Все тепловые электростанции работающие на угле должны иметь запас топлива на своих складах, по крайней мере, на 30 дней работы. На большинстве ТЭС запасы угля хранятся под открытым небом. Связано это с постоянной необходимостью его перемещения из кучи в кучу, а также большой стоимостью покрытия такой большой площади.
Угольная пыль, которая поднимается и уносится воздухом с таких угольных складов, может быть серьезной проблемой. Размеры частиц пыли в воздухе, уносимой с угольных складов, могут быть от менее 2 мкм до более 100 мкм.
Пыль может уносится с угольных складов разными путями:
- воздушным потоком, когда уголь ссыпают в кучу с верху, например ленточным транспортёром;
- ветром с поверхности куч;
- во время передвижения работников и техники по углю;
- во время поднятия угля на верх техникой, например ковшом бульдозера.
Количество пыли, уносимой воздухом во время таких мероприятий зависит от физических характеристик угля и методов обработки топлива.
В настоящее время существуют различные методы борьбы с распространением угольной пылью на складах ТЭС. Рассмотрим некоторые из них ниже.
Химические методы подавления пыли
Некоторые сорта угля является гидрофобными по своей природе, таким образом они слабо впитывают в себя воду. В этом случае простые водяные струи часто оказываются неэффективными в борьбе с пылью. Но здесь на помощь могут прийти различные давно известные поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые могут эффективно смачивать поверхность угля.
Поверхностно-активные вещества образуют микроскопические жидкую пленку в качестве средства повышения адгезии частиц угольной пыли на поверхности крупных угольных кусков. Эффективность подавления пыли методом смачивания поверхности угля сильно зависит от возможности удерживания влажной среды, таким образом, чтобы частицы угольной пыли прилепали к поверхности кусков угля для предотвращения распространения пыли.
На угольных складах тепловых электростанций США получили распространение ПАВ компании Benetech, которые по словам представителей компании, являются оптимальным по свойствам смачивания и адгезии угольной пыли к поверхности кусков угля. Композиция ПАВ компании Benetech содержит синергетические комбинации смачивающих агентов, необходимых для обеспечения быстрого и эффективного подавления пыли для различных типов угля.
Компания Benetech разработала свою ПАВ в результате поиска путей борьбы с угольной пылью на складах своих угольных ТЭС.
Обычный уголь (слева) и уголь обработанный ПАВ (справа)
ПАВ Benetech наносятся в виде пены на поверхность вновь доставленного угля на угольный склад ТЭС. Состав ПАВ Benetech получил одобрение Агентства по охране окружающей среды США.
Ещё одним преимуществом использования ПАВ является то, что при их применении сокращается расход распыляемой на поверхность угля воды, как правило, не менее, чем на четверть.
Следует также сказать, что использование ПАВ для предотвращения распространения угольной пыли не эффективно для угля, который хранится более трёх недель. В таком случае практически всегда действие ПАВ прекращается, и угольная пыль вновь может уносится потоками воздуха.
Пушка для распыление воды с ПАВ на ТЭС в штате Висконсин
Для долгосрочного предотвращения распространения угольной пыли из неактивных частей угольной кучи используется другой класс химических добавок для подавления в распыляемую воду. Исторически сложилось так, смолы, битумы, масла и подобные вещества используются для этих целей.
Сейчас получают распространение современные эмульсии на основе латекса и акрила. Эти продукты могут обеспечить шестимесячную защиту от распространения угольной пыли с поверхности куч, а также снизить впитывание воды и уменьшить окисление угля.
Ветрозащита
Другой метод, который доказал, что может уменьшить пыление угольных складов в некоторых ситуациях — возведение ветряного забора. Американская компания Dust Solutions Inc. (DSI) делает ветряные заборы, которые называются DustTamer. Данные конструкции уже установлены на многих угольных электростанциях США чтобы уменьшить пыление складов за счёт уменьшения скорости ветра около куч над открытым небом, бункеров, вагоно-опракидывателей, ленточных конвееров и других механизмов, которые работают на угольных складах.
DustTamer, как заявляют инженеры DSI, сокращает скорость ветра, по крайней мере в два раза. 30 метров в высоту и 500 метров в длину — крупнейший ветряной забор, который построили специалисты DSI.
По словам Дэвида Гилрой, менеджера по продажам DSI, есть много различных решений, которые применяются на угольных складах ТЭС для уменьшения пылений. Как правило, говорит Дэвид Гилрой, клиенты имеют определенную область, которые они пытаются защитить. В некоторых случаях, на ТЭС пытаются уменьшить пыление складов для соблюдения норм охраны труда и техники безопасности. В других случаях, угольная пыль со складов ТЭС мешает общественности — живущим недалеко людям.
Ветряной забор из полиэфирной ткани
«Ветряной забор в конечном счете предназначен для замедления движения воздуха над проблемной областью, чтобы предотвратить пыление и ограничить унос пыли», говорит Гилрой.
Некоторые особенности системы DustTamer включают в себя:
- забор изготовлен из полиэфирной ткани, которая обладает высокой устойчивостью к внешним факторам;
- ткань может выдерживать очень высокие ветровые нагрузки (свыше 240 км в час);
- срок служб от 20 или более лет, не нуждается в уходе;
- простой и быстрый монтаж системы;
- простой ремонт.
Так что же выбрать для защиты от угольной пыли на складах ТЭС? Конечно, каждый случай индивидуален и нужно знать, что требуется заказчику.
Во многих случаях требуется применять комплексный подход к решению проблемы и одной какой-либо технологией здесь не обойтись. Но что действительно ясно — это то, что методы борьбы с угольной пылью существуют и их нужно применять на тепловых электростанциях, работающих на угле.