Пример реализации проекта по очистке выбросов газовых турбин системой селективного каталитического восстановления

В настоящее время в России наблюдается ужесточение норм концентрации вредных веществ в выхлопных газах газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Так, в частности, согласно экологической политике ОАО «Газпром», с 2015 г. концентрация оксидов азота NOx в продуктах сгорания не должна превышать 50 мг/м3, а с 2020 г. — 30 мг/м3. На сегодняшний день ни один ГПА отечественного производства не может обеспечить соблюдение таких норм.
Таким образом, появляется необходимость поиска универсального способа снижения концентрации NOx в продуктах сгорания газотурбинных приводов как на вновь разрабатываемых, так и на находящихся в эксплуатации ГПА.
Одним из способов может служить применение в составе ГПА системы селективного каталитического восстановления (далее СКВ).

Описание системы

СКВ является наиболее эффективным средством снижения выбросов NOх и уже длительное время используется на предприятиях Европы, США и Юго-Восточной Азии. Применение катализаторов позволяет многократно усилить эффект некаталитического восстановления оксидов азота, снизить расходы реагентов, существенно снизить температуру процесса и повысить стабильность системы очистки.

Система работает следующим образом: модули системы СКВ встраиваются в выхлопной тракт существующего газоперекачивающего агрегата. Система СКВ обеспечивает очистку выхлопа ГПА до заданного значения концентрации NOx. Для этой цели в выхлоп ГПА впрыскивается мелкодисперсный раствор реагента. По мере движения капель реагента по выхлопному тракту в высокотемпературном выхлопе, жидкость, содержащаяся в реагенте, испаряется. Попав на слой катализатора, реагент вступает в восстановительную реакцию с оксидами азота, в результате чего оксиды восстанавливаются до безвредного молекулярного азота. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Эффективность очистки в случае применения этого метода составляет более 90%.

В качестве катализаторов в последние годы для СКВ-установок стали применяться катализаторы, изготовленные в виде сотовых керамических элементов, имеющих форму параллелепипедов с продольными каналами различного сечения. В основном эти катализаторы производят экструзией однородной катализаторной массы; каналы имеют квадратное сечение с минимальными размерами 2х2 мм.
В силу того, что производительность системы СКВ, в первую очередь, зависит от температуры выхлопного газа в момент его прохождения через катализатор, для СКВ, как правило, используются катализаторы на основе ванадия/титана, которые имеют оптимальную рабочую температуру 350-400 °С.

Пример реализации проекта

Заказчик: ПАО «Газпром» (ООО «Газпром трансгаз Чайковский»)

Объект: газоперекачивающий агрегат ГПА-16 «Урал» производства НПО «ИСКРА» на КС «Горнозаводская»

Задача: снижение выбросов NOx в составе ГПА-16 «Урал» до европейских стандартов (не более 50 мг/м3)

Решение: проведение обследования, проектирование и разработка системы селективного каталитического восстановления на основе раствора карбамида в качестве реагента, проведение монтажа и пусконаладочных работ

Результат: эффективность очистки, в зависимости от выбранного режима и расхода реагента, составила от 28% до 100%. Расчет выбросов загрящняющих веществ показал, что было уловлено 2, 284 тонны оксидов азота от ГПА-16 «Урал».

Описание проекта

В 2016 году, впервые в России был разработан и применен комплекс новых технических решений по установке газоочистного оборудования на выхлопные шахты ГПА. Заказчиком для внедрения системы селективного каталитического восстановления ГПА выступил ПАО «Газпром» в лице ООО «Газпром трансгаз Чайковский». Проект реализовывался в рамках выполнения НИОКР «Разработка технологии по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух». Целью проекта являлось снижение выбросов NOx в составе ГПА-16 «Урал» на КС «Горнозаводская» до европейских стандартов не более 50 мг/м3.
На КС «Горнозаводская» компанией «ЭКАТ» была спроектирована система СКВ выхлопных газов газоперекачивающего агрегата ГПА 16 серии «УРАЛ».
В начале августа 2016 года был успешно осуществлён монтаж СКВ-системы, и уже в сентябре компания приступила к испытаниям. Для экспериментальной проверки данной каталитической системы были составлены программа и методика испытаний, регламентирующих проверку системы в нескольких режимах работы. По итогам приемочных испытаний были официально зарегистрированы показатели, полностью соответствующие техническому заданию заказчика и даже превышающие их. Эффективность очистки, в зависимости от выбранного режима и расхода реагента, составила от 28% до 100% , что свидетельствует о том, что работа системы может превосходить требуемые европейские нормативы в несколько раз.

Результаты приемочных испытаний системы СКВ

Подводим итоги

Селективное каталитическое восстановление является эффективным средством снижения выбросов NOх. Каталитическая система очистки, разработанная в процессе НИОКР, справляется с выбросами, характерными для ГТУ, с эффективностью до 100%, в зависимости от выбранного режима и расхода реагента.
В рамках НИОКР была достигнута стратегически важная задача – возможность применять газоперекачивающие агрегаты отечественного, в том числе и пермского производства, соответствующие мировым экологическим стандартам. Таким образом, ГПА, поставляемые НПО «ИСКРА», оснащенные системой СКВ производства компании «ЭКАТ», могут успешно внедряться как в России, так и за рубежом, в том числе при строительстве новых газопроводов. Стоит также отметить, что системы СКВ могут быть востребованы и в других отраслях, например, в теплоэнергетике и в производстве цемента и стекла.