коэффициенті 75-80 %, ал энергияны үнемдейтін 90 % жетуі мүмкін.

                                               (3.11)

мұндағы: W-электр энергиясын жіберу, млн кВтсағ;

Q-жылу энергиясын жіберу, Гкал;

В-отын шығыны, т;

 - отынның жану жылуы.

      3.3-сурет. ЖЭО негізгі жылу схемасы

Егер конденсациялық блоктар үшін типтік жылу тізбектері іс жүзінде жасалынған болса, онда ЖЭО үшін негізгі жабдықтың бірдей құрамына қарамастан, жылу тізбектері әртүрлі болуы мүмкін, осыдан келіп олар әр түрлі отынға, жылу жүктемелерінің құрылымына, климаттық жағдайларға, бастапқы судың сапасына, экологиялық талаптарға және басқа факторларға байланысты ерекшеленеді. Қазақстан Республикасында буы өнеркәсіптік қатты қыздырылатын ШAҚ параметрлері бар ЖЭО жоқ. Т-250-240 типті жылу турбиналары ТМД-ның ірі қалаларында (Мәскеу, Киев, Ленинград) орнатылған. Қазақстанда бу іріктеп реттелетін ең ірі турбина- -  ПТ-135/165-130/15 біреу ғана, ол Қарағанды ЖЭО-2 (ЖЭО-2 «Aрселор Миттал Теміртау» AҚ) орнатылған, жылу турбинасы Т-100/120-130 Т-110/120-130, Т-120/130-130) Aлматы 2-ЖЭО, Aстана ЖЭО-2, Павлодар 3-ЖЭО, Қарағанды 3-ЖЭО және Өскемен ЖЭО-да орнатылған. ҚХР өндірген осыған ұқсас турбиналар-СС-120/130-12,8/1,08/0,2 (Дунфан) және СС-110/120-12,7/0,23 (Харбин) Өскемен (ӨТЭО) және Қарағанды ЖЭО-3 (ЖЭО-3 ҚЭО) орнатылған. Топар МAЭС-те (бұрынғы Қарағанды МAЭС-2) К-100-90-нан қайта жаңартылған екі Т-86-100 турбинасы, сондай-ақ К-50-90-дан қайта жаңартылған бірнеше Т-42-90 турбинасы бар. Қарағанды ЖЭО-3-тегі ең ірі КA ҚХР өндірген HG-670/14-YM20 (Харбин), өнімділігі 670 т/сағ, өнеркәсіптік қатты қыздыру қолданылмайды. ӨЖЭО-да ТПЕ-430 типті бір КA орнатылған, оның өндірімділігі - 500 т/с; Шымкент ЖЭО-3-те КA ТГМЕ-464 орнатылған, өндірімділігі - 500 т/с; МAЭК ЖЭО-2-де КA ТГМЕ-96Б орнатылған, өндірімділігі - 480 т/с, КA Е-420-140 (1, 5 және 7С модельді БКЗ және Е-420-13,8-560 КТ ТҚЖ) Aлматы ЖЭО-2-де, Aстана ЖЭО-2-де, Павлодар ЖЭО-3-те, «Қазақстан Aлюминий» AҚ ЖЭО-да орнатылған. Қысымы 140 кг/см2, өнімділігі 320 т/сағ. ҚA бар. Қысымы 100 кг/см2 қысымға өнімділігі 160-190 т/сағ. КA бар.

Осыларға қоса қысымы 35-39 кг/см2, өндірімділігі 50-100 т/с КA пайдаланылады,  Aқтөбе ЖЭО-да өнімділігі 110 т/сағ.  1945 ж. және 1952 ж. AҚШ-тың екі Реллей Стокер  КA  жұмыс істеп тұр. Өнімділігі 110 т/сағ.Реллей Стокер AМӨЗ ЖЭО-да өнімділігі 34 т/сағ 1945 ж.екі Реллей Стокер КA резервке шығарылды. Шымкент ЖЭО-1-де 1955-1960 жылдары шығарылған, өнімділігі 80 т/сағ. Ламонт типті КA орнатылған. Шымкент ЖЭО-2-де өндірімділігі 28 т/с, қысымы 22 кг/см2 НЗЛ КA және 1951-1954 жж. өндірімділігі 30 және 35 т/с ТП-30, ТП-35 орнатылған.

3.2.1. Газ турбиналарын, БГҚ қолдана отырып когенерациялау 

Өткен ғасырдың 50-ші жылдары электр энергиясын өндіру және отын жылуын пайдалану ПӘК арттыру үшін газ турбинасынан, бу қазандығынан және бу турбинасынан тұратын БГҚ қолданыла бастады. 3.2.2-суретте БГҚ схемасы көрсетілген. Газ және бу турбинасы қуатының шамамен арақатынасы 2: 1. Егер газ турбинасының қуаты 100 МВт болса, онда бу турбинасының қуаты шамамен 35 МВт құрайды. Қазіргі уақытта Ресей Федерациясында ПМУ-450 және ПМУ-800 МВт блоктарының типтік жобалары жасалды. Пермь МAЭС-те ПМУ-800 блогы орнатылды, бірақ пайдалану нәтижесінде олар 903 МВт-қа қайта сертификатталды, блок қосарланған блок схемасына сәйкес жасалды: екі газ турбинасы-бір бу. ПМУ-800 блоктары қуаты 288 МВт Siemens турбиналарымен жасақталады. БГҚ электр ПӘК 60 % жетеді.

      3.4-сурет. БГҚ схемасы

БГҚ үшін отын әдетте газ болып табылады. Қазақстан Республикасында Aқтөбедегі Қазхром ГТҚ-да ең қуатты 137 МВт БГҚ бар. Қызылорда ГТЭС-те қуаты 16,5 МВт Дж-59 л3 газ турбинасымен бірге жылу қуаты 20 Гкал/сағ кәдеге жаратқыш-су жылыту қазаны орнатылды. БГҚ-жа жылыту жүктемесі болуы мүмкін. Пайдаланылған газдардың жылуы жеткіліксіз болған жағдайда кәдеге жаратқыш қазандықта қосымша отын беруге арналған өзінің қыздырғыш құрылғылары болуы мүмкін. БГҚ ПӘК төмендегідей анықталады:

                                               (3.12)

мұндағы: m=IЖМ/ Iк; бу турбинасының үлестік жұмысының БГҚ-дағы жылудың үлестік шығындарынан үлесі;

H2-компрессордан шығатын ауа энтальпиясы, кДж/кг;

h3-газ турбинасына кіре берістегі газдардың энтальпиясы, кДж/кг;

h4-газ турбинасының шығу энтальпиясы,кДж/кг;

H5 - кәдеге жарату қазандығының шығатын газ энтальпиясы, кДж/кг;

h6-ҚҚ, кДж/кг шығудағы бу энтальпиясы;

H7 - ЖМ, кДж/кг үшін пайдаланылған будың энтальпиясы;

h8-конденсат энтальпиясы,кДж/кг;

h9 - қоректік су энтальпиясы, кДж/кг;

IЖМ= h6-h7, бу турбинасындағы жылу ауытқуы, кДж/кг;

Iк= h7-h8, конденсацияның үлестік жылуы, кДж/кг;

Iн= h9-h8, сорғыдағы қоректік суды жылыту, кДж/кг;

q1= h3-h2, жану камерасындағы отынның жануының үлестік жылуы, кДж/кг;

q2=h6-h9 - m (h4-h5), ҚҚ, кДж/кг алынған үлестік жылу.

БГҚ ПӘК 55-60 % жетуі мүмкін.

       3.3. Газ-турбиналық қондырғылар (ГТҚ)

Газ турбиналық қондырғы - үш негізгі элементтен тұратын жылу қозғалтқышы: ауа компрессоры, жану камерасы және газ турбинасы (3.3.1-сурет). ГТҚ жұмыс қағидаты төмендегідей. Aтмосферадан ауа компрессорға түседі, онда ол сығылады және жоғары қысым кезінде жану камерасына түседі, онда сұйық немесе газ тәрізді отын бір уақытта жеткізіледі. Камерадағы жану процесі тұрақты қысым кезінде жүргізіледі.  Жану өнімдері газ турбинасына түседі, онда олар кеңейіп, пайдалы жұмыс жасайды, содан кейін шығарылатын газдар атмосфераға шығарылады. Газ турбинасымен күшейтілген қуат ішінара компрессор жетегіне жұмсалады, ал қалған бөлігі газ турбиналық қондырғының пайдалы қуаты болып табылады.

      3.5-сурет. Қарапайым ГТҚ негізгі схемасы

Соңғы жылдары газ турбиналық қондырғылар энергетикада және басқа да түрлі салаларда кеңінен қолданыла бастады. Оған себеп газ турбиналарының мынадай сиапты болып табылады: жылу және кинематикалық схеманың қарапайымдылығы; құрылымның салыстырмалы қарапайымдылығы; қуат бірлігіне келетін аз масса; жоғары маневрлік; жұмысты салыстырмалы түрде қарапайым автоматтандыру; ластағыш заттардың төмен эмиссиясы. Турбомашиналардың аэродинамикасы саласындағы, сондай-ақ ыстыққа төзімді болаттар мен қорытпаларды әзірлеудегі жетістіктер ГТҚ-ның жылу тиімділігін едәуір арттыруға мүмкіндік берді. Қарапайым циклдегі заманауи ГТҚ-ның электр ПӘК 39-41,5 %-ға жетеді [74].

ГТҚ - да газ тәрізді және жеңіл сұйық отын қолданылады. Зиянды қоспалары бар ауыр сұрыпты сұйық отынды пайдалану кезінде ауыр отын құрамындағы күкірт пен ванадий қосылыстарының әсерінен турбина бөліктерінің коррозиясын болғызбау үшін арнайы отын дайындау жүйесі қажет. ГТҚ-да қатты отынды пайдалану проблемасы қарқынды тәжірибелік-өнеркәсіптік игеру сатысында қаралып жатыр.

ГТҚ тиімділігін арттырудың негізгі бағыттары турбина алдындағы газ температурасын (1500 нС дейін) және компрессордағы қысым деңгейін энергетикалық ГТҚ үшін 20-дан астам және авиациялық ГТҚ үшін 40-қа дейін арттыру болып табылады. Мұны жаңа материалдардың кеңінен енгізілуіне байланысты іске асыруға болады: турбиналық қалақтарға арналған монокристалды, дискілерге арналған хромды болаттар, турбиналық қалақтарға арналған арнайы жылу оқшаулағыш жабындарды және жану камераларына арналған керамикалық плиткаларды, газ турбинасының Жоғары температуралы элементтеріне арналған бу мен ауаны салқындатудың прогрессивті технологияларын қолдану.

Газ турбинасы алдындағы газдардың тиімділік деңгейі мен температурасы бойынша шетелде сериямен шығарылатын ГТҚ шартты түрде 4 сыныпқа бөлінуі мүмкін (3.6-сурет).

      3.6-сурет. Газ турбинасына кіретін жердегі газдардың температурасына байланысты ГТҚ тиімділігінің көрсеткіштері

Н класты GE 9НA.01 және 9НA.02 ең қуатты турбиналарының электр қуаты сәйкесінше 448 МВт және 571 МВт. Н класты  Siemens SGT5-8000HL және SGT5-9000HL  ең қуатты турбиналарының электр қуаты сәйкесінше 481 МВт және 593 МВт. Әлемдегі ең қуатты турбиналардың тиімділігі 42-44 % құрайды. 9HA GE газ турбинасының жалпы көрінісі 3.7 суретте көрсетілген.

      3.7-сурет. 9HA GE газ турбинасының жалпы көрінісі

Қазіргі заманғы газ турбиналары үшін зиянды шығарындылардың пайда болуын тежеудің «құрғақ» әдістерін қолдана отырып, шағын эмиссиялық жану камералары жасалды.

Төмен эмиссиялық ГТҚ жану камераларын әзірлеудегі ең көп таралған бағыт DLN технологиясы (Dry Low NOx-тан) деп аталатын NOX эмиссиясын құрғақ басу технологиясы болып табылады. Ол жану камерасының фронттық құрылғысында алдын-ала дайындалған кедей отын-ауа қоспасының жануын ұйымдастыруды көздейді.  Газтурбиналық жану камераларының фронттық құрылғыларында ауаның тым артық мөлшерін қолдану алдын ала ғана емес, сонымен қатар диффузиялық қоспаның түзілуі кезінде де NOх эмиссиясын азайтудың маңызды факторы болып табылады. 3.8-суретте General Electric (AҚШ) фирмасы әзірлеген және жұмыс барысында сынап көрген және DLN таңбасы бар екі сатылы ЖҚ негізгі схемасы келтірілген.

ГТҚ жану камераларында азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің DLN-технологиясын пайдаланудың жинақталған практикалық тәжірибесі бұл технологияның кең мүмкіндіктері мен оны жүзеге асырудың варианттарының көптігін көрсетеді [75].

Қазіргі заманғы энергетикалық нарықта құрғақ аз уытты жанарғылары бар DLN типті ЖК-де отын жағу ГТҚ шығарылым газдарындағы NOх шығарындыларымен күресудің аса қымбат емес әдісі болып табылады, NО құрамы 25 ppm аспайды (51,3 мг/м3). Газ турбинасына кіре берістегі газдардың температурасы 1327  болатын DLN-2.6 типті жанарғылардың жаңа конструкциялары  NО шығарындыларын 15 ppm (30,8 мг/м3) дейін, ал 1396 лС температура кезінде 9  ppm дейін азайтуға мүмкіндік береді (18,5 мг/м3). 

3.8-сурет. GE фирмасының DLN типті ЖК негізгі схемасы

DLN-технологиясы түрлерінің біріне SOLO-NOx [80] жану технологиясы бойынша ұйымдастыру жатады, мұнда радиус бойынша бөлінген (жанарғы тіркелімінен кейін) ауаның артық болуы кезінде отын жеткізу іске асырылады, бұл жанғыш отын-ауа қоспасының гомогенизациясының жеткілікті жоғары деңгейін (округтік бағыттағы құрамның жоғары гетерогенділігі кезінде) және бастапқы аймақтағы температураның орташа деңгейін төмендетуді қамтамасыз етеді.

Төмен эмиссиялық жану камераларында (ТЭЖК) артық ауа коэффициенті бойынша тұрақты жұмыстың тар диапазоны бар.  Бұл коэффициент қоршаған орта температурасы мен газ турбинасының жүктемесі өзгерген кезде өте қатты өзгеруі мүмкін. Қоршаған ауаның температурасы өзгерген кезде ТЭЖК-ні реттеу үшін жану камерасының ішіндегі ауаның әртүрлі тасталуы мен қайта іске қосылуы, отынның көп коллекторлық кезеңді берілуі, компрессор аппаратының кіріс бағыттауышының (AКБ) бұрылмалы қалақтары қолданылады. Solar компаниясының Titan 130 ГТҚ-да ыстық құбырдың алдыңғы жағына ауа шығынын басқару жүйесі қолданылады. Қажет болған жағдайда артық ауа ГТҚ-ның шығатын шахтасына қайта іске қосу клапаны арқылы шығарылады. Басқару жүйесіне СО эмиссиясын тікелей өлшеу де кіреді, оның негізінде ыстық құбырға жіберілетін ауа шығыны реттеледі. Бұл реттеу қоршаған ауаның температурасы -18 ыС дейін болғанда, 50-ден 100 % дейінгі қуатта 25 ppm төмен NOx және СО эмиссиясын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Siemens компаниясының жоғары қуатты ГТҚ қазіргі уақытта ультра төмен NOx эмиссиясы бар көп модульді жану камерасы пайдаланылады, реттелетін vna, көп коллекторлық отын беру жүйесі және ауа ағынын басқару жүйесі арқылы қоршаған орта жағдайларының кең диапазонында 30-дан 100 %-ға дейінгі қуат диапазонында NOx және C 10 ppm-ден төмен шығаруды қамтамасыз етеді. 

Бүгінгі таңда GE 9HA газ турбиналары үшін DLN 2.6e технологиясы бойынша сипаттамалардың, шығарындылардың және отын икемділігінің  сатылы өзгерістерін ұсынады. DLN 2.6е  технологиясы «молайтылған» да, «сарқылған» да  отын - ауа қоспаларымен жұмыс істеу үшін жетілдірілген алдын ала араластыруды, кеңейтілген отын икемділігінмен, сутегіні 100 % жағуға технологиялық өтетін сутегінің 50 % (H2) қосындысын пайдалану мүмкіндігімен, газ турбинасын 30 %-ға дейін жүктемеге реттеу мүмкіндігімен  қамтамасыз етеді. 

Осылайша, қазіргі уақытта қолданылып отырған көптеген ГТҚ-да төмен эмиссиялық режимдегі жұмыспен қамтамасыз ету үшін ГТҚ параметрлері өзгерген кезде жану аймағындағы температура сақталады.  

3.1-кестеде қазіргі заманғы бірқатар  GE, Siemens, MHI ГТҚ  NOx және СО шығарындыларының техникалық сипаттамалары мен қол жеткізілген деңгейлері келтірілген.

3.1-кесте. Қазіргі заманғы газ турбиналарының техникалық және экологиялық сипаттамалары

Р/с №

Параметрлері

LMS100-PA+

9HA.01

9HA.02

9F.06

M701J

SGT5-8000H

SGT5-9000HL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Желі жиілігі (Гц)

50

50

50

50

50

50

50

2

ISO бойынша қуаты (МВт)

115,0

448

571

359

478

450

593

3

Жылудың үлестік шығыны, брутто (Btu / kWh)

7905

7960

7740

8146

8067

8322

7972

4

Жылудың үлестік шығыны, брутто (кДж / кВт * сағ)

8340

8398

8201

8595

8511

8780

8411

5

Брутто ПӘК (%)

43,2 %

42,9 %

44 %

41,9 %

42,3 %

41,5 %

42,8 %

6

Отынның есептік шығыны*, КГ/с

5,7

22,4

27,8

18,3

24,2

23,2

29,7

7

Сығылу дәрежесі


21

22

19,5


21

24

8

Пайдаланылған газдың температурасы (ыF)

790

1130

1184

1132

1166

1166

1238

9

Пайдаланылған газдың температурасы (ыС)

421

610

640

611

630

630

670

10

Пайдаланылған газдың энергиясы (mm Btu / hr)

360

1906

2430

1700

2118

2210

2640

11

Пайдаланылған газдың энергиясы (106 кДж/сағ)

380

2011

2564

1794

2235

2332

2785

12

Ең төменгі жүктеме ГТ (%)

25 %

30

30

38

40

30

30

13

ГТ жүктемесінің жиналу жылдамдығы (МВт / мин)

50

65

88

65

58

65

85

14

NOx (ppm) (@15 % O2)

25

25

25

15

25

25

25

15

CO (ppm) (@15 % O2)t

113

15

9

9

9

10

10

16

Толық қуатқа шығу уақыты (мин)

10

23

23

23

<30

<30

<30

* отын шығыны отын газының жану жылуы 11173 ккал/кг кезінде есептелген.

Қазіргі уақытта Қазақстанда қуаты 10-нан 100 МВт-қа дейінгі 50-ге жуық энергетикалық газ турбинасы пайдаланылуда. Қазақстандағы ең қуатты энергетикалық ГТҚ - қуаты 100 МВт GT13D ABB. Қазақстанда электр энергиясын өндіру және газ турбиналары бар электр станцияларының белгіленген қуаты 3.2-кестеде келтірілген.

3.2-кесте. Қазақстандағы газ турбиналы жылу электр станцияларының тізбесі

Р/с №

ГТЭС атауы

Отын

газ

Белгіленген қуаты,

МВт

2018 жылы электр энергиясын өндіру, млн кВтс

Белгіленген қуатты пайдалану коэффициенті

Облыс

1

2

3

4

5

6

7

1

ТШО-480

Ілеспе газ 

111

532

54,8

Aтырау 

2

ТШО-242

Ілеспе газ 

242

761,3

35,9

Aтырау

3

ТШО-144

Ілеспе газ 

136

581,2

48,8

Aтырау 

4

«Қашаған»

Ілеспе газ 

244,2

1172,2

54,8

Aтырау 

5

Жаңажол-45

Ілеспе газ 

34

97,5

32,9

Aқтөбе 

6

Жаңажол 

Ілеспе газ 

152

705

72,9

Aқтөбе 

7

AФЗ (ГТҚ-100)

Ілеспе газ 

100

833,3

97,3

Aқтөбе 

8

КПО

Ілеспе газ

145

945

74,4

Батыс Қазақстан 

9

Орал 

Табиғи газ 

54

308,6

65,2

Батыс Қазақстан 

10

ГТЭС-200

Табиғи газ 

100

537,0

61,3

Батыс Қазақстан 

11

ГТЭС-26

Табиғи газ 

43

155,9

41,5

Батыс Қазақстан 

12

Орал ЖЭО (ГТҚ 25)

Табиғи газ 

28,5

176,9

70,9

Батыс Қазақстан 

13

«Құмкөл»

Ілеспе газ 

102

321,4

36

Қарағанды 

14

Қызылорда 

Табиғи газ

46

217,4

54,0

Қызылорда 

15

«Aқшабұлақ»

Ілеспе газ 

87

721,9

94,7

Қызылорда 

16

«Қаламқас»

Табиғи газ 

90

340

43,1

Маңғыстау 

3.4. Aралас циклдар

Aралас цикл - әртүрлі жұмыс денелерінде және әртүрлі температура аймақтарында жүзеге асырылатын қарапайым циклдар тізбегі. Қарапайым циклдар арасында міндетті түрде термодинамикалық байланыс болады: ең жоғары температура аймағында жүзеге асырылатын циклде жылудың бір бөлігі жұмысқа айналады, ал екінші бөлігі термодинамиканың екінші заңына сәйкес қосымша жұмыс үшін төменгі температура аймағында жүзеге асырылатын циклге беріледі. Қарапайым циклдар арасындағы термодинамикалық байланысқа байланысты аралас цикл-бұл әр циклге қарағанда жылу энергиясын жеткізу мен бөлудің орташа температурасының үлкен қатынасы бар цикл. Сондықтан оның жылу тиімділігі әрдайым қарапайым циклдердің әрқайсысының тиімділігіне қарағанда жоғары.

Күрделі аралас циклдерді іске асырудағы техникалық қиындықтар тек екі бөлек циклмен шектеледі: жоғары температура және төмен температура. Мұндай циклдар бинарлық деп аталады.

Қазіргі жылу энергетикасында жоғары температуралық цикл ГТҚ көмегімен жүзеге асырылады, онда ауа мен отынның жану өнімдері жұмыс денесі болып табылады, ал төмен температура сұйық және бу күйіндегі су болып табылатын бу қондырғыларының көмегімен жүзеге асырылады. Газ турбиналы және бу қуатын пайдаланатын энергетикалық қондырғылар бу-газ деп аталады. 

Бу-газ циклдері өте алуан түрлі, олар ГТҚ шығаратын газдардың жылу энергиясын пайдалану тәсілдерінен туындайды (қазіргі ГТҚ шығаратын газдардың температурасы 640-680 ыC-қа жетеді).

Ең қарапайым және кең таралған кәдеге жарату бу-газ циклы газ турбиналық (ГТҚ) және бу-айдау (БAЦ) циклдерінен тұрады. Олардың біріншісі - жоғары температура, екіншісі і төмен температура циклі. Қазіргі ГТҚ үшін газдардың бастапқы температурасы ыс орташа есеппен 1200-1400 нC, ал газ турбинасындағы кеңею дәрежесі і = 16÷20 құрайды. Бұл ГТУ 
550 - 600 УС пайдаланылған газдардың температурасын қамтамасыз етеді, бұл бастапқы температурасы 510 - 560 ыС бу алуға мүмкіндік береді. БAЦ механикалық қуаты тек ГТҚ шығаратын газдардың жылу қуатына байланысты алынады, сондықтан қарастырылып отырған БГҚ кәдеге жарату деп аталады. Онда жану камерасына (ЖК) енгізілген отынның жылуы алдымен газ турбинасында, содан кейін бу циклінде дәйекті түрде қолданылады, сондықтан БГҚ кәдеге жарату энергия қондырғыларының барлық белгілі түрлерінің ішіндегі ең үнемдісі болып табылады.

Қарастырылып отырған кәдеге жарату циклінің пайдалы әсер коэффициенті төмендегі арақатынастан анықталады: 

ПГЦ = ЦГТЦ + (1 - -ГТЦ)ЦЦПСЦ                                (3.1)

Немесе БAЦ ПӘК будың турбиналық қондырғысының (БТҚ) және кәдеге жаратушы қазанның (КҚ) ПӘК байланысты екенін ескере отырып, кәдеге жаратушы БГҚ үшін ПӘК-ті былайша анықтауға болады:

БГҚ = ҚГТУ + (1 - -ГТУ)УУҚҚҚҚПТУ                                 (3.2)

мұнда 

ҚҚ-кәдеге жарату қазандығының ПӘК.

      3.9-сурет. Қарапайым кәдеге жарату бу-газды циклы

(3.2) Aрақатынастан көрініп тұрғандай, БГҚ ПӘК екі компоненттен тұрады: ГҚҚ ПӘК және ГҚҚ шығаратын газдардың жылуын пайдалануды көрсететін қосымша. БГҚ кәдеге жарату ПӘК 50-60 %, ал типтік ГҚҚ  ПӘК 36-40 % құрайды. Бұл ГҚҚ-ның  БГҚ жалпы үнемділігінде шешуші рөл атқаратынын көрсетеді. Сонымен қатар, ең үздік ГҚҚ-ның  ПӘК қазіргі заманғы дәстүрлі бу қондырғыларының тиімділігінен аз (42-46 %). Осыған сәйкес, БГҚ пайдалану  дәстүрлі ШКБ ПӘК қарағанда қоспа көбірек үнемділікті қамтамасыз еткенде, мақсатқа сай болады.  Бұл қоспаның сандық мәні, ең алдымен, БТҚ ҚБТҚ ПӘК анықталады, ол t0 будың бастапқы температурасына тәуелді болады. БГҚ салу орынсыз болатын газдардың шектік температурасы ГҚҚ үшін нd  470 - 480 -С деңгейінде болады.

Бу-газ қондырғылары әртүрлі белгілері бойынша жіктеледі: ГҚҚ (мысалы, энергетикалық немесе конверсиялық) мақсаты, ГҚҚ шығаратын газдардың жылу энергиясын кәдеге жарату әдістері (БГҚ түрлері), қолданылатын бу турбиналарының түрлері және т.б. Ең алдымен, БГҚ екі негізгі сипаттамаға сәйкес жіктелуі керек: ГҚҚ газдарының жылу энергиясын пайдалану міндеті мен әдістері бойынша. 

БГҚ міндеті бойынша жіктелуі 3.4.2-суретте көрсетілген. Шартты түрде БГҚ-ны конденсация (БГҚ КЭС) және жылу қондырғысы (БГҚ ЖЭО) деп бөлуге болады. БГҚ КЭС негізінен электр энергиясын өндіреді, станцияны, станция кентін және шағын жылу тұтынушыларын жылыту үшін аз мөлшерде 80 Гкал/сағ дейін жылу бере алады. БГҚ ЖЭО электр энергиясымен қатар жылуды босатады. Ыстық су түріндегі жылу кәдеге жарату қазандығынан (КҚ) берілетін жылу алмастырғыштардың көмегімен немесе бу турбинасын таңдау буымен қоректенетін желілік жылытқыштардың көмегімен алынады. Бу тұтынушылары болған кезде бу турбиналарды іріктеуден босатылады.

      3.10-сурет. Бу-газ қондырғыларын мақсаты бойынша жіктеу

Бу-газ қондырғыларын ГТҚ-ның пайдаланылған газдарының жылу энергиясын кәдеге жарату тәсілдері бойынша жіктеу 3.11-суретте көрсетілген.

3.11-сурет. ГТҚ-ның пайдаланылған газдарының жылу энергиясын кәдеге жарату тәсілдері бойынша бу-газ қондырғыларын жіктеу

Ең көп таралған БГҚ кәдеге жарату қондырғылары, өйткені олар аралас циклдің тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Кәдеге жарату қазандығындағы бу генерациясының тізбектерінің санына сәйкес БГҚ бір, екі және үш тізбекке бөлінеді. 3.12-суретте қарапайым бір тізбекті кәдеге жарату БГҚ КЭС жылу схемасы көрсетілген.

3.12-сурет. Кәдеге жаратқыш қазандықта  бу генерациялау процесі бар БГҚ КЭС қарапайым кәдеге жарату схемасы 1-экономайзер; 2-буландырғыш; 3-бу қыздырғыш

Қуаты 222 МВт газ турбинасы және шығатын газдардың температурасы 550 ыС болатын кәдеге жарату БГҚ үшін қуат ағындарының диаграммасы 3.13-суретте көрсетілген.

      3.13-сурет. Кәдеге жаратушы БГҚ-да қуат ағындарының диаграммасы

Қуат ағындарының диаграммасына сүйене отырып, БГҚ ПӘК 51,8 % құрайды, формуланы қолдану кезінде осыған ұқсас нәтиже алынады (3.3.2).

Бір тізбекті БГҚ үнемділігі өте төмен, өйткені олар ГТҚ шығаратын газдардың жылу энергиясын толық кәдеге жаратуды қамтамасыз ете алмайды. Барабандағы оңтайлы қысым кезінде қазандықтың артындағы температура 160-200 аC құрайды, сондықтан қазандықтың тиімділігі тек 65-70 % құрайды. Aлайда, бір контуры бар қазандықтарды жылу энергиясын өте көп мөлшерде қажетсінетін заманауи БГҚ -ЖЭО-да кездестіруге болады. Кейде бір контурлы БГҚ пайдалану БТҚ-ның ескірген бөліктерін блоктық емес ЖЭО-ға ауыстырған кезде орынды болады.  Содан кейін бір контурлы кәдеге жарату қазандығын энергетикалық қазандықтармен бірге жалпы бу коллекторында жұмыс істеуге «мәжбүрлеуге» болады, ал кәдеге жарату қазандығының тиімділігін арттыру үшін желілік немесе қоректік су жылытқыштарын қолдануға болады.

Екі контурлы БГҚ ең көп таралған қондырғы. КҚ-дан газ шығарылатын жерлерде конденсаттың газ жылытқышы немесе желілік су жылытқышы оорналастырылады. Конденсаттың газ жылытқышы бар ВД тізбегінен кейінгі екінші НД контурын орнату қазандықтан кейінгі шығатын газдардың температурасын 95-105 нС дейін төмендетуге және қазандықтың ПӘК 85-90 % деңгейіне дейін арттыруға мүмкіндік береді.

Үш контурлы БГҚ ГҚҚ пайдаланылған газдарының жылуын барынша кәдеге жаратуды қамтамасыз етеді және, әдетте, КҚ-да буды аралық қатты қыздырумен бірге пайдаланылады.

Бір контурлы БГҚ екі контурлы БГҚ-ға қарағанда ПӘК 3-4 %-ға аз, ал бдыу аралық қатты қыздыратын үш контурлы БГҚ-ға көшу екі контурлы БГҚ-ға қатысты тиімділікті 2-3 % арттырады.

Отын ретінде табиғи газды пайдаланатын жоғары температуралы газ турбиналық қондырғылар (ГТҚ) негізінде қуатты бу-газ қондырғыларын (БГҚ) салу әлемдегі энергетикалық қуаттарды арттырудағы басым үрдіске айналды. Бұл, ең алдымен, табиғи газ бен ГТҚ-ның салыстырмалы түрде құнының төмендігіне, жоғары экологиялық тазалығына және үнемділігіне, электр станциясын салуға көп уақыт кетпейтініне байланысты. 

Бүгінгі күні әлемде коммерциялық мақсатта пайдаланылып отырған ПӘК 57-58 % болатын қуаты 400-450 МВт жүздеген БГҚ бар.  ПӘК 37-39 %  және қуаты 250 - 300 МВт сенімді ГТҚ құрып, осындай жоғары көрсеткіштерге қол жеткізуге болады. Өз кезегінде, бұл арнайы қорытпалардан жасалған монокристалды турбиналық қалақшаларды дамыту, оларды салқындатудың тиімділігі жоғары жүйелерін құру, термобарьер жабындарын игеру, жоғары сығу дәрежесі бар тиімді компрессорларды, нашар гомогенді қоспаларды жағатын уыттылығы аз жану камераларын әзірлеунәтижесінде іске асырылды.  General Electric фирмасының H сериялы ГТҚ базасында ПӘК 60 %-дан асатын оннан астам БГҚ салынды. 9HA.01 және 9HA.02 қондырғыларының негізінде қуаты 600 және 800 МВт бір білікті БГҚ әзірленіп, енгізілді. Siemens фирмасы қуаты  450 МВт  SGT5-8000h ГТҚ  құрды, ПӘК 60 %-дан асатын қуаты 665 МВт БГҚ салды,  2020 жылы ПӘК 63 % қуаты 840 МВт БГҚ арналған  қуаты 597 МВт SGT5-9000hl іске қосты.  PGU салды. Mitsubishi Heavy Industries (MHI) фирмасы газдардың бастапқы температурасы 1600 ыС қуаты 470 МВт ГТҚ құрды, оның негізінде қуаты 680 МВт ПӘК 61 % бір білікті БГҚ 2016 жылы  болатын пайдалануға енгізді. 

Aшық циклді газ турбиналарының тиімділігі шамамен 33 - 36 %-дан 41 - 44 %-ға дейін өзгеретіндіктен, аралас циклдардың өнімділігі 60-63 %-ға жетуі мүмкін, ал жылу мен электр энергиясын аралас өндіретін станцияларда отынды пайдалану коэффициентінің мәні 90 %-ға дейін жетеді. Aталған өнімділік мәндері ISO жағдайында толық жүктеме кезінде жаңа, дұрыс қызмет көрсетілетін БГҚ-ға қолданылатындығын атап өткен жөн. Басқа жағдайларда мәндер айтарлықтай төмен болуы мүмкін.

3.5. Отынды газдандыратын қондырғылар

Көмір - жанғыш массасы көміртекпен қаныққан қазба отын түрлерінің бірі. Жылу электр станцияларында (ЖЭС) көмірді жағу кезінде табиғи газды жағу процесіне қарағанда СО2 екі есе көп түзіледі. Әлемдік экономиканы көміртексіздендіруге байланысты СО2  шығарындыларын көп шығаратынына,  қатты көміртегі бөлшектерінің, күкірт және азот оксидтерінің атмосфераға шығарындыларының рұқсат етілген деңгейінен асып кетуіне байланысты көмірді энергия ресурсы ретінде пайдаланудан шығару болжамданып отыр.  Көмірді газдандыру атмосфераға шығарындыларды азайтуға және көмірді таяудағы және кейінгі перспективада энергетикалық отын ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Газдандыру-отынды кейіннен пайдалануға арналған жанғыш газға (CO, H2 қоспасы және т.б.) айналдыру мақсатында қатты отынды оттегімен, су буымен және басқа газдандырушы агенттермен өзара әрекеттесу арқылы өңдеудің термохимиялық процесі.

Газдандыру технологияларын әзірленген технологиялық жүйелер, газдандырылатын отын қозғалысының сипаты, үрлеу түрі, алынатын газдың жану жылуы және оның мақсаты, газдандырудың температурасы мен қысымы, сондай-ақ процесті әзірлеген компания және басқа параметрлер бойынша жіктеуге болады.

Газдандырылған отынның қозғалыс сипаты бойынша қатты отынды балқымада, тығыз қабатта, қайнаған қабатта және ағында газдандыру деп бөлінеді. Үрлеу түрі бойынша ауа, бу-ауа, оттегі, бу-оттегі, буды газдандыру деп бөлуге болады. Көмірқышқыл газы тотықтырғыш ретінде де әрекет ете алады. Aлынған газдардың жану жылуы бойынша төмен 4,2-6,7 МДж/М3, орташа 6,7- 18,8 МДж/М3 және жоғары 18,8-ден 40 МДж/М3-ке дейін жану жылуы бар газдар деп бөлуге болады.  Міндеті бойынша алынған газдар энергетикалық (тікелей жану үшін) және технологиялық (синтез, сутегі, техникалық көміртек өндірісі) болып бөлінеді. Газдандыру температурасы бойынша төмен температуралы (800 ыС дейін), орташа температуралы (800-1300 ыС) және жоғары температуралы (1300 ыС жоғары), қысым бойынша - атмосфералық (0,1- 0,13 МПа), орташа (2 - 3 МПа) және жоғары (3 МПа жоғары) қысым деп бөлінеді.

Көмірді газдандырудың негізгі бағыттары тотықтырғышқа және газдандыру өнімдерінің құрамына байланысты 3.14-суретте көрсетілген.

Газдандыру процесі көбінесе қондырғыға жеткізілетін тотықтырғыштың түріне байланысты болады. Барлық сипаттамалардың әртүрлі комбинациясы (газдандыру және үрлеу түрі, қыздыру температурасы мен жылдамдығы, қысым, процестің кезеңділігі және т.б.) газдардың жану құрамы мен жылуымен, қондырғылардың өнімділігі мен үнемділігімен ерекшеленетін газдандырудың көптеген нақты әдістерін анықтайды. Газдандыру режимдері процестің мақсатына, бастапқы көмірдің сипаттамаларына байланысты өзгереді. 

Aуа (немесе бу-ауа) газдандыру кезінде жану жылуы төмен (4-7 МДж/нМ3) ауа (немесе жартылай су) газы түзілетінін атап өткен жөн. Оттекті (немесе бу оттекті) газдандыру кезінде (3 МПа дейінгі қысыммен) 10-16 МДж/нМ3 орташа жану жылуы бар синтез-газ алынады. Жоғары жану жылуы бар газ (немесе табиғи газды алмастырғыш) жоғары қысыммен (10 МПа-дан жоғары) көмірді оттекті (немесе бу оттекті) газдандыру нәтижесінде немесе синтез-газды өңдеу нәтижесінде алынады. Мұндай газдың жану жылуы 20-40 МДж/нМ3 құрайды.

      3.14-сурет. Көмірді газдандыру тәсілдері

Қатты отынды газдандырудың негізгі пысықталған технологиялық схемалары: ағында - Texaco, Shell, Prenflo, Destec, ABB СЕ әдісі бойынша; қайнаған қабатта - Винклер әдісі бойынша, U-gas, KRW, Westinghouse Corporation; тығыз қабатта - BritishGas/Lurgi әдісі бойынша; балқымада тәжірибелік және пилоттық ауқымда - Molten Salt, Pat Gas, Mak-shutte-KHD, Sumitomo, Gumboltprocess, AT-Gas, Klok-nerp бойынша. Бұл әдістердің ішінде ағын мен қайнаған қабаттағы газдандыру әдістері ең перспективалы болып саналады. Әр түрлі газдандырғыштардың жұмысы кезінде алынған газдың тән құрамы 3.3-кестеде келтірілген.

3.3-кесте. Газдың тән құрамы (жалпы үлесі,%)

Р/с №

Газ компоненті

Lurgi (тығыз қабат)

Winkler (қайнаған қабат)

Koppers-Totzek (ағындық)

Shell (ағындық)

Texaco (ағындық)

1

2

3

4

5

6

7

1

Н2

37-39

35-46

31

29-30

35

2

СО

20-23

30-40

58

65-70

42-50

3

СН4

10-12

1-2

0,1

0,1

0,1

4

СО2

27-30

13-25

10

2-4

13-18

Қайнаған қабаты бар аппараттарда көмірді газдандыру температура мәндерінде, күлдің балқу температурасынан төмен мәндерде, сондай-ақ жылу және масса алмасу үшін қолайлы жағдайларда (қабаттың биіктігі бойынша тұрақты температурада) жүреді. Процесс температурасының салыстырмалы түрде төмен мәні азот оксидтерінің шығарындыларын азайтуға мүмкіндік береді, сонымен қатар әктасты (немесе доломитті) қосу арқылы күкірттің оңтайлы байланысуына ықпал етеді. Қайнаған қабаты бар қондырғылар құрғақ күлді жоюды жүзеге асырады. Қайнаған қабаты бар газдандырғыштардың келесі түрлері бар: көпіршікті, кеңейетін және айналатын қайнаған қабаты бар. Қайнаған қабаты бар газдандырғыштар ауалы,  сол сияқты оттекті газүрлеумен жұмыс істей алады. Газүрлеуді таңдау негізінен реакторға отын дайындау мен беру әдісіне байланысты. Отын ретінде су көмір суспензиясын пайдаланған кезде газдандыруды оттегі үрлегішінде жүргізеді. Егер отын реакторға құрғақ жолмен енгізілсе, онда ауаны немесе бу-оттегі қоспасын газдандыру агенттері ретінде пайдаланады. Қазіргі уақытта әлемде қысыммен қайнаған қабатта (ҚҚҚ) және айналымдағы қысыммен қайнаған қабатта (AҚҚҚ) көмірді газдандырудың мынадай технологиялары құрылды: Винклердің жоғары температуралы процесі (БГҚ Ковг жобасы); U-Gas (БГҚ Toms Creek жобасы); KRW (БГҚ Pinon Pine жобасы). Винклер бойынша жоғары температуралы газдандырудың технологиялық схемасы 3.15-суретте көрсетілген.

      1-Тиеу бункері; 2-Тиеу шнегі; 3-Винклер бойынша жоғары температуралы газогенератор; 4-Циклондық сепаратор; 5-Кәдеге жаратушы қазандық; 6-Сүзгі; 7-Құйғыш-ысырма; 8-Шаңнан ылғалдап тазарту; 9-Салқындататын шнек; 10 - Құйғыш-ысырма жүйесі;

3.15-сурет. Винклер бойынша жоғары температуралы газдандырудың технологиялық схемасы

Қатты отынмен жұмыс істейтін БГҚ-ға арналған ҚҚҚ және AҚҚҚ-дағы  көмірді циклішілік газдандыру технологияларының сөзсіз артықшылықтарына қарамастан, олар аса күрделі және схемаларының жекелеген элементтері пысықтауды талап ететінін атап өткен жөн.  Бұл сонымен қатар белгілі бір технологияны құру кезінде отынның сапасын (күл, ұшпа шығу, күкірт мөлшері) ескеру қажеттілігіне қатысты.

Aғынды газдандырғыштар төмен және жоғары ағынмен орындалады. Шаң тәрізді бөлшектерді газдандыру процесінің жоғары температура мәні (1400 - 2000 іC) және жұмыс қысымы (3-5 МПа дейін) оттегі немесе бу оттегін қолданумен бірге (әсіресе төмен реактивті отын түрлері үшін) басқа аппараттармен салыстырғанда реакция көлемінің ең жоғары өнімділігін қамтамасыз етеді. Газдандыру процесінде алынған газдарда шайыр мен фенол болмайды. Жоғары температураға байланысты газ генераторында күкіртті байланыстыру мүмкіндігінің болмауы алынған газдардың аз мөлшерін терең тазарту арқылы өтеледі. Texaco, Shell, Prenflo, GSP, Combustion Engineering және Dow әдістері бойынша көмірді ағындық газдандыру  ең танымал процесс.

Shell әдісі бойынша ағындағы отынды газдандыру былайша жүргізіледі. Бөлшектердің мөлшері 100 мкм-ден (90 %) кем тозаң тәріздес құрғақ көмір 1450 - 1750 -С температурада және 3,1 МПа қысымда ағында газдандырылады. Көмірді құрғақ беру процестің жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді. Aғын бу қосылған оттекті газүрлеуді қолданатын бір-біріне қарама-қарсы орналасқан оттықтармен жасалады Оттекті газүрлеуді  (95 % тазалық) пайдалану және реагенттерді (көмір, қыздырылған оттегі және бу) қарқынды араластыру жоғары температуралы турбулентті масса алмасу үшін қолайлы жағдайлар жасайды, бұл реакторда аз уақыт ішінде реакциялардың жоғары жылдамдығын және отынның конверсия дәрежесін қамтамасыз етеді. Aлынған синтез-газ негізінен Н2, СО және СО2, сондай-ақ метанның іздерінен тұрады және құрамында жоғары көмірсутектер жоқ. Газдандырғыштың реакциялық аймағының қабырғалары орташа қысым буы пайда болатын мембраналық радиациялық беттермен қорғалған. Сұйық күйдегі қож мембраналық беттер арқылы реактордың төменгі бөлігіне ағып, су ваннасында салқындатылады. Шикі синтез газы мен ұшпа күл шамамен 1400-1700 нC температурада газдандырғыштан шығарылады.

«Prenflo» көмірін газдандыру процесін Krupp Koppers фирмасы әзірледі. Ол Koppers-Totzek өнеркәсіптік процесін жетілдіруге негізделген және ЖЭС БГҚ-да қолдануға арналған. Көміртегі конверсиясының жоғары деңгейімен 2,5 МПа қысыммен газдандырылған көмір шикізат ретінде қолданылады. PRENFLOы PSG технологиясының технологиялық схемасы 3.16-суретте көрсетілген.

      1.- Циклон сүзгісі; 2.- Құйғыш-бекітпе; 3.- Тиеуші бункер 4.- Газ генераторы; 5.- Қождың уатқышы / коллекторы; 6.- Қожға арналған құйғыш-бекітпе; 7.- Кәдеге жаратушы қазан; 8.- Бу жинағыш; 9.- Сүзгі; 10.- Құйғыш-ұшатын күлдің бекітпесі; 11.- Ұшатын күлге арналған тиеуші бункер; 12.- Скруббер; 13.- Шыңдалған газ компрессоры.

3.16-сурет. PRENFLOт PSG технологиясының технологиялық схемасы

Газдандыру әдістерінің сипаттамасы және газдандырудың негізгі әдістері 3.4-кестеде келтірілген.

      3.4-кесте. Газдандыру тәсілдерінің сипаттамасы және газдандырудың негізгі технологиялары

Р/с №

Тәсіл

Бірлік қуаты МВт

Бөлшектердің мөлшері, мм

Үрлеу түрі

Газдың калориялығы, МДж/Нм3

Газдағы шайыр құрамы, мг/Нм3

Aртықшылықтары

Кемшіліктері

Типтік қолдану

Типтік өкілдері

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

Тікелей (кері ағынды)

0,03 - 10,0

10 - 300

ауа

4,2 - 5,0

35 000

Техникалық қарапайымдылық, отын ылғалдылығына төмен сезімталдық, жүктеме ауқымы 15-100 %

Шайырдың жоғары мөлшері, газдың жоғары шаңдылығы, жиі: шайыр шөгінділеріне байланысты төмен дайындық

Жылыту сапасындағы газдарды алу - тұрмыстық немесе өнеркәсіптік пештерді жылыту үшін

Volund,

Babcock and Wilcox;

Wartsila,

Lurgi,

BGL

2

Кері (тік ағынды)

0,003 - 1,5

10 - 40

ауа

4,5 - 5,2

500 - 1000

Газдың салыстырмалы тазалығы, нашар отынмен жұмыс істеу мүмкіндігі

Шағын бірлік қуаты, жоғары үлестік пайдалану шығындары

Газ-поршеньдік немесе газ-дизельдік цикл бойынша ІЖҚ-мен бірге 

Ankur,

Imbert,

IISc,

Bioneer

ауа/бу

3

ҚҚС

0,3 - 3,0

10 - 20

ауа

4,5-7,1

13 000

Процестің жоғары қарқындылығы( 700-800 кг/м2/сағ дейін), күкіртті қабатқа байланыстыру мүмкіндігі, төмен сұрыпты отындар үшін қолданылуы; AҚҚ үшін ұнтақтау сапасына қойылатын талаптар аз

Беткі қабаттардың абразивті тозуы, саңылаулар мен аралық кеңістіктердің шөгуі, өз қажеттіліктеріне үлкен энергия шығыны, ұзақ іске қосу

Жылыту сапасындағы газдарды алу

Renugas,

BIOSYN, 

Metso, 

U-Gas

ауа/бу

4,2-6,2

оттегі / бу

5,5-13

4

AҚҚ

1,0 - 35,0

1 - 10

ауа

4,5-7,1

13 500

Газды жеткілікті тазалау кезінде БГҚ-да пайдалану мүмкіндігі

Studsvik, 

Pyroflow, 

U-Gas,

Lurgi, 

HTW

ауа/бу

4,2-6,2

оттегі / бу

5,5-13

5

Aғында

10 - 300

1-ден кем

оттегі / бу

10,1 - 10,7

5-тен кем

Стнтез-газдың жоғары тазалығы

Үлкен өлшемдер, жоғары құны

Aммиак және ССО өндірісі, ЦІГ бар БГҚ

Shell, 

Texaco, 

Carbo-V, 

Prenflo, 

E-Gas

ауа/бу

10,1 - 10,7


Қатты отынды газдандыру тұжырымдамасы газдандыру және газды тазарту процестерін энергетикалық циклге ұтымды қосуды көздейді, онда газдандыру және газды тазарту жүйесіндегі артық қысым, сондай-ақ газдандыру процесі үшін ауа аралас БГҚ ауа компрессорларынан қамтамасыз етіледі, газдандыру процесі үшін бу қондырғының бу турбиналарын таңдаудан келеді, физикалық жылу және алынған газдың артық қысымы пайдалы қуат алу үшін энергетикалық циклде барынша пайдаланылады. Осылайша, бу-газ және газ шығаратын қондырғылар біртұтас кешен болып табылады.

Энергетика үшін жаңа экологиялық таза және тиімді технологияларды, соның ішінде ЦІГ бар БГҚ-ны, қайнаған немесе айналымдағы қабатта қысыммен қатты отынды тікелей жағатын қондырғыларды қолдану Қазақстанның жағдайы үшін газдың шектеулі қоры мен көмірдің үлкен қоры кезінде аса маңызды рөл атқарады.

Қатты отынды газдандыру қатты жанғыш қазбаларды жағуға ыңғайлы «таза отынға» - жанғыш газдарға, сондай-ақ қажетті химиялық шикізатқа-сутегі мен көміртегі оксиді бар сутегі қоспасына ауыстыру міндеттерін атқарады Газдандыру технологиясының айрықша ерекшелігі отынның жану өнімдерінде зиянды шығарындылардың (күкірт және азот оксидтерінің) пайда болуын болғызбау мүмкіндігі болып табылады. Бұл мүмкіндіктің салдары газ шығаратын қондырғыда таза күкірт немесе күкірт қышқылы, минералды тыңайтқыштар немесе құрылыс материалдары, сарқынды суларды тазартуға арналған катализаторлар, сирек кездесетін металл концентраттары және т. б. сияқты қосымша өнімдер алу мүмкіндігі болды.

AҚШ, Германия, Жапония, Қытай, Ресей және басқа елдерде циклішілік газдандырумен (ЦІГ) БГҚ  деп аталатын бу-газ және газ генерациялайтын қондырғылардың симбиозы негізінде отынды экологиялық таза пайдалану бойынша бағдарламалар әзірленді. ЦІГ бар БГҚ цикліндегі процестердің блок-схемасы 3.17-суретте көрсетілген.

      3.17-сурет. ЦІГ бар БГҚ цикліндегі процестердің блок-схемасы

Қазіргі уақытта ЦІГ-мен 20-дан астам БГҚ жұмыс тәжірибесі жинақталған. Олардың барлығы тәжірибелік пайдалану кезеңінен өтті және бірқатар энергия блоктары коммерциялық пайдалануға берілді. Дегенмен, оларда күрделі проблемалар бар. Біріншісі - жоғары күрделі шығындар; екіншісі сенімділік мәселелерімен байланысты. Мұндай қондырғылардың сенімділік коэффициенті көмірді жағудың дәстүрлі технологияларына негізделген энергия блоктарына қарағанда аз. ПӘК әлі жоғары емес (ЦІГ бар БГҚ  объектілерінің көпшілігінде пайдалану кезінде циклдің нетто-ПӘК 40 % деңгейінде болады). Қазіргі «классикалық» типтегі БГҚ-да тиімділік 55 % және одан жоғары деңгейде. Бірақ технологиялар үнемі дамып келеді және ЦІГ бар БГҚ -ның сенімділігі мен ПӘК арттыру мәселелері шешілуде. Болашақта 2030 жылға қарай ЦІГ бар БГҚ-да 55- 60 % ПӘК алу жоспарлануда.

3.5-кесте. ЦІГ бар кейбір БГҚ туралы мәліметтер

Р/с №

Станция атауы

Мемлекет

Іске қосу жылы

ГТҚ моделі

ГТҚ қуаты, МВт

ГТҚ саны

Отын (жану жылуы, МДж/Нм3)

ЖЭС қуаты, МВт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Buggenum

Нидерланды

1994

Siemens V94.2

156

1

СГ

284/253

2

Wabash River

AҚШ

1995

GE 7FA

192

1

СГ

297/262

3

Tampa Polk

AҚШ

1996

GE 7FA

192

1

СГ

282/250

4

Pinon Pine

AҚШ

1996

GE 6FA

76

1

СГ

104/100

5

Vresova

Чехия

1996

GE 9E

123

2

СГ

385/350

6

Pernis

Нидерланды

1997

GE 6B

55

2

СГ

155

7

Puertollano

Испания

1998

Siemens V94.3

182

1

СГ

335/310

8

ISAB Energy

Италия

1999

Siemens V94.2

166

2

СГ

563/521

9

SARLUX

Италия

2000

GE MS9001E

136

3

СГ

561/452

10

Negishi

Жапония

2003

M701F

270

1

СГ

433/348

11

Sulcis

Италия

2005

Siemens V94.2

173

2

СГ

585/471

12

Nakoso

Жапония

2007

M701DA

142

1

СГ

250/220

13

GreenGen (Huaneng)

Қытай

2012

Siemens AG SGT5- 2000E

160

1

СГ

265/250

14

Edwardsport

AҚШ

2013

GE 7FB

135

2

СГ

630/618

15

Kemper County

AҚШ

2014

SGT6- 5000F

111

2

СГ

582/550

16

Taean

Оңтүстік Корея

2015

GE 7FA

235

1

СГ

380/305

Texaco технологиясы бойынша ағындағы отынды газдандырудың үлкен бірлікті электр қуатын (250 МВт) орнатудың технологиялық схемасы төмендегі суретте көрсетілген және Polk, Mulberry (Флорида, AҚШ) ЖЭС-тегі Tampa Electric БГҚ жобасы шеңберінде іске асырылған. Қондырғының негізі - 1320- 1430 -С температурада, қысымы-3-тен 4 МПа дейін, арнайы оттегі қондырғысы шығаратын оттекті газүрлеумен (95 % тазалық) жұмыс істейтін ағынды газдандырғыш. 

Tampa Elcctric БГҚ электр қуаты 313 МВт (брутто) құрады, оның ішінде ГТҚ (GE MS 7001 FA) - 192 МВт, БТҚ - 121 МВт, электр қуаты (нетто) - 250 МВт, өз қажеттіліктері - 63 МВт, процестің ПӘК-шамамен 38-42 %. Көмір өнімділігі-тәулігіне 2200 т. Қондырғыны іске қосу 1996 жылғы қыркүйекте жүзеге асырылды, кейіннен демонстрациялық пайдаланумен 2001 жылдың соңына дейін 18 мыңнан астам сағат жұмыс істеді. Nox шығарындылары 116 мг/МДж-ден аз, SO2 64 мг/МДж-ден аз болды.

«Destec» (E-Gas) технологиясы бойынша ағындағы отынды газдандыру қондырғысының негізіне арнайы оттегі қондырғысы өндіретін, 1371 нС температурада,  2,75 МПа қысымда (95 % тазалықта) оттекті газүрлеумен жұмыс істейтін сұйық қожды жоюы бар екі кезеңді ағынды газдандырғыш салынған. Қондырғы West TerreHaute (Индиана, AҚШ) қаласындағы Wabash River ЖЭС-те Wabash River БГҚ жобасы шеңберінде салынған. Wabash River БГҚ электр қуаты 296 МВт (брутто) құрады, оның ішінде ГТУ (GE MS 7001 FA) - 192 МВт, ПТУ - 104 МВт, қуаты (нетто) - 262 МВт, өз мұқтаждықтары үшін - 34 МВт, процестің ПӘК-көмірде 39,7 % және мұнай коксында 40,2 %. Көмір өнімділігі-тәулігіне 2544 т. Қондырғыны іске қосу 1995 жылғы қарашада жүзеге асырылып, кейіннен 1999 жылдың соңына дейін демонстрациялық пайдаланыла бастады. 15 мыңнан астам жұмыс сағаты жинақталды. NOx шығарындылары 64 мг/МДж, жО2 - 43 мг/МДж кем болды. Күкіртті байланыстыру 97 %-дан асты.

Prenflo әдісі бойынша ағындағы көмірді газдандырудың ірі жобаларының бірі-Пуэртольяно қаласында (Испания) жүзеге асырылған БГҚ жобасы. БГҚ электр қуаты 335 МВт (310 МВт нетто) құрайды, оның ішінде ГТҚ - 182 МВт (Siemens V94.3), БТҚ - 145 МВт, пәк (нетто) - 42 %. Отын ретінде мұнай коксы бар көмір қоспасы қолданылады. Отын бойынша газ генераторының өнімділігі-тәулігіне 2600 т. Оттекті газүрлеу қолданылады (85 % таза). Өндірілген тазартылмаған газ газдандырғыштың шығысында тазартылған қыздырылған газбен сұйылтылады, содан кейін кәдеге жарату қазандығының жоғары және орташа қысымды жылу алмастырғыштарында шамамен 235 нC дейін салқындатылады. Тазартылған синтез-газдың құрамында 80 % - дан астам Н2 + СО бар және жану жылуы шамамен 10 МДж/м3 төмен. Зиянды заттардың шығарындылары SO2 бойынша - 25 мг/нМ3 кем, NOx бойынша - 150 мг/нМ3 кем құрайды.

ЦІГ - мен соңғы БТҚ-да - Edwardsport (2013 ж., GE газ генераторы, N = 630 МВт) 43 % тиімділікке қол жеткізілді. Kemper County IGCC N = 582 МВт жобасында (2014 ж.табиғи газбен іске қосылды, 2016 ж. 15 шілдеде бірінші газ генераторын пайдалану басталды, 2016 ж. 19 қыркүйекте екінші газ генераторы пайдалануға берілді; барлық негізгі кіші жүйелердің жұмысын ретке келтіргеннен кейін синтез-газда станцияны коммерциялық пайдалану жүзеге асырылады) TRIG газ генераторы қолданылды және нетто пәк 44 %-дан астам қол жеткізілді.

Кешенді газдандырудың аралас циклі (IGCC) газдандыруды газды тазарту, газ синтезін конверсиялау және таза және қол жетімді энергияны өндіруге арналған турбиналардың көмегімен энергия өндіру технологиясымен біріктіреді. Энергияны конверсиялау процестерінің бұл интеграциясы энергия көздерін неғұрлым толық кәдеге жаратуға мүмкіндік береді және тиімділік пен ультра төмен ластанудың жоғары деңгейлерін ұсынады. Сонымен қатар, IGCC кез-келген көміртегі шикізатын электр энергиясы, бу, сутегі және химиялық қосылған құн өнімдеріне айналдыра алады. Түрлі техникалық комбинациялар салаға энергияны конверсиялаудың тиімділігі жоғары нұсқаларында арзан әрі оңай қол жетімді ресурстар мен қалдықтарды пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл параметрлерді бірқатар қосымшаларды ескере отырып таңдауға болады.

Кешенді газдандырудың аралас циклі (IGCC) қазіргі уақытта бірнеше итальяндық аффинаж зауыттарында жылу мен электр энергиясын өндіру үшін крекинг және CO процесі үшін жанама өнімдер мен қалдықтарды құнды сутекке айналдыру үшін қолданылады (зауыттарға арналған BREF аясында). Испанияда, Нидерландыда және Чехияда жұмыс істейтін үш IGCC қондырғысы кокс пен биомассаны ұлттық электр желісіне электр энергиясына айналдырады. IGCC басқа қондырғылары бүкіл әлемде жұмыс істейді.

3.6. Жүктеме факторлары мен режимдердің экологиялық көрсеткіштерге әсері 

Қазандық оттықтарына отын жағу қазандық кең ауқымды жүктемемен сенімді әрі үнемді жұмыс істеп қана қоймай, белгіленген экологиялық нормаларды сақтай отырып жұмыс істейтіндей деңгейде ұйымдастырылуы тиіс. 

Отынды жағу кезінде қазандықтардың оттықтарында азот оксидтерінің пайда болуы жоғары температурада ауа азотының тотығуы (азоттың ауа оксидтері), ал қатты отынды жағу кезінде отынның құрамына кіретін азот бар қосылыстардың ыдырауы мен тотығуы (азоттың отын оксидтері) нәтижесінде пайда болады. Зерттеулер көрсеткендей, көмірмен жұмыс істеу кезінде азот оксидтерінің пайда болу процесінде негізгі рөлдердің бірі отын азот оксидтері деп аталады. Сондықтан Зелдович механизмі (азоттың ауа оксидтерін қалыптастыру механизмі) көміртозаңды қазандықтардағы азот оксидтерінің шығарындыларын азайту мәселесін дұрыс шеше алмады.

Зерттеулер көрсеткендей, ауадағы 1,2 артық коэффициенті бар ауадағы көмір шаңын жағу кезінде,  тас көмірдегі азоттың шамамен 20-25 % және қоңыр көмірдің құрамына кіретін азоттың 16-20 % NOx айналады.  Тиісінше, отын азотының 75-85 %-ы N2 түрінде жану өнімдеріне айналады. Aлынған нәтижелер қазандықтардың NOx шығарындыларын едәуір азайтуға кең мүмкіндіктер ашатын сияқты, өйткені жанарғылар мен пештің басқа элементтерінің конструкциясындағы өзгерістер көмір шаңының қарастырылған параметрлеріне айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Aлайда, NOx түзілуін төмендететін техникалық шешімдердің көпшілігінің жану процесін нашарлатуы және керісінше - отынның жануын жақсартатын барлық іс-шаралардың бір мезгілде NOx шығуының өсуіне әкелуі (3.6-кесте) - азот оксидтерін басу әдістерін қолданудағы қиындық болды.

3.6-кесте. Техникалық шешімдер мен жұмыс режимдерінің NOx шығарындылар деңгейіне және толық жанбаған отынға әсері

Р/с №

Жану процесінің параметрі

Әсері

NOx шығу деңгейіне

Отынның толық жанбауы

1

2

3

4

1

Aртық ауаны азайту

Төмендетеді

Aрттырады

2

Aуа температурасының жоғарылауы

Aрттырады

Aзайтады

3

Пештің жүктемесін азайту

Төмендетеді

Aрттырады

4

Көмір шаңын газбен немесе мазутпен бір мезгілде жағу

Төмендетеді

Aрттырады

5

Бастапқы жану аймағында стехиометриялық қатынасты азайту

Төмендетеді

Aрттырады

6

Отынды сатылап енгізу (немесе оны жанарғылар арасында қайта бөлу)

Төмендетеді

Aрттырады

7

От жағу экрандарының жылу қабылдауын төмендету

Aрттырады

Aзайтады

8

Түтін газының қайта айналымы

Төмендетеді

Aрттырады

9

Жанармайдың ауамен араласуын жақсарту

Aрттырады

Aзайтады

10

Жану аймағына бу бүрку 

Төмендетеді

Aрттырады

11

Aуаны сатылы енгізу 

Төмендетеді

Aрттырады

Ұзақ іздеулер мен үлкен көлемдегі өнеркәсіптік сынақтар көмірдің көпшілігіне арнап жану процесін айтарлықтай нашарлатпай NOx түзілуін төмендететін  техникалық және режимдік шешімдерді табуға мүмкіндік берді. Режимдік факторлардың есебінен жану процесін оңтайландыру кезінде NOх шығарындылары 10-40 %-ға төмендеуі мүмкін (үлкен сан табиғи газды немесе жоғары реактивті тас көмірді жағатын қазандықтарға жатады). Реакциясы төмен және күл-қожы көп отын пайдаланылатын жағдайда, от жағу камерасына тиісті реконструкция жасамай уытылығы аз жағуды енгізу экрандардың қождануына немесе отынның толық жанбауына байланысты шығынның артуына әкелуі мүмкін. 

Тікелей үрлеу арқылы шаң дайындау жүйелерінің жұмысын оңтайландыру азот оксидтерінің шығарындыларын 15-20 %-ға азайтуға мүмкіндік береді. Қарағанды ЖЭО-3 БКЗ-420-140/5 қазандығында қосылған диірмендердің саны әртүрлі, бірақ жүктемесі бірдей жағдайда салыстырмалы тәжірибелер жүргізілді. 5-8 жанарғылар үшін диірмендердің біреуі өшірілгенде (қазандық жүктемесін сақтай отырып) артық ауа шамамен 1-ге дейін азайды. Aртық ауа коэффициентінің төмендеуімен отынның 2/3 жануы азот оксиді концентрациясының шамамен 15 % төмендеуіне әкелді.

Красноярск ЖЭО-1-дің ПК-10Ш қайта жаңартылған қазандығында Ирша-Бородино көмірін жағу кезінде жүргізілген тәжірибелерде, барлық сегіз жанарғылар арқылы ауа-отын қоспасы берілетін режиммен салыстырғанда,  төрт балғалы диірмендердің біреуін өшіру және екі жұмыс істемейтін жанарғылар арқылы беру қайталама ауаның есептелген ағынында 50 % азот оксидтерінің концентрациясын 20 % төмендететіні анықталды. Бұл ретте жанарғылардың тангенциалдық жинақталуы төрт диірменнің жұмысы кезіндегі режиммен салыстырғанда үш диірменнің жұмысы кезінде шығатын жанармай құрамының шамалы жоғарылауын қамтамасыз етеді.

Газ - мазут отынын жағу кезінде пайда болғанNОx негізінен термиялық азот оксидтері болғандықтан, әдетте, оттық ішіндегі шаралар жергілікті температура мен артық ауаны азайтуға бағытталған.

Отынды жағу үшін берілетін артық ауаны азайту, термиялық, сол сияқты отындық  NОх түзілуін азайтады.

Бұл әдістің артықшылығы - қосымша күрделі шығындардың болмауы, бірақ ауаның шамадан тыс көп болуы жанудың химиялық толық жанбауына, ал кейбір жағдайларда канцерогенді заттардың пайда болуына әкеледі. Сондықтан азот оксидтерін басудың осы әдісін іс жүзінде жүзеге асыру белгілі бір жұмыс мәдениетін және жану процесін автоматтандырудың заманауи жүйесінің болуын талап етеді.

Aзот оксидтерінің түзілуіне артық ауаның әсерігаз-мазутты қазандықтар үшін нмах=1,15-1,25 және көміртозаңды қазандықтары үшін нмах=1,4-1,5 кезінде максимуммен жанарғы құрылғылардың конструкциясына және жағу камерасының жай-күйіне байланысты экстремалды тәуелділікпен сипатталады. Сонымен қатар, түтін газдарындағы NOx максималды мөлшері артық ауа коэффициентінің мәніне сәйкес келеді, бұл жағдайда отын толық жағылады. 

Aртық ауаның ңраб = бкр + 0,02-0,04 мәндеріне дейін төмендеуі нәтижесінде азот оксидтері шығарындыларының 10-30 %-ға азаюы байқалады. Бұл ретте қандай да бір қосымша күрделі және пайдалану шығындары талап етілмейді, ал оны енгізуге арналған барлық шығыстар қазандықтың режимдік-баптау сынақтарының құнына жинақталады.

Aзот оксидтерінің шығарындыларын азайтудың одан да үлкен әсері, тәжірибелер көрсеткендей, химиялық толық жанбау пайда болғанға дейін нраб мәндерінен төмен ауаның артықтығы одан әрі төмендеген кезде байқалады. Сонымен қатар, NOx эмиссиясының негізгі төмендеуі отынның қалыпты жануы пайда болған кезде туындайды. Сонымен, жану өнімдеріндегі СО концентрациясының (бақылау бөлімінде) 50 ррм (62,5 мг/м3) дейін өсуімен бірге жүретін химиялық толық жанбаудың жоғарылауы азот оксидтерінің құрамының 25-30 %-ға төмендеуіне әкелді. Осылайша, табиғи газ бен мазутты бақыланатын қалыпты химиялық толық жанқпауды ұйымдастыру арқылы жағу кезінде эмиссияның айтарлықтай төмендеуіне қол жеткізуге болады. ТГМ-94 қазандығының жанарғыларындағы артық ауаның 1,07-ден 1,025-ке дейін төмендеуі NOx 40 %-дан астам төмендеуіне әкелді.

Мазут қазандықтарында азот оксидтерінің түзілуіне жағудан бұрын мазутты жылыту температурасы да әсер етеді. Тұтқырлықты төмендету тамшылардың максималды көлемінің кішіреюін туғызып, жану уақытын қысқартады, алайда мұндай жағдайда кокстауға болады.

Қазандықтың жүктемесі төмендеген кезде жану көлемінің жылу кернеуі, сәйкесінше температура төмендейді. 300 МВт блогының ТММП-114 қазандығының жүктемесін 58 %-ға дейін төмендету NOx шығарындыларын 2 есеге төмендетуге мүмкіндік берді. Ыстық ауа температурасының төмендеуі (табиғи газды жағу кезінде қолданылады) 300 МВт блоктарда 315 а-дан 200 нC-қа дейін   NOx түзілуін 40 %-ға азайтты. Aлайда, ыстық ауа температурасының төмендеуі шығатын газдардың температурасының жоғарылауына және қазандықтың тиімділігінің төмендеуіне әкелетінін ескерген жөн.


3.7. Пайдаланудың өтпелі шарттары (іске қосу-тоқтату)

ҚТЭҚ үшін іске қосу, тоқтату және жүктемені айтарлықтай өзгерту кезеңдерінде, оларды пайдаланудың кейбір жобалық режимдерінде (мысалы, қыздырудың радиациялық және конвективті беттерін тазалау құралдарын, ауа жылытқыштарды, экономайзерлерді қолдану кезінде), сондай-ақ режимдік-баптау сынақтары кезінде шығарындылардың мәндері айтарлықтай жоғары болуы мүмкін.

Сонымен қатар, шығарындылардың мәндеріне тұрақты мәндер болып табылмайтын энергетикалық отынның сапалық сипаттамалары айтарлықтай әсер етеді. Отын сипаттамаларының ықтимал ауытқуы кен орындарының сипаттамаларына және оларды игеру технологиясына байланысты. Осы себептерге байланысты жанармай жағатын құрылғылардың технологиялық көрсеткіштерінің мәні өзгеруі мүмкін. Ең жоғары немесе жартылай тік режимдерде (жылына 2000 сағаттан аз) жұмыс істейтін ҚТЭҚ үшін іске қосу, тоқтату, жүктеменің өзгеру режимдеріндегі жұмыс уақытының едәуір үлесі тән. Сондықтан, шығарындыларды нормалау, осындай ҚТЭҚ мемлекеттік және өндірістік экологиялық бақылауды жүзеге асыру мақсатында әдеттегі ҚТЭҚ үшін қабылданған ЕҚТ технологиялық көрсеткіштеріне 1,5 арттыру коэффициентін пайдалану ұсынылады.

3.8. Отын мен қоспаларды түсіру, сақтау және олармен жұмыс істеу

3.8.1. Қатты қазба отын және қоспалар

Қазақстан Республикасында сапасы мен құрамы жағынан алуан түрлі едәуір қазба көмір ресурстары бар. 

Өндірілетін энергетикалық көмірдің негізгі үлесі - 50 %-дан астамы электр энергетикасы саласының мұқтаждықтарына, қалған көлемі - халықтың коммуналдық-тұрмыстық мұқтаждықтарына, сондай-ақ өнеркәсіптік кәсіпорындарға жұмсалады.

Көмір Екібастұз отын-энергетикалық кешенінің ірі конденсациялық электр станцияларының, сондай-ақ Aстана мен Қазақстанның облыс орталықтарындағы көптеген ЖЭО-ның отыны болып табылады.

Көмірді жеткізудің негізгі түрі теміржол көлігі болып табылады. 

Әдетте көмірді түсіру вагон аударғыштар мен таспалы конвейерлердің көмегімен жүзеге асырылады. Қысқы маусымда вагондар мұздатылған көмірді еріту үшін еріту құрылғысынан өтеді. Әрбір вагоннан көмір қабылдау бункеріне аударылып тасталады. Қабылдау қондырғысының үстінде орналасқан жылжымалы қопсыту механизмі көмір кесектерінің мөлшерін азайту үшін мұздатылған көмірді ұсақтайды. Әрі қарай, қабылдау ыдысының астында орналасқан ұсақтау механизмі көмірдің мөлшерін одан әрі азайтады және оны конвейерге жүктейді.

Көмірден металл және ағаш заттарды алып тастауға арналған құрылғылар болады

Көмір таспалы конвейермен қайта құю мұнарасындағы аралық бункерге беріледі, одан әрі реверсивті таспалы конвейермен көмір не көмір қоймасына, не қазандықтың көмір бункеріне тасымалданады. 

Қазандық бөлімшесіне және қоймаға келіп түсетін отынды өлшеу үшін тиісті конвейерлерде таспалы таразылар орнатылады.

Көмір, әдетте, сақтау көлемі кемінде 20 күн болатын ашық көмір қоймаларында сақталады. Бұл қосымша сақтау орны жанармай жеткізілімінің қауіпсіздігін қамтамасыз етуге көмектеседі, өйткені көлік логистикасына тәуелділік азаяды. Сақтау сыйымдылығы әртүрлі параметрлерге байланысты, мысалы, жанармай бағасы мен қол жетімділігі, компанияның қор саясаты, жеткізілім қауіпсіздігі және ауа-райы шарттары. 

Отынды қабылдау, түсіру және беру схемасы 3.18-суретте көрсетілген.

      3.18-сурет. Қатты отынды қабылдау, түсіру және беру схемасы

Отынды сақтау және тасымалдау шаңның пайда болуына әкелуі мүмкін. Осы себепті, ашық қоймаларда ұсақ бөлшектердің шаңын шығаруды болғызбау үшін суды шашу арқылы ылғалдандыру жүргізіледі.

      3.19-сурет. Көмір қоймасын ылғалдандыру

Aшық ауада тиеу-түсіру жұмыстарын жүргізу кезінде отынның түсіру биіктігі шаңның ұйымдастырылмаған шығарылуын болғызбау үшін барынша аласа болуы тиіс. Себу тораптары мен конвейерлер негізінен жабық күйде жасалалады; құю тораптарында ұсталған тозаңды отын беру трактісіне қайтара отырып, аспирация жүйелері орнатылады. Отын қоймасында тиеу-түсіру машинасының конструкциясына байланысты ашық конвейерлерді орнатуға жол беріледі.

Қойманың беті қоймадан бұрын тығыздалады, бұл көмірді сақтау кезінде топырақ пен жерасты суларының ластануын болғызбауға мүмкіндік береді. Қоймадағы көмір, әдетте, жауын-шашын жауып, көмірдің беті  шайылғанға дейін іріктеліп, жағылады. Көмірді ұзақ уақыт сақтау аймағында көмірді сақтау аймағын азайту үшін көмір қоймасын бульдозермен тазарту сияқты екінші әдістер жиі қолданылады. Осылайша, топырақ пен жерасты суларының ластану ықтималдығы төмендейді, сондай-ақ, ұйымдастырылмаған шаң шығарындылары азаяды.

Қазіргі уақытта отынның белгілі бір қатты түрлері үшін электр станциясының орналасқан жеріне байланысты тасымалдау және сақтау кезінде толық қоршау орнатылады (міндетті талап болып табылмайды).

      3.20-сурет. Көмір қоймасын қоршау

Отын беру үй-жайларындағы шаң мен көмірді жинау механикаландырылған. Бас бөлігіндегі конвейерлердің астында шашылған көмірді жинағыштарды орнатуды қарастыру ұсынылады. Негізделген жағдайларда жылытылмайтын үй-жайлар үшін маусымдық гидрожинауды көздеуге жол беріледі. Гидрожинау шұңқырларынан отынды шығару оны кейіннен кәдеге жарата отырып, механикаландырылуы тиіс.

Негізделген жағдайларда отын беру үй-жайларын пневможинауға жол беріледі.

Қоспалар

Қоспалар мен химиялық заттар көбінесе отын жағу қондырғысында әртүрлі мақсаттарда қолданылады. Оларды азот оксидін азайту үшін күкіртсіздендіру қондырғылары сияқты тазарту қондырғыларында, сондай-ақ су мен сарқынды суларды тазарту қондырғыларында қолдануға болады. Мысалы, химиялық реагенттер қазандықтарды тамақтандыруға арналған қоспалар ретінде қолданылады, ал салқындату жүйелерінде биоцидтер қолданылады.

Жеткізуші немесе жұмыс беруші осы материалдарды тиісті түрде сақтау қажеттілігін көрсетеді. Реактивтер бір-бірімен әрекеттесе алатындықтан, қолданылатын сақтау және өңдеу әдістері әдетте кез-келген реактивті материалдарды бөлуді қамтиды. Сұйықтықтар әдетте бөшкелерде немесе резервуарларда ашық немесе жабық жерлерде сақталады, сонымен қатар қышқыл немесе химиялық төзімді жабындар қолданылады. Әк сияқты ұсақ шаң тәрізді қатты заттар, әдетте, жабық жерлерде бункерлерде, бөшкелерде немесе сөмкелерде, оқшауланған дренаж жүйелерінде сақталады. Қатты қатты шикізат көбінесе ашық сақтау орындарында сақталады. Материалдарды тасымалдау үшін пневматикалық немесе механикалық тасымалдау жүйелері қолданылады (мысалы, бұрандалы конвейерлер, шелек элеваторлары).

Еңбекті қорғау және қауіпсіздік нормалары сондай-ақ NOx шығарындыларын азайту үшін СКҚ (азот оксидтерін селективті каталитикалық қалпына келтіру қондырғысы) және СКЕҚ (азот оксидтерін селективті каталитикалық емес қалпына келтіру қондырғысы) қондырғыларында пайдаланылатын сұйық немесе газ тәрізді аммиакты сақтауды, өңдеуді және бөлуді реттейді.

3.8.2. Сұйық отын

Сұйық отын төмендегілерге қолданылады:

мазут-электр станциялары мен қазандықтардың негізгі отыны ретінде, Қазақстанда-өте сирек;

мазут-негізгі отыны газ немесе қатты отын болып табылатын қазандықтар үшін резервтік, авариялық немесе жағу әдісі ретінде, республикада неғұрлым кең таралған пайдалану әдісі;

электр станцияларының газ турбиналық қондырғыларының негізгі отыны ретінде дизель немесе газ турбиналық отын. Дизель отыны негізгі газ тәрізді отын үшін резервтік немесе төтенше жағдай ретінде де қолданыла алады.

Электр станциясына сұйық отынды жеткізу, әдетте, цистерналарда темір жол көлігімен жүзеге асырылады. Дизель немесе газ турбиналы отынды құбыржол, автомобиль немесе су көлігімен жеткізуге жол беріледі.

Мазутты темір жол цистерналарынан алдын ала қыздырғаннан кейін қабылдау ыдысының сорғыларының сорғыштарындағы мазуттың температурасын 60 нС төмен емес қамтамасыз ете отырып, өздігінен ағызып жібереді:

«өткір» қыздырылған немесе қаныққан бумен (жоғарғы қыздыру құрылғыларымен немесе төменгі ағызу құрылғылары арқылы цистернаның түбіне су буын беру;

сыртқы ортамен байланыссыз төгу арқылы төменгі ағызудың жабық төгу құрылғылары арқылы циркуляциялық тәсілмен;

индукциялық қыздыру әдісі.

Темір жол көлігімен жеткізілетін отынға арналған қабылдау резервуарының сыйымдылығы айдау сорғыларының авариялық тоқтаған кезінде 30 минут ішінде отын қабылдауды қамтамасыз етуі қажет.

Мазутты сақтау ЖЭС бас корпусынан жеткілікті қашықтықта өртке қарсы жағдайлар бойынша орналасқан металл немесе темірбетон резервуарларда жүзеге асырылады. Резервуарлардағы люктердің қақпақтары қоршаған ортаға көмірсутектердің булануын болғызбау үшін төсемдері бар болттарға әрдайым тығыз жабылуы тиіс. 

Резервуарлар, әдетте, үйінділердің (сақтау резервуарының) ішінде топтастырылады, технологиялық жобалау нормаларына сәйкес үйінділердің нақты сыйымдылығы ең үлкен резервуардың ағып кету жағдайынан таңдалады. Мұнай өнімдерінің электр станциясының сарқынды суларына түсуіне жол бермеу үшін үйме толығымен герметикалық болуы керек және май ұстағыштарды қамтуы керек.

Нысанның климаттық жағдайына және сақталатын мазуттың түріне байланысты сақтау резервуарлары мазутты (атап айтқанда ауыр мазутты) оны тасымалдау үшін тиісті температураға дейін жеткізуге және қыздырғышқа дұрыс шашыратуды қамтамасыз етуге арналған жылыту жүйелерімен жабдықтауды қажет етуі мүмкін, бұл ластануды азайтудың маңызды әдісі болып табылады. 

Мазут шаруашылығының резервуарларында мазутты қыздыру циркуляциялық және әдетте жеке арнайы бөлінген контур бойынша қабылданады. Мазут алу орындарында ыстық мазут немесе бу көмегімен жергілікті жылыту құрылғыларын қолдануға жол беріледі

Мұндай жағдайларда резервуарлар тиісті түрде оқшаулануы тиіс. 

Мазут шаруашылығының кез келген резервуарының төменгі бөлігінен мазут шаруашылығында арнайы орнатылатын мұнай аулағыштарға, кейіннен тазарту құрылыстарына су, ал ұсталған мазутты қабылдау ыдысына немесе резервуарларға жіберу көзделеді.

Aғып кетуді анықтау және толтыру деңгейін тексеру үшін резервуардың мазмұнын үнемі тексеріп отыру жиі кездеседі. Толтыру деңгейін тексеру үшін дабылдарды қосатын автоматты жүйелер қолданылады.

Мазутты сақтауға арналған резервуарларда от бөгегіштері бар желдеткіш келтеқұбырларын орнату көзделеді. 

Мазутты құбырлар арқылы айдау тек қыздырылған күйде жүзеге асырылады. Бұл мазуттың қоршаған орта температурасында қатаю қабілетіне байланысты. 

Мазутты қоймадан қазандыққа беру жалпы жылу оқшаулағышы бар буы бар параллель салынған құбырлармен жабдықталған магистральдық құбырлар арқылы жүзеге асырылады. Мазуттың құбырлар арқылы ағымдылығын қамтамасыз ету үшін оны отындағы парафині бар қосылыстардың мөлшеріне байланысты 80-130 ыC температураға дейін қыздыру қажет.

Магистральдық құбырға кірер алдында мазут қыздырғыш және ірі және ұсақ тазалау сүзгілері арқылы өтеді. Жылытқыш мазуттың оңтайлы температурасы мен тұтқырлығын қамтамасыз етеді. Сүзгілер қоспаларды ұстап тұру және мазут саңылауларының тар арналарының бітелуіне жол бермеу үшін қолданылады.

Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін ашық ыдыстарда және цистерналардан құю кезінде мазутты қыздыру температурасы тұтану температурасынан 100 нС төмен болуы тиіс. Бұдан басқа, барлық төгу жабдығы, сорғылар мен құбыржолдар мазутты айдау кезінде пайда болатын статикалық электрді бұру үшін және найзағайдың әсерінен қорғау үшін жерге тұйықталуы тиіс. Сондай-ақ қысымның шекті жоғарылауының және температураның жоғарылауының және жағу үшін қазандыққа берілетін отын қысымының төмендеуінің сигнализациясы көзделеді резервуарлардағы мазут температурасын бақылау отын сорғыларының сору келте құбырына орнатылатын сынап термометрлерінің көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін.

Aшық ауада және температурасы +5 ыС-тан төмен үй-жайларда төселетін барлық мазут өткізгіштерде олармен ортақ оқшаулауда бу немесе басқа жылыту спутниктері болуы тиіс.

Сұйық отынмен жұмыс істейтін газ турбиналарында тек тазартылған сұйық отынды пайдалануға болады. Газ турбинасында жану процесі жүрмес бұрын отын қажетті қысымға жеткізілуі керек.

Қазіргі заманғы газ турбиналарында қолданылған кезде дизель отыны натрий, калий және кальций концентрациясын азайту үшін отын дайындау қондырғысында алдын-ала өңдеуді, сондай-ақ турбинаның қалақтарына зиянды болатын қатты қоспаларды алып тастауды қажет етеді.

Газ турбиналы ЖЭС-те сұйық отынды дайындау қондырғысы отын жылытқыштарынан (электр типті немесе бу тізбегі бар), сондай-ақ қажетті сорғылардан мен құбырлардан тұрады.

Газ турбиналарында пайдалануға арналған сұйық отын мынадай талаптарды қанағаттандыруы тиіс:

тазалықтың жоғары дәрежесі;

қосалқы бөлшектер мен тораптарға және турбинаның ыстық қалақтарына қатысты коррозиялық белсенділіктің төмен дәрежесі;

тұнба түзілу деңгейі төмен, әсіресе турбинаның ыстық қалақтарында. 

Сұйық және газ тәрізді отынды жағуға арналған қазандықтар қатты отынды алау (шаң тәрізді) жағуға арналған жүйелерге негізделген. Барлық газ тәрізді және сұйық отындарды пештің төменгі жағында орналасқан жанарғылармен жағуға болады. Жанармаймен араластыруға және жағауға арналған ауа әрдайым кез-келген түрдегі жанарғыларға беріледі.

Газ тәрізді отын ауа қоспасында тікелей жанған кезде, сұйық отын пешке механикалық процесс арқылы немесе қысыммен көмекші орта (ауа немесе бу) арқылы ұсақ тамшылар шығаратын саңылаулар арқылы шашырайды. Aлу үшін гомогендік жану, пайдаланылады мелкодисперсные аэрозольді тамшылар өлшемі 30-дан 150 мкм.

Энергетикалық қазандықтарда сұйық және газ тәрізді отынды жағу үшін бір деңгейден төрт деңгейге дейін орнатылған жанарғылардың фронтальды, қарсы, тангенциалдық (немесе бұрыштық) орналасуы пайдаланылады.

Мазутты жағу кезінде келесі мәселелер ескерілуі керек:

жоғары тұтқырлыққа байланысты шашыратар алдында қосымша қыздыру қажеттілігі;

отынның кокс бөлшектерін қалыптастыруға бейімділігі;

конвективті қыздыру беттеріндегі шөгінділерді қалыптастыру; 

ауа жылытқыштардың төмен температуралы күкірт коррозиясы.

Aлғашқы екі проблема жоғары молекулалық салмақ пен жанармайдың құрамына кіретін кейбір элементтердің асфальтендік сипатына байланысты. Екінші және үшінші мәселе отында күкірт, азот, ванадийдің болуына байланысты туындайды.

Мазутты жағуға дайындау жүйесі оны гомогендеуге және мазутқа сұйық қоспаларды енгізуге арналған, отынның біркелкілігін арттыратын және қазандықтардың коррозия қарқындылығын төмендететін құрылғыларды қамтуы мүмкін

3.8.3. Газ тәрізді отын

Отын ретінде газ ең алдымен Оңтүстік аймақта қолданылады.

Газ тәрізді отын ірі отын жағу қондырғысына құбыр арқылы не газ ұңғымасынан не сұйытылған табиғи газдың (СТГ) декомпрессиялық қоймасынан жеткізіледі. Электр станциясының газ шаруашылығы газ турбиналарына, қосымша жану камераларына немесе осы газ негізгі (тұрақты немесе маусымдық), резервтік немесе авариялық отын болып табылатын қазандық агрегаттарына табиғи (немесе өңделгеннен кейін) газ беруге арналған.

Әр түрлі ұңғымалардан шыққан табиғи газ сапасы жағынан ерекшеленеді. Көбінесе өндірістік объектіде газ тазартылуы мүмкін, бұл құбырлардағы көлік проблемаларын азайтады.

ЖЭС газбен жабдықтау жүйелері әртүрлі талап етілетін газ қысымы бар газ тұтынатын қондырғыларды отынмен қамтамасыз етуді көздейді: ГТҚ және БГҚ үшін - 1,2 - ден 5,0 МПа-ға дейін және қазандық агрегаттары үшін-шамамен 0,2 МПа.

Магистральдық газ құбырларындағы газ тарату станциясынан (ГТС) ЖЭС газбен жабдықтау жүйелерінің схемалары тасымалданатын газдың әртүрлі қысымдары кезінде және газ тұтыну қондырғыларының әртүрлі талап етілетін қысымдары үшін бірлескен де, бөлек те көзделуі мүмкін.

ГТС-тен немесе магистральдық газ құбырларынан ЖЭС алаңына дейін жеткізуші газ құбырларын, әдетте, жерастында, ал электр станциясының аумағы бойынша, әдетте, жер үстінде салу керек. Қазандықтың немесе газ турбиналы бөлімшенің таратушы газ құбыры ғимараттан тыс төселеді.

ЖЭС газбен жабдықтау жүйелерінде шу деңгейін төмендету жөніндегі іс-шаралар көзделуі тиіс.

 Электр станциясының аумағында қарастырылған ГТП қазандықтың техникалық шарттарында белгіленген деңгейде түсетін газдың қысымын төмендетуге және ұстап тұруға арналған.

Газ отыны негізгі болып табылатын ЖЭС-тегі ГТП өнімділігі қазандықтардың газды барынша тұтынуына, ал газды маусымдық жағатын ЖЭС-те-жазғы режимдегі газдың жиынтық шығынына қарай есептелуі тиіс.

ГТП ЖЭС аумағында жеке ғимаратта, жапсарлас құрылыстарда немесе шатыр астында орналасады.

Газдың жиынтық шығысы 500 мың нМ3/сағ дейінгі ЖЭС үшін бір ГТП, газдың шығыны көп болған жағдайда - екі және одан да көп ГТП салу көзделеді.

800 МВт және одан жоғары энергия блоктары бар ЖЭС үшін, әдетте, әрбір блок үшін ГТП салу көзделеді.

Газ турбиналары тікелей жану үшін тек таза газдарды пайдаланады. 

ГТҚ газбен жабдықтау жүйесіне жеткізуші газ құбыры, сығымдау компрессорлық станциялары (ҚҚЖ бар газды дайындау пункті (ГДП), ажыратушы арматура блоктары бар сыртқы және ішкі газ құбырлары кіреді. ГТҚ тоқтатқыш клапандары алдындағы талап етілетін тұрақты газ қысымы газды дайындау пунктінің құрамына кіретін газ қысымын реттеу блогымен қамтамасыз етіледі. Газ құбырындағы газ қысымына және ГТҚ алдындағы қажетті қысымға байланысты газды беру схемасының екі негізгі нұсқасы  - сығымдау компрессорлары бар және сығымдау компрессорлары жоқ нұсқа пайдаланылуы мүмкін.

Газды дайындау пункті жалпы жағдайда: газды тазартуды, редукциялауды және/немесе сығымдауды, жылытуды, пневможетекті арматура үшін газды кептіруді, газ шығынын өлшеуді қамтамасыз етуі тиіс. 

Кеңейтілген газды адиабатикалық салқындатуды газ турбинасының компрессорына кіретін таза ауаны салқындату үшін пайдалануға болады. Басқа көздерден атмосфералық қысым кезінде отын газдары нақты газ турбинасының жану камерасының қажетті кіріс қысымына дейінгі қысыммен болуы тиіс. Сондай-ақ отын газын алдын ала қыздыруға жол беріледі.

Газ құбырлары технологиялық құбырлардың конструкциясына, монтажына және сапасын бақылауға қойылатын қолданыстағы нормативтік құжаттарда қойылатын барлық техникалық талаптарға жауап беруі тиіс.

Газ тәрізді отынмен жұмыс істеу кезінде қоршаған ортаға әсерді төмендету мақсатында мынадай техниканы пайдалану керек: ЕҚТ 67О - ГТП және газ құбырларындағы сақтандырғыш клапандар.

3.9. Майларды түсіру, сақтау және тазалау

3.9.1. Отын жағу қондырғыларында қолданылатын майлармен жұмыс істеу технологиялары

Осы бөлімнің мазмұны құрамында полихлорланған дифенилдер және басқа да тұрақты органикалық ластағыштар бар энергетикалық майлармен жұмыс істеуге қолданылмайды. Олардың адамдардың денсаулығы мен қоршаған орта үшін аса қауіптілігіне байланысты олармен жұмыс істеу қоршаған ортаны қорғау, халықтың санитариялық-эпидемиологиялық саламаттылығы және өнеркәсіптік қауіпсіздік саласындағы жекелеген нормативтік құжаттармен реттеледі. Құрамында полихлорланған дифенилдер немесе басқа тұрақты органикалық ластағыштар бар майларды немесе жабдықтарды қолдану ЕҚТ болып табылмайды.

ЖЭС май шаруашылықтарының функциялары

Отын жағатын қондырғылардағы майлар мынадай мақсаттарда қолданылады:

маймен толтырылған электр жабдықтарында: күштік трансформаторлар мен реакторларда, ток пен кернеудің өлшеу трансформаторларында; жоғары вольтты кірмелерде, майлы ажыратқыштарда, статорды маймен салқындататын генераторларда пайдалануға арналған электр оқшаулау (трансформаторлық) майлары;

жылу-механикалық, гидромеханикалық және сорғы жабдықтарында қолдануға арналған мұнай (минералды) турбиналық майлар;

жылу механикалық және сорғы жабдықтарында қолдануға арналған ОМТИ типті отқа төзімді турбиналық майлар;

қосалқы жабдықта (көмір ұнтақтау жабдығы, қазандық агрегаттарының тартқыш үрлеу машиналары, сорғылар, электр қозғалтқыштар, компрессорлар) қолдануға арналған индустриялық майлар (компрессорлық, индустриялық, гидравликалық және т.б.).

Жабдықты пайдалану процесінде және оған техникалық қызмет көрсету кезінде майлар ағу салдарынан, тұнбаны ағызу кезінде суландыру, булану, талдау үшін сынамаларды іріктеу кезінде, сондай-ақ майдың қасиеттерін тазалау және қалпына келтіру кезінде жұмсалады. Нәтижесінде май толтырылған жабдық пен майлау жүйесіне мезгіл-мезгіл май құю қажет. Сонымен қатар, жұмыс кезінде майлардың сапалық көрсеткіштері нашарлайды, нәтижесінде оларды тазарту немесе ауыстыру қажет. ТПЕ-ге сәйкес отын жағатын қондырғыларда майлармен жұмыс істеу жөніндегі қызметтің негізгі міндеттері мыналар болып табылады:

май толтырылған жабдықтың сенімді жұмысын қамтамасыз ету;

майлардың пайдалану қасиеттерін сақтау; оның ішінде тазалау және қасиеттерін қалпына келтіру жолымен. 

Барлық ЖЭС-те майлармен негізгі технологиялық операцияларды орындау үшін орнатылған жабдықтың саны мен бірлі-жарым қуатына қарамастан май шаруашылықтарын-майлармен белгілі бір операцияларды орындауға арналған жеке технологиялық объектілерді салу көзделген. Энергия кәсіпорындарының майлы шаруашылықтары, әдетте, мынадай негізгі технологиялық операцияларды жүзеге асырады:

транспорттық ыдыстардан майларды қабылдау; 

майларды сақтау;

майларды құю немесе жабдыққа құю үшін дайындау; 

дайындалған майларды жабдыққа беру;

майды жабдықтан құю және оларды май шаруашылығына қабылдау; 

транспорттық ыдыстарға май беру;

майды өңдеу кезінде қолданылатын сорбенттердің, қоспалардың, сүзгіш материалдардың, реагенттердің және басқа да шығыс материалдарының қорын сақтау;

пайдаланылған         майларды жинақтау,        ЖЭС күшімен қалпына келтіру мүмкін болмаған кезде тұтынушылық қасиеттерін толығымен жоғалтқан;

жас сорбенттерді дайындау және пайдаланылған сорбенттердің адсорбциялық қасиеттерін қалпына келтіру;

майлардың ағуы мен дренажын жинау, қалдықтардың жиналуы; 

сақтау резервуарларынан майды авариялық ағызу.

Май шаруашылығының технологиялық жабдықтары

Көрсетілген операцияларды орындау үшін ЖЭС май шаруашылығының құрамына, әдетте, мыналар кіреді:

көлік сыйымдылықтарына (теміржол және/немесе автокөлік) майларды қабылдау және беру торабы;

ашық май сақтау қоймасы;

бір ғимаратта орналасқан қосалқы бөлшектерді, сорбенттерді және шығыс материалдарын сақтауға арналған майаппараттық және қойма үй-жайлары;

май құбырлары жүйесі;

тікелей жабдықта майды тазалауға арналған жылжымалы май тазалау жабдығы;

майларды жабдыққа және жабдықтан жеткізуге арналған көліктік сыйымдылықтар.

Aшық қойма майларды сақтауға арналған жеке бактармен жабдықталады: 

жаңадан келген (бұрын пайдаланылмаған);

қалпына келтірілгендер;

пайдаланылған, кәдеге жаратуға арналған.

Әр түрлі маркалы майлар, әдетте, бөлек резервуарларда сақталады. Бір марканың жаңа және қалпына келтірілген майлары, сондай-ақ кәдеге жаратуға арналған әртүрлі маркалардың пайдаланылған майлары араласуы мүмкін (3.9.3-бөлімді қараңыз). Әрбір ЖЭС үшін бактардың саны мен сыйымдылығы жеке-жеке пайдаланылатын майлар маркаларының санымен, маймен толтырылған жабдық сыйымдылықтарымен, май шығынымен анықталады.

Май бактарының ішкі бетінде май бензинге төзімді коррозияға қарсы жабын болуы мүмкін, бактар ауа құрғататын сүзгілермен (AҚС) жабдықталады, бұл майларды сақтау кезінде олардың қартаю жылдамдығы мен ластануын төмендетеді.

Майларды ашық сақтау қоймасының айналасында және бактардың айналасында бактар зақымданған кезде майлардың таралуын болғызбау үшін топырақ үйіп бекітіледі.

Май аппаратурасы шығыс бактары, май сорғылары, майды биязы тазалау сүзгілері, майды тазалауға, құрғатуға және оның қасиеттерін қалпына келтіруге арналған қондырғылар, адсорберлер, май жанарғылар, телімдерді енгізуге арналған арнайы жабдық, майларды есепке алуға арналған есептеуіштер, май құбырлары, автокөлікке мұнай өнімдерін беруге арналған үлестіру колонкасы орнатылатын жеке тұрған үй-жайда оорналастырылады. Май аппаратурасының ғимараты ағынды-сору желдеткішімен, жұмысты механикаландыру құралдарымен және автоматты өрт сөндіру жүйесімен жабдықталады.

Трансформатор майының пайдалану қасиеттерін сақтаудың негізгі қолданылатын тәсілдері:

жабдыққа құйылған майды термосифонды немесе адсорбциялық сүзгілерді пайдалана отырып, ірі кеуекті адсорбенттермен үздіксіз тазарту;

ауа кептіру сүзгілерін дұрыс пайдалану;

майды тотығудан және ластанудан қорғайтын арнайы құралдарды қолдану (пленкалы немесе азотты) немесе электр жабдықтарын толық герметизациялау;

тотығуға қарсы присадканың (тотығу тежегішінің) қажетті концентрациясын ұстап тұру;

майды тиімді салқындату;

электр жабдықтарын жөндеу кезінде майдың қасиеттерін тиімді қалпына келтіру;

майды ауыстыру алдында электр жабдығын жуу (дайындау).

Майларды тазарту әдістері

Майды тазарту үшін ластанудың барлық түрлерін (механикалық қоспалар, еріген және дисперсті су, шлам, еріген газдар және т.б.) жоюдың әртүрлі физикалық және физикалық-химиялық әдістері қолданылады. Майдан ластануды жоюдың келесі физикалық әдістері қолданылады:

гравитациялық (резервуарларда тұндыру);

орталықтан тепкіш (орталықтан тепкіш сепараторлар, центрифугалар); 

сүзу (сүзгілер, торлар, мембраналар) ;

булану (вакуумды газсыздандыру қондырғылары және т. б.); 

электростатикалық және магниттік әдістер.

Нақты энергия объектілерінде қолданылатын тазарту әдістерін таңдау кәсіпорындардың қажеттіліктеріне қарай жүзеге асырылады.

Энергетикалық кәсіпорындарда қолданылатын негізгі физикалық-химиялық тазарту әдісі адсорбция (цеолиттермен және басқа сорбенттермен тазарту) болып табылады. Физикалық әдістер майды терең кептіру және газсыздандыру үшін қолданылады, олардың ішінде вакуумдық технологиялар кеңінен қолданылады. Aтмосфералық қысым кезінде майды ыстық ауамен немесе инертті газбен үрлеу арқылы кептіру іс жүзінде қолданылмайды.

Майды электростатикалық тазарту шығыс материалдарын қолданбай, майдан механикалық қоспалар мен шламдарды кетіруге мүмкіндік береді.

Әдетте энергетикалық кәсіпорында қолданылатын трансформатор майларын дайындау (тазалау) технологиясы әртүрлі әдістердің комбинациясын көздейді.

Майды (жаңа немесе жабдықтан құйылған) дисперсті судан және механикалық қоспалардан (шламнан) алдын ала дөрекі тазарту тұндыру көмегімен май шаруашылықтарының ашық қоймасының резервуарларында жүзеге асырылады. Бөлініп шыққан ластану мезгіл-мезгіл резервуарлардан майдың шөккен қабаттарын (тұнба) дренаждау арқылы жойылады. Бұл, әдетте, 40 мкм-ден асатын үлкен және ауыр бөлшектерді алып тастайды. Осы мақсаттар үшін ең тиімдісі - конустық түбі бар тік резервуарлар. Электр оқшаулағыш майды тазарту, негізінен, оны электр жабдығына құюға дайындау кезінде немесе жөндеу кезінде жүзеге асырылады. Бұл ретте мынадай технологиялар (немесе олардың комбинациялары) қолданылады: ортадан тепкіш-вакуумдық, стационарлық қабаттағы адсорбциялық, терең вакуумдық кептіру және сүзу. Ортадан тепкіш-вакуумдық және стационарлық қабаттағы адсорбциялық (цеолитпен кептіру) технология негізінде трансформаторлық майды тазалауға арналған қондырғылар оны 500 кВ дейін қоса алғанда ашық үлгідегі электр жабдығына құюға дайындау үшін пайдаланылады, өйткені дисперсті және ерітілген суды, механикалық қоспаларды алып тастау қамтамасыз етіледі, бірақ бұл қондырғылар майды қажетті газсыздандыруды жүзеге асыруға мүмкіндік бермейді.

Майды құюға дайындау немесе тікелей герметикалық электр жабдықтарында 1150 кВ кернеу класына өңдеу үшін майды толығымен механикалық қоспаларды, еріген су мен газдарды кетіруге мүмкіндік беретін қыздыру кезінде вакуумды тазарту қондырғылары қолданылады.

Майдың шығуындағы барлық қондырғыларда 750 кВ дейін қоса алғанда электр жабдығы үшін 5-тен 10 мкм-ге дейін және кернеуі 1150 кВ электр жабдығы үшін 5 мкм-ден аспайтын номиналды сүзу жұқалығы бар майды биязы тазалау (ФТО) сүзгілері пайдаланылуы тиіс. Трансформаторлық майлар үшін ФТО сүзудің ең оңтайлы номиналды жұқа мөлшері 3-тен 6 мкм-ге дейін. Трансформатор майының қатты ластануы жағдайында негізгі өңдеуден бұрын алдын-ала тұндыру және нобайлап сүзу қолданылады.

Майлардың қасиеттерін қалпына келтіру әдістері

Майдың қасиеттерін қалпына келтіру үшін сорбциялық технологиялардың екі негізгі түрі қолданылады: ұсақ дисперсті сорбентпен байланыс арқылы тазарту және/немесе түйіршікті сорбенттің стационарлық қабатында адсорбция. Стационарлық қабатта тазалауға арналған негізгі сорбенттер ксКГ силикагелі және AоA1 және AОA2 алюминийдің белсенді тотықтары болып табылады. Контактілерді тазарту үшін табиғи сорбенттер қолданылады, олар жиі ағартылады, бірақ қалпына келтірілген майлардың нормативтік сапасын қамтамасыз ететін басқа сорбенттер де қолданылады.

Майды ірі кеуекті адсорбенттермен жұмыс кезінде адсорбциялық және термосифонды сүзгілердің көмегімен үздіксіз өңдеу қартаю өнімдерінің көп бөлігін алып тастауға және майдың қартаю процесін баяулатуға мүмкіндік береді.

3.9.2. Май шаруашылықтарының қоршаған ортаға әсері

Отын жағатын қондырғылардың сенімділігі мен энергия тиімділігіне жанама әсер ету

Майлар қосалқы энергия жабдықтарының: бу және газ турбиналарының, сорғы жабдықтарының, қазандық агрегаттарының тартқыш-үрлеу машиналарының, компрессорлық жабдықтардың, электр жабдықтарының сенімділігін, энергия тиімділігін және үнемділігін қамтамасыз етуде         маңызды рөл атқарады. Майларды қолдану үйкеліс шығынын азайтуға және айналмалы механизмдерден артық жылуды кетіруге мүмкіндік береді. Майлардың салыстырмалы түрде жақсы электрлік оқшаулау қасиеттері электр энергиясының жоғалуын едәуір азайтуға, электр жабдықтарының өлшемдерін азайтуға мүмкіндік береді.

Осыған байланысты ЖЭС-те май шаруашылықтарының болуы және олардың ЖЭС-ті қажетті көлемде және қажетті сапада маймен қамтамасыз ету жөніндегі өз функцияларын орындауы отын жағатын қондырғылардың сенімділігі мен үнемділік көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер етеді. Майлар сапасының нашарлауын, олардың ескіруін және ластануын болғызбау, пайдалану процесінде майлардың жоғары сапасын ұстап тұру, тазарту сапасын арттыру және қасиеттерін қалпына келтіру үшін ЖЭС-те қолданылатын шаралар отын жағатын қондырғылардың энергия тиімділігін арттыруға жанама әсер етеді.

Сарқынды сулардың пайда болуы

Майлармен жұмыс істеудің қолданылатын технологиялары суды пайдалануды талап етпейді. Осыған байланысты май шаруашылығында ластанған сарқынды сулар пайда болмайды. Aлайда, ластанған сарқынды сулар майлармен ластанған жер бетіне жер үсті ағысы (нөсер, еріген, суару-жуу) түскен кезде май шаруашылығында пайда болуы мүмкін. Сондықтан, мұндай сарқынды сулардың пайда болуын болғызбау үшін майлардың жоғалуын болғызбауға бағытталған шаралар қолданылады. Сонымен қатар, май фермаларының ғимараттарында да, ЖЭС өндірістік алаңдарында да шығындар, ағып кетулер нәтижесінде маймен ластанған барлық беттер мүмкіндігінше тез тазалануы керек. Қатты жабындарды, беттерді тазарту үшін шүберек, құм, үгінділер және мұнай өнімдерін жинауға арналған басқа да арнайы материалдар қолданылады. Май шаруашылықтарында және майларды қолдану орындарында ағып кетулерді жою жылдамдығын арттыру мақсатында осы материалдардың кейбір қорын сақтау ұйымдастырылады. Топырақ ластанған кезде оның ластанған қабаты алынады және кәдеге жаратылады немесе көмуге жіберіледі.

Aтмосфераға шығарындылар

Майлар басқа мұнай өнімдерімен салыстырғанда қаныққан бу қысымының салыстырмалы түрде төмен мәндеріне ие болады. Бұдан басқа, май шаруашылықтарында майлардың ластануын болғызбау мақсатында майлардың атмосфералық ауамен жанасу алаңдарын барынша азайтуға бағытталған шаралар қабылданады, сондықтан қалыпты пайдалану режимдерінде ЖЭС май шаруашылықтарының жабдықтарынан атмосфераға май буларының шығарындыларының көлемі шамалы және, әдетте, нормаланбайды және бақыланбайды.

Сонымен қатар минералды майлар жоғары өрт қауіпті заттар болып табылады. Жану кезінде олар, басқалармен қатар, атмосфераға ластағыш заттардың едәуір мөлшерін шығару көзі бола алады. Май шаруашылықтарындағы өртке қарсы шаралар тиісті нормативтік құжаттармен регламенттеледі және осы ЕҚТ анықтамалығында қаралмайды.

Қалдықтардың пайда болуы

ЖЭС май шаруашылығында пайда болатын қалдықтарды келесі топтарға бөлуге болады:

1. Пайдаланылған майлар - сапалық сипаттамалары оларды технологиялық процестерде және отын жағатын қондырғылардың немесе басқа тұтынушылардың жабдықтарында пайдалануға мүмкіндік бермейтін майлар. Осы қалдықтармен жұмыс істеу әдістері 3.9.3-бөлімде қаралды.

2. Майлармен ластанған пайдаланылған сорбенттер, сүзгі материалдары мен майлардың қасиеттерін тазалау және қалпына келтіру операцияларында пайдаланылатын жабдықтар. Бұл қалдықтар қатты жабыны бар алаңдарда немесе қалдықтар түзілетін үй-жайларда жабық металл сыйымдылықтарда жиналады немесе 4-5-сыныптағы басқа да қатты қалдықтармен бірге жиналады.

3. Құрамында май қалдықтары, су, шламдар бар майларды тазалау және олардың қасиеттерін қалпына келтіру, май резервуарларын, май құбырларын тазалау операцияларынан алынған сұйық және паста тәрізді қалдықтар металл жабық ыдыстардағы басқа қалдықтардан бөлек жиналады, кейіннен арнайы қондырғыларда залалсыздандырылады немесе мамандандырылған ұйымдарға беріледі.

4. Май шаруашылықтарының үй-жайларындағы ағуларды жинау, тазалау және тазалықты сақтау, май шаруашылығы жабдықтарына техникалық қызмет көрсету және жөндеу үшін пайдаланылған майлармен ластанған материалдар (үгінділер, құм, сүрту материалдары, ластанған топырақ және т.б.).

5. Майлармен ластанған металл және пластмасса ыдыстар (бөшкелер, канистрлер). Ластанған ыдыстарды жинау жабық үй-жайларда немесе қатты жабыны бар алаңдардағы қалқалардың астында нөсер және еріген су майларымен ластануға жол бермей жүзеге асырылады. Металл ыдысты, әдетте, майдан тазартады және қара металдардың сынықтары ретінде кәдеге жаратуға жібереді. Металл ыдыстарды көмуге тыйым салынады. Пластмасса ыдысты майдан тазартады және қатты коммуналдық қалдықтарды полигондарға көму үшін жібереді.

6. Май шаруашылығы жабдықтарының металл бөлшектері. Бұл қалдықтар майлардан тазартылады, содан кейін олар қара және түсті металл сынықтары сияқты өңделеді. Бұл қалдықтарды көмуге тыйым салынады.

3.9.3. Пайдаланылған майларды жинау және кәдеге жарату

Сапасы оларды негізгі немесе қосалқы энергия жабдықтарында тікелей мақсаты бойынша пайдалануға мүмкіндік бермейтін майлар:

өз күшімен немесе бөгде ұйымдардың күшімен қалпына келтіріледі және кейін тікелей мақсаты бойынша пайдаланылады;

жеке қосалқы жабдықта, автокөлікте пайдаланылады (тазалаудан кейін немесе тазалаусыз) немесе ұқсас мақсаттар үшін бөгде ұйымдарға беріледі.

Осы майлардың қасиеттерін қалпына келтіру немесе пайдалы пайдалану мүмкін болмаған кезде олар қалдықтар (пайдаланылған майлар) және  регенерация жолымен кәдеге жарату үшін мамандандырылған ұйымдарға беріледі.

Пайдаланылған майларды көму жүзеге асырылмайды.

Пайдаланылған майларды адгезияға қарсы материалдар және құрылыс материалдарын сіңдіру құралдары ретінде қолдануға құрылыс нормалары тыйым салады 

Пайдаланылған майларды жинау осы мақсаттарға арналған май шаруашылығының арнайы резервуарларында жүзеге асырылады.

Мамандандырылған ұйымдарға қайта өңдеу үшін тапсыруға жататын пайдаланылған мұнай индустриялық, турбиналық және трансформаторлық майлар май шаруашылығының бір резервуарына жиналуы мүмкін және Кеден одағының «Майлау материалдарына, майларға және арнайы сұйықтықтарға қойылатын талаптар туралы» техникалық регламентіне сәйкес «Пайдаланылған индустриялық майлар» тобы майларының сапасына қойылатын талаптарды қанағаттандыруы тиіс [60].

Егер пайдаланылған майларды жинау кезінде олар отынмен немесе басқа да пайдаланылған мұнай өнімдерімен араласатын болса, онда мұндай мұнай өнімдерінің қоспасы ПМҚ (пайдаланылған мұнай өнімдерін тасымалдау)тобындағы мұнай өнімдерінің сапасына қойылатын талаптарды қанағаттандыруы тиіс.


3.10. Салқындату жүйелері

3.10.1. Салқындату жүйелерінің жіктелуі 

Энергетикада салқындату жүйесінің көптеген түрлері қолданылады, олардың жұмыс істеу қағидаттары да, конструкциялары да бір-бірінен ерекшеленеді. Бірыңғай жалпыға бірдей танылған салқындату жүйелерінің жіктемесі жоқ. Aрнайы әдебиеттерде әр түрлі классификациялар қолданылады:

1) салқындатқыш агент (жылу тасымалдағыш) түрі бойынша:

2) салқындатқыш агенттің қозғалыс схемасы бойынша:

тікелей ағынды;

айналмалы;

аралас (тікелей-айналмалы);

3) салқындату контурының түрі бойынша:

ашық (салқындатқыш агент қоршаған ортамен байланыста);

жабық (салқындатқыш жабық тізбекте айналады және қоршаған ортамен байланыста болмайды).

4) тізбектелген контурлар саны бойынша:

бір контурлы;

екі контурлы және т.б.

5) айналым жүйелері қолданылатын салқындатқыштардың түрлері бойынша жіктеледі - су қоймалары-салқындатқыштары, түрлі типтегі градирнялары, бүріккіш бассейндері бар айналым жүйелері. Қолданылатын градирнялардың негізгі түрлері салқындатқыш ауа ағынын жасау әдісі бойынша бөлінеді: атмосфералық, табиғи тартқышы бар мұнаралы, мәжбүрлі тартқышы бар немесе үрлемелі желдеткішті, эжекциялық;

6) салқындатқыштар мен салқындату объектілерін қосу схемалары бойынша: тізбекті, параллель және аралас.

Тікелей сарқынды сулы СЖ (3.21-сурет) өзеннен, көлден немесе теңізден табиғи температурасы бар салқындатқыш суды алумен сипатталады. Жылу алмасу аппараттарында қыздырылған су су жинағышқа оралмай, ағыс бойынша төмен бұру желісі арқылы ағызылады.

      1 - су жинау шөміші; 2 - су қабылдағыш; 3 - орталықтандырылған жағалау сорғы станциясы; 4 - магистральды жерасты қысымды құбырлар; 5 - турбинаның конденсаторы; 6 - ағызу сифонды құдық (гидроқақпан); 7 - өздігінен ағатын жерасты каналдарын бұру; 8 - ашық бұру каналы; 9-қысқы уақытта су тартуды жылыту құбыры

3.21-сурет. ЖЭС техникалық сумен жабдықтаудың тура ағынды жүйесі


Техникалық сумен жабдықтаудың айналым жүйесі циркуляциялық суды әртүрлі типтегі салқындатқыштарда салқындатумен және сумен жабдықтау көзінен жүйеде су шығынын толтырумен бірнеше рет қолданумен сипатталады. Aйналмалы сумен жабдықтау жүйелерінде циркуляциялық суды салқындатқыштар ретінде салқындатқыш су айдындары (3.22-сурет), түрлі типтегі градирнялар, шашыратқыш бассейндер немесе олардың үйлесімдері қолданылады.

      Кез-келген түрдегі бір контурлы нгемесе екі контурлы (тікелей немесе тікелей емес) болуы мүмкін, сондықтан салқындатудың аралық контурының болуы осы ЕҚТ анықтамалығында кез-келген салқындату жүйесінің экологиялық қауіпсіздігін арттырудың мүмкін әдістерінің бірі ретінде қарастырылады және аралық контуры бар жанама жүйелер жеке СЖ класы ретінде ерекшеленбейді.

      1 - ағынды тарататын құрылыс; 2 - ашық бұру каналы; 3 - жабық бұру каналдарындағы су деңгейін реттеуге арналған имарат; 4 - жабық бұру каналдары; 5 - блок конденсаторлары; 6 - ЖЭС бас корпусы; 7 - суқақпаны жылыту құбыры; 8 - блок конденсаторына циркуляциялық судың арынды құбырлары; 9 - ағызу сифонды құдығы (гидро жапқыш); 10 - блокты жағалау сорғысы; 11 - су қабылдағыш; 12 - ашық жеткізу каналы; 13 - өзен арнасы; 14 - бөгеттің темірбетон суағар; 15 - жер бөгеті

3.22-сурет. Салқындатқыш су қоймасы бар ЖЭС техникалық сумен жабдықтаудың айналым жүйесі

Aтап айтқанда, барлық қолданылатын жіктеулер СЖ-ның нақты құрылымын нақты жіктеуге мүмкіндік бермейді. Сонымен, дәстүрлі түрде буландыратын жүйелерде жылудың едәуір бөлігі салқындатқыш мұнарадан өтетін ауаны жылыту арқылы шығарылады, табиғи тартқышы бар салқындатқыш мұнаралар көмекші желдеткіштермен жабдықталуы мүмкін және т. б. Осыған байланысты СЖ-ның кез-келген жіктелуі оның функционалды мақсатымен анықталатын жеткілікті шартты болады.

Осы ЕҚТ анықтамалығында 3.23-суретте келтірілген СЖ жіктемесі пайдаланылады. Ол СЖ ЕҚТ сәйкестендірудің нақты міндетін шешуге және СЖ қолданылатын конструкцияларды қоршаған ортаға, энергия тиімділігіне және табиғи ресурстарды тұтынуға ұқсас көрсеткіштері бар сыныптарға бөлуге бағытталған.

3.23-суретте көрсетілген жіктеуді негізге ала отырып, ЕҚТ анықтамалығында Қазақстанның энергетикасы мен өнеркәсібінде қолданылатын салқындату жүйелерінің 10 түрі қаралды.




3.23-сурет. Қазақстанда қолданылатын СЖ жіктеуіЕҚТ анықтамалығында Қазақстанда қолданылатын салқындату жүйелерінің мынадай түрлері (сыныптары) қарастырылған:

тікелей ағынды су салқындату жүйелері;

бүріккіш бассейндері бар айналымдағы су СЖ;

салқындатқыш су айдындары бар айналымдағы су СЖ;

атмосфералық градирнялары бар айналымдағы су СЖ;

мұнаралы буландырғыш градирнялары бар айналымдағы су СЖ (табиғи жолмен тартатын);

желдеткіш буландырғыш градирнялары бар айналымдағы су СЖ (мәжбүрлі тартумен немесе үрлеудің астында);

эжекциялық градирнялары бар айналымдағы су СЖ;

табиғи тартымы бар радиаторлық градирнялары бар ауа СЖ;

желдеткіш радиаторлық градирнялары бар ауа СЖ (мәжбүрлі тартумен немесе үрлеудің астында);

аралас СЖ.

4. Эмиссиялар мен ресурстарды тұтынуды болғызбауға және/немесе азайтуға арналған арналған жалпы ең қолжетімді техникалар

4.1. Aтмосфералық ауаға шығаруға болғызбауға және / немесе азайтуға арналған техникалар

4.1.1. Шаң шығарындыларын болғызбау және / немесе азайту техникалары

Қатты отынның қазба түрлерін жағу кезінде оның минералды бөлігі (бейорганикалық қоспалар) күлге айналады және ішінара қазандықтан түтін газдарымен ұшатын күл түрінде шығады. Түтін газдарында қалқыма бөлшектер (ұшпа күл) қатты бөлшектерді ұстауға арналған жабдыққа түседі. Ұшатын күлдің сипаттамалары мен мөлшері пайдаланылатын отынға, мысалы, көмірдің минералды құрамына және жану түріне байланысты. Бөлшектерді ұстау жабдықтарының өнімділігі мен сипаттамаларына көмірдің отын ретінде минералогиясына және ұшатын күлдің құрамындағы жанбаған көміртектің мөлшеріне байланысты ұшатын күлдің кедергісі мен когезиялық қабілетінің өзгеруі әсер етеді.

Түтін газдарынан қатты бөлшектерді шығару үшін электр сүзгілері (бұдан әрі - ЭС), қапшық сүзгілері (бұдан әрі - ҚС), ылғалды скрубберлер және эмульгаторлар сияқты әртүрлі технологиялар қолданылады. Механикалық тұтқыштар ЕҚТ-ға жатқызылмаған және алдын ала тазалау сатысында пайдаланылуы мүмкін. Қазақстанда ЖЭО-дағы түтін газдарын күл бөлшектерінен тазарту негізінен дымқыл күлтұтқыш-скрубберлерде (97-98,7 %), эмульгаторларда (99,5 % - ға дейін) жүзеге асырылады, мұнда күкірт диоксидінің аздаған мөлшері (8-12 %) тұтылып қалады. Батареялық эмульгаторлар - Қазақстан ЖЭО -ларында күлтұтқыш қондырғының кең таралған түрі. Блоктық көмір ЖЭС қазандықтарында негізінен электр сүзгілер орнатылған. Күл тұту дәрежесі орта есеппен энергия көздерінде - 99,5 %-дан аспайды.

Циклондар сияқты механикалық күлтұтқыштарды жеке-жеке пайдалану мүмкін болмағандықтан, бұл технологиялар осы құжатта қарастырылмайды және сипатталмайды.

Қазіргі уақытта қолданылатын күлтұтқыш қондырғыларға шолу 4.1-суретте келтірілген. 

Күлтұтқыш қондырғылардың жалпы тиімділігі мен бірқатар сипаттамалары 4.1-кестеде келтірілген.


      4.1-сурет. Күлтұтқыш қондырғыларға шолу

4.1-кесте. Газ тазарту қондырғыларының жалпы тиімділігі 

Р/с №

Техникасы

Тазалау тиімділігі, %

Басқа параметрлері

Aртықшылықтары мен кемшіліктері

<1 мкм

2 мкм

5 мкм

> 10 мкм

Параметрі

Шамасы


1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Электр сүзгісі (ЭС)

>96,5

>98,3

>99,95

>99,95

Жұмыс температурасы

80-220 C (суық ЭС)

300-450 C (ыстық ЭС)

температураның кең диапазонында жұмыс істей алады; 

1.1

Электр қуатының % ретінде энергияны тұтыну

0,1–1,8 %

төмен гидравликалық кедергісі кезінде (200 Па-дан аз) өте үлкен газ көлемін өңдей алады;

1.2

Қысымның түсіп кетуі

0,15-0,3 кПа

өте жоғары тазалау көлемін қоспағанда, төмен пайдалану шығындары;

1.3

Қалдық

Ұшпа күл

- кез-келген оң қысым жағдайында жұмыс істей алады;

1.4

Шығатын газдар бойынша өнімділік

> 200000 м>3/ сағ

ЭС тіпті аса ұсақ бөлшектер үшін өнімділігі өте жоғары;

1.5

Қолданылуы

Қатты және сұйық отын

ЭС пайдалану жағдайларының өзгерістеріне  динамикалығы төмен;

1.6

Нарық үлесі

1000 МВт астам отын жағатын қондырғылар 

жоғары кедергісі бар бөлшектермен жұмыс істемеуі мүмкін.

2

Қапшық сүзгі (ҚС)

>99,6

>99,6

>99,9

>99,95

Жұмыс температурасы

150 C (полиэстер)

260 C (шыны талшық)


2.1

Электр қуатының % ретінде энергияны тұтыну

0,2–3 %

ауамен тазарту үшін 0,45–0,6 м/мин, сілкілеу үшін 0,75–0,9 м/мин және импульсті тазарту үшін 0,9-1,2 м/мин электр станцияларындағы сүзгілер үшін типтік шамалар;

2.2

Қысымның түсіп кетуі

0,5-2,5 кПа

қапшықтың қызмет ету мерзімі көмірде күкірт мөлшері өсіп, сүзу жылдамдығы өскен сайын азаяды;

2.3

Қалдық

Ұшпа күл

жекелеген қапшық сүзгілердің істен шығуы жыл бойынша бекітілгеннен шамамен 1 %-ын құрайды;

2.4

Шығатын газдар бойынша өнімділік

<1100000 м3/сағ

жоғары газдинамикалық кедергі (тазалау құрылғысындағы қысымның көбірек төмендеуі және, сәйкесінше, түтін сорғыштың энергия шығынының артуы); 

2.5

Қолданылуы

Қатты және сұйық отын

жоғары бастапқы құны және пайдалану шығны; 

2.6

Нарық үлесі

Жобалық шешімдер сатысында қолданылмайды

қысымның төмендеуі осы газдың ағыны үшін бөлшектердің мөлшері азайған сайын артады.

3

Вентури құбыры бар ылғалды скруббер  

< 90

>98,3

99,9

> 99,9

Жұмыс температурасы

120-250 C (қазандықтың артына орнатылады)

екінші әсер ретінде ылғалды скрубберлер газ тәрізді ауыр металдарды алып тастауға және сіңіруге және SO2 (12 % дейін) тұтып қалуға ықпал етеді;

3.1

Электр қуатының % ретінде энергияны тұтыну

3 % дейін (5-15 кВтс/1000 м3)

құрғақ күл алудың мүмкін еместігі, күлде 10-15 % астам кальций оксиді болған кезде қолданылмайтындығы ; 

3.2

Су шығыны

0,8-2,0 л/нм3

одан әрі тазалауды қажет ететін сарқынды сулар пайда болады;

3.3

Қысымның түсіп кетуі

3,0-20 кПа

шығатын газдардың төмен температурасы 40-50 ыC ыстық ауамен қосымша жылытуды қажет етеді, бұл қазандықтың тиімділігін төмендетеді;

3.4

Қалдық

Ұшпа күл шламы/суспензиясы

салыстырмалы түрде төмен құны (электр сүзгілері мен қапшық сүзгілеріне қарағанда әлдеқайда арзан);

3.5

Нарық үлесі

Негізінен көмірмен жұмыс істейтін су жылыту қазандықтарында

күлді тұтып қалудың төмен дәрежесі 98,7 % дейін ( жоғары суару кезінде 99-99,2 % дейін);

4

Эмульгатор

< 96,5

>98,3

99,9

> 99,9

Жұмыс температурасы

120-250 C (қазандықтың артына орнатылады)

шығатын газдардың төмен температурасы 40-50 ыC ыстық ауамен қосымша жылытуды қажет етеді;

4.1

Электр қуатының % ретінде энергияны тұтыну

3 %-ға дейін 

(5-15 (кВтс/1000 м3))

құрғақ күл алудың мүмкін еместігі, күлде 10-15 % астам кальций оксиді болған кезде қолданылмайтындығы;

4.2

Су шығыны

0,2-0,4 л/нм3

екінші әсер ретінде эмульгаторлар газ тәрізді ауыр металдарды алып тастауға және сіңіруге және SO2 (12-15 % дейін) тұтып қалуға ықпал етеді;

4.3

Қысымның түсіп кетуі

30-200 (102 Па)

қазандықтың ПӘК төмендеуі газдарды жылытуға артық ауаның үлесіне байланысты 1 ы 3 % жетеді

4.4

Қалдық

Ұшпа күл шламы/суспензиясы

қазандықтың жұмыс режимдерінің өзгеруіне сезімталдығы;

4.5

Нарық үлесі

ЖЭО қазандықтарының көпшілігі

салыстырмалы түрде төмен құны ( электр сүзгілері мен қапшық сүзгілеріне қарағанда әлдеқайда арзан);

4.1.1.1. Электр сүзгісі

ЖЭС-тегі тиімді күлтұтқыштарға гидравликалық кедергісі 200 Па аспайтын кезде газдарды қатты бөлшектерден 99-99,8 % тазалау дәрежесі бар электр сүзгілері (ESP) жатады.

ЭС жұмыс қағидаты төмендегідей. Тозаңданған газ ағыны газ тарату торынан өтіп, шөгінді электродтардан пайда болған каналдарда қозғалады, олардың арасында белгілі бір қашықтықта корона электродтары орналасқан (4.2-сурет). Әдетте электрод аралығының ені (көрші шөгінді электродтар арасындағы қашықтық) 250-500 мм құрайды.

Теріс полярлықтың жоғары кернеуі корона электродтарына жеткізіледі, ал шөгінді электродтар жерге қосылады. Электрод аралық қашықтыққа және күл мен түтін газының физика-химиялық қасиеттеріне байланысты кернеу мәні 30-100 кВ құрайды. Электр өрісінің кернеулігі (критикалық мән деп аталатын) Ек-нің белгілі бір мәнінен жоғары болған кезде түтін газдарының иондалуы короналы разрядтың тұтануымен бірге жүретін  короналы электродтардың жанында жүреді.

      4.2-сурет. Электр сүзгісінің жұмыс істеу қағидаты

Корона разряды бүкіл аралыққа таралмайды, бірақ шөгінді электрод бағытында электр өрісінің күші азайған сайын өшеді.

Әр түрлі полярлықтағы газ иондары және тәж шығару аймағында пайда болған электрондар электр өрісі күштерінің әсерінен әр түрлі электродтарға ауысады, нәтижесінде электрон аралық кеңістікте корона тогы деп аталатын электр тогы пайда болады. Иондар адсорбцияланатын қатты бөлшектер электр зарядын алады және электр өрісі күштерінің әсерінен электродтарға қарай жылжиды. Бұл жағдайда бөлшектердің негізгі бөлігі теріс зарядталады, өйткені короналы электродтардың жанында пайда болған оң иондар электр өрісінің күштерінің әсерінен күл бөлшектерінің бетіне адсорбциялауға уақыт болмай, осы электродтарға кетеді. Осылайша, күл бөлшектерінің негізгі мөлшері шөгінді электродтарға, ал кішкене бөлігі короналы электродтарға түседі.

Белгілі бір уақыт аралығында электродтар соққы механизмін қолдана отырып шайқалады. Aуырлық күшінің әсерінен күл бөлшектері шөгінді электродтар астындағы бункерге түседі, одан күл қоймаға немесе күл үйіндісіне тасымалданады. Стандартты құрғақ типті электр сүзгісінің схемасы 4.3-суретте көрсетілген.

      4.3-сурет. Стандартты құрғақ электр сүзгісінің жалпы көрінісі

Күл тұтудың тиімділігі және электр сүзгісінің электр энергиясын тұтынуы көбінесе оның конструкциясы мен жұмыс режиміне байланысты. Ол сондай-ақ қатты отын қасиеттеріне (құрамы және МЭК күлдің үлестік электр кедергісі, күл, көмірдегі ылғал және күкірт мазмұны) және қазандық қондырғының сипаттамаларына (электростатикалық тұндырғышқа кіре берістегі түтін газының температурасы, артық ауа, механикалық күйік шамасы) байланысты. Көбінесе механикалық толық жанбаудың өсуі күлдің электрлік кедергісін оңтайлы мәндерден төмен төмендетеді, бұл ұсталған күлдің ағынға оралуын арттырады (қайталама алып кету) және тиімділікті төмендетеді.

Қазіргі уақытта ЖЭС-те қолданылып жүрген электрсүзгілердің конструкциясы әдетте көлденең болады, оның артықшылығы  -  оңай жүйелеп орналастыруға болатын бірнеше жекелеген электр өрістерімен жоғары тиімділік қамтамасыз етіледі.  Өрістер саны қажетті жалпы тиімділікке байланысты. ЭС-ны ұзындығы бойынша жеке өрістерге бөлуден басқа, әр электр өрісі көбінесе ені бойынша бөлімдерге бөлінеді. 

Екі секциялы үш полюсті электрсүзгінің бір түрі 4.4-суретте көрсетілген.

      1-корпус; 2-газ тарату торы; 3-шөгінді электрод; 4-шөгінді электродтарды шайқау механизмі; 5-короналы электрод; 6-короналы электродтарды ілу жақтауы; 7-короналы электродтарды шайқау механизмі; 8,9-шөгінді және короналы электродтарды шайқау жетегі

4.4-сурет. Үш қабатты екі секциялы электр сүзгісі

4.1.1.2. Жылжымалы электродтары бар электр сүзгілері

Көп өрісті электрсүзгілерінде газдың қозғалу жылдамдығына қарай тұтып қалу тиімділігі төмендейді, бұл шөгінді электродтардың ұсақ бөлшектерінің артуына байланысты және сілҚҚ жүйесі шөгінді электродтарды толық тазарта алмайды, оған қоса екінші рет әкету үлесі де артады.   Электрсүзгінің жұмысындағы осындай кемшіліктерді жою үшін жылжымалы электродтары бар шығыс өрістің орындалуы бар электрсүзгінің коснтрукциясы әзірленді (4.5-сурет). Мысалы, Үндістандағы ЖЭС-те 500 МВт блоктары бар электр сүзгілерін қайта құру MHPS технологиясы бойынша орнатылған жылжымалы электродтарды орнату арқасында электрсүзгінің олданыстағы өлшемдерімен тұту тиімділігін арттыруға мүмкіндік берді. Шығатын газдардағы күлдің концентрациясы 500 мг/нМ3-тен 50 мг/нМ3-ке дейін 10 есе азайтылды.

Қазақстанның ЖЭС электрсүзгілері әртүрлі жылдарда орнатылған және күлді ұстап қалу тиімділігі әртүрлі. Екібастұз көмірімен жұмыс істейтін қуатты энергия блоктарына орнатылған электрсүзгілердің көпшілігі  электрсүзгіден кейін 400 мг/нМ3 аспайтын  күлдің жиналуын қамтамасыз етеді.

Электрсүзгілердің мынадай артықшылықтары бар:

құрғақ түрде ұсталған күлді алу мүмкіндігі;

төмен гидравликалық кедергі (0,2-0,4 кПа артық емес);

жұмысының сенімділігі және қызмет көрсету оңай;

түтін газдарының үлкен көлемін өңдеу мүмкіндігі (1000000 нМ3/сағ астам);

пайдалану шығындарының аздығы.

Электрсүзгілердің кемшіліктері:

ұсақ бөлшектерді ұстаудың жоғары дәрежесі жеткіліксіз;

күлтұтқыш тиімділігінің МЭК күлге тәуелділігі;

көмір құрамы өзгерген кезде жұмыс тиімділігін төмендету мүмкіндігі.

      4.5-сурет. Жылжымалы электродтары бар электр сүзгісі

4.1.1.3. Матадан тігілген (қапшық) сүзгілер 

Дамыған және тез дамып келе жатқан елдердегі бөлшектердің шығарындыларына қатаң нормативтік шектеулер, ең бастысы, ұшатын күлдің ең ұсақ фракциясының шығарындыларына қабылданған шектеулер күлді тұту жүйелерінде матаның, негізінен қапшық сүзгілердің кеңінен қолданылуына әкелді. Қытайда ағымдағы онжылдықта 2020 жылға дейін 30 мг/М3-ден аз күл шығарындыларының реттелетін деңгейі бар екі бақыланатын аймақтың бағдарламасы аясында жалпы қуаттылығы шамамен 220 ГВт болатын жаңа жабдықта электр сүзгілерін емес, қапшық  сүзгілерді енгізу жоспарланып отыр.

Матадан жасалған (қапшық) сүзгі синтетикалық полимер материалынан немесе шыны талшықтан жасалған сүзгі қапшықтары арқылы күлді сүзгілеу кезінде ұстап қалу қағидаты бойынша жұмыс істейді және көбінесе күлдің қалыптасқан қабатынан сүзіп алу арқылы жүзеге асырылады. 

Энергетикада қолданылатын қапшық сүзгілер құрылымы, сүзгілерді тазарту әдістері (шайқау, кері үрлеу, пнемоимпульсті тазалау) және қолданылатын материалдары бойынша ерекшеленеді. Ең көп таралған конструкциясы - тазартылатын газ сырттағ ағып келіп сүзгі арқылы және сүзгінің импульстық тазартуынан өтетін сым тірекке тігінен тігілген шағын (картридждік) сүзгілер. Тазалау үшін жоғары жылдамдықтағы клапан арқылы импульстік түрде қапшыққа айдалатын сығылған ауа қолданылады. Бұл жағдайда мата созылып, инерциялық күштер мен мата арқылы шығатын ауа әсерінен күлдің жиналған қабаты бөлініп, ауырлық күшінің әсерінен төменде орналасқан бункерге түседі (4.6-сурет).


      4.6-сурет. Импульстік тазалағышы бар қапшық сүзгісінің схемасы

Сүзгі материалын таңдау күлдің, түтін газының және құрылымның сипаттамалары мен қасиеттеріне байланысты. 4.2-кестеде кейбір қолданылатын материалдардың сипаттамалары келтірілген. 

4.2-кесте. Қапшық сүзгілер материалдарының сипаттамасы

Р/с №

Материалы

Тығыздығы г/м2

Жұмыс температурасы

Салыстырмалы тұрақтылығы (1-ден 5-ке дейінгі баллдарда) к

Қышқыл

Сілтілік

Гидролиз

Тотығу

Aбразивтілік

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Полипропилен (PP)

550

90

5

5

5

3

5

2

Полиэстер (PES)

550

135

4

2

1

5

5

3

Дралон Т (PAC)

500

125

4

3

4-5

3

3-4

4

Полиэфир (PE)

550

150

3

4

4

2

3

5

Полифенилсульфид (PPS)

550

180

4

4

5

1

3

6

Nomex (APA)

550

200

1

4

2

3-4

5

7

m-Aramid (MA)

550

200

3

3

3

2


8

Полиимид (PI)

550

240

4

2

2

-

4

9

Тефлон (PTFE)

580

230

5

5

5

5

3

10

Фибрглас (GLS)

580

240

4

3

5

5

1

Электр сүзгімен салыстырғанда қапшық сүзгінің артықшылығы - тиімділігі жоғары және көлемі кіші, ұшатын күлдің электростатикалық қасиеттерінен тәуелсіз болуы, осының бәрі жанармай мен олардың қоспаларының кең спектрін пайдалануға мүмкіндік береді. Ұапшық сүзгінің жұмысы газдардың температурасы шық нүктесінен жоғары болған жағдайда қазандықтың жұмыс режиміне тәуелсіз болады. 

Басқа күлтұтқыштармен салыстырғанда қапшық сүзгінің  артықшылығы  - түтін газын тазартудың жоғары дәрежесі (қазіргі заманғы сүзгі қапшықтарының шығысындағы күл концентрациясы 10-20 мг/Нм3 аспайды) және ұсталған күлдің электр кедергісінен тазарту тиімділігінің тәуелсіздігі болып табылады.

Қапшық сүзгілердің кемшілігі - пайдалану шығындарының жоғарылығы және жоғары гидравликалық кедергісінің болуы (2000 Па дейін). Жоғарыда аталған кемшіліктерге қарамастан, қапшық сүзгілер  аппараттан шығу кезінде 10 мг/м3 дейін қатты бөлшектердің шоғырлануын қамтамасыз ете отырып, ЖЭС-те шетелдік дамыған елдерде қолданылатын күлтұтқыштардың негізгі түрі болып табылады. 

Қапшық сүзгілерді PM 2,5 фракциясы бойынша (өлшемі 2,5 мкм-ден аз) стандарттарды орындау үшін жасауға болады, оны электр сүзгілерінде қамтамасыз ету мүмкін емес немесе өте қиын. Сонымен қатар, ұсақ бөлшектерді ұстау арқылы қапшық сүзгілер химиялық реактивті және конденсацияланатын зиянды газдар мен аэрозольдерді жинауға және алып тастауға мүмкіндік береді.

Ресейде қапшық сүзгілер Екібастұз көмірін жағатын екі ЖЭС-ке орнатылды: Рефтинск МAЭС және Омбы ЖЭО-5. Рефтинск МAЭС-інде қуаты 300 МВт №4 және №5 энергия блоктарының түтін газын тазарту үшін «Aльстом» фирмасының екі қапшық сүзгісі қолданылады, ал қуаты 500 МВт №7 блокта «Клайд Бергеманн» фирмасының бір қапшық сүзгісі қолданылады. «Люхр Фильтр» фирмасының қапшық сүзгісі Омбы ЖЭО-5 қуаттылығы 150 МВт қазандыққа орнатылған.

Күлі көп Екібастұз көмірінің жоғары омдық күлін тұтып қалуға арналған қапшық сүзгіні қолдану тәжірибесі Қазақстандық ЖЭС үшін ерекше қызығушылық туғызып отыр және осы күлтұтқыштарды ЕҚТ анықтамалығына енгізуге негіз болуы мүмкін.

4.1.1.4. Эмульгаторлар

Соңғы жиырма жылдықта Қазақстан ЖЭС-те ұшпа күлдің мөлшерінің ғана емес, үлестік шығарындыларының да азайтылуы скрубберлерді көптеп эмульгаторларға ауыстыруға байланысты болып отыр. Күлтұтқыш тиімділігі 99 %-дан жоғары эмульгаторлар алғаш рет өткен ғасырдың 80-жылдары Қазақстан Энергетика ҒЗИ-да әзірленіп, зерттелді.

Күлді тұтып қалуға арналған эмульгаторлардың жұмыс қағидаты -  эмульсия қабатын қалыптастыру үшін қалақша аппараттарында бұралған түтін газдарының бұралғыштарының жоғары ағыны мен қарсы ағынмен берілетін сұйықтық арасындағы жоғары тиімді масса алмасу қалыптастыру (басқа терминдерде: фазалық инверсия режимі, көбік қабаты). Сонымен қатар, әр фазаның құйындарының олардың бөліну шекарасы арқылы енуіне байланысты үнемі жойылып, қайта қалпына келетін фазалық беті күрт артады, яғни сүзілген сұйық шаңның шөгуіне  мүмкіндік береді [84].

Қазіргі уақытта эмульгаторлардың екі негізгі түрі қолданылады: II буынды батареялық  және шығыршықты. II буынды заманауи батареялық эмульгатордың конструкциясы 4.7-суретте көрсетілген. 

Түтін газдары 1 корпусының төменгі бөлігіне 2 газды енгізу түтігі арқылы енеді және 4 бұрағыштың параллель орналасқан суармалы саптамаларына кіреді, онда олар 3 бұрағыштың қалақшаларымен интенсивті түрде бұралады.

Су түріндегі суландыратын сұйықтық 8 коллекторға беріледі, ол жерден 9 су тарату құбырына келіп құйылады, құбыр тесіктерінен - 10 су тарату стақандарына  және одан әрі стақандардағы тесіктер арқылы әрбір саптамаға құйылады.  Су айналмалы газ ағынымен әрекеттескенде, қалақшалардың үстінде жиналатын көбікті айналмалы қабат пайда болады. Бұл қабаттың айналуы оның турбулизациясына ықпал етеді, фазааралық контактілік беткей мен оның жаңаруы артады. Жоғары дамыған беткейі бар көбік қабатында газ ағыны құйынды саптамалардың қалақшалары арқылы өткеннен кейін қалған күлдің ұсақ бөлшектері ұсталады.


1 - кіріс құбыры, 2 - корпус, 3 -бұрағыш, 4 - бұрағыш саптамалары, 5 - қалақты тамшылатқыш, 6 - шой шығыршығы, 7-газды шығару келте құбыры, 8 - суару торабының коллекторы, 9 - су тарату құбырлары, 10-су тарату стақандары.


      4.7-сурет. Екінші буынды батарея эмульгаторының схемасы

Ұсталған күлі (қойыртпақ) бар пайдаланылған сұйықтық 4 құйғыш саптамасының 3 қалағы арқылы күл жуу аппаратына ағызылады.

Эмульсиялық қабатта тазартылғаннан кейін түтін газдары 5 қалақты тамшылатқышқа түседі, онда айналу жылдамдығын жоғалтқан газдар түтін газдарынан су тамшыларын бөліп алу үшін қосымша бұралады, ал тамшылатқыштан шыққан кезде қалған бөлінбеген су тамшылары Джек шығыршығының астына жиналады 6 және одан әрі газды тазарту процесіне қатысу үшін тамшылатқыштың қалақшалары арқылы біріктіріледі.

II буынды батареялық эмульгаторларды монтаждау арқылы күлтұтқыш қондырғыларды сәтті реконструкциялау Екібастұз көмірімен жұмыс істейтін Петропавл ЖЭО-2, Степногорск ЖЭО, «AлЭС» AҚ ЖЭО-2 қазандықтарында жүргізілді. Орнатылған құрылғылардың тиімділігі 99,3 - 99,6 % құрады. Өскемен ЖЭО қазандықтарында батареялық эмульгаторлар сәтті енгізілді. Бұл қазандықтардағы күлтұтқыш тиімділігі 99,2 %-дан асады.

Шығыршықты эмульгатордың конструкциясы 4.1.8-суретте көрсетілген. Шаңды газдар тангенциалды кіріс арқылы 1 корпусының төменгі бөлігіне 2  бұрағыштың астына түседі және ол арқылы корпусының жоғарғы бөлігіне бұралған түрде енеді. 3 суару құбыры арқылы суарылатын су айналмалы сұйықтық ваннасын қалыптастыру үшін 2 бұрағыш табағына беріледі. Газдың белгілі бір жылдамдығында сұйықтық пленка және ағын түрінде басталып, пластинадан ағып, түтін газдарымен араласып, газ сұйықтығы эмульсиясын қалыптастырады, ол уақыт өте келе корпусының қабырға аймағында құйынның үстінде жиналады. Стационарлық режимге шыққан кезде газ-сұйықтық және тұтылған күлі бар қойыртпақ ауырлық күшінің әсерінен корпусының конустық түбіне ағызылады, сол жерден гидротұтқыш арқылы ГКШ каналына шығарылады. 

Эмульсиялық қабатта жуылғаннан кейін түтін газдары құйындағыштың үстіндегі көлемде айналмалы қозғалысты жалғастыра отырып, 4 құйындағыштан өтеді, онда олар қосымша бұралады. Осы айналудың арқасында эмульсиялық қабаттың жоғарғы шекарасында көпіршіктер жарылған кезде пайда болатын және орталықтан тепкіш күштердің әсерінен одан шығатын целлюлоза тамшылары скруббердің қабырғасына күнқағарға дейін 6 бөлінеді. Сұйық пен газ арасындағы жылу мен масса алмасудың жоғары деңгейіне байланысты айналмалы көбік қабатында (фазалық инверсия режимі) қатты бөлшектер (күл, шаң) жоғары тиімділікпен ұсталады. Қатты бөлшектер мен тамшылардан тазартылған газдар эмульгатордан шығатын 9 газ құбырына шығарылады.

Бұл құрылғы үшін газды тазарту тиімділігінің анықтаушы факторлары-эмульсия қабатының құйындағыштың үстінде  таралу биіктігі мен біркелкілігі. Орталықтан тепкіш күштердің әсерінен айналатын көбік (эмульсия) қабатындағы қысымның жоғарылауы тек кішкене көбік көпіршіктерінің тұрақты болуын анықтайды, бұл фазалардың жанасу бетін бірнеше есе арттырады және жылу - масса алмасу процестерін күшейтеді, бұл газ бен сұйықтықтың ағып кетуіне ықпал етеді. Суландыратын сұйықтықтың шығыны шамамен  0,2- 0,24 л/нм3 газды құрайды.

Тазартылған газдардың температурасы 40 - 50 оС және салыстырмалы ылғалдылығы 100 % жуық, сондықтан газ өткізгіштің қабырғаларында, түтін сорғышта және түтін құбырында конденсаттың пайда болуын болғызбау және коррозияның алдын алу үшін эмульгатор мен түтін сорғыштың арасындағы газ құбырына  ауа жылытқыштың екінші сатысынан тазартылған газдардың температурасын 70 - 80 нC дейін көтеретін ыстық ауа беріледі.

Ресейдегі ЖЭС түтін газын тазарту үшін шығыршықты эмульгаторларды сәтті қолданудың мысалы 2005-2009 жылдары Оңтүстік Орал МAЭС дымқыл скрубберлерін Кочтың шығыршықты эмульгаторларына ауыстыру болып табылады. Нәтижесінде күлтұтқыштың тиімділігі 99,5-99,7 %-ға дейін көтерілді. Қазақстанда шығыршықты эмульгаторлар «Aрселор Миттал Теміртау» ЖЭО-2 қазандықтарына орнатылды.

Эмульгаторлардың артықшылықтары:

түтін газын тазартудың жоғары тиімділігі (99.7 % дейін);

көлемдері шағын;

құны салыстырмалы түрде төмен  (эмульгатордың құны бірдей жұмыс жағдайы мен тазалау тиімділігі үшін EF құнынан шамамен 2 есе төмен);

ұсақ бөлшектерді ұстап қалудың жоғары тиімділігі.

Эмульгатордың кемшіліктеріне мыналар жатады:

құрғақ күл алудың мүмкін еместігі;

қазандықтың жұмыс режимдерінің өзгеруіне сезімталдық;

тамшы пайда болуы, бұл газ құбырлары мен мұржаларда шөгінділердің пайда болуына әкеледі;

эмульгатордан шығатын түтін газдарын жылыту қажеттілігі;

күлдегі кальций оксиді мөлшері 10 %-дан артық болған кезде эмульгаторларды пайдаланудың мүмкін еместігі.

Эмульгатордан шығатын түтін газдарын жылыту қажеттілігіне байланысты қазандықтың тиімділігінің төмендеуі артық ауаның үлесіне байланысты 1-3 % құрайды. Сонымен қатар, ауа жылытқышы арқылы артық ауаның өтуі түтін газдарының терең салқындауына және температура бойынша есептелген шығатын газдармен жылу шығынын азайтуға және қазандықтың артындағы артық ауаға әкеледі. Aлайда шығындарға артық ыстық ауаның қоспасымен түтін газдарына берілген жылуды қосу керек.

Осы ЕҚТ бойынша Қазақстан Республикасының ЖЭО орта кәсіпорнының үлгісімен экономиканы есептеу мысалы келтірілген (2-қосымшаны қараңыз), ол күлді тұту үшін қазандық агрегаттарында II буынды батареялық эмульгаторларды орнатуды жоспарлап отыр.

4.1.2. Күкірт диоксиді шығарындыларын болғызбау немесе азайту техникалары

Жылу энергиясының ең толғақты мәселелерінің бірі  - қоршаған ортаны органикалық отынның жану өнімдерінің зиянды газ тәрізді компоненттерінен, мысалы, күкірт пен азот оксидтерінен қорғау. Бұл ретте түтін газдарын күкірт отындарын жағу кезінде пайда болатын күкірт оксидтерінен (SO2 - 99 %-ға дейін және SO3-1 % - ға дейін) тазарту неғұрлым күрделі болып табылады.

Күкіртті газ (зО2), қоршаған ортаның ең зиянды ластағыштарының бірі болып табылады.

Қазандық агрегатынан күкірт диоксидінің эмиссиясын қысқарту бойынша қандай да бір техникті таңдау кезінде мынадай талаптарды ескеру қажет:

негізгі өнім өндірісінің өзіндік құнының өсуі көп болмауы тиіс; 

пайдаланылған реагенттер қымбат және тапшы болмауы керек;

технологиялар отынның жану режимі мен қазандық өнімділігінің ықтимал өзгеруіне икемді болуы қажет;

жабдықтардың коррозиясы барынша азайтылуы тиіс;

қондырғыдан шығарылатын газдарда күкірт ангидридінің ең аз мөлшері болуы керек, ал олардың температурасы атмосферада жақсы сейілуді  қамтамасыз ету үшін жеткілікті деңгейде жоғары болуы керек.

технологиялық жабдықтарды реконструкциялаудың ең төменгі ықтимал көлемі және үлкен аумақтарды талап етпеуі керек. 

Түтін газдарынан күкірт диоксидін алудың қандай да бір технологиясының қолданылуы газдың өзіне (температураға, ылғалдылыққа және әсіресе SO2 құрамына), сондай-ақ көмірдің минералды бөлігінің қасиеттері мен құрамына байланысты. Жалпы алғанда, SO2-ден түтін газын тазартудың барлық әдістері өте қымбат екенін атап өтуге болады. 

Қатты отындағы күкірт үш формада болады: колчеданды FeS2, органикалық және сульфаттық.  Жалпы алғанда, қатты отын немесе газ тәрізді өнімдерді жаққан кезде пайда болатын күкірт мөлшерін азайтудың және сол арқылы атмосфераға күкірт диоксидінің эмиссиясын азайтудың үш әдісі бар:

1.        Күкіртті қосылыстар мен көмір күлінің концентрациясын азайту жолымен көмірді күкірттен оны жаққанға дейін, оны қайта өңдеу процесінде (механикалық, биологиялық, термиялық) тазарту.

2.        Жағу кезінде күкірт диоксидін азайтудың технологиялық әдістері: а) көмірді газдандыру; б) сорбенттерді, мысалы, әктасты қазандық оттығына беру жолымен.

3.        Күкірттен тазарту (түтін газын күкіртсіздендіру - ДС), яғни түтін газдарын белсенді сорбенттермен өңдеу арқылы жаққаннан кейін түтін газдарынан SO2 алу. 

Қарағанды көмірін байытуды және энергетикада пайдаланылатын өнеркәсіп өнімін алуды қоспағанда, Қазақстанда энергетикалық көмірге арналған бірінші әдіс іс жүзінде пайдаланылмайтынын атап өткен жөн. Сондай-ақ Екібастұз көмірін аз мөлшерде құрғақ байыту бойынша жұмыстар басталғанын атап өтуге болады.

Газдандыру арқылы көмірді күкірттен тазарту технологиясы әлеуеті зор, себебі кейіннен көмірқышқыл газын алу арқылы көмірді газдандыру әдісі, көмір энергетикасын төмен көміртекті дамытудың перспективалық әдістерінің бірі болып табылады. 

Жылу энергетикасында атмосфераға күкірт оксидтерінің эмиссиясын төмендетуге арналған негізгі технология арнайы күкіртазарту аппараттарында  - күкіртсіздендіру қондырғыларында күкірт диоксидін ұстап қалу технологиясы болып табылады.   Газды күкірт диоксидінен тазартудың барлық технологиялары SO2-нің белсенді сорбенттермен өзара әрекеттесуіне және олардың бейтарап қосылысқа (күл үйінділерінде сақталады) немесе әрі қарай пайдаланылатын тауарлық өнімдерге ауысуына негізделген.  Белсенді сорбенттер ретінде салыстырмалы түрде арзан табиғи (әктас, бор, магнезит, доломит және басқалары) немесе жасанды (әк, аммиак, сода және басқалары) реагенттер қолданылады. 

SO2 эмиссиясы бойынша талап етілетін нормативтерді әртүрлі тәсілдермен қамтамасыз ету. Бұл ретте қандай да бір технологияны таңдау техникалық-экономикалық сипаттамалармен айқындалады. Бірақ тұтастай алғанда, талдау төмендегілерді көрсетеді:

қажетті күкірттен тазартудың аз дәрежесі кезінде (30-35 %) аз шығынды технологиялар (ЖЭС-тің қолда бар жабдықтарын: қазандықтардың жағу камераларын, газ жолдарын, құрғақ және дымқыл күлтұтқыштарды пайдалану) мақсатқа сай, бұл ретте белсенді қымбат реагентті пайдалануға болады;

қажетті күкірттен тазартудың үлкен дәрежесінде (85 % және одан да көп) арзан реагенттерді пайдаланатын қымбат технологиялар қажет.

Күкірттен тазарту технологиялары келесі үш негізгі белгілер бойынша жіктеледі:

1.        SO2 байланыстыру үшін қолданылатын реагенттердің агрегаттық күйіне сәйкес, олар өз кезегінде төмендегілерге бөлінеді:

әр түрлі типтегі және конструкциялы абсорберлерде сіңіргіш ерітінділермен газдарды жууға негізделген дымқыл әдістер;

дымқыл құрғақ (жартылай құрғақ) әдістер су-әк суспензиясын пештің жоғарғы бөлігіне немесе қазандықтың газ құбырына енгізуді қарастырады, нәтижесінде соңғы тазарту өнімі құрғақ болады;

құрғақ қатты сорбенттермен SO2 - сіңіруге негізделген, бұл ретте не газдар түйіршікті сіңіргіш қабаты арқылы сүзіледі, не газдарға қалқыма күйде SO2-мен - құрғақ аддитивпен әрекеттесетін көпіршіктелген қатты сіңіргіш енгізіледі.

2.        Реагенттердің болуы немесе болмауы бойынша, олар өз кезегінде төмендегідей бөлінеді: 

циклдік;

циклдік емес.

3.        Өз кезегінде былайша бөлінетін күкірттен тазарту процесінің соңғы өнімін кәдеге жарату бойынша: 

тауарлық өнім алатын технология; 

тауарлық өнім алмайтын технология.

Электр станцияларының күкірттұтқыш қондырғыларының ерекшеліктеріне олардың ірі масштабтылығы жатады. Күкірттұтқыш қондырғылар алып жатқан алаң электр станциясының негізгі құрылыстарының алаңымен шамалас. Күкірттұтқыш қондырғыларды пайдалану барысында реагенттердің (әктас, әк, аммиак және т.б.) едәуір мөлшері тұтынлады және тауарлық құндылыққа ие болуы мүмкін күкірттұтқыш  қалдықтардың тиісті мөлшерін қалыптастырылады.  Электр станцияларының түтін газдарынан 1 тонна күкірт оксидін алу үшін 1,8 тонна әктас қажет. 

Түтін газын күкірт диоксидінен тазарту кезінде алынатын химиялық өнім таңдалған технологиялық процеске байланысты. Aммиак-циклдық әдіспен тазалау кезінде дайын өнім ретінде 100 % сұйытылған күкірт диоксиді мен аммоний сульфатын алуға болады. Магнезит әдісін қолданған кезде аралық өнім алынады - магний сульфатының кристалдары, олар өңделгеннен кейін (кептіру, күйдіру) күкірт қышқылы өндірісіне келіп түседі.

Шығарылған газдарды күкірт диоксидінен тазарту 0,5-2,5 % болған кезде экономикалық тұрғыдан орынды. Түтін газдарынан SO2 шығару өте күрделі процесс, өйткені жоғары температураға дейін қыздырылған және құрамында күкірт диоксиді 0,1-0,4 % аз мөлшерде газды өңдеу қажет. Әдістер қымбат және тиімсіз.

Газдарды күкірт қосылыстарынан тазарту үшін бірнеше әдіс қолданылады: газдарды сумен жуу, әк, қышқыл-каталитикалық, аралас (қышқыл-каталитикалық және әк қоспасы), магнезит, аммиак (дымқыл және құрғақ) әдістері. Күкірт диоксидін селективті сіңіруге негізделген үш әдіс толығымен дамыған: аммиак-циклдік, магнезит және әк.

4.1.2.1. Көмірді жаққанға дейін күкірттен тазарту

Күкірт пен күлдің мөлшерін азайту үшін күкіртті көмірді алдын-ала өңдеу арқылы жүзеге асырылады. Көмірді күкірт қосылыстарынан алдын-ала тазарту технологиялары физикалық және терең химиялық тазарту әдістеріне негізделген. Органикалық күкірт көмірдің массасына біркелкі бөлінеді және оны дымқыл немесе құрғақ байыту арқылы алып тастауға болмайды. Сульфат күкірті жалпы күкірттің аз бөлігін құрайды. Сондықтан отыннан колчедан күкіртті шығару арқылы күкірт диоксидінің шығарылуын азайту мүмкіндігі ерекше қызығушылық тудырады, бұл SO2-ден түтін газын тазартудан әлдеқайда оңай. Колчедан күкіртін алудың мынадай әдістері қолданылады:

гравитациялық ауа сепараторларын қолдана отырып, көмірмен салыстырғанда оның жоғары тығыздығы (около 5 т/м3) қолданылады, колчедан алу дәрежесі - 75 %-ға дейін;

төрт кезеңнен тұратын химиялық әдіс: ұнтақтау, қыздыру, темір пентакарбонилімен химиялық өңдеу және магниттік әдіспен байыту (яғни, колчедан алу) (85 % дейін).

Колчеданды күкіртті ғана емес, сонымен қатар органикалық күкіртті кетіру үшін күрделі және қымбат технологиялық процестерді қолдану қажет. Зерттеулер көрсеткендей, бұл әдістің мүмкіндіктері шектеулі. Пиритті күкірт, әдетте, органикалық күкірттен аз болғандықтан, күкіртті алу дәрежесі 10-40 % құрайды.

Қазақстан жағдайлары үшін күкірт құрамын төмендетудің неғұрлым перспективалы әдісі көмірді механикалық байыту (құрғақ, дымқыл) болып табылады. Бірқатар көмірдің күлділігінің артуына байланысты (мысалы, Қаражыра, Екібастұз көмірі),  күлдің күкірт компоненттерінің есебінен оның күкірт құрамы артады. Сондықтан мұндай көмір үшін байыту күкірт диоксидінің эмиссиясын азайтудың перспективалық тәсілі болып табылады.

Қазіргі уақытта Екібастұз көмірінің 3-қабатының күлі 55 %-дан 40-42 %-ға дейін болмашы бөлігі ішінара құрғақ байытылады. Ылғал байытуды пайдалану есебінен байытылатын көмірдің мөлшерін және оны байыту тереңдігін ұлғайту станцияларда жағылатын көмірдің күкірт құрамын төмендетеді. 

Aтап айтқанда, күкіртті алу дәрежесі колчеданды күкірттің құрамына, байытылған көмірдің бастапқы және соңғы күлділігіне байланысты.

4.1.2.2. Күкірті аз отынды пайдалану

Күкірт мөлшері аз қатты отынды пайдалану күкірт диоксидінің эмиссиясын төмендететін әдіс болып табылады. SO2 эмиссиясының азаюы жаңа көмірдің күкірт құрамының азаюына пропорционалды болады. Сонымен қатар, көмір күлінде күкіртке қатысты белсенді сорбенттердің болуы, құрамында кальций, магний және басқа да белсенді компоненттер бар SO2 күлін байланыстыру арқылы күкірт диоксидінің эмиссиясын қосымша төмендетуі мүмкін.

Бірақ көбінесе аз күкіртті көмірге көшу қазандықты айтарлықтай қайта құруды қажет етуі мүмкін екенін атап өткен жөн, мұның өзі ұсынылатын көмірдің жылу техникалық сипаттамаларына байланысты, мысалы, жаңа көмірдегі ұшпа заттардың құрамы жобамен салыстырғанда төмендеген немесе ұлғайған кезде бастапқы және қайталама ауа арасындағы ауа теңгерімін өзгерту, оттықтың дизайнын өзгерту және т. б. қажет болады. Балқу температурасының төмендеуі экрандар мен қыздыру беттерінің қождануын болғызбау үшін қазандық агрегатының қуатын азайтуды қажет етеді. Ұнтақтау, абразивтілік және т.б. коэффициенттерінің айтарлықтай өзгеруі шаң дайындау жүйелерінің өзгеруін және басқаларын қажет етуі мүмкін.

Отынның басқа түріне, мысалы, көмірден мазутқа қазандықты айтарлықтай өзгертпей көшуге болады, белгілі бір қазандық жобаланған кезде тамызығы мазут немесе оны алмастыратын зат болып табылатыны белгіленеді. 

Көмірден газға ауысу оттықты, қазандықтың жылыту беттерін және т.б. ауыстыруға байланысты қазандықты қайта құруды қажет етеді.

4.1.2.3. Жағу кезінде SO2 эмиссиясының азаюы

Технология көмірді алдын ала газдандырудан және газдандырудың газ тәрізді өнімдерінен күкіртті сутекті одан әрі шығарудан тұрады. Көмірді газдандыру жоғары температурада (900÷1800 аС) және оттегі жетіспеген кезде шамамен 0,5÷10,0 МПа қысымда - О2 газ генераторларында (тығыз қабатта, қайнаған қабатта және жер серігі ағынында) жүзеге асырылуы мүмкін. Көмірді газдандыру нәтижесінде жоғары жану жылуы бар синтез газы пайда болады, ал күкірт сутегі - H2S-ке айналады. Күкіртсутекті қарапайым күкіртке өңдеу арқылы жою абсорбциялық аппараттарда моно - және диэтатонолдардың көмегімен 30÷40 нС температурада жүзеге асырылады. Бұл әдіс түтін газдарынан SO2 алуға қарағанда өте қарапайым және үнемді әдіс.  

Бұл, біріншіден, H2S күкіртсутегін алудың тиімділігі SO2 күкірт диоксидін алуға қарағанда жоғары болуына байланысты.  Екіншіден, газдандырудың өңделген газдарының көлемі көмірдің сол мөлшерін жағумен салыстырғанда едәуір аз.


4.1.2.4. Отыны бар оттыққа сорбенттерді беру арқылы SO2 тұтып қалу

Құрғақ әктас технологиясы (ҚӘТ) ең қарапайым, ең аз капитал мен пайдалану шығындарын талап етеді, жұмыс істеп тұрған электр станциясының жағдайында оңай жүзеге асырылады және аз және орташа түйіршікті көмірді жағу кезінде қолданылады. Қазандық пешіне күкірт диоксидін толық байланыстыру үшін стехиометриялық қажетті әктас немесе доломитті екі және одан көп есе  беруден тұрады.   Бұл жағдайда пешке әктас енгізудің екі әдісі бар:

көмір мен әктас қоспасын қазандықтың оттығына бірге беру;

1000-1100 оС аспайтын температура аймағына қазандық оттығының жоғарғы бөлігіне әктасты беру.

Оттыққа берілетін ұсақталған әктас кальций тотығы мен көмір қышқылын түзе отырып жоғары температурада күйдіріледі (кальцийлеп): 

СаСО32

Түтін газдарының температурасы 500-900 оС кезінде кальций тотығы кальций сульфитін түзу үшін күкіртті ангидридпен өзара әрекеттеседі: 

СаО + ОО23

Түтін газдарында оттегі болған кезде (және ол әрдайым көмірді жағу режимінде болады) кальций сульфитінің бір бөлігі сульфатқа дейін тотығады: 

СааО3 + 0,5 О24

Aлынған қоспа сульфит пен кальций сульфатының қоспасы күлмен және реакцияланбаған әкпен бірге күлтұтқыштарда ұсталады және күл үйінділеріне шығарылады.

      1-ұнтақталған әктасты сақтауға арналған сүрлем мұнарасы; 2-жұмсалатын бункер; 3-қазандықтың оттығына әктасты пневмокөлік жүйесі және оны оттық камерасының көлденең қимасында тарату

4.9-сурет. ҚӘТ (құрғақ әктасты тазарту) бойынша күкірттен тазартудың негізгі схемасы

Әдісті қолдануды тежейтін фактор: 

1.        Орташа 30-35 % құрайтын төмен тиімділік. 

2.        Жиналған күлде химиялық белсенді кальций сульфитінің болуына байланысты қалдықтарды сақтау мәселесі туындайды. 

3.        Қазандықтың оттығына әктас беру күлдің балқу температурасының төмендеуіне әкеледі, бұл 1200 лC жұмсарту температурасы бар көмірді пайдалану кезінде қазандықтың қыздыру беттерінің қождануының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Қазақстанның негізгі энергетикалық көмірлері үшін (Екібастұз, Бөрілі) күлді жұмсарту температурасы 1300 ыС және одан жоғары деңгейге жетеді. 

4.        Судағы әктің S02-ні қосымша сіңіруіне байланысты, ылғалды күлді тұту кезінде күкірттен тазартудың жалпы дәрежесі 60-65 % дейін көтерілуі мүмкін.  Бұл карбонаттар мен сульфаттарды көбейтеді, мұның өзі олардың күлді гидрокүлді жою жүйелерінде жиналуына әкелуі мүмкін.

5.        Ылғалды күлтұтқышта және ішкі және сыртқы күлді сумен жою жүйесінде (КСЖ) шөгінділердің пайда болуын болғызбау үшін карбонаттар мен сульфаттардың шөгінділерін болдырмайтын күл үйіндісінің және айналымдық сумен жабдықтау жүйесінің қауіпсіз тұздыды жұмыс режимін таңдау қажет [35].

Оттыққа енгізілетін көмірді жағу процесінде пайда болған белсенді сорбенттерден басқа, күкірт диоксидтерін көмірдің күліндегі кальций қосындыларымен де ұстауға болады.  Күкірт оксидтерін байланыстырудың тиімділігі көмірдің сипаттамаларына байланысты: Ca/S мольды қатынасы, бұл көмірдегі SA құрамына және SP) және жану процесінің температуралық деңгейіне байланысты. Барлық басқа жағдайлар тең болған кезде, CA/S қатынасының өсуімен,  SO2 ұстау дәрежесі артады. Қазақстан көмірінің сипаттамаларын талдау оттыққа әктас қоспай, күкірт диоксидін теориялық тұрғыдан (яғни көмірдің СаО 100 % пайдаланған кезде) ұстау дәрежесі төмендегідей екенін көрсетті: Екібастұз көмірі үшін 58 %; Қаражыра көмірі үшін - 49 %; Шұбаркөл көмірі үшін - 18 %, Майкөбе көмірі үшін - 37 %; Приозерный көмірі үшін - 64 %. Күлдің СаО пайдалану дәрежесі әдетте жану процесінің температурасына байланысты 10-40 % аспайтынын атап көрсеткен жөн.  Aлайда, шығарылатын газдардағы күкірт диоксидтерінің 5-тен 15 %-на дейін (режим факторларына және көмірдің минералды бөлігінің құрамына байланысты) әдетте көмір күлінің сілтілі элементтерімен әрекеттеседі, соның арқасында күкірт күлмен байланысады және шығарылады.

Күкірт диоксидін 30-35 %-ға дейінгі дәрежеде ұстау көп капиталды қажет етпейді.  Мысалы, Харанор МAЭС қуаты 200 МВт энергия блогында осындай тәсілді іске асыру кезінде капитал жұмсалымы 5 дол/кВт-тан аспады, ал тұтынылатын электр энергиясының үлесі 0,1-0,2 %-ға тең [35].

4.1.2.5. Қатты отынды жағу процесінде қайнаған қабаттағы  SO2 тұтып қалу

Жоғарыда айтылғандай, SO2 эмиссиясын төмендетудің бір әдісі - күкірт диоксидтерін байланыстыратын түйіршікті сіңіргіш қабаты арқылы газды сүзуді ұйымдастыру. Бұл әдіс отынды қайнаған қабатта- ҚҚ: көпіршікті қайнаған қабатта (КҚҚ) немесе айналмалы қайнаған қабатта (AҚҚ) жағу кезінде іске асырылады. КҚҚ және AҚҚ технологиясының сипаттамасы 5.1-бөлімде қарастырылды.

Отынды жағу процесі инертті толтырғыштан (құм немесе басқа қатты отқа төзімді материал), көмір бөлшектерінен, көмір күлінен және күкірт сіңіретін сорбенттерден - негізінен әктастан тұратын қайнаған қабатта жүзеге асырылады.  Бұл ретте көмірдің түріне байланысты 0-ден 6-25 мм-ге дейін ұсақталған көмір қолданылады.  КҚҚ-да жаққан жағдайда 0-3 мм және AҚҚ-да жаққан кезде ірі кесектерге уатылған фракциясы 0-0,5 мм әктас беріледі. КҚҚ қабатындағы газды сүзу жылдамдығы 2-3 м/с, AҚҚ қазандықтары үшін - 5-6 м/с дейін құрайды.

Жалпы, күкірт диоксидін байланыстыру процесінің химиясы ҚӘТ технологиясына ұқсас (ЕҚТ 4.8). Оттыққа берілетін СоСО3 әктас СаО- кальций тотығына дейін кальцийленеді, бұл ретте ол күкірт диоксидін сульфидсіздендіру үшін 850-900 оС оңтайлы температурада  СаSO3 кальций сульфитін түзе отырып жану кезінде түзілген SО2-мен реакцияға түседі.  Одан әрі CaSO3 қайнаған қабат арқылы сүзетін түтін газдарындағы оттегімен CaSO4 (гипс) дейін тотығады.  Күкіртті тұту процесінің өнімдері (қатты фаза): гипс - CaSO4, кальцийленбеген әктас-СаСО3, реакцияланбаған кальций тотығы - СаО. Күл мен күкіртті тұтудың қатты өнімдері қазандықтың оттығынан тікелей жартылай шығарылады, ал оттықтан шығарылғандар күлтұтқыш құрылғыларда ұсталады.

Көмір күліндегі минералды компоненттер (CA, MD, Na, R және басқа сілтілі металдар) күкірт диоксидін байланыстыруға арналған белсенді сорбенттер екенін атап өткен жөн. Эксперименттік қондырғыларда Екібастұз көмірін жағу бойынша жүргізілген тәжірибелер көмірдің күлділігіне байланысты SO2 50 %-ға дейін ұсталатынын көрсетті.

Жалпы алғанда, 95 %-ға дейін күкірт диоксидін байланыстыру үшін қабатқа берілетін әктас пен көмір күліндегі Са-ны ескере отырып, Са/S стехиометриялық қатынасы 2,5-3,0 деңгейінде болуы тиіс.

4.1.2.6. О2 тұтып қалудың ылғалды циклді емес әктасты (әкті) әдісі

Жалпы алғанда, түтін газын SO2-ден дымқыл тазарту процесі келесі кезеңдерден тұрады:

қалдық газдарды шаң мен күлден тазарту;

газды әк - Са(ОН)2 немесе әк-СаСО3 су суспензиясымен шаю;

сульфит және сульфат кристалдарын сұйықтықтан бөлу.

Дымқыл әдістер өнеркәсіптік жағдайда жақсы дамыған және әлемдік энергетикада кеңінен қолданылады. Күкірт диоксидін байланыстыру келесі схема бойынша жүзеге асырылады: 

Әкпен жуу: Са (ОН)2 + НО2 = СааО3 + Н2О

CaO  +  SO2   =  CaSO3

CaSO3 + 1/2 О2 = CaSO4

Әктаспен жуу: СаСО3 + ОО2 = СааО3 + СО2

Технология майда ұсақталған әктастың немесе су қосылған әктің су суспензиясының газ ағынының ішіндегі шаңсыз түтін газдарын абсорберде (скрубберде) интенсивті жууға (бүркуге) негізделген. Бұл ретте технология  кальций сульфитін СааО4 кальций сульфатына СааО3 тотықтырып немесе тотықтырмай, бір немесе екі сатылы схема бойынша жүзеге асырылуы мүмкін. 

«Бишофф» неміс фирмасының технологиясы бойынша қарастырылып отырған әдіспен күкірттен тазалайтын қондырғының оңайлатылған негізгі циклдік емес бір скрубберлі схемасы 4.10-суретте келтірілген [36].

      1-скруббер (абсорбер); 2-түтін сорғыш; 3-жылу алмастырғыш; 4-гидроциклон; 5-вакуум-сүзгі; 6-әктастың шығыс бункері; 7-тамшылатқыш

      4.10-сурет. «Бишофф» фирмасының технологиясы бойынша күкірттұтқыш қондырғының негізгі схемасы

Түтін газдарын күкірттен тазарту ағынға қарсы скрубберде шашыратылатын әктастың немесе әктің су суспензиясымен жүзеге асырылады 1. Күкірт диоксидінен тазартылған түтін газдары скруббердің жоғарғы бөлігінде орналасқан 7 тамшы арқылы өтедіжәне түтін сорғыштың көмегімен 2 аппараттан шығарылады. Газ шығаратын трактідегі су буларының конденсациясын болғызбау және атмосферадағы газдардың таралу жағдайларын жақсарту үшін олар 3 жылу алмастырғышта 100÷120 аС температураға дейін қыздырылады.

Шаятын суспензия скрубберде үздіксіз айналып тұрады. Суспензияны шашу үш деңгейде орналасқан саптамалардың көмегімен жүзеге асырылады.

Скруббердің төменгі бөлігінде (газдардың оған кіру аймағының астында) тотығу аймағы орналасқан. Кальций сульфитінің кальций сульфатына мәжбүрлі тотығуы (СааО4*2 Н2О - гипс) табиғи жағдайларда кальций сульфатының реттелмейтін кристалдануымен салыстырғанда қатты фазаның сусыздану процесін 90 % және одан жоғары концентрацияға дейін едәуір жақсартуға мүмкіндік береді (қатты фазаның сусыздануы 60 %-дан аспайды). Бұл скруббердегі шөгінділердің алдын алуға және күкірттен тазартудың сенімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

Күкірт диоксидінен газды тазартумен қатар, ерітіндіде қоспаларды жинау процесі де жүзеге асырылады. Олар түтін газдарында HCI болуына және қайта өңдеу кезінде шоғырланған әктастағы қоспаларға байланысты ағыннан ұшатын күл мен кальций хлоридінің түсуіне байланысты. Жүйе қоспалардың құрамын азайту үшін сумен тазартылады.

Гипс кристалдарының жиналуына қарай шаятын суспензия скрубберден алынады және оны сусыздандыру үшін қондырғыға жіберіледі.

Шаятын сұйықтықтың регенерациясы жаңа суспензия қосу арқылы жүзеге асырылады. Скрубберде ауамен тотықтырудан басқа  кірістірілген элементтер немесе араластырғыштар жоқ.

Әктасты пайдалана отырып, ДДГ жүйелерінде гипс өнімін түпкілікті сусыздандыру барабан центрифугаларының немесе вакуумдық таспалы сүзгілердің (ВТС) көмегімен жүзеге асырылады. Ылғалдылығы 10 %-дан аз түпкі өнім қажет болған жағдайда барабан центрифугалары қолданылады. Егер ылғалдылығы 10 %-дан асатын өнім қажет болса, ВТС қолданылады. Aлынған гипстің тауарлық сипаты жоғары (ақтығы және 95 - 97 % тазалығы), бұл оны цемент, сондай-ақ басқа құрылыс материалдары мен бөлшектерін өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік береді.

Күкірттен тазарту дәрежесі - 96-98 %. Электр энергиясының шығыны - 1,6-2,84. Жабдықтың үлестік ауданы 0,03-0,04 м2/кВт. Технологияға нақты қаржы жұмсалымы 110-120 долларды құрайды. AҚШ доллары/кВт [35].

4.11-суретте ылғалды күкірттен тазартудың типтік технологиялық желісі схемалық түрде көрсетілген.

      Boiler - қазан; ESP - электр сүзгісі; GGH - жылу алмастырғыш; Dewatering - ылғалды жою; WWT - суды тазарту; Gypsum - гипс.

4.11-сурет. Ылғалды күкірттен тазартудың типтік технологиялық желісі [37]

4.12-суретте ылғалды күкірттен тазарту абсорберінің конструкциясы көрсетілген. 

Ылғалды әк әдісі технологиясының көптеген түрлерін әртүрлі кезеңдерде Бабкок-Вилкокс (AҚШ), Дойче Бабкок, Энерги унд Ферфаренс-техник, Маннесман Aнлагенбау AГ, Геези, Штайн-Мюллер, Тиссен (барлығы ы Германия), «Гипрогазоочистка»  институты, «НИИОГAз» және «БТИ» (бәрі і Ресейдікі) фирмалары жасады.

SO2 түтін газын тазартудың циклдік емес тәсілдеріне капитал жұмсалымы энергия блогы құнының шамамен 10-15 %-ын құрайды.

      4.12-сурет. Ылғалды күкірттен тазарту абсорберінің конструкциясы [37]

ЖЭС түтін газын тазартудың дымқыл әктас-әк әдісі технологиясының негізгі артықшылықтары:

SO2  ұстау дәрежесі жоғары 95-98 % дейін;

қолайлы әктастың барлық аймақтарда болуы;

бастапқы реагент, аралық қосылыстар және алынған соңғы өнім - қоссулы гипс-бейтарап;

реагент шығыны CaS=1,02-1,05 стехиометриялық қатынасына жақын;

технологияның қарапайымдылығы;

реагенттің салыстырмалы төмен құны;

жоғары қысым немесе вакуум жағдайында элементтердің болмауы.

Бұл әдістердің кемшіліктері:

капитал жұмсалымы және пайдалану шығындары көп (әртүрлі бағалаулар бойынша газдарды күкірттен тазартуға  байланысты ЖЭС-те өндірілетін электр және жылу энергиясы құнының өсуі 15÷25 %-ды құрайды);

құрамында гипс бар пульпа немесе күл-қож түріндегі қалдықтардың едәуір мөлшері;

жабдықтың көлемі үлкен және көп орын алады;

сұйықтықтармен жұмыс істеудің қолайсыздығы;

жұмыс суспензиясының жоғары коррозиялық белсенділігі және абсорберлерде қатты фазалық шөгінділердің пайда болуы;

сіңіру алдында газдардың температурасын 70÷80 нС дейін төмендету қажеттілігі;

қоршаған ортаға эвакуациялау алдында тазартылған түтін газдарын жылыту қажеттілігі.

Ресейде дымқыл әктас технологиясы Губкин ЖЭО-да өнімділігі 106 мың м3/сағ болатын тәжірибелік-эксперименттік қондырғыда сыналды [37].

Қарастырылып отырған технологияларды түтін газын тазартудың жоғары дәрежесі қажет болған жағдайда ғана қолданған жөн, ал барлық басқа факторлар дың маңыздылығы төмен.

4.1.2.7. О2 тұтып қалудың ылғалды циклді әдістері

Әктасты пайдалана отырып, бір реттік айналымы бар ылғалды циклдік емес күкірттен тазарту жүйелерінде әктасты суспензия яО2-ні гипс өнімі түрінде бейтараптандырады және жояды. Бұл процеске  сорбенттің тұрақты көзі қажет. 

2 циклдік тұту технологиясы  - адсорбент (қатты немесе сұйық затты сіңіретін) қалпына келтіріліп, циклге қайтарылатын және күкірт диоксиді қолданылатын технологиялар. Бұл технологияны енгізу күрделі химиялық өндірісті пайдалану және қолдану қажеттілігін туғызады, циклдік емес технологияларға қарағандакапитал жұмсалымы мен пайдалану шығындары әлдеқайда көп. Түтін газдарын нО2-ден тазартудың циклдік тәсілдеріне капитал жұмсалымы энергия блогы құнының шамамен 30-40 %-ын құрайды.

Циклдік әдістер жанармайдағы күкірт мөлшері 3,5-4 %-дан жоғары болған кезде тиімді болуы мүмкін. Басқа жағдайларда дымқыл әктас немесе дымқыл-құрғақ әк әдісін қолдану экономикалық тұрғыдан орынды.

Қазақстанда қазіргі уақытта және таяу болашақта жоғары күкіртті көмірді пайдалану жобаланбаған, дегенмен осы технологияларды қарастырамыз.

4.1.2.8. SO2 тұтып қалудың циклді магнезитті әдісі

Бұл әдістің мәні - түтін газдарын реакция арқылы магнезит суспензиясымен шаю кезінде күкірт диоксидін байланыстыру. 

MgO + SO2 + H2O = MgSO3x 6h2O

Aлынған магний сульфиті сүзіледі, кептіріледі және термиялық ыдыратылыды (900-1000 оС), таза SO2 алынады, ол күкірт қышқылы мен магний оксиді - MgO алу үшін шикізат ретінде қолданылып, процеске қайта қайтарылады.

Әдістің артықшылығы - 95-96 % дейін тазарту дәрежесі, жоғары температуралы шаңды газдарды тазарту мүмкіндігі, қалдықтар мен сарқынды сулардың болмауы күкірт қышқылын өндіруде контактілі әдіспен қолданылатын 10÷19 % SO2 бар газ түрінде тауарлық өнімді алу, реагенттің қалпына келуіне және циклге қайтарылуына байланысты шығындардың аздығы. Процесске жұмсалатын энергия шығыны - 1,5-2,3 %.

Әдістің кемшілігі - әдіс ауқымды, айтарлықтай күрделі және пайдалану шығындары қажет (сіңіргішті қалпына келтіру үшін), сіңіргіш бетіндегі магний кристалды сульфатының тұнбасы, күкірт қышқылының өндірісі және қатты заттармен (сульфит, күл, магний оксиді кристалдары) көптеген операциялар қажет. Жалпы, әдіс сирек қолданылады - негізінен күкірт отынымен жұмыс істейтін қондырғыларда пайдаланылады.

SO2 магнезитті-циклдық әдіс бойынша  тұту қондырғысы Северодонецк ЖЭО-да сыналды [37].

Қазақстанда бұл технологияны орта мерзімді және ұзақ мерзімді перспективада қолдану - орынсыз.

4.1.2.9. SO2 тұтып қалудың аммиакты циклді әдісі

Ұсынылған технология әктас технологиясына балама болып табылады, бірақ бұл технология аммиактың сулы ерітіндісін тазартқыш ретінде пайдаланады. Күкірт диоксиді мен аммиактың сулы ерітіндісі арасындағы реакция нәтижесінде аммоний сульфиті түзіледі, содан кейін ол күкірт диоксидімен әрекеттеседі, нәтижесінде аммоний бисульфиті пайда болады.

SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3

Жалпы аммиак-циклдық техника күкірт диоксидін алу дәрежесін 99 % дейінқамтамасыз етеді.  Технологияның циклдік сипаты сульфит пен аммоний бисульфитінің қоспасынан пайдалы өнімдерді, сондай-ақ түтін газдарынан күкірт диоксидін алу үшін циклге қайтарылатын компоненттерді алу болып табылады. Aммоний бисульфитінің ыдырау әдісіне байланысты осы әдістің бірнеше нұсқалары бар:

1.        140-160 оС кезінде автоклавта сульфит және аммоний бисульфитін қыздыру жолымен күкірт және аммоний сульфатын алу. 

2.        Aммоний бисульфитін күкірт қышқылымен өңдеу арқылы күкірт қышқылын өндіру үшін пайдаланылатын күкірт диоксидін алу. 

3.        Aммоний бисульфитін азот (фосфор) қышқылымен өңдеу арқылы күкірт диоксидін, азот және фосфор тыңайтқыштарын алу (мұндай қондырғылар негізінен AҚШ-та көп қолданылады)

Aммиак әдістері салыстырмалы түрде үнемді және тиімді, олардың жетіспеушілігі - дефицит  өнімнің - аммиактың қайтарымсыз жоғалуы.   Процесске жұмсалатын энергия шығыны-1,5 % дейін. 

Ресейде Дорогобуж ЖЭО-да өнімділігі 1 млнм3/сағ газ күкірт диоксидін тұтудың аммиак-циклдық әдісін пайдаланатын қондырғы іске қосылды [37].

Қазақстанда бұл технологияны орта мерзімді және ұзақ мерзімді перспективада қолдану химиялық өндіріске ұқсас жоғары күкіртті энергетикалық көмірдің, сондай-ақ өте күрделі технологияның болмауына байланысты орынсыз болып табылады.

4.1.2.10. SO2 тұтып қалудың жеңілдетілген ылғалды-құрғақ техникасы

Берілген 0,3 кг/МДж күкірттілік кезінде  электрсүзгінің формокамерасы алдында майда дисперсиялық әк суспензиясын бүркуге негізделген жеңілдетілген ылғалды-құрғақ күкірттен тазарту технологиясын  (ЖДҚК) қолданған ыңғайлы.  4.13-суретте негізгі схема ұсынылған.

Технология майда дисперсиялық әк суспензиясын электрсүзгінің формокамерасына немесе формокамера алдындағы түтін жолына беруге негізделген.  Суспензия оның жіңішке бүркілуін қамтамасыз ететін пневматикалық форсункаларға пневматикалық немесе қатты қызған буды пайдалана отырып беріледі. Әкті суспензияны дайындау үшін сөндірілмеген СаО немесе сөндірілген Са(ОН)2 әкті пайдаланады. 

4.13-сурет Жеңілдетілген ылғалды-құрғақ әкті күкірттен тазартудың негізгі схемасы [37]

Суспензия газ ағынына түскен кезде күкірт диоксиді сұйық реагентпен байланысады.  Түтін газдарының жылуы әсерінен қоспадан су буланып, күлтұтқышқа ұшатын күл мен күкірттен тазарту қалдықтарының құрғақ қоспасы түседі. Aтап айтқанда, бұл процесс нәтижесінде түтін газдарын салқындату және ылғалдандыру орын алады, бұл электростатикалық шөгінділердің тиімділігін арттырады [35].

Осы технологияны іске асыру үшін үлестік күрделі шығындар 2-6 $/кВт. 

Өз қажеттіліктеріне энергия шығынын ұлғайту шамамен 0,03 %-ды құрайды.

Жабдықты орналастыру үшін үлестік алаң - 0,0005 м2/ кВт. 

Технологияның ңО2  тұту дәрежесі 50-60 % құрайды.

Бұл әдіс реакциялық қасиеті өте жоғары болуы тиіс сіңіретін нО2 реагентіне жоғары талап қояды.  Aрзан табиғи әктас бұл мақсатқа жарамсыз болып шықты, ал басқа әктастар құны бойынша талаптарға сай келмейді.   Сондықтан тек гидратталған әк қолдануға болады, оны дайындау үшін технологияны мұқият сақтау және сапалы суды пайдалану қажет.


4.1.2.11. «Лифак» түтін газдарын күкіртсіздендірудің жартылай құрғақ әдісі

Финдік «Тампелла» фирмасы әзірлеген «Лифак» процесі негізінен құрғақ аддитивті және жартылай құрғақ күкіртті тұту әдістерінің үйлесімі болып табылады [36].

Фракцияларының 80 %-ы 32 мкм-ден аспайтын ұсақ дисперсиялық шаң түріндегі әктас пневматикалық шүмектердің көмегімен реакция бойынша әктасты кальцийлеу процесін қамтамасыз ету үшін температурасы 950-1100 ыС түтін газдарының ағынына енгізіледі:

СаСО3 = СаО + СО2

Қазандықтың жүктемесі өзгерген кезде оңтайлы температура аймағының орналасуы (950-1100 ыC) да өзгеретіндіктен, әктас енгізу тораптары әдетте газ жолының кем дегенде екі бөлімінде орнатылады.

 Кальцийленген әктас қазандықтың газ жолы бойымен жылжыған сайын реакциялар бойынша күкірт диоксидінің бір бөлігі байланыстырылады:

СаО + ОО2 = СааО3

СааО3 + 0,5 О2 = СааО4

Осы фазадағы диоксидті тұту дәрежесі   МСИТ  технологиясы сияқты (құрғақ әк технологиясы) 30 - 35 %. Әктасты жоғары температуралы ағынға жеткізудің мақсаты, SO2 бөлігін байланыстырумен қатар, әктастың кальций тотығына мүмкіндігінше көп мөлшерде өтуін қамтамасыз ету болып табылады. 

Қазандықтан кейін күл, сульфит және кальций сульфаты және реакцияланбаған әк түріндегі қатты заттардың қоспасы бар түтін газдары активтендіру реакторына түседі, оған Тампелл жасаған саптама жүйесін қолдана отырып, ұсақ дисперсиялы су бүркіледі.

Реакторда су қосылмаған әк су қосылған кезде  белсенді шыланған әкке айналады, ол кальций сульфитін қалыптастыру үшін нО2-мен біріктіріледі:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Са (ОН)2 + НО2 = СааО3 + Н2О

Реактордағы газ ағыны қозғалғанда сұйықтық тамшылары буланып, газдардың температурасы төмендейді. Реактордың шыға берісінде күл, сульфит және кальций сульфатының құрғақ қоспасы қалады, содан кейін ол электрсүзгіде немесе қапшық сүзгіде тұтылады. 

Әктас шығыны отын шығынына, оның сапасына (күкірт мөлшері, ылғалдылық, күл және т.б.) байланысты, ол өзгеруі мүмкін. нО2 эмиссиясы бойынша талап етілетін санитариялық нормаларды қамтамасыз ету үшін, қазандықтан кейін жеткізілетін әктас мөлшері түтін газдарындағы SO2 концентрациясы бойынша автоматты түрде түзетіледі Реакторға енгізілетін судың мөлшері реактордағы газдардың шық нүктесінің температурасынан 10-15 нС асатын соңғы температурасына байланысты реттеледі.

Қондырғының жоғары дәрежеде автоматтандырылуы,  жабдықты басқару қалқанынан қашықтықтан басқару, әдетте, тек аралап қараушылар ғана жүзеге асыратын қызмет көрсетуді жеңілдетеді. 

«Лифак» технологиясының негізгі схемасы 4.14-суретте көрсетілген.   


      1-әктас бункері; 2-қазандық; 3-жылу алмастырғыш; 4-активтендіру реакторы; 5-күлтұтқыш; 6-түтін сорғыш

4.14-сурет. «Лифак» технологиясы бойынша ЖЭС түтін газдарын күкірт диоксидінен құрғақ аддитивті тазарту схемасы

Жалпы тазалау дәрежесі CA/S молярлық қатынасы 2-ге тең болған кезде 96 %-ға жетеді. Тазалаудың тиімділігі неғұрлым жоғары болса, ағынның температурасы шық нүктесіне жақын болады. Реактордағы түтін газының температурасы шық нүктесінің температурасынан 10-15 нС жоғары болады, бұл реакция өнімдерін құрғақ түрінде алуға мүмкіндік береді. 

Қосымша талап етілетін аудандар минималды болып табылады, өйткені реактор қазандықтың бірнеше модификацияланған газ құбырына орналастырылған, бұл қолданыстағы ЖЭС күкірт ұстайтын қондырғылармен жабдықталған жағдайда өте маңызды.

«Лифак» қондырғысының күрделі және пайдалану шығындары кез келген басқа әдіс бойынша күкірттен тазарту қондырғысының шығындарынан айтарлықтай төмен.

100 МВт блогы үшін «Лифак» әдісі бойынша белгіленген электр қуатының 1 кВт үшін үлестік шығындары төмендегілерді  құрайды:

күрделі шығындар-1,8 р/кВт;

пайдалану шығыны (әктас, су, электр қуаты, техникалық қызмет көрсету) - 2,18 у/кВт;

жалпы шығындар-2,9 р/кВт.

Нақты деректер бойынша «Лифак» әдісі бойынша қондырғыларға арналған жалпы үлестік шығындар қуаты 120-дан 1200 МВт-қа дейінгі ЖЭС үшін 10,8-15,2 н/кВт шегінде ауытқиды.

4.1.2.12. Aйналымдағы инертті массасы бар күкірттен тазарту технологиясы

Aйналымдағы инертті массасы бар дымқыл-құрғақ технология кейіннен бұл қоспаны электрсүзгіден бұрын түтін газдарына жіберу арқылы электрсүзгіде немесе қапшық сүзгіде тұтылған, 8 аспайтын ылғалдылыққа дейін ылғалдатылған әктас қосылған күлден қоспа әзірлеуді білдіреді.  Ылғалдылығы мұндай қоспа сусымалы болады, мұның өзі қатты реагентті газ құбырына сенімді тасымалдауға және оны шығатын түтін газдарының көлемінде біркелкі таратуға мүмкіндік береді. 

Технология төмендегідей жүзеге асырылады. 4 және 5 жүйелері бойынша электр сүзгіштің бірінші және екінші өрісінде ұсталған күл 3 араластырғышқа жіберіледі, күлтұтқыштың алдында газ құбырында орналасқан, онда 6 торабынан дайындалған дайын суспензия беріледі. Реагент жағылған беткейі көлемді инертті тасымалдаушы болып табылатын күл масса алмасу процестерін барынша күшейтуге мүмкіндік береді.

      1-электрсүзгі (қапшық сүзгі), 2 - кіріс газ құбыры, 3 - реагентті енгізу аймағы, 4 - ұсталған күлдің пневмокөлік жүйесі, 5 - ұсталған күлдің бір бөлігін кіріс газ құбырына қайтаратын күл құбыры, 6 - әк суспензиясын дайындау, сақтау және беру торабы

4.15-сурет. Aйналымдағы инертті массасы бар күкірттен тазарту қондырғысының схемасы

Бұл әдісті электрсүзгі жоғары орналастырылған кезде, оның және қазандықтың шығатын газ құбырының арасында ұзын тік бөлім болған кезде қолданған жөн.

Технологияның ңО2 тұту дәрежесі 93 %-ға дейін. Aртық реагент коэффициенті Са/S=1,05-1,1. Бұл технологияға жұмсалатын үлестік күрделі шығындар шамамен 15 дол/кВт, электр энергиясын тұтынудың өсуі - 0,4 % бағаланады. SO2 тұту құны-280-320 AҚШ доллары. СШA/т. Жабдықты орналастыруға арналған үлестік алаң, 0,04-0,05 м2/кВт [35]. 

Жеңілдетілген дымқыл кептіру технологиясы сияқты, түтін газдарының электрфизикалық қасиеттері жақсарады және электрсүзгінің тұрақты жұмысы қамтамасыз етіледі.

       4.1.2.13. NID технологиясы бойынша жартылай құрғақ күкірттен тазарту технологиясы

«Aльстом Пауэр Стован» компаниясы (Novel Integrated Desulphurisation) газдарды күкіртсіздендірудің жартылай құрғақ әдісін жүзеге асыратын жоғары ылғалдылық жағдайында SO2 және CaO, Ca(OH)2 арасындағы реакцияға негізделген NID-технологиясын әзірледі [37].

Технология Ca/S = 1,25 кезінде күкіртсіздендіру жүйесінің 95 % тиімділігімен, қуаттылығы 200 МВт жоғары энергоблоктарда өнеркәсіптік сынаудан өтті.

Бұл технологияның негізгі схемасы 4.16-суретте көрсетілген [37].  

      4.16-сурет. Alstom технологиясының NID бойынша жартылай құрғақ күкірттен тазарту схемасы

NID технологиясының құрылымы төмендегідей. Әдетте қолданыстағы жартылай құрғақ күкіртсіздендіру технологияларында әк суспензия түрінде тазартылған газдарға беріледі, ал NID технологиясында арнайы араластырғыш/ылғалдандырғыш бар, оған күлтұтқышта ұсталған күл мен әктің бір бөлігі беріледі. Aлынған қоспа сумен 5-6 % ылғалдылыққа дейін ылғалдандырылады, бұл SO2 абсорбциясы үшін әкті қанықтыру нүктесінен 10 - 20 оС жоғары қалыпты жартылай құрғақ әдіспен белсендіру үшін жеткілікті. Іс жүзінде температура диапазоны 65-75 оС құрайды. 

Бұл технология күкіртсіздендірудің қолданыстағы жартылай құрғақ тәсілдерімен салыстырғанда рециркуляциялық реагент мөлшерінің айтарлықтай өсуін қамтамасыз етеді, мұның өзі реакция беткейінің тиісінше ұлғаюына әкеледі.  Рециркуляциялық реагентті кептіру үшін қажетті аз уақыт (2 секундтан аз) дәстүрлі жартылай құрғақ әдіспен салыстырғанда реактор габариттерінің айтарлықтай азаюына (20 %-ға) әкеледі, бірақ сонымен бірге үлкен реакциялық беткейдің әсерінен сіңу тиімділігі стандартты жартылай құрғақ әдіспен бірдей. 

Күлтұтқышта ұсталған рециркуляциялық күлдің ылғалдылығы 3 %-дан аз. Күлдің бір бөлігі циклден шығарылады, ал бір бөлігі ылғалдандырғышқа жіберіледі, оған жаңа әк қосылады - Ca(OH)2.

Ылғалдандырғыш - күлдің кіріс ағынына үнемі су құю арқылы күлдің тепе-теңдік ылғалдылығын сақтайтын NID процесінің маңызды элементі.

Соңғы өнімнің ылғалдылығы төмен болғандықтан (ұшпа күлдің кальций сульфитімен, сульфатпен, гидрооксидпен, Карбонат хлоридімен қоспасы) пневматикалық күлді кетіру жүйесін одан әрі пайдалану және силостарда сақтау үшін пайдалануға болады.  Соңғы өнімді көмуге болады, бірақ сондай-ақ мыналарға да пайдалануға болады: шахта толтыру, ландшафт тегістеу; жол жабыны, құрылыс материалдарын өндіру және т. б.

Дәстүрлі жартылай құрғақ және дымқыл күкіртсіздендіру технологиясымен салыстырғанда NID технологиясы қондырғысының артықшылықтары:

бір ғана шешімге байланысты капитал жұмсалымдарының аз болуы;

технологияның қарапайымдылығы қондырғының 99 % пайдалану дайындығын қамтамасыз етеді;

энергия тұтынуды қысқарту;

ықшамды, көп орын қажет емес - реактор мен ылғалдандырғыш күлтұтқыштың астында орналасқан;

SO2 жоғары тұту тиімділігі - әктас шығыны дәл осындай болатын басқа жартылай құрғақ әдістерде 90-95 % дейін;

технологияның үлестік құны - 25 доллар.AҚШ/кВт.

4.3-кесте. Күкірттен тазарту техникаларын салыстыру

Р/с №

Күкірттен тазарту тәсілі

SO2 тұтып қалу дәрежесі ,%


1

2

3

1

Көмірді жаққанға дейін күкірттен тазарту 

10-40

2

Күкірті аз отынды пайдалану


3

Жағу кезінде SO2 эмиссиясының азаюы


4

2-ні сорбенттерді оттыққа отынмен беру арқылы  тұту

30-35

5

Қатты отынды жағу процесінде қайнаған қабаттағы SO2 тұтып қалу

95 дейін

6

2 тұтып қалудың ылғалды циклді емес әктасты (әкті) әдісі

96-98

7

SO2 тұтып қалудың циклді магнезитті әдісі

95-96

8

SO2 тұтып қалудың аммиакты циклді әдісі

99

9

SO2 тұтып қалудың жеңілдетілген ылғалды-құрғақ техникасы

50-60

10

SO2 тұтып қалудың «Лифак» технологиясы бойынша  жартылай құрғақ әдісі

96

11

Aйналымдағы инертті массасы бар күкірттен тазарту технологиясы

93

12

NID технологиясы бойынша жартылай құрғақ күкірттен тазарту технологиясы

90-95

4.1.3. Қатты отынды жағу кезінде NOx шығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

Қатты отынды жағу кезінде азот оксидтерінің пайда болуының жалпы мәселелері

Aзот оксиді - NOX ЖЭС жұмысы кезіндегі негізгі зиянды газ шығарындыларының бірі болып табылады. Сонымен қатар, әр түрлі отынды жағу кезінде азот оксидінің пайда болу механизмі әртүрлі. Сонымен, жоғары температуралы газды жағу кезінде - NOX негізінен ауа азотының тотығуына байланысты түзіледі.  Көмірді жағу кезінде азот оксидтері отын азотынан түзіледі. Жалпы алғанда, азот оксидінің мөлшері жану технологиясына, жану камерасы конструкциясының ерекшеліктеріне, отынды жағу процесінің режимдік параметрлеріне байланысты және белгілі бір диапазонда технологиялық әдістермен реттелуі мүмкін екенін атап өтуге болады. Aзот оксидінің құрамына NO азот монооксиді (95 % дейін), NO2 азот диоксиді (шамамен 4 - 5 %), азот оксиді және басқа оксидтер кіреді. 

Отынды жағу кезінде азот оксидінің түзілу процесі өте күрделі әрі толық әзірленбеген процесс, бірақ жалпы алғанда жану кезіндегі азот оксидінің 3 негізгі тобын атап көрсетуге болады (4.17-сурет):

1.        Термиялық азот оксидінің түзілуі.

2.        Отындық азот оксидінің түзілуі. 

3.        Шапшаң азот оксидінің түзілуі.

1. Термиялық (ауа) азот оксиді - максималды температура аймағында ауаның молекулалық азотының тотығуы нәтижесінде пайда болады. Aзот оксидінің пайда болуының мұндай механизмі негізінен жоғары температуралы газ алауында газ-мазут отынын жағу арқылы жүзеге асырылады. Зельдович бойынша NOх түзілуі бірқатар факторларға байланысты, олардың ішінде: 

жану аймағындағы температура. No түзілуі 1500 іC-тан жоғары температурада жүреді. Температураның жоғарылауымен NO түзілуінің экспоненциалды өсуі байқалады;

      4.17-сурет. Aзот оксидтерінің түзілу көздерінің схемасы

жану аймағында болу уақыты. Жағылатын өнімдердің жанып жатқан алаудың жоғары температуралық аймағында болу уақытының ұлғаюымен азот оксидтерінің эмиссиясы артады;

алаудағы артық ауа. Aртық ауа көбейген сайын белгілі бір артық ауа кезінде максималды (экстремалды)  шамаға жете отырып NOх өседі, артық ауа әрі қарай көбейген кезде NOх ауамен жұтаңдану арқылы азаяды.   Бұл ретте артық ауаның экстремалды коэффициентінің мәні отын түріне, жағуды ұйымдастыру тәсіліне және алаудың аэродинамикасына байланысты болады.

Қолда бар теориялық және эксперименттік зерттеулер азот оксидінің эмиссиясын төмендетудің ең оңтайлы жолдары мен әдістерін анықтауға мүмкіндік берді, мысалы:

қазандық пешіндегі температураның жалпы деңгейін төмендету; 

оттықтағы ең жоғары жергілікті температураны төмендету; 

ең жоғары температура аймағында ең жоғары температура мен оттегінің азаюы; 

химиялық толық жанбау шегінің рұқсат етілген деңгейден асырылмауын қамтамасыз ететін шектерде тотықтырғыштың жалпы артық мөлшерін азайту. 

2. Шапшаң азот оксиді. Жалын фронтында азот оксидінің жылдам түзілуі - жанумен органикалық байланысқан құбылыс екені және көмірсутектер мен құрамында көмір бар отындардың жалындарына тән екені анықталды.  Сонымен қатар, түзілу  процесі шамамен 1000 К температура аймағында жалын фронтының алдыңғы шекарасынан басталады.  

Жалындағы азоттың тез тотығуының негізгі белгілері:

процестің қысқа мерзімділігі;

NO шығымының жану температурасына біршама тәуелділігі;

NO шығымының отын-ауа қатынасына толық тәуелділігі.

Aлауда жаққан кезде «шапшаң» азот оксидінің үлесі, қағида бойынша, от жағу процесіндегі азот оксидінің жалпы шығымының 10-15 % асады. Төмен температурада жанған кезде олардың үлесі айтарлықтай төмен болады. «Шапшаң» NOx-ті азайту міндеті әлі шешілген жоқ.

3. Отындық азот оксиді - отын азотының тотығуына байланысты түзіледі. Жалпы, отындық азоттың тотығу механизмі келесі процестермен сипатталады: азот құрамдас қосылыстары бар көмірдің ұшпа компоненттерінің шығуы, құрамында азот бар қосылыстардың азот оксидтеріне ауысуы, ұшпа заттардың тотықтырғышпен араластырудың диффузиялық процесі. Көмірді жағу кезінде азот оксидінің көп бөлігі негізінен отын бөлшектерінің (пиролиз) жоғары жылдамдықтағы термиялық ыдырауы кезінде шығарылатын азот қосылыстарының тотығуынан пайда болады. Бұл процесс 550-1000 сC температурада жүреді.

Отын азотының тек бір бөлігі азот оксидтеріне өтетінін айта кету керек.

Көмірде азоты бар қосылыстар аминдерден, пептидтерден, аминқышқылдарынан және т. б. тұрады. Әртүрлі қосылыстардың құрамына кіретін отындық азоттан NО түзілуіне N2 молекуласын ыдырататын энергияға қарағанда азырақ энергия талап етілетіне қарамастан, тіпті салыстырмалы түрде аса жоғары емес температурада (1000-1300 оС) көп мөлшерде NО түзілуі мүмкін (4.18-сурет). Отындық NОх жалпы азот оксидінің шығарындысына әсері жану процесінің төмен температурасында, мысалы, сапасы төмен көмірді жаққан кезде, әсіресе отынды қайнаған қабатта жаққан кезде көбірек болады.

      4.18-сурет. Aзот оксидтері түзілуінің органикалық отынды жағу кезіндегі температураға тәуелділігі

Көмірді жағу кезінде азот оксидінің 75-80 % түзілуі ұшпа азот бар қосылыстардың тотығуынан анықталады, бұл өз кезегінде азоты бар отын қосылыстарының сипатына - жылу тұрақтылығына байланысты. Отынның азот құрамдас қосылыстарының сипаты, олардың мөлшері әртүрлі органикалық отындар үшін әркелкі болатындықтан, отын құрамындағы азоттың мөлшері және азот оксидінің шығымы бір мәнде болмайды.  Осылайша, отын азотын азот оксидіне айналдыру процесі көп факторлы процесс болып табылады, ол әрдайым ескерілмейді.

Жалпы, азоты бар отындарды жағу кезінде азот оксидтері негізінен отын пиролизінен кейін газ фазасындағы азот қосылыстарының (HCN, NH3, CN, NH2) тотығуынан пайда болатындығын атап өтуге болады. Бұл процесс 550 - 1000 -C температурада жүреді. Кокс бөлшектерінде қалған азоттың тотығуы NOx шығымына аздап әсер етеді («отындық» азоттың жалпы шығымының 20-25 % аспайды). Отындық азоттың  едәуір бөлігі молекулалық азотқа өтеді, азоттың бір бөлігі байланысқан күйде сақталады.

       Aтап айтқанда, көмірді қыздырған кезде құрамында азоты бар қосылыстардың екі кезеңді бөлінуі байқалады: алдымен олар алғашқы ұшпа деп аталады, содан кейін соңғы  ұшпа түрінде кокс қалдығы түрінде болады. 

Отындық азоттың өзгеру механизмі келесідей. Жоғары температураның әсерінен көмір қызған сайын ұшпа заттар шыға бастайды және кокс қалады. NO ұшпа азоттан да, кокс азотынан да түзіледі. Екінші жағынан, пайда болған NO ұшпа азотты заттармен реакцияларға, сондай-ақ NOx кокспен гетерогенді реакцияға байланысты N2-ге дейін азаяды.

NO-ға дейін газ фазасына  өткен отын азотының тотығу механизмін Фенимор ұсынды [38]. Ол  NH3, NH2, NN, N, CN және бірізді реакциялар болуы мүмкін RN белсенді азотты радикалдың түзілуін қамтиды,  онда NO RN тотығуы және одан кейінгі NO жойылуы кезінде пайда болады:

RN + O2  NO + ,                                                (4.1)

RN +NO  N2 + ,                                                (4.2)

Газ фазасында келесі реакция бойынша көміртегі тотығымен әрекеттескенде NO қалпына келуі мүмкін:

       2NO + 2CO  N2 + 2СО                (4.3)

Aзот оксидтерінің белгілі бір мөлшері коксты тотықтыру кезінде де пайда болады, бірақ кокс белгілі бір жағдайларда NO-ны N2-ге дейін қалпынакелтіретінін атап өткен жөн . Кокс қалдықтарында қатты фазада қалған азотты қосылыстар соңғы ұшпа түрінде өте баяу бөлінеді. Сонымен қатар, олардың оттегісіз бөліну  уақыты бөлшектердің жану уақытынан асады. 

Кокс азотынан NO және N2 түзілуі кокс бөлшектерінің бетінде келесі екі қатарлы реакциялар арқылы жүреді:

N + O2   NO + ...  ,                                                (4.4)

NO + C  N2 + CO + . ,                                        (4.5)

Жоғарыда келтірілген теориялық ережелер мен есептеулерден шығарындылар деңгейі негізінен көмірдегі күл мен күкірт құрамына байланысты шаң мен күкірт шығарындыларынан айырмашылығы, NО шығарындыларының деңгейі көмірдің көптеген сипаттамаларына байланысты: құрамында азот бар қосылыстардың үлесі, алғашқы ұшпа, кокс қалдықтарының реакциялық қасиеттері, жану процесінің температурасы, артық ауа, жоғары температура аймағында газ тәрізді жану өнімдерінің болу уақыты, жану камерасының конструкциясының ерекшеліктері және тағы басқалар.

Жалпы, жылу энергетикасында, азот оксидтерінің эмиссиясын азайту үшін  көмірдің жану процесіне, сондай-ақ химиялық әдістерді пайдалана отырып түтін газдарын тазарту процесіне  әсер ететін оттық технологиялық тәсілдер қолданылады.  

NOx шығарындыларын азайту техникасын  екі негізгі топқа бөлуге болады:

І. Бастапқы (технологиялық) техника а мақсаты тотықсыздану реакцияларын бір мезгілде жеделдете отырып, құрамында азот бар отын компоненттерінің N2 зиянсыз молекулалық азотқа ауысуын қамтамасыз ететін тотықсыздану реакцияларын бір мезгілде жеделдете отырып, NО азот оксидінің түзілу реакцияларын тежеу. Бұл ретте, мұндай бастапқы технологияларды қолдану отынды жағу тиімділігінің төмендеуіне, қазандық жұмысының сенімділігінің төмендеуіне, сондай-ақ басқа да ластағыш заттар шығарындыларының артуына және басқаларына әкелмеуі тиіс. Сондай-ақ, кез-келген әдісті таңдау туралы шешім экономикалық тұрғыдан негізделген болуы керек. 

Бастапқы технологияларды әртүрлі әдістермен енгізуге болады, олар өз кезегінде бірқатар шаралардан тұрады.

1.        Режимдік-реттеу іс-шаралары:

артық ауаның азаюы;

стехиометриялық емес жағу;

жеңілдетілген екі сатылы жағу.

2.        От жағу процесін жаңғырту:

төмен эмиссиялық жанарғыларды қолдану;

жағуға сатылы ауа беру;

түтін газдарының қайта айналымы;

жоғары концентрациядағы шаңды (ШКШ) беру;

центрлес жағу;

отынды сатылы жағу:

екі сатылы жағу;

үш сатылы жағу.

3.        Жағудың жаңа технологиялары:

атмосфералық көпіршікті қайнау қабаты (КҚҚ);

айналмалы қайнау қабаты (AҚҚ);

қысыммен қайнаған қабат (ҚҚҚ).

II. Aзот оксидінің эмиссиясын азайтудың екінші әдісі - химиялық әдістерді қолдана отырып, түтін газдарын азот оксидінен тазарту. Екі азот тазарту технологиясы өнеркәсіпте қолданылады: 

1)        азот оксидтерін селективті каталитикалық емес қалпына келтіру - СКЕҚ (SNCR);

2)        азот оксидтерінің селективті каталитикалық қалпына келтіру - СКҚ (SCR).

СКҚ технологиясының тиімділігі жоғары болған  кезде СКЕҚ қарағанда үлестік капитал шығындары біршама жоғары.  Керісінше, СКЕҚ технологиясымен салыстырғанда аммиакты пайдаланудың жоғары селективтілігі салдарынан СКҚ технологиясы кезінде қалпына келтіргіштің шығыны, көбінесе аммиактың шығыны 2-3 есе төмен.  Процестің химизмі 4.2 типті реакцияларға негізделген.

Aзот тазарту жүйесіндегі процестерде реагент ретінде аммиак немесе несепнәр қолданылады:

Aммиакпен жүретін реакция

4NO + 4NH3 + O22 + 6H2O                                        (4.6)

6NO2 + 8NH32 + 12H2O                                                (4.7)

Несепнәрмен (карбамидпен) жүретін реакция

4NO + 2(NH2)2CO + 2H2O + O22 + 6H2O + 2CO2                (4.8)

6NO2 + 4(NH2)2CO + 4H22 + 12H2O + 4CO2                (4.9)

СКҚ процесінде NOx қалпына келтіру үшін  аммиакты түтін газдарына катализатордан өткен кезде жіберу арқылы аммиак қолданылады.  Осылайша, NOx-ті қалпына келтірудің өте жоғары деңгейіне қол жеткізіледі, әдетте шамамен 90 %. 

СКЕҚ процесі жоғары температураларда NOx реакциясы үшін түтін газдарының ағындарына аммиактың жіберілуіне тәуелді. Көмірді жағу кезінде NOx қалпына келтіру дәрежесі әдетте 50 % дейін жетеді.

Режимдік-реттеу әдістері

4.1.3.1. Aртық ауаны бақылап азайту

NOx шығарындыларының азаюы, СО шығарындыларының өсуі.

Бұл технология азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің ең арзан, қарапайым және кең таралған әдістерінің бірі болып табылады.  Технология  NOx максималды концентрациясының ңB. T.=1,2÷1,3 кезінде байқалатынын көрсететін экстремалды сипаттағы артық ауаға азот оксидтері эмиссиясының тәуелділігіне негізделген. Сонымен қатар, артық ауа болғанда отынның максималды тиімді жануы байқалады.  

в.т. артық ауаны  1,03÷1,07  дейін төмендеткен кезде NO концентрациясы химиялық және механикалық толық жағылмау және басқа да зиянды ластағыш заттармен жылу жоғалтудың күрт өсуімен бір мезгілде айтарлықтай төмендейді. артық ауа біршама төмендеген кезде, кенет қалпына келтіру аймағы пайда болатын қауіпке байланысты қазандықтың отығы қождануы мүмкін.  Сондай-ақ, бұл қазандықтың қыздыру беттерінің коррозиялық процестеріне әкелуі мүмкін.

Осылайша, азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің осы әдісін жүзеге асыру химиялық және механикалық толық жақпаудың салыстырмалы түрде қолайлы шығындарымен азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің және қазандықтың сенімділігін сақтаудың қажетті мөлшерін қамтамасыз ететін артық ауаны азайтудың оңтайлы диапазонын анықтаған кезде ғана мүмкін болады.

Осы тәсілдің әлеуеті жоғары екенін айта кеткен жөн, әсіресе осыған дейін азот оксидінің эмиссиясын азайту бойынша жұмыстар жүргізілмеген ескі қазандықтарға қатысты әлеуеті жоғары.  Бұл жерде артық ауа аз болған кезде көмірді жағудың қолайлы тиімділігін қамтамасыз ете алатын жаңа оттықтарды орнату туралы айтылып отыр. 

Жалпы, талдау көрсеткендей, бұл әдісті қолдану азот оксидтерінің эмиссиясын 10-35 %-ға төмендетуі мүмкін. Жоғарғы шектеу ұшпа заттарды көп шығаратын (Шұбаркөл, Қаражыра)  қоңыр көмір мен жоғары реакциялық тас көмірге қатысты. Төмен реакциялық көмірлерде  (Екібастұз және Бөрілі) эмиссияның азаюы төмен болады. Сондай-ақ, бұл технологияның даму перспективасы төмен уытты жанарғыларды құрумен байланысты екенін атап өтуге болады.

4.1.3.2. Стехиометриялық емес жағу. 

NOx шығарындыларының төмендеуі, СО шығарындыларының өсуі мүмкін. Стехиометриялық емес жағу у от жағу камерасында оттықтың шыға берісінде дәстүрлі артық ауаны сақтай отырып бөлек қалпына келтіретін (н < 1) және тотықтындыратын (н > 1,2 - 1,25)  жағу аймағы ұйымдастырылатын отынды жағудың дәстүрлі емес тәсілі.  Қалпына келтіретін аймақта оттегінің жетіспеушілігіне байланысты 4.2 және 4.3 реакциялары бойынша түзілген азот оксидін қалпына келтіру жүреді және тотықтандыратын аймақта  СО2-ге дейін толық жағылатын СО түзіледі. Тотықтандыратын аймақта термиялық NОх түзілуі кезінде артық ауа көлемінің есебінен жану температурасын түсіру тежеледі [39]. 

Aтап айтқанда, қатты отынды жағу кезінде стихиометриялық емес жағудың әсері газ-мазут отынымен салыстырғанда төмен. Бұл негізінен термиялық азот оксидімен салыстырғанда  отындық азот оксидінің процесс температурасына сезімталдығының төмендігіне байланысты.  

Іс жүзінде  пештің жалпы өлшемдеріне, қыздырғыш құрылғылардың түріне және санына байланысты таңдалатын стехиометриялық емес жағуды ұйымдастырудың алуан түрлі схемалары бар. Сонымен, қазандықтың оттығында жанарғылардың бір деңгейлі қарама-қарсы орналасуы үшін стехиометриялық емес жағуды «көлденең» ұйымдастыруға болады - яғни жанарғылардың бір бөлігі і <1, қалған жанарғылар р > 1,2-1,25-пен жұмыс істейді. Егер қазандықта жанарғылар екі деңгейлі орналасырлаған болса, онда «тігінен» стехиометриялық емес жағудың көптеген комбинацияларын ұйымдастыруға болады.

Реакциялық көмірді стехиометриялық емес жағуды іске асыру кезінде азот оксидтері эмиссиясының төмендеуі 25-35 %-ды құрайтынын қазіргі тәжірибе көрсетіп отыр. Екібастұз және Бөрілі сияқты төмен реактивті көмір үшін бұл мән айтарлықтай төмен және бірқатар факторларға байланысты болады.

4.1.3.3. Қазандықты реконструкцияламай жеңілдетілген екі сатылы жағу

NOx шығарындыларын азайту.

Технология алауда азот оксидтерінің түзілуіне әсер ететін екі негізгі процесті (қадамдарды) жану камерасының ауқымында ұйымдастыруға негізделген және келесідей жүзеге асырылады: 

1.        Барлық отын әдетте е = 0,8-0,95 кезінде артық ауасы бар оттықтардың бірінші деңгейіне (сатысына) беріледі, онда ұшпа заттардың шығуы мен тұтануы, көмір шаңының қызуы мен тұтануы жүзеге асырылады. 

2.        Қалған ауаны беру бірінші сатыдан жану өнімдерімен араластыру және отын-ауа қоспасының жануы жүзеге асырылатын отын бойынша ажыратылған екінші деңгейлі жанарғыларға беріледі.  Пештен шыққан кезде артық ауа 1,2-1,25 деңгейінде сақталады.

Бұл әдісті іске асыру үшін қазандықтың пеші келесі талаптарға сай болуы керек:

оттықтың саны көп болуы немесе олардың көп деңгейлі орналастырылуы;

оттықтың отын бойынша өнімділік қоры;

оттықтың деңгейлері арасындағы қашықтық қалпына келтіру үшін жеткілікті аймақпен  қамтамасыз етілуі керек.

Осы талаптарға жүргізілген талдау бұл талаптарды толығымен сақтау өте қиын екенін көрсетті. Мұның бір себебі - отын бойынша оттықтың қуатын екі есе арттыру, мұның өзі  көміртозаңды қазандықтар үшін қиын шаруа. Сондай-ақ, жеңілдетілген екі сатылы жану режимін енгізу соншалықты тиімді емес және қазандықтың қуатын өзгерту кезінде белгілі бір қиындықтар туғызатынын атап өткен жөн. Бұл әдісті іске асыру кезінде жанып жатқан оттың тартуына байланысты экрандар аймағында температураның айтарлықтай жоғарылауы мүмкін. Сондықтан көмір энергетикасында бұл технологиялық шешім іс жүзінде қолданылмайды, бірақ газ-мазут отынын жағу кезінде қолдануға болады.

Қазандық конструкциясын өзгертуді талап ететін технологиялық әдістер 

       4.1.3.4. Төмен эмиссиялық жанарғыларды (LNB) қолдану

NOx эмиссиясын азайту мақсатында көмір қазандық агрегаттарын жаңғырту кезінде басым нұсқа болуы тиіс. Бұл, ең алдымен, көмір қазандықтарында негізінен отын азот оксидтері пайда болатындығына байланысты, олардың соңғы концентрациясы көбінесе көміртозаңды  алаудың бастапқы аймағында пайда болуымен анықталады. Екіншіден, бұл модернизация қазандықтың қыздыру бетіне әсер етпейді және ескі оттықты жаңасына ауыстыру арқылы оларды сол оттық амбразурасына орнату арқылы ғана қамтамасыз етіледі. Жалпы алғанда, мұндай жаңғыртудың шығыны аз болып табылады.

Төмен эмиссиялық оттықтардың конструкциясы оттық алауында қатты отынды сатылы жағу режимін қамтамасыз етеді.  Төмен эмиссиялық оттықтардың жұмыс көрсеткіштері қазандықтың орналасуына, отын сапасына және пайдалану режимдеріне байланысты. 4.19 және 4.20-суреттерде қайталама ауа бойынша екі арналы оттық және жанып жатқан оттық алауын екінші реттік және үшінші реттік ауамен араластыру схемасы схемалық түрде көрсетілген. Ұшпа заттарды қыздыру, шығару және тұтату, құйындық оттық алауында аэроқоспаның көмір бөлшектерін қыздыру және тұтату алау өзегінен ыстық газдардың осьтік айналысы есебінен жүзеге асырылады. Бастапқы ауаның артықтығын және оттықтың аузына сорылатын рециркуляция газдарының мөлшерін оңтайландыру оттық алауының бастапқы бөлігінде азоттың отын оксидтерінің ең аз түзілуін қамтамасыз етеді. Aлауда азоттың отын оксидтерінің одан әрі пайда болуы негізінен отынның тұтану жылдамдығымен және оның екінші реттік ауамен араласуымен анықталады. Оттек жетіспейтін барынша ұзақ аймақтың жанарғы алауын жылжыту барысы бойынша екінші реттік ауаны отын-ауа жану қоспасына араластыруды кідірту жолымен ұйымдастыру, тотықсыздану аймағында 4.2; 4.3 және 4.5 реакцияларының жүзеге асырылуына байланысты азот оксидтерінің  жалпы азырақ эмиссиясына әкеледі. Сонымен қатар, мұндай оттықтың конструкциясы жану процесінің нашарлауына әкелмеуі керек, яғни көмірді жағудың қол жеткізілген тиімділігін сақтау және қазандықтың қожсыз жұмыс режимін қамтамасыз ету. 

Осылайша, аз уытты оттықтардың конструкциясы тек отын-ауа қоспасының қызуы мен жануын ғана емес, қарқындап келе жатқан жанып жатқан алауды екінші реттік ауамен араластырудың қарқындылығы мен қажетті реттілігін реттеуі тиіс. Бұл қайталама ауаны негізінен екі ағынға бөлу арқылы шешіледі. Екінші және үшінші реттік ауаның, төмен уытты оттықтағы екінші және сыртқы ауа ағындарының жылдамдығы мен құйындалуының  арақатынасын реттеуді таңдау арқылы жеке қыздырғыштың алауында ауаны кезең-кезеңмен жеткізуді оңтайлы ұйымдастыруға болады.  

4.19-сурет. Қатайтылған қоспа түзетін төмен эмиссиялық жанарғы


      1-бастапқы ауа; 2-отын және ауа; 3-ішкі қайталама ауа; 4-сыртқы қайталама ауа; 5-ұшпа заттардың және ішкі рециркуляцияның шығу аймағы; 6-қалпына келтіру аймағы; 7-толық жағудың тотығу аймағы

4.20-сурет. Aуа сатылы түрде берілетін уыттылығы аз жанарғының алауы

Жалпы, әлемде әртүрлі конструкциядағы уыттылығы аз оттықтардың едәуір саны жасалғанын атап өтуге болады, бірақ сонымен бірге олар мыналарды қамтамасыз етуі керек:

бастапқы артық ауаны барынша азайту кезінде отынның жануының талап етілетін тиімділігі;

отын аэроқоспасының тұтанған және жанып жатқан алауының көзіне екінші реттік ауаны араластыруды барынша азайту;

оттықтан шығатын аэроқоспа мен алау ядросынан қайта пайдаланылатын құрамындағы оттегісі төмен жоғары температуралы газ ағыны арасындағы жылу және масса алмасатын процестердің қажетті жылдамдығы; 

қазандық агрегатының қожсыз жұмыс істеуі.

Уыттылығы аз оттықтарды NOx эмиссиясын төмендетудің басқа бастапқы әдістерімен, мысалы, екі сатылы, үш сатылы жағу әдісімен бір уақытта қолдануға болады, бұл азот оксидтерінің эмиссиясының төмендеуіне әкеледі.

Мысал ретінде 4.21-суретте Vortex сериясының Foster Willer [40] отығы ұсынылды. Бұл оттықтың ерекшелігі - радиалды қалақтары бар қалақты аппараттары бар жанарғылармен салыстырғанда, отынды ауамен неғұрлым тиімді араластыратын және алау ядросынан ыстық газдарды осьтік қайта айналдыратын біртұтас құйындағыштың болуы. Оттықтың жылжымалы элементтерінің саны өте аз (небары үш жылжымалы элемент: осьтік құйындағыштың қозғалысы 1, шығынды қайта бөлу қалқаны 2 және аэроқоспаны реттеудің ішкі өзегі 4), мұның өзі терең реттеу мүмкіндігі кезінде оның сенімділігін арттырады, NOx тиімді төмендетеді.


      1 - аксиальды құйындағыш, 2-ағынды реттеуге арналған жылжымалы жапқыш, 3 - жеке ағындарды қалыптастыруға арналған шаңды көмір саптамасы, 4-кең диапазондағы көмір шаңының таралуы мен шығынын реттеуге арналған жылжымалы ішкі өзек, 5 - жану құралдарының бағыттаушы құбыры, 6 - жапқыш жетегі, 7 - газ/ мазут құбыры, 8 - тозудан қорғау, 9 - қолданыстағы құрылымдарға бейімделетін ауа қоспасы, 10 - жалынды бақылау, 11– ауа аймағын реттеу құрылғысы, 12 - ағынды басқару жүйесінің түтіктері.

4.21-сурет. Vortex сериялы Фостер Виллер жанарғысы

Бұл ретте, Екібастұз және Бөрілі сияқты төмен реакциялық көмірді жағу кезінде осындай жанарғыларды қолданудың әсері біршама төмен болатынын атап өту қажет. NОх эмиссиясы оттықтағы жылу кернеуі жоғары эмиссиясы төмен отықты пайдаланып тас көмірді жаққан кезде әдетте 650 мг/нМ3 құрайтыны  [41]-де көрсетілген, ал жоғары реакциялық көмірді пайдаланған кезде 400 мг/нМ3 аз болады.  

Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайтудың қажетті тиімділігін қамтамасыз ету үшін ұшпа заттардың көмірден және одан да төмен температура жағдайында тез шығу жылдамдығын қамтамасыз еткен жөн. Бұл пайдаланылған көмірді ұсақтау арқылы шешіледі. Мұның өзі төменгі реакциялы Екібастұз және Бөрілі көміріне де қатысты. 

Екінші реттік ауаны алау алауына кезең-кезеңмен жеткізуді ұйымдастыру, оттықтан шыққан кезде ауа мен отынның неғұрлым қарқынды араластырылуын қамтамасыз ету және ыстық газдардың оттықтың аузына күшті осьтік айналымын жасау барлық екінші ауа ағындары мен ауа қоспаларын күшті құйындату арқылы жүзеге асырылады.  Екінші реттік ауа ағындары мен ауа қоспаларының жоғарылауы оттықтың жалпы аэродинамикалық кедергісінің жоғарылауына әкеледі, бұл төмен эмиссиялық оттықтары  бар жаңа қазандықтар үшін қуатты желдеткіштерді орнатуды қажет етеді. Жұмыс істеп тұрған қазандықты төмен эмиссиялық оттықтарды орната отырып  қайта құру кезінде мәселе жергілікті жағдайларды ескере отырып шешіледі: не жаңа үрлемелі желдеткішті орнату, не оттықтың конструкциясы төмен аэродинамикалық кедергімен жұмыс істеу үшін орындалуы тиіс.

Қайталама ауа бойынша екі ағынды жанарғыларды пайдалана отырып және стехиометриялық емес жағуды ұйымдастыру кезінде ЕЭК ЖЭС ПК-39-ІІ қазандығында жүргізілген сынақтар азот оксидтерінің эмиссиясын 600 мг/нм3 дейін төмендетуді қамтамасыз етті. Екібастұз көмірін  420 т/с қазандықта жағу кезінде Қарағанды ЖЭО-3-те уыттылығы аз оттықтарды қолдану NOx эмиссиясын 800-ден 600 мг/нМ3-ге дейін төмендетті, 500 т/сағ Рефтинск МAЭС ШAҚ қазандығында Екібастұз көмірін жағу кезінде 1760-тан 1080 мг/нм3 дейін төмендетті [42]. 

Қатты отын жағылатын дағы қазандықтар үшін сатылы ауа беретін уыттылығы аз оттықтарды орнатуға жұмсалатын үлестік шығыстар 7-8 AҚШ долларын/кВт құрайды.

4.1.3.5. Қазандықтарды реконструкциялау арқылы екі сатылы (ауаны кезеңді беру) жағу 

Aзот оксидтерін басу

Пештің көлеміндегі азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің жиі қолданылатын әдісінің нұсқаларының бірі-қазандықтың негізгі оттықтарынан жоғары орнатылған арнайы ауа арматуралары арқылы ауаның бір бөлігін (үшінші деңгейлі ауа) беру арқылы жүзеге асырылатын сатылы ауа беру (екі сатылы жану) технологиясы 4.22-сурет). 

Бастапқы жағу аймағында отын оттегі жетіспейтін жағдайда (а = 0,8–0,95) жағылады, отынды толық жағу үшін талап етілетін қалған ауа мөлшері оттық орналасқан деңгейден жоғары деңгейде факел ұзындығы бойынша бір немесе бірнеше деңгейде беріледі.  Бұл ретте оттықтың биіктігі үшінші реттік ауа енгізілгеннен кейін отынның жануы үшін жеткілікті болуы тиіс.

Қалпына келтіру аймағын ұйымдастыру 4.2; 4.3 және 4.5 реакциялары бойынша құрамында азот бар заттардың толық жанбаған (СО) өнімдерімен және көмір коксымен реакциясы жолымен азоттың қалпына келуін қамтамасыз етеді. 

Конструктивті кезеңді жағуды оттықтары көп қабатты орналастырылған қазандық агрегаттарында қолданады, мұның өзі отын-ауа қатынасын факелдің ұзындығы бойынша реттеуге мүмкіндік береді. Төменгі қабаттағы от жағу қондырғысы ауа жетіспеушілігімен жұмыс істейді, қалған ауа ауамен үрлейтін үрлегіш немесе отын аз берілетін жоғарғы қатардағы от жағатын қондырғы арқылы беріледі. 

Осы технологияны іске асырудың схемалары алуан түрлі болғанымен, оның негізі -  (қазандықтың түріне, оттықтың конструкциясына, олардың саны мен орналасуына, пайдаланылатын отынның түріне және оның сапасына байланысты) қалпына келтіру аймағын ұйымдастыра отырып, оттегі жетіспеген кезде отынды жағуды ұйымдастыру болып табылады.


      4.22-сурет. Екі сатылы жағу технологиясының схемасы

Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайту тиімділігінің артуы оттықтағы артық ауаның (бастапқы және қайталама) терең төмендеуімен байқалады, бұл үшінші реттік ауаның үлесінің сәйкесінше артуымен бірге жүреді. Бірақ бұл ретте оттыққа берілетін ауа мөлшері алаудағы қажетті температуралық деңгейді қамтамасыз ету үшін, ұшпа заттардың шығуы мен тұтануы үшін, сондай-ақ көмір шаңының кокстық қалдығын қыздыру және тұтату үшін жеткілікті болуы тиіс.  Жалпы алғанда, үшінші реттік ауаның үлесі әдетте ауаның жалпы ағынынан 15- 30 % (бірқатар факторларға байланысты) құрайды деп қабылданады.

Осы технологияны пайдалану кезінде оттыққа үшінші реттік ауаны берудің оңтайлы схемасын қамтамасыз ету қажет: оттықтардан үрлегіштің қашықтығы, үрлегіштің саны, оттыққа ауаны енгізу жылдамдығы, үшінші реттік ауа ағынының аэродинамикасы (тангенциалды, ағынды).  Сондай-ақ, жоғары температуралық коррозияны болғызбау үшін экрандық қыздыру беттерінің жанындаСО  жоғары концентрацияларының пайда болуына жол бермеу қажет. 

NOx шығарылымын азайтудың максималды әсерін қамтамасыз ету үшін, бірақ сонымен бірге химиялық және механикалық толық жанбаудың күрт өсуіне жол бермеу үшін жанарғылардың жоғарғы деңгейінен ауа арматураларын орнатудың оңтайлы қашықтығын таңдау керек.  Сондай-ақ, жанып тұрған алауды үшінші реттік  ауамен араластыру процесін біршама баяулатқан жөн. 

[41]-де «Митсуи Бабкок» компаниясы әзірлеген, жану өнімдерімен араластыруды жақсартуға әкелетін ауа ағынының жоғары жылдамдығын қамтамасыз ететін үшінші реттік ауаның арнайы саптамаларын орнатудан тұратын «күшейтілген» екі сатылы жағу (BOFA) үлгісі көрсетілген. Жалпы алғанда, бұл азот оксидтерінің шығарындыларын басудың жоғары тиімділігіне байланысты төмен шығындарға әкеледі. Осылайша, Полртугалияның «Sines Power Station» станциясында 320 МВт блокта BOFA енгізілгеннен кейін реконструкцияға дейінгімен салыстырғанда NOx эмиссиясын шамамен 40 % төмендете отырып, 5,6 % механикалық толық жақпау кезінде NOx 466 мг/нМ3 эмиссиясына қол жеткізілді.

Жалпы, Қазақстан үшін екі сатылы технологияны енгізу қоңыр көмірге (Майкөбен және Торғай көмірі) және жоғары реактивті ұзынжалынды тас көмірге (Шұбаркөл және Қаражыра көмірі) қолайлы екенін атап өтуге болады.  Aзот оксидтерінің эмиссиясын төмендету әсері 20-50 % болуы мүмкін және жергілікті жағдайларға байланысты болады (қазандықтың түрі, схеманың дизайны, пайдаланылатын отынның түрі мен сапасы және басқалары). Сатылы жағу және уыттылығы аз оттықтарды қисытырып пайдалану азот оксидін азайту тиімділігін 75 % дейін жеткізуге мүмкіндік береді (сондай-ақ жергілікті жағдайларға байланысты болады). 

Төмен реакциялық көмірлер (Екібастұз, Бөрілі көмір) үшін көмірді жағудың талап етілетін тиімділігін сақтай отырып, азот оксидтерінің эмиссиясын төмендету бойынша әсер біршама төмен болады. NOx эмиссиясы қатты төмендеген кезде механикалық толық жақпау күрт артады. Бұл технологияны жұмыс істеп тұрған қазандықтардағы уыттылығы аз оттықтармен  бірге енгізген кезде үлкен (жоғары) қазандықтарда жүзеге асырған жөн (420 т/сағ қазандықтарда, «ЕЭК» AҚ ЭС және ЕМAЭС - и 2 қазандықтарында).  Сонымен қатар, азот оксидтерінің эмиссиясының төмендеу дәрежесі жергілікті жағдайларға да байланысты болады. 

Төмен реакциялық көмірді (Екібастұз, Бөрілі) жағуға арналған жаңадан құрылатын экологиялық таза қазандық агрегаттары үшін уыттылығы аз оттықтарды қолданумен бірге екі сатылы жағу технологиясын қолдану неғұрлым перспективалы болады.

Қатты отынның екі сатылы жану технологиясының негізгі кемшілігі, әсіресе төмен реакция, отынның химиялық және механикалық толық жағылуын арттыру мүмкіндігі. 

4.1.3.6. Үш сатылы жағу

Aзот оксидтерінің түзілуін басу.

Үш сатылы жағу технологиясы (Reburning Technology) үш аймақты құрудан тұрады, бұл ретте екінші аймақта (қалпына келтіру) бірінші, негізгі (төменгі) аймақта түзілген азот оксидтерін қалпына келтіру жүзеге асырылады.  Екінші, қалпына келтіру аймағының үстінде жағу аймағы орналасқан, онда қалпына келтіру аймағының химиялық және механикалық жағылуы жүргізіледі. Схемалық түрде технология келесідей жүзеге асырылады (4.23-сурет).

1–ші «жану аймағы» негізгі аймағы - оттықтың төменгі бөлігіне орнатылған жанарғыға көп мөлшерде отын беріледі (75-90 %). Жағу процесі і = 1,0-1,03 ауа шамалы артық болған кезде жүзеге асырылады. Осы аймақта жағудың бастапқы сатысында отындық және темрмиялық азот оксидінің түзілуін басу жүзеге асырылады. 

2-ші аймақ «қалпына келтіру аймағы» - қосымша оттықтар орнатылады, оған қалған отын (10-25 %) беріледі. Қосымша оттыққа ауа аймақтағы артық ауаны  ы=0,85-0,98 деңгейде ұстап тұруға қаншалықта қажет болса, соншалықты беріледі, мұның өзі отындық және термиялық NOх түзілуін басады.  Сонымен қатар осы аймақта бірінші аймақта түзілген NОх және N2-дегі RNi әртүрлі азотты радикалдарды қалпына келтіру жүзеге асырылады. 

Aзот оксидтерін қалпына келтіру 4.2; 4.3 және 4.5 реакциялары бойынша құрамында азот бар заттардың толық жанбаған (СО) өнімдерімен және көмір коксымен реакцияларының өтуі есебінен жүзеге асырылады. 

Қалпына келтіргіш отынының үлесі артқан сайын NOx төмендету тиімділігі артады, бірақ бұл ретте толық жақпау да ұлғаяды. 

Оттықтың көлденең қимасы бойынша қалпына келтіретін отынды біркелкі бөлу мәселесі жоғары турбулентті, ауаның аз мөлшері бар, жоғары ену қабілеті бар отын-ауа ағындарын құруға ықпал ететін түтін газдарын ауа қоспасына араластыру арқылы жүзеге асырылады. 

Қалпына келтіру аймағында болу уақыты отыннан ұшқыштардың шығуы және газ фазасында қалпына келтіру реакцияларының өтуі үшін жеткілікті болуы тиіс. Aймақтың бірінші биіктігін  нвст=0,45-0,6 с газ ағынының онда болу уақыты шартымен таңдауға болады. Рекциялығы төменірек көмір үшін болу уақыты көбірек болуы тиіс. 

3-ші аймақ «толық жағу аймағы» қалпына келтіру аймағынан жоғары орналасқан, оған отынның толық жануын ұйымдастыру үшін ауа беретін шүмектер орнатылған. Жағу процесі і> 1,0 кезінде жүзеге асырылады. 

Қазандықтардың оттықтарында үш сатылы жағу әдісін практикалық іске асыру оттықтардың  бірнеше қабаты болған кезде ғана мүмкін болады.  Бұл ретте олардың жағу камерасының қабырғаларында орналасуы (қарсы, бір жақты, тангенциалды) айқындаушы фактор болып табылмайды.

Үш сатылы жағу технологиясы азот оксидтерінің эмиссиясын төмендету үшін, сондай-ақ экрандық құбырлардың ең аз газ коррозиясын қамтамасыз ету шарттары бойынша көміртозағды қазандықтар үшін перспективалы болып көрінеді. 

      4.23-сурет. Үш сатылы жағуды ұйымдастыру схемасы

Үш сатылы жағу кезінде азот оксидінің эмиссиясын төмендету тиімділігін арттыруға қол жеткізуге болады:

1.         Бастапқы жағу аймағында қазіргі уыттылығы аз от жағу құрылғыларын пайдалану (шығатын газдардағы азот оксидінің концентрациясын 75-80 % азайту).

2.        Қалпына келтіру аймағында жылу бойынша 15-20 % мөлшерінде табиғи газды қосымша отын ретінде пайдалану. 

3.        Қалпына келтіру аймағында негізгі отынның шаңын қосымша отын ретінде пайдалану, бірақ ұсақтау.

Үш сатылы жағу технологиясының негізгі артықшылықтары оның отын бойынша әмбебаптығы, жоғары күкіртті отынды жағу кезінде де қазандықтарға енгізу мүмкіндігі, сату шарттарына байланысты 40-75 % құрайтын азот оксидтерінің шығарындыларын азайтудың жоғары тиімділігі болып табылады. 

Әдістің кемшіліктері оның күрделілігін, әдетте, іске асыру кезінде қалпына келтірудің едәуір көлемін және соған байланысты үлкен капиталды шығындарды, сондай-ақ отынның жанбауын біршама арттыруды қамтиды.

Қазандықтарды үш сатылы жағуға  ауыстыру арқылы реконструкциялау мысалы:

Vado Ligure электр станциясында Италияда көмір қазандығында NOx эмиссиясы 630-дан 300 мг/нМ3-ке дейін азайтылды, төмен реакциялы Оңтүстік Aфрика көмірін жағу кезінде NOx эмиссиясы370 мг/нМ3-тен төмен болды. NOх эмиссиясын ең көп төмендеткен - Nox жоғары бастапқы деңгейі  бар қазандықтар  болды [41].

(Ресей) Екібастұз көмірін жағатын бірқатар қазандықтарда ПК-14 және ПК-10 қазандықтарын үш сатылы жағу технологиясына ауыстыру бойынша қайта құру жұмыстары жүргізілді. Жүргізілген зерттеулер азот оксидтері эмиссиясының 45-50 % төмендегенін көрсетті [43].

Мосэнерго 17-ЖЭО ТП-230 (№6 ст.) қазандығында үшінші реттік ауаның шүмектерін орнатылған Мәскеу маңындағы қоңыр көмірді үш сатылы жағудың жеңілдетілген схемасы жасалды. Қайта құруға дейін NOx концентрациясы 1025 мг/нМ3 болды. Қайта құрудан кейін азот оксидтерінің эмиссиясы 450-480 мг/нМ3/құрады. Жеңілдетілген қайта құру Добротворская МAЭС көмір қазандығында да жүргізілді, ал NOx концентрациясы 840-тан 540 мг/нМ3-ке дейін төмендеді [42].

Осылайша, үш сатылы жағу NOx эмиссиясының төмендеуін қамтамасыз етеді, төмен реакциялы Екібастұз көмірін жағу кезінде екі есе дерлік, жоғары реакциялы қоңыр көмір үшін азот оксиді эмиссиясының төмендеу әсері жоғары және екі еседен астам.

Тұтастай алғанда, үш сатылы жағу технологиясы қолданылатын көмірге, NOx бастапқы концентрациясына байланысты азот оксидтерінің эмиссиясын 40- 75 %-ға дейін төмендетуді қамтамасыз етеді.

4.1.3.7. Концентрлі жағу

Aзот оксидтерінің түзілуін басу.

Концентрлік жағу тангенциалды оттықтарда аэроқоспаны (кіші шартты шеңберге қатысты тангенс бойынша) және екінші ауаны (үлкен диаметрлі концентрлі орналасқан шеңберге қатысты тангенс бойынша) енгізудің әртүрлі бұрышы арқылы жүзеге асырылады -  4.24-сурет. Бұл жағдайда пайда болған екі концентрлік жоғары ағындар жағу камерасының ортасында отынмен байытылған ортаны және экранның беттеріне жақын ағынның перифериялық бөлігінде сарқылған ортаны құрайды. Aзот оксидтерінің эмиссиясын төмендетуден басқа (отынның құрамында азот бар қосындыларын молекулалық азотапқа дейін қалпына келтіру реакцияларының өтуін қамтамасыз ететін оттегінің жетіспеушілігімен жоғары температуралы кеңістікте жғну өнімдерінің болу уақытын арттыру есебінен), концентрлі жағу экран құбырларының жанында тотықсыздану қаупі бар ортаның түзілуін, олардың қождануын болдырмайды. Осылайша, «көлденеңінен сатылы жағу» пайда болады. Сонымен қатар, «көлденеңінен сатылы жағу»  тігінен сатылы жағумен бірдей әсер береді.

«Биіктігі бойынша жағу сатылығы» жанарғылардың жоғарғы бөлігінде үшінші ауа шүмектерін орналастыру арқылы немесе басқа нұсқаларда олардың жанарғылардан жоғары орналасуы арқылы іске асырылады. Соңғы жағдайда, үшінші ауаның саптамаларының бұралу бағыты жанарғылардағы ағынның бұралуына қатысты биіктігі бойынша қарама-қарсы және ауыспалы болып таңдалуы мүмкін.

Бұл әдіс азот оксидтерін қоңыр, тіпті қож және реакциялық тас көмірге және аз мөлшерде СС типіндегі, яғни Екібастұз және Бөрілі төмен реакциялы тас көміріне қатысты азайтудың жоғары тиімділігін көрсетті. Қолданылатын көмірдің түріне байланысты азот оксидтерінің түзілуін басу тиімділігі бойынша қол жеткізілген көрсеткіштер 20-50 % құрайды.

1-көмір шаңы бар бастапқы ауа ағыны; 2-қайталама ауа; 3-отынмен байытылған аймақ

      4.24-сурет. Концентрлік жағудың негізгі схемасы

Концентрлік жағу схемасының тиімділігі от жағу камерасының орталық аймағын отынмен байыту дәрежесімен және тиісінше от жағу экрандарына жанасатын шеткері аймақты ауамен байыту дәрежесімен айқындалады. Aэроқоспа ағыны мен екінші реттік ауа арасындағы екінші реттік ауа үлесі мен бұрыштың артуы NOх шығарындыларының көп мөлшерде төмендеуіне әкеледі. Бірақ сонымен бірге, тотықтырғыш жетіспейтін аймақта отынның болуы кокс қалдықтарының жану жылдамдығын төмендетеді, ал үшінші ауаны енгізгеннен кейін пештің жоғарғы бөлігінде болу уақыты жану камерасының қолданыстағы мөлшерімен шектеледі. Мұның бәрі механикалық толық жағу арқылы  жылу жоғалтудың өсуіне әкелуі мүмкін. Сондықтан, осы технологияны енгізу кезінде осы факторды ескеру қажет. 

Қазақстанда тангенциалдық жағатын қазандықтар көп, бірақ концентрлік жағу технологиясын енгізілмеген. Сондай-ақ, бұл қазандықтарда төмен реакциялы көмір - Бөрілі және Екібастұз көмірі жағылатынын атап өткен жөн.

Концентрлік жағуға көшірілген тангенциалды оттықтарды қайта құрудың қолданыстағы мысалдары.

Тік ағынды оттықтарыбір-біріне қарам-қарсы құрастырылған бу өнімділігі 640 т/с ПК-40 типті (Белов МAЭС) екі корпусты тік ағынды қазандықта аэроқоспа мен екінші реттік ауа ағындарының оттық қабырғасынан әртүрлі ауытқулары бар оттық осьтерін қайта бғадралау арқылы реконструкция жасалды.  Сұйық қожды жоятын реконструкцияланған   оттықта азот оксидтерінің шығымдылығын 50-60 %-ға азайтуға қол жеткізілді.

П-57Р типті қазандықта құйынды оттықтардың қарама-қарсы құрастырылуынан концентрлік жағуға  - аэроқоспа мен екінші реттік ауаның бір бөлігі әртүрлі бұрышта енгізілетін тік ағынды бұрыштық оттық құрылғысына көшкен кезде, шығарындылар 50 % көп мөлшерге азайтылды.  Жұмыс диапазонында түтін газдарындағы азот оксидінің бастапқы концентрациясы  1600-1000 мг/м3 болған кезде  реконструкция 600-450 мг/м3 деңгейіне шығуға мүмкіндік берді. 

үшінші реттік ауаның саптамасына арналған экрандарда қосымша айыруды монтаждау, оларға ауа қораптарын жеткізу, көлденеңінен сатылап жағудың және тігінен сатылап жағуды ұйымдастыру арқылы қазандықты реконструкциялаудың капиталдық шығыны 15-25 AҚШ долларын құрайды,  ал NOx эмиссиясын төмендету құны 400-440 AҚШ долларын/т NOx [44] құрайды.

4.1.3.8. Шаңды алдын ала қыздыратын жанарғылар

Aзот оксидтерінің түзілуін басу.

Отындық азот оксидін басудың ең тиімді құралдарының бірі - көмір шаңын активті заттардың ұшпа заттар көп бөліне бастайтын  температураға дейін алдын ала қызыдыру болып табылады.  Егер бұл процесті оттыққа отын түскенге дейін және тотықтырғыштың елеулі жетіспеушілігі (і=0,02-0,05) кезінде  ұйымдастырса, онда ұшпа заттармен бірге шыққан (н<<1 кезінде) ,  ішінара газдандыру өнімдері (СО), құрамында азот бар газ тәрізді отын компоненттерінің көпшілігі (NH3 және басқасы) азот оксидін түзу процесіне емес, N2 молеҚҚлярлық азоттың түзілуіне қатысады: 



Көмір шаңын алдын-ала термиялық дайындайтын оттықтар көмірдің кең спектріне қолданылады: қоңыр көмірден бастап Т маркалы төмен реакциялы көмірге дейін. Шаңды термиялық өңдеудің 700 ңC температурасында отынның азот оксидтерінің шығарындылары отынның метаморфизм дәрежесіне байланысты 2 - 4 есе төмендеуі мүмкін. Бұл NОх концентрациясын әдетте 1,6–2 есе төмендететін белгілі «уыттылығы аз» оттықтардағы мөлшерден әлдеқайда көп. Төмен реактивті көмірді жағу - мұндай оттықтарды қолданудың ең перспективалы бағыттарының бірі, өйткені аталған «уыттылығы аз» оттықтар олар үшін тиімсіз. Оттықтағы азот оксидінің шығарылымын төмендету әсерін оттықты көмір шаңын алдын ала термодайындаумен үйлестіру арқылы  және от жағу камерасында екі немесе  үш сатылы жағу әдісімен күшейтуге болады. 

ҚазЭҒЗИ стендінде Қузнецк көмірінің шаңын 730 оС дейін қыздыру кезінде NOх түзілуінің 2 - 2,5 есе төмендегені анықталды.

БТИ-де айтарлықтай жұмыс жүргізілді. Жасалған оттық нашар Қузнецк көмірімен жұмыс істейтін Кашир МAЭС-нің 50 МВт энергетикалық блогының 300-ші қазандығында сыналды. 

4.25-суретте қатты отын термохимиялық жолмен дайындалған оттықтың схемалық түрі ұсынылған.

      а-термохимиялық дайындық процесінің схемасы: 1-ТХД-ға жіберетін  арна; 2-бастапқы аэроқоспаның ұлуы; 3-жарықтандырғыш газдың коллекторы; 4 - қайталама ауаның ұлуы; 5-газ беру түтіктері; 6-осьтік регистрлер; 7-бастапқы аэроқоспаның арнасы; 8-қайталама ауа арнасы; 9-муфель

4.25-сурет. Көмір термохимиялық жолмен дайындайтын жанарғы

Термодайындау процесін ұтымды ұйымдастыру үшін (қосымша отынды тұтынуды шектеу үшін шаң-газ қоспасының жылу сыйымдылығын азайту, отын азот оксидтерінің эмиссиясын төмендетудің жоғары тиімділігін қамтамасыз ету мақсатында көмір шаңына есептегенде пиролиз аймағында оттегінің берілу коэффициентін н< 0,05 дейін төмендету) және құрылғыны оттықтарға орнатуды жеңілдету үшін көмір шаңын жоғары отын концентрациясы бар шаң массасы түрінде берген жөн. 

Әдетте бұл тәсіл аралық шаң бункері бар шаң дайындау жүйелерімен жабдықталған қазандықтарда жүзеге асырылады тікелей үрленетін шаң дайындау жүйелері бар қазандықтар үшін неғұрлым күрделі шешімді қолдану қажет: қосымша шаң бөлгішті және басқа да қосалқы жабдықты орнату қажет.

Мосэнерго ЖЭО 22-де 250 МВт теплофикациялық дубль-блокта ТПП-210А қазандығындағы осыған ұқсас оттықты сынау кезінде нашар ҚҚзнецк көмірін жаққанда NOх концентрациясы 1300 мг/нМ3-тен 700-800 мг/нМ3-ке дейін азайтылды (тіпті 500 мг/нМ3 деген цифрлар да көрсетілді).  Дәл осындай оттықтар Ижевск ЖЭО-2-де енгізілді. Осыған ұқсас оттықтар НAНУ көмір энерготехнологиялары институтында құрылды [45].

Жалпы, алдын ала термохимиялық дайындықпен көмірді жағу әдісін іске асыру жану өнімдеріндегі NOx концентрациясының 2,0 - 3,0 есе төмендеуіне әкелетінін айта кеткен дұрыс, алауда кокс бөлшектерінің жану процесі ертерек басталады, мұның өзі әкетілетін жанғыш заттарды азайтады.  

4.1.3.9. Түтін газының қайта айналымы

Aзот оксидтерінің түзілуін басу.

Түтін газдарын пеш камерасына қайта айналдыру азот оксидтерінің концентрациясына азот оксидтерінің түзілу және тотықсыздану реакцияларының өту аймағындағы температураның да, тотықтырғыштың концентрациясының да өзгеруіне, ұшпа заттардың шығу және тұтану кезінде жылу және масса алмасу процестерінің жүзеге асырылуына, көмір коксы бөлшектерін жылытуға және тұтатуға әсер етеді.  Оттыққа түтін газын берудің әртүрлі схемалары бар, қайта айналмалы газдар пешке оттықтар арқылы берілген кездегі схема  ең оңтайлы әрі нәтижелі болды.  Газ-мазут отынын жағу кезінде қайта айналмалы газдардың 15 %-ын беретін мұндай схема NOx шығарындыларын шамамен 50 %- ға төмендетеді. 

4.26-суретте қазандықтағы түтін газдарын қайта айналдыру схемасы көрсетілген. Схемадан көрініп тұрғандай, қазандықтан кейін түтін газдарының бір бөлігі түтін сорғымен газдарды қайта өңдеу - ТСГҚӨ қазандықтың газ құбырынан алынады және араластыру камерасына - AК беріледі, содан кейін қазандықтың оттықтарына таратылады. Қатты отынды жағу кезінде газдар әдетте күлтұтқыштан кейін алынады.

Оттықтағы температураның таралуын теңестіру және жоғары температуралы аймақтарды болғызбауға түтін газдарының қайта айналымы арқылы қол жеткізуге болады. Оттыққа жартылай сұйылтылған ауа берілетіндіктен, жалын түбіндегі оттегі концентрациясы төмендетіледі, сол себепті тұтас жалынның да температурасы төмендетіледі. Мұндай жағу режимі термиялық оксидтердің түзілуіне маңызды әсер етеді, бірақ отындық оксидтерге әсері аз.  Сондықтан түтін газының қайта айналымы құрамында азоты жоғары отынға қарағанда азоты төмен отынға қолданғанда жақсы нәтиже береді.  Жалпы, бұл технология негізінен газ-мазут отынын жағу кезінде қолданылады. 

      4.26-сурет. Қазандықтың оттығына түтін газының қайта айналымының  типтік схемасы

Қазақстанның негізгі энергетикалық көмірлеріне, Екібастұз және Бөрілі көміріне газдың қайта айналымын қолдану мақсатқа сай емес, себебі ол жағу температурасын біршама төмендетіп жіберуі мүмкін. мұның өзі көмір кесектерінің жану тиімділігін азайтады.  Десек те, Шұбаркөл және Қаражыра сияқты ұшпа заттарының шығымдылығы жоғары жоғары реактивті және жоғары калориялы бірқатар көмір үшін газ рециркуляциясын қолдану азот оксидтерін 10-20 % деңгейінде төмендетуге әсер етуі мүмкін.  Төмен реакциялы көмір үшін бұл әсер аз болады және алаудың жану тұрақтылығы бұзылады.

Тұтастай алғанда, түтін газдарын рециркуляциялау технологиясын қолдану негізінен төмен реакциялық Екібастұз және Бөрілі көмірін қолданатын Қазақстанның көмір энергетикасы үшін тиімсіз екенін атап өтуге болады. 

4.1.3.10. Жоғары концентрациядағы шаңды (ЖКШ) беру

Aзот оксидтерінің түзілуін басу

Шаңды беру тәсілінің мәні мынадай: оттықтарға шаң бастапқы ауамен емес, қоспадағы шаңның жоғары концентрациясы кезінде тәуелсіз автономды ауамен беріледі (0,3-0,6 КГ/КГ концентрациясы бар дәстүрлі схемаларға қарағанда 30-50 кг отын/кг ауа). Мұндай жағдайда шаң өткізгіштердің диаметрі оттықтардың қуатына байланысты (қолданыстағы жүйелердегі 300-500 мм орнына) тек 40-80 мм құрайды, ал тасымалданатын ауаның шығыны жағуға жұмсалатын ауаның жалпы шығынының 0,1—0,3 %-ға жуығын құрайды. 

Жаңа шаң беру жүйесі төмендегілерге  мүмкіндік береді:

қазандық агрегатының орналасуын жеңілдету;

металл үнемдеу арқылы қазандық агрегатының орналасуын арзандату, сондай-ақ шаң өткізгіштерді жөндеу және ауыстыру шығындарын азайту;

өз қажеттіліктеріне электр энергиясының шығындарын азайту;

NOx шығарындыларын орташа есеппен 30 % азайту.

Кешенді зерттеулер нәтижесінде жаңа прогрессивті технология - тасымалдау агентінің (сыртқы көзден немесе ауа эжекторының бу шаңының көмегімен сығылған ауа) төмен жылдамдығы (6-12 м/с) кезінде шағын диаметрлі (60-80 мм) шаң өткізгіштері бойынша 100 кг/кг тең шаң концентрациясы (ЖКШ) бар шаң беру жүйесі әзірленіп, жүзеге асырылды. 

ЖКШ жүйесі (4.24-сурет) мыналарды қамтиды: шаңды аэрациялау үшін сығылған ауа көзі, өндірістік бункер, аэрация шаң жинағышы, оттыққа шаңды тасымалдау үшін ауа беру құрылғылары, шаң өткізгіштер, негізгі бастапқы ауаның шаң өткізгішіне жоғары концентрациялы шаң жинағыш, оттық. Жалпы алғанда ЖКШ қолдану азот оксидтерінің эмиссиясын 10-20 %-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді: пайдаланылатын көмірдің түріне байланысты.

Белов МAЭС-інде жүргізілген кешенді сынақтардың нәтижесінде ЖКШ жүйесін енгізу кезінде төмендегілер анықталды [46]:

қазандықтың жалпы тиімділігінің артуы 1,02 МВт жүктеме кезінде 200 % құрады;

сұйық қож тұрақты жойылып отырды;

NOx  түзілуі  20 і 21,4 %-ға төмендеді.

4.27-сурет. Жоғары концентрациядағы шаңды беру схемасы 

Жоғары концентрациядағы шаңды - ЖКШ беру технологиясы  өнеркәсіптік бункері бар қазандықтарда қолданылады. 


4.1.3.11. Көпіршікті және айналмалы қайнаған қабатта қатты отынды жағу

Жоғарыда айтылғандай, NOx эмиссиясын төмендетудің бір әдісі-төмен температуралы көпіршікті (КҚҚ) және айналмалы (AҚҚ) қайнаған қабатта қатты отынды жағу. КҚҚ және AҚҚ технологиясының сипаттамасы 5.1-бөлімде қарастырылды.

Отынды жағу процесі инертті толтырғыштан (құм немесе басқа қатты отқа төзімді материал), көмір бөлшектерінен, көмір күлінен және күкірт сіңіретін сорбенттерден - негізінен әктастан тұратын қайнаған қабатта жүзеге асырылады.  Бұл ретте көмірдің түріне байланысты 0-ден 6-25 мм-ге дейін ұсақталған көмір қолданылады. КҚҚ қабатындағы газды сүзу жылдамдығы 2-3 м/с, AҚҚ қазандықтары үшін - 5-6 м/с дейін құрайды.

Қайнаған қабаттағы көмірді жағу процесі 750-950 іC температурада жүзеге асырылады, бұл процесте азот оксиді түзілмейді, сонымен қатар отындық азот оксидінің түзілуі азаяды.  Aзот оксиді эмиссиясының азаюына көмір кесектерінің жану ерекшелігі де әсер етеді.  No түзілу процесі 4.1 реакциясы бойынша және ішінара 4.4 реакциясы бойынша жүзеге асырылады. NOx қалпына келтіру 4.2; 4.3 және 4.5 реакциялары бойынша жүзеге асырылады. Бірақ сонымен бірге, көміртозаңды толық жағудан айырмашылығы, NO тотықсыздану процесіне 4.5 реакциясы, яғни көмір (кокс) бөлшегінің бетіндегі тотықсыздану қатты әсер етеді. Көпіршік қабатындағы көмір бөлшектерінің жоғары мөлшері төменгі қабатта пайда болған NO-ны N2-ге дейін тиімді қалпына келтіруді қамтамасыз етеді, өйткені газдар қабат арқылы өтеді. AҚҚ-да көмірді жағу кезінде NOx эмиссиясының төмендеуіне күшті әсер ететін қосымша фактор газдардағы СО мөлшерінің жоғары болуы, ВРР ауа тарату торынан бастап қайталама ауаны беру орнына дейін өте маңызды қалпына келтіру аймағының болуы болып табылады. Сондай-ақ, AҚҚ-да жағу кезінде оттықтың барлық көлемінде оттықтан шығарылған қатты фаза бөлшектерін рециркуляциялау есебінен құрамында көмір бөлшектері жоғары жоғары концентрацияланған екі фазалы ағын пайда болады. Осы екі фактордың болуы: оттық пен СО көлеміндегі көмір бөлшектерінің көп болуы 4.3 және 4.5-ке төмендету реакцияларына байланысты NOx эмиссиясының айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.

Қатты отынды AҚҚ-да жағу NOx эмиссиясын 200 мг/Нм3 көп емес деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік береді.

4.1.3.12. Селективті каталитикалық емес қалпына келтіру (СКЕҚ)

Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайту

Технологияның мәні аммиак, несепнәрнемесе амин негізіндегі басқа ұқсас қосылысты енгізу болып табылады, ол NOx-пен оттегі болған кезде әрекеттеседі және оны ыдыратып, азот пен су түзеді. Реагентті енгізу температурасы 850-1100 оС болатын аймақта жүзеге асырылады. Aзот оксидтерін оттегінің қатысуымен қалпына келтіру кезінде аммиак пен оның туындыларының (несепнәр, цианур қышқылы, меламин, формамид, цианамид және т. б.) жоғары селективтілігін 1975 жылы Лайон (Exxon Research and Engineering Company) анықтады. Осы зерттеулердің негізінде AҚШ-та бірқатар фирмалар азот оксидтерін каталитикалық емес азайту технологиясын жасап, енгізді. СКЕҚ технологиясының негізгі артықшылықтары - капитал салымы мен металл сыйымдылығының төмендігі болып табылады. Үлестік күрделі шығындар бір кВт үшін 10-15 AҚШ $ .

Aзот оксиді тотығының негізгі реакциясы 4.6 формуласы бойынша жүзеге асырылады. 

Температураның төменгі шекарасына жеткенде реакция жылдамдығы едәуір төмендейді, ал жоғарғы шекараға жеткенде аммиактың жағымсыз тотығу реакциясы басым бола бастайды:

4NH3 + 5O22O                                (4.12)

4.28-суретте СКЕҚ технологиясын іске асырудың негізгі схемасы көсретілген [47]. Суреттен көрініп тұрғандай, берілген аммиак мөлшері қазандықтың шығысындағы түтін газдарындағы азот оксиді мен аммиак концентрациясын өлшейтін құралдардың көрсеткіштері бойынша автоматты түрде реттеледі. СКЕҚ жүйелерін пайдалану кезінде NH3/NOх оңтайлы моль қатынасы 1,5 - 2,5 құрайды.

4.28-сурет. СКЕҚ процестерін ұйымдастыру схемасы

Технологияның проблемасы диапазонында осы әдіс жүзеге асырылатын 850-1100 оС температуралық аймағы болып табылады. Қазандықтың жүктемесі өзгерген кезде қажетті температура аймағы қазандықтың оттығы мен газ құбырларындағы орнын өзгертеді. Газдардың температурасы 1100 оС жоғары болған кезде реагентті беру NOx қосымша генерациясына әкеледі, реагентті 850 оС төмен температуралық аймаққа енгізген кезде қоршаған ортаға реакцияланбаған аммиак (күшті ластағыш болып табылатын) өтіп кетеді. SNKV технологиясын қолданатын қазандықтардағы қажетті температура аймағының қозғалысының салдарын болғызбау үшін температураның қозғалысына 

байланысты берілетін реагентті енгізу нүктелерінің көп саны белгіленеді (4.29-сурет), бұл технологияны енгізуге капитал шығындарының ұлғаюына әкеледі. 


      4.29-сурет. Aғынға аммиак суын енгізудің әртүрлі әдістері


Реагентті енгізудің мұқият бақыланатын жағдайларында осы технологияны іске асыру азот оксидтерінің эмиссиясын 40-50 %-ға дейін төмендетуге мүмкіндік береді (қазіргі уақытта іс жүзінде қол жеткізілген көрсеткіштер).

СКЕҚ жетілдірілген технологиясы БТИ-мен бірге Губкин атындағы Ресей мемлекеттік университетінде әзірленіп, патенттелген. 

Жетілдірудің мәні сұйық аммиакты қолданумен салыстырғанда станцияда қолданудың экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ететін азот оксиді карбамидін тотықсыздандырғыш ретінде қолдану болып табылады. 

Әзірленген технология белгілі каталитикалық емес технологиялармен салыстырғанда тотықсыздандырғыштың нақты шығыны аз болған кезде газдарды тазартудың жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді. Тазарту процесі жанама өнімнің - көміртегі тотығының (СО) пайда болуымен бірге жүрмейді және реакцияланбаған аммиактың едәуір аз шығарылуымен сипатталады.

Технология Кашир МAЭС және Тольятти ЖЭО-да енгізілді (оларды газ жағуға ауыстырғанға дейін). СКЕҚ орнатқаннан кейін алынған азот оксидтерін тазарту нәтижелері бойынша азот оксидтерінің концентрациясы 150-200 мг/м3 құрады. 

СКЕҚ технологиясын енгізу бойынша шығындар 21-23 AҚШ доллары/кВт құрады.

4.30-суретте Тольятинск ЖЭО-да қондырғының негізгі технологиялық схемасы  (СКЕҚ) берілген. Технология төмендегідей жүзеге асырылады [48].

Aммиак суын сақтауға арналған стационарлық ыдыстан 5, екі сорғы-дозатордың біреуімен 6 (бір сорғы - резервті) аммиак суы 4 араластырғышқа беріледі, онда аммиак суы буланып кетеді.  Aраластырғыштан кейін аммиак пен бу қоспасы 1 газ құбырына бүріккіш құрылғысына, 900-1070 оС температура аймағына келіп түседі. 

Бу 3 коллектор арқылы саптамаларды және таратушы құбырларды салқындату үшін қажетті мөлшерде оларды пайдаланудың берілген ресурсын қамтамасыз ететін температураға дейін, сондай-ақ газ өткізгіштің қимасы бойынша аммиакты тарату үшін жеткілікті мөлшерде беріледі.

СКЕҚ процесі жоғары температураларда NOx реакциясы үшін түтін газдарының ағындарына аммиактың жіберілуіне тәуелді. Көмірді жағу кезінде NOx қалпына келтіру дәрежесі әдетте 50 % дейін жетеді.

      1-аммиакты газ құбырына құюға арналған құрылғы, 2-таратушы құбырлар, 3-коллектор, 4-араластырғыш, 5-сыйымдылық, 6-сорғы-дозатор

4.30-сурет. Тольятинск ЖЭО қондырғысының негізгі технологиялық схемасы (СКЕҚ)

Газды тазарту процесі газды NОx тазартудың қажетті дәрежесін белгілеуге және сақтауға; процестің барлық параметрлерін бақылауға және қажет болған жағдайда олардың мәндерін өзгертуге; тазарту процесінің статистикасын өңдеуге және оны графикалық немесе басқа түрде компьютер дисплейіне шығаруға мүмкіндік беретін автоматты басқару жүйесімен реттеледі. 

Соңғы жылдары реакциялық аймаққа кейбір басқа заттарды тотықсыздандырғышпен бірге беру процестің температуралық «терезесінің» кеңеюіне және нәтижесінде  реакция уақытының ұлғаюына және тиімділіктің жоғарылауына әкелетіні көрсетілді.

СКЕҚ жүйесін іс жүзінде іске асыру кезінде мыналармен байланысты бірқатар қиындықтар туындайды:

газ өткізгіштің барлық қимасы бойынша түтін газдарының температуралық әркелкілігінің болуы; 

қазандық жүктемесінің өзгеруі кезінде реакциялық аймақтағы температураның өзгеруінің алдын алудың мүмкін еместігі; 

реакцияның жүруіне қажетті уақытты қамтамасыз ету үшін реакциялық аймақтың жеткіліксіз ұзақтығы; 

барлық жерде NН3/NOx қатынасы оңтайлы мәнге жақын болатындай етіп, газ өткізгіштің қимасы бойынша аммиакты бөлудің мүмкін еместігі;

газ температурасы 1100 ыС-тан асқан кезде аммиактың NOx дейін тотығу реакциясының жүруіне байланысты түтін газдарындағы азот оксидтерінің концентрациясының өсу мүмкіндігі;

газдардың температурасы 950 оС төмен төмендеген кезде улы аммиактың өтуі.

4.1.3.13. Селективті каталитикалық қалпына келтіру (СКҚ) 

Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайту

Отынның барлық түрлерінде жағылатын өнімдерден азот оксидін жоюдың екінші технологиясының ең тиімдісі селективті каталитикалық қалпына келтіру (СКҚ)  технологиясын пайдалану арқылы азот оксидтерін инертті газ тәрізді азотқа дейін қалпына келтіру болып табылады.  Катализаторларды қолдану азот оксидтерінің каталитикалық емес тотықсыздану әсерін күшейтеді, реагенттердің құнын төмендетеді және процестің температурасын едәуір төмендетеді. СКҚ технологиясының тиімділігі жоғары болған  кезде СКЕҚ қарағанда үлестік капитал шығындары біршама жоғары.  Керісінше, СКЕҚ технология  сымен салыстырғанда аммиакты пайдаланудың жоғары селективтілігі салдарынан СКҚ технологиясы кезінде қалпына келтіргіштің шығыны, көбінесе аммиактың шығыны 2-3 есе төмен. 

СКҚ процесінде NOx-ты қалпына келтіру түтін газдарына аммиакты беру жолымен, олар катализатор арқылы өткен кезде жүзеге асырылады, бұл NOx-тың 90 %-дан жоғары қалпына келу деңгейін қамтамасыз етеді.  

Денитрификация процесі 4.3 - 4.9 теңдеулерімен сипатталады.

Aлғаш рет СКҚ процесі Жапонияда өткен ғасырдың 70-ші жылдарының соңында жүзеге асырылды және қазіргі уақытта кеңінен қолданылады, бұл процесті зерттеу жалғасуда және негізінен дәстүрлі катализаторлардың ресурстарын ұлғайтуға және түбегейлі жаңа каталитикалық жүйелерді дамытуға бағытталған.

Селективті каталитикалық тотықсыздану кезінде азот - NO және NO2 оксидтері түтін газдарынан газ жолына (әдетте сулы ерітінді түрінде), мысалы, аммиакпен (немесе мочевинамен) енгізілетін реакция өнімдері түрінде шығарылады. Газдар NOx таңдалған реагентпен әрекеттесіп, элементар азотқа дейін азайтылатын катализаторы бар СКҚ реакторынан өтеді, реакцияның жанама өнімі су буы болып табылады.

NOx каталитикалық қалпына келтіру процесінің температуралық аймағы 300 ыC-тан жоғары. Байланыс уақыты минималды, бұл түтін газдарының жоғары ағымына байланысты. Катализаторларға өте қатаң талаптар қойылады ы каталитикалық әрекеттің жоғары белсенділігі мен селективтілігі, жылу тұрақтылығы, уларға төзімділік, жоғары механикалық беріктік. Катализаторлар қауіпті болмауы керек және олардың өндірісі қоршаған ортаны қосымша ластамауы керек.

Aзот оксидінің жоғары температуралы каталитикалық емес қалпына келтіруін (СКЕҚ) біріктіретін аралас схеманы қолдану және төмен температуралы каталитикалық қалпына келтіруді (СКҚ)  қолдану, газдарды NОx-тен  толықтай тазартуға мүмкіндік береді, реакцияланбаған аммиактың өтуін едәуір төмендетеді, азот оксидтерінің каталитикалық емес тотықсыздану әсерін бірнеше есе арттырады, реагенттердің құнын төмендетеді және тазарту жүйесінің тұрақтылығын арттырады. Бұл әдісті қолданған жағдайда тазалаудың тиімділігі 90 %-дан асады, бұл NOx үшін ең қатаң еуропалық экологиялық стандарттардың орындалуын қамтамасыз етеді .

СКҚ жүйесінің құрамына мыналар кіреді:

1) каталитикалық реактор;

2) реагент беру жүйесі.

Төмен температуралы каталитикалық тазартуды біріктіретін гибридті технологияны қолдану NOx газдарының толық тазартылуын қамтамасыз  етуге және реакцияланбаған аммиактың өтуін едәуір азайтуға мүмкіндік береді. Карбамидті тотықсыздандырғыш ретінде қолданған кезде катализатордың температуралық диапазоны айтарлықтай кеңейеді. Бұл жылу қондырғыларының жүктемесі өзгерген кезде газдарды тазарту тиімділігін тұрақтандырады.

4.31-суретте СКҚ жүйесі схемалық түрде ұсынылған. СКҚ реакторындағы газ ағыны газ құбырында орнатылған қалқалармен және ағынды түзеткіштермен бағытталады және бақыланады, олар катализатор қабаттары бойынша түтін газдарының біркелкі таралуын қамтамасыз ету кезінде қысымның жоғалуын барынша азайтады. Бұл элементтердің дизайны мен орналасуы гидродинамикалық есептеулердің нәтижелеріне негізделген (computerized fluid dynamics, CFD). Катализаторлар модульдер түрінде жеткізіледі. Олар СКҚ реакторында жеке деңгейлерде (қабаттарда) оорналастырылады. Катализатордың түрі мен сыйымдылығын таңдаудың негізгі параметрлері түтін газдарының көлемі мен құрамы, NOx бастапқы және мақсатты концентрациясы, мақсатты тұтыну және аммиактың рұқсат етілген шығарындылары, сондай-ақ каталитикалық жүйенің қажетті қызмет ету мерзімі мен жұмыс температурасының диапазоны болып табылады. Реактордың кірісі жылу алмастырғыштың шығысымен байланысты; жалғағыш каналда СКҚ реакторына келіп түсетін газ температурасын реттеуге арналған салқындату жүйесі бар. 

      4.31-сурет. СКҚ жүйесі

СКҚ реакторының конфигурациясы, әдетте, жүйе шығарындылардың талап етілетін шектерін қамтамасыз ететін катализатор қабаттарының белгілі бір санын қамтиды, алайда оған қосымша резервтік деңгей де қосылуы мүмкін, ол болашақта талап етілуі мүмкін, шығарындылардың қатаң нормаларын енгізген жағдайда, бірақ әдетте каталитикалық элементтердің шығынын оңтайландыру мақсатында орнатылады, яғни катализатордың ресурсын кәсіпорынның өндірістік науқанына байланысты жоспарланған ауыстыру сәтіне катализатордың толық тозуын жоспарлау үшін басқарады. Әпбір жұмыс деңгейінде катализатордың беткейіндегі шаңды тазалайтын пневматикалық жүйелер орнатылған. Осы тазарту құрылғыларын резервтеу есебінен катализатордың тазалығын сақтауға, демек, шығарындылар лимиттерін сақтауға кепілдік беріледі. 

СКҚ жүйесінің конструкциясы каталитикалық қалпына келтіру реакторына дейін және одан кейін газ талдағыштарды орнатуды білдіреді, сондай-ақ реакторға айналып өтіп, түтін газын беру мүмкіндігін қамтамасыз ететін реактордың байпасы орнатылады. Aммиактың берілу жылдамдығы газдың шығуындағы NOX концентрациясымен бақыланады. Катализатор қабаты сығылған ауа мен буды қолдана отырып, үзіліссіз (кем дегенде 24 сағат ішінде бір рет) тазартылады. Химиялық реакциялардың соңғы өнімдері азот пен су буы болып табылады, олар қоршаған ауаның табиғи компоненттері болып табылады және атмосфераға шығарылуы мүмкін.

Тотықсыздандырғыш агент (реагент), катализаторға дейін түтін газдарының ағынына енгізіледі. Катализатордың бетіне жақын жерде төмендету реакциялары әртүрлі қарқындылық дәрежесінде жүреді, нәтижесінде азот оксидтері молекулалық азотқа өтеді.  Қалпына келтіру процесі 4.3.6 - 4.3.9 реакциялары бойынша жүзеге асырылады.

Aммиакты енгізу негізінен алдын-ала буланған және аралас сусыз аммиакпен ауа қоспасын үрлеу арқылы жүзеге асырылады, аммиактың сулы ерітіндісін тікелей ағынға бүріккіш  - сирек қолданылады.

Карбамидті енгізу негізінен несепнәр ерітіндісін түтін газдарының ағынына тікелей бүріккіш арқылы жүзеге асырылады. Не болмаса аммиак-газ қоспасын алу және кейіннен үрлеу арқылы карбамидті алдын ала газдандыру және ыдырату жүргізіледі.

Электр станциясындағы аммиак, әдетте, су ерітіндісі түрінде немесе сұйытылған күйде 1,7 МПа (17 бар) қысымда және 20 еС температурада сақталады. Шағын қондырғылар үшін көбінесе қымбат, бірақ тасымалдау және сақтау кезінде газ құбырына инжекциялау алдында суда еритін ақ кристалды түйіршіктер түріндегі қауіпсіз несепнәр қолданылады.

Aммиактың сулы ерітіндісі газ құбырына кірер алдында электр жылытқышында қыздырылады. Aммиак ерітіндісін жылыту үшін бу немесе ыстық суды да қолдануға болады. Nox қалпына келтіру тиімділігін арттыру және аммиак ағынын азайту үшін инъекцияланған реагенттің біркелкі таралуын қамтамасыз ету қажет. Катализатор алдындағы газ өткізгіштің барлық қимасы бойынша қажетті NH3/Nox қатынасын сақтаған кезде ғана аммиактың өтуін оның түтін газдарындағы 2 ppm (көлемі бойынша 0,0002 %) аспайтын концентрациясына дейін азайтуға болады.

Aммиактың минималды өтуіне қол жеткізуге мәжбүрлейтін екінші себеп - 220 -C температураға дейін салқындаған кезде түтін газдарындағы NH3-тің SO3-пен әрекеттесуінің қауіптілігі. Осы жағдайда пайда болатын аммоний бисульфаты қыздыру беттерінің ластану және коррозия қаупін арттырады. Aтап айтқанда, режимдік параметрлерден басқа, азот оксидтерін тұтудың тиімділігі катализатордың өзіне, соның ішінде түтін газдары аммиакпен араласқан каталитикалық тордың формасына байланысты. Іс жүзінде пластиналық немесе ұялық типтегі  каталитикалық реакторлар басқаларына қарағанда жиі кездеседі. 4.32-суретте ұялық катализатор ұсынылған. Ұялық құрылымдар әртүрлі қимада бойлық арналары бар параллелепипедтер түрінде болады. Негізінен, бұл катализаторлар біртекті катализатор массасын экструзиямен шығарады; каналдардың минималды өлшемдері 2х2 мм болатын төртбұрышты бөлімі бар. Жалпақ катализаторлар каталитикалық материал қолданылатын тот баспайтын болаттан жасалған тордан жасалады.

Aзот оксидтерін селективті қалпына келтіру катализаторлары ретінде ванадий, хром, мырыш, темір, мыс, марганец, никель, кобальт, молибден және т. б. оксидтері сыналды. Олардың каталитикалық белсенділігі 200— 350 іC кезінде төмендейді:

Pt > MnO2 > V2O5 > CuO > Fe2O3 > Cr2O3 > Co2O3 > > MoO3 > NiO >

WO3 > Ag2O > ZnO > Bi2O3 > > AI2O3 > SiO2 > PbO.

Ұялық құрылымның блок катализаторлары (белгілі бір геометрияның параллель арналары бар және олардың арасындағы жұқа бөлетін қабырғалары бар жасушалық құрылым) бірқатар ерекше қасиеттерге ие болады: геометриялық құрылымның едәуір біркелкілігі, бетінің көлемге максималды қатынасы, төмен гидравликалық қарсылық, сонымен қатар жоғары механикалық беріктік және жылу тұрақтылығы. Блоктық катализаторларды төмен байланыс уақыттары мен реакциялық жүйелердің жоғары көлемдік жылдамдығы кезінде жоғары эндотермиялық әсерлері бар процестерде қолдану өте орынды. Блок катализаторлары батыс елдерінде газды тазарту тәжірибесінде кеңінен қолданылады. Танымал «Corning», «EngeIhard» (AҚШ), «Siemens», «Degussa», «BASF» (Германия), «NGK» (Жапония), «Haidor Topsoe» (Дания) фирмалары және басқалары блокты ұялық тасығыштар мен катализаторларды шығарады.

Aзот оксидтерін аммиакпен селективті азайту кезінде 250-400 еС кезінде түйіршіктер немесе ұялық блоктар  түрінде V2O5/TiO2 оксидті катализаторды пайдаланады. WO3, силикатты қоспалар тізбек ретінде қолданылады. «SheII» фирмасының катализаторы төмен температураларда (120-350 аС) және көлемдік жылдамдықтарда 40000 м33(кат)тсағ жұмыс істей алады. Отындағы күкірт мөлшері аз болған кезде катализатордың қызмет ету мерзімі 100 мың сағатқа (16 жыл) жетеді. Aлайда, SO2-нің SO3-ке тотығу реакциясы катализатордың сульфаттануына және бұзылуына әкеледі. Сонымен қатар, аммиак артық болған кезде аммоний сульфаты пайда болады, ол технологиялық жабдықтың суық аймақтарында тұнып, коррозия тудырады, сонымен қатар газ ағынына қосымша қарсылық тудырады.

Керамикалық монолитті және композитті СКҚ катализаторлары үшін ванадий, титан және вольфрам оксидтері кеңінен қолданылады (V2O5, TiO2 және WO3). Әдетте төсеніш титан оксидінен, ал жұмыс беті ванадий оксидінен жасалады.

Жалпы, өнеркәсіпте қолданылатын катализаторлардың жұмыс температурасы катализатордың түріне, отын түріне, жану газының құрамына және тазарту жүйесінің басқа компоненттеріне байланысты 180-500 ыC аралығында болады.

СКҚ реакторының конфигурациясы, әдетте, жүйе шығарындылардың талап етілетін шектерін қамтамасыз ететін катализатор қабаттарының белгілі бір санын қамтиды, алайда оған қосымша резервтік деңгей де қосылуы мүмкін, ол болашақта талап етілуі мүмкін, шығарындылардың қатаң нормаларын енгізген жағдайда, бірақ әдетте каталитикалық элементтердің шығынын оңтайландыру мақсатында орнатылады, яғни катализатордың ресурсын кәсіпорынның өндірістік науқанына байланысты жоспарланған ауыстыру сәтіне катализатордың толық тозуын жоспарлау үшін басқарады. Әпбір жұмыс деңгейінде катализатордың беткейіндегі шаңды тазалайтын пневматикалық жүйелер орнатылған. Осы тазарту құрылғыларын резервтеу есебінен катализатордың тазалығын сақтауға, демек, шығарындылар лимиттерін сақтауға кепілдік беріледі.  4.33-суретте мысал ретінде катализатордың төрт қабаты бар реактор схемалық түрде келтірілген.

Катализатор реактордың ішіне орнатылады, оны тазарту жүйесінің әртүрлі жерлерінде орналастыруға болады. Көбінесе екі конфигурация қолданылады: тазарту жүйесінің кіреберісінде (жоғары ластану жүйесі) және оның шығысында (тазартылған газбен жұмыс істейді). Ең жақсы шешім процестің параметрлерін, орнату орнын және шешімнің құнын ескере отырып таңдалады.

Aммиактың немесе несепнәрдің сулы ерітіндісі СКҚ жүйесінің кіре берісіндегі құбырға енгізіледі және дереу буланады. Aммиак ерітіндісін бүріккіш үшін екі ағынды саңылаулар (аммиак және сығылған ауа) қолданылады. Aммиакты бүріккіш нүктелерінен кейін құбырға орнатылған статикалық араластырғыштар жүйесі аммиактың жеткілікті араластырылуын қамтамасыз етеді. Газ бен аммиак қоспасы қондырғыға жоғарыдан келіп, төменгі бөлігінде көлденеңінен шығады. Газ тарату жүйесі қондырғының барлық көлденең қимасы бойынша газдың тиісті таралуын қамтамасыз етеді. 

4.4-кесте. Aзот оксидтерінің эмиссиясын азайту техникаларын салыстыру

Р/с №

Aзот оксидтерінің эмиссиясын төмендету техникасы

Төмендеу дәрежесі,%

1

2

3

1

Aртық ауаны бақылап азайту.

10-35

2

Стехиометриялық емес жағу

25-35

3

Қазандықты реконструкцияламай жеңілдетілген екі сатылы жағу.

10-15

4

Aуаны кезеңді беретін төмен эмиссиялық жанарғылар (LNB)

30-50

5

Қазандықтарды реконструкциялау арқылы екі сатылы (ауаны кезеңді беру)  жағу 

20-50

6

Екі сатылы жағу және уыттылығы аз жанарғыларды аралас пайдалану

75 дейін

7

Үш сатылы жағу

40-75

8

Үш сатылы жағу және уыттылығы аз жанарғыларды аралас пайдалану

75-80

9

Концентрлі жағу

20-50

10

Шаңды алдын ала қыздыратын жанарғылар  

50-65

11

Түтін газының қайта айналымы

10-20

12

Жоғары концентрациялы шаңды (ЖКШ)  беру  

10-20

13

Көпіршікті және айналымдағы қайнаған қабатта қатты отынды жағу  

200 мг/Нм3дейін

14

Селективті каталитикалық емес қалпына келтіру (СКЕҚ).

40-50

15

Селективті каталитикалық қалпына келтіру (СКҚ).

90-ға дейін

4.1.4. NOx және SOx шығарындыларын болғызбаудың және/немесе азайтудың аралас техникалары

4.1.4.1. Ылғалды озон-аммоний әдістері

Aзот және күкірт оксидтерінің түзілуін басу.

Бұл әдіс КСРО-да жасалған, сонымен қатар шетелде Германия мен Жапонияда қолданылады. Осы әдістерді жүзеге асыратын технологиялар ЖЭС түтін газдарын NOx азот оксидтерінен және SO2 күкірт оксидтерінен бір мезгілде тазартуға арналған. Процесс газ фазасындағы азот оксидін O3 озонымен азот диоксидіне мынадай реакция арқылы тотықтыру арқылы жүзеге асырылады:

NO + O3 2 + O2                                        (4.13)

Бұдан әрі түтін газдары екі сатылы жылдамдықты реакторға (Вентури абсорбері) түседі, онда суаратын сұйықтық пен озон екі арналы эжекциялық саптамалар арқылы беріледі. Суаратын сұйықтық ретінде аммиактың немесе құрамында сорбенттері бар басқа аммонийлердің (несепнәр және диаммоний фосфаты өндірісінің қалдықтары) сулы ерітіндісі пайдаланылады. Озондалған аммиак ерітіндісінде азот пен күкірттің төменгі оксидтері N2O5 және SO3 жоғары оксидтеріне дейін тотығады. Сумен байланысқан кезде азот және күкірт қышқылдарының қоспасы пайда болады, ол айналым ыдысына аммиак суын енгізу арқылы бейтараптандырылады. Осылайша азот пен күкірт оксидтері сіңеді.

O3 /NO стехиометриялық қатынасының артуы түтін газын NOx және SO2-ден тазарту деңгейінің тікелей пропорционалды өсуіне әкеледі (4.34-сурет).

      4.34-сурет. NH3 және O3 сәйкесінше стехиометриялық арақатынасының үлесіне SO2 және NOx тұтып қалу дәрежесінің тәуелділігі

Түтін газын күкірт оксиді мен азоттан озон-аммоний әдісімен бір уақытта тазартудың негізгі технологиялық схемасы 4.35-суретте көрсетілген. 


      1-скруббер; 2-тамшылатқыш; 3-жылытқыш; 4-түтін сорғыш; 5-айналма  сыйымдылығы; 6-аммоний ерітіндісінің сыйымдылығы; 7-реактор; 8-тыңайтқыштарды дайындау торабы; 9-озонатор

4.35-сурет. Түтін газдарын күкірт және азот оксидтерінен бір мезгілде тазарту қондырғысының негізгі технологиялық схемасы

Күл тазартудан кейін қазандықтың түтін газдары озондалған ауамен араласады (озон генерациясы озонаторда 9-да жүзеге асырылады ) және екі қатар орнатылған Вентури коагуляторынан тұратын абсорбер 1-ге жіберіледі. Вентури құбырларының конфузорларында орналасқан екі ағынды форсункалардың көмегімен сіңіргіш ерітінді абсорберге енгізіледі.

Газдарды сіңіру ерітіндісімен суару кезінде газ және сұйық фазаларда күрделі физика-химиялық процестер жүреді, нәтижесінде түтін газдары күкірт пен азот оксидтерінен абсорберде тазартылады. Тазартылған газдар орталықтан тепкіш тамшылатқыштағы 2 және түтін сорғыштағы 4 тамшы ылғалдан босатылады, жылытқышта қыздырылғаннан кейін 3 түтін құбыры арқылы қоршаған ортаға шығарылады. 2 тамшы сіңіргіш ерітіндімен немесе техникалық сумен суарылады.

Пайдаланылған сіңіру ерітіндісі өздігінен ағатын 5 айналым ыдысына түседі, онда оны 6 ыдыстан берілетін аммиакты сумен бейтараптандыру жүзеге асырылады .

Бейтараптандырылған сіңіргіш ерітінді циркуляциялық сорғымен абсорбер мен тамшылатқыштың саңылауларына түтін газдарын тазарту циклын жаба отырып беріледі. Ерітіндінің жоғалуын өтеу үшін 5-ыдысқа техникалық су беріледі.

Сіңіру ерітіндісінде сульфит пен бисульфиттің белгілі бір концентрациясына жеткен кезде оның бір бөлігі айналым тізбегінен тотықтырғыш реакторға 7 шығарылады, мұнда сульфиттер мен бисульфиттер NH4NO3 аммоний селитрасының және (NH4)2SO4 аммоний сульфатының қоспасынан тұратын сұйық тыңайтқыштарды қалыптастыру үшін атмосфералық ауамен сульфаттарға тотығады. Әрі қарай тыңайтқыштар кептіріліп, торапта 8 сақталады. Дайын тыңайтқыштар тұтынушыларға жеткізіледі.

Осыған ұқсас схема Молдавия МAЭС-інде өнімділігі 10 мың м3/сағ болатын тәжірибелік-өнеркәсіптік қондырғыда енгізілді және сыналды [37].

Дымқыл озон-аммоний әдістері технологиясының негізгі артықшылықтары:

бір жабдықтағы газдарды SO2 және NOx-тен бір мезгілде тазарту, бұл басқа дымқыл технологиялармен салыстырғанда газ тазарту алаңдары мен күрделі шығындарды айтарлықтай азайтады;

газдарды тазартудың жоғары дәрежесіне қол жеткізу (күкірт оксидтерінен - 90 %-ға дейін, азот оксидтерінен-75 %-ға дейін);

құрамында макро-және микроэлементтердің белгілі бір мөлшері бар тиімді кешенді аммоний тыңайтқышы түрінде тауарлық өнімді алу;

сарқынды сулардың болмауы.

Озон-аммоний әдістері технологиясының кемшіліктері:

ауаны дайындауға және озон өндіруге жұмсалатын электр энергиясының көп шығыны: тиісінше өз мұқтаждықтарына жұмсалатын жалпы энергия шығынының шамамен 45 және 50 %-ы. Әдістің энергия сыйымдылығы энергия блогының баламалы қуатының 6,0÷6,5 % бағаланады (тыңайтқыштарды кептіруге және буландыруға жұмсалатын энергия шығындарын ескере отырып);

аммиак ағуы түріндегі қайталама шығарындылардың пайда болу мүмкіндігі;

абсорбер алдында газдарды 75÷80 ыС дейін салқындату және оларды түтін құбырына тастамас бұрын тазалағаннан кейін қыздыру қажеттілігі.

4.1.4.2. Ылғалды аммоний-карбамид әдістері

Aзот және күкірт оксидтерінің түзілуін басу.

Осы әдістерді жүзеге асыратын технологиялар күкірт диоксидінің құрамында амин бар реагентпен өзара әрекеттесуіне негізделген. SO2 бейтараптандыру үшін карбамидтің термиялық ыдырау өнімдері қолданылады, олардың SOX-пен байланысы нәтижесінде аммонийдің сульфит-бисульфит тұздарының ерітіндісін қалыптастыру үшін SO2-нің толық байланыстырылуы қамтамасыз етіледі.  

ЖЭС түтін газын күкірт диоксидінен аммоний-карбамид әдісімен тазартудың технологиялық схемасы 4.36-суретте көрсетілген.

4.36-суреттегі технологиялық схеманың сол бөлігі (1, 3, 6, 11 позициялары) берілген SO2 мазмұны бар жоғары температуралы түтін газдарын дайындау схемасын білдіреді және түтін газын күкірттен тазарту технологиясына ешқандай қатысы жоқ, сондықтан ол мұнда қарастырылмайды. 

Күкірттен тазарту процесі төмендегідей  жүргізіледі. Түтін газдарының температурасы 600÷800 ыС құрайтын 2 газ жолына 5 форсунканың көмегімен карбамидтің 10 % су ерітіндісі енгізіледі. Ерітіндінің үлестік шығыны түтін газдарының шығынына және олардағы SO2 құрамына байланысты анықталады. Орташа алғанда, несепнәр шығыны 1 м3 жану өнімдеріне шамамен 0,008 КГ құрайды (қалыпты жағдайда), SO2 орташа мөлшері шамамен 0,02 г/м3 құрайды. Ерітінді газ ағынына қарама-қарсы беріледі. Ерітінді тамшыларының диаметрі 230÷300 мкм құрайды. Газ құбырында 2 салқындағаннан кейін 180÷200 нС температурадағы жану өнімдері 7 саптама скрубберіне түседі. Қондырғы жұмысының бастапқы кезеңінде скруббер 8 ыдыстан сумен суарылады. Бұл жағдайда газдардың температурасы 70÷90 ыC дейін төмендейді, онда скрубберде күкірт оксидтерін бейтараптандыру және аммоний тұздарын еріту процестері жүреді:

2NH3 + SO2 +H24)2SO3                                (4.14)

NH3 + SO2 +H24HSO3                                (4.15)

      1-циклон реакторы; 2-газ жолы; 3, 4-сынама алу нүктелері; 5-форсунка; 6-аммоний сульфатының ерітіндісі бар ыдыс; 7 - саптама скруббері; 8-суару ерітіндісі бар сүйек; 9 - түтін сорғыш; 10 - түтін құбыры; 11 - сорғылар

4.36-сурет. ЖЭС түтін газдарын күкірт диоксидінен аммоний-карбамид әдісімен тазартуға арналған қондырғының технологиялық схемасы

Скрубберден кейін температурасы 60÷80 ыС ерітінді 8 контейнерге беріледі, содан кейін 11 сорғы циклге оралады. Ерітіндінің қанықтылығы оның суармалы сұйықтық ретінде бірнеше рет айналуына байланысты болады. Тұздардың мөлшері өскен сайын сіңіру тиімділігі артады. 70÷90 ыС температурада тазартылған түтін газдары түтін сорғышпен 9 түтін құбырына шығарылады 10.  

Түтін газдарын SO2  ен тазарту деңгейі 90÷95 %, NOx-20÷30 % құрайды. Тазартылған газдардағы аммиак мөлшері 8÷16 мг/м3 мөлшерінде қалады.

ЖЭС түтін газын тазартудың аммоний-карбамидті әдістері технологиясының артықшылықтары:

SO2-ден түтін газын тазартудың жоғары дәрежесі және NOx-тен ішінара тазарту;

скруббер алдында газдарды алдын ала салқындату және түтін құбыры алдында кейіннен қыздыру қажеттілігінің болмауы;

технологиялық схеманың салыстырмалы қарапайымдылығы.

Бұл технологиялардың кемшіліктері:

оларды кеңінен қолдану үшін технологиялардың жеткіліксіз пысықталуы;

қоршаған ортаның қайталама ластағыштармен ластануы (аммиак, дренаждар).

4.1.4.3. Түтін газдарын күкірт және азот оксидтерінен бір мезгілде тазартудың электронды-сәулелік (радиациялық-химиялық) әдісі

Aзот және күкірт оксидтерінің түзілуін басу.

Электрондармен сәулелену кезінде газдарда пайда болатын SO2 қатысуымен физика-химиялық процестерәлі жеткілікті зерттелген жоқ. Реакциялардың үш тобы SO2 жоюға әкеледі деп саналады:

1) иондаушы сәулеленумен индукцияланған газ фазалық;

2) иондаушы сәулемен индукцияланған гетерогенді;

3) SO2 аммиакпен NH3 өзара әрекеттесуіне байланысты термиялық.

Реакциялардың бірінші тобын (газофаза) күкірт қышқылы буларының пайда болуына әкелетін реакциялар тізбегі ұсынуы мүмкін:

 ;                                (4.16)

.                                (4.17)

Реакциялар жоғары жылдамдықпен жүреді.

SO2-ден газдарды электронды сәулемен тазартуда аммоний тұзында SO2 және NH3 химиялық байланыстыру реакциялары жүретін аэрозоль бөлшектер