Основные проблемы и пути их решения на предприятиях теплоэнергетики на основе применения ресурсосберегающих, малоотходных и экологоориентированных технологий в данной отрасли.

Промышленное производство электрической и тепловой энергии сопровождается крупномасштабным материальным и энергетическим обменом с окружающей средой, имеющим своим следствием отрицательное воздействие на нее и, следовательно, вызывающим необходимость ее защиты.

В настоящее время именно тепловой энергетике принадлежит определяющая роль в производстве электроэнергии во всем мире.

Для оценки экологичности теплоэнергетики важное значение имеет структура топливного баланса ТЭС. В топливном балансе ТЭС во всем мире в целом доминирующее положение занимает уголь.

С экологической точки зрения ТЭС представляют собой непрерывно действующие уже в течение десятков лет источники выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива и сбросов в водоемы большого количества низкопотенциального тепла.

Рассматривая воздействие ТЭС на атмосферу, растительный и животный мир, имеют в виду, прежде всего, выбросы тех веществ, на которые установлены ПДК в воздухе населенных мест. При сжигании природного газа это оксиды азота (NO, NO₂), оксид углерода (СО) и бенз(а)пирен (С₂₀Н₁₂), причем токсичность уходящих газов связана практически только с оксидами азота, так как концентрация бенз(а)пирена ничтожно мала. Образование оксида углерода при сжигании природного газа и мазута минимизируется путем рациональной организации топочного режима. При сжигании твердого и жидкого топлива добавляются оксиды серы (SO₂, SO₃) и зола.

Сегодня структура топливного баланса следующая: природный газ – 63% потребляемого на ТЭС топлива, уголь - 28%, мазут и прочие виды топлива - 19%.

Сжигаемый на ТЭС России энергетический уголь имеет обычно низкое качество. Высокая зольность и влажность угля при практическом отсутствии обогащения вызывают значительные технические и экологические трудности при его сжигания в котлах. Это, в частности, явилось одной из причин снижения его использования.

Каждое топливо, в зависимости от его технологических характеристик (содержания серы, золы, теплоты сгорания) можно охарактеризовать условным (без учета радиационных характеристик минеральной части и токсичности содержащихся в топливе микроэлементов), относительным (по отношению к наиболее чистому топливу - природному газу) показателем экологичности:

,

где С_i - концентрация i-го вредного вещества в уходящих газах котла, мг/м³;

ПДК_i - максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-го вредного вещества в приземном слое воздуха, мг/м³;

Q^r - теплота сгорания топлива, кДж/кг (индексы “пг” и “т” относятся к природному газу и топливу).

Если на разных ТЭС отрасли сжигается n видов топлива с показателем экологичности каждого из них e_i, то суммарный показатель экологичности топливного баланса теплоэнергетики e_тэ будет равен

e_тэ = S e_iB_i,

где В_i - доля i -го вида топлива в топливном балансе теплоэнергетики.

Для топливного баланса ТЭС России в 1998 г. _ТЭ =0,65. На ТЭС США показатель экологичности _ТЭ =0,2, т. е. он более чем в 3 раза уступает аналогичному показателю ТЭС России.

Основное направление в решении экологических проблем теплоэнергетики состоит в создании экологически чистых ТЭС, отвечающих нормативным экологическим требованиям. В России требования Госстандарта 1995 г. к содержанию загрязняющих веществ в дымовых газах соответствуют в основном требованиям, установленным в промышленно развитых странах, где они отвечают достигнутому уровню техники и учитывают экономические соображения. Существенна при этом величина антропогенной нагрузки на окружающую среду, которая зависит от плотности потока потребляемой энергии, отнесенной к единице площади территории страны (таблица 1).

Промышленно развитые страны являются основными поставщиками выбросов вредных веществ. При этом страны с высокой антропогенной нагрузкой на окружающую среду - Япония, Германия, Нидерланды - имеют жесткие нормативы выбросов, ориентированные на все имеющиеся в их распоряжении методы очистки дымовых газов и использование на электростанциях малосернистого топлива.

Таблица 1. Потоки потребляемой энергии на единицу площади территории ряда стран в 1987 г., петаджоулей на 100000 га

Страна	Удельный поток потребляемой энергии	Индекс антропогенной нагрузки
Мир в целом		1,0
Нидерланды		41,5
Германия		19,0
Великобритания		16,1
Япония		16,0
Бывший СССР		1,1
Россия		0,7

В странах с существенно меньшей антропогенной нагрузкой - США, Канаде, Испании и др. - приняты менее жесткие нормативы удельных выбросов.

С учетом антропогенной нагрузки экологические требования к новым котельным установкам в России, с нашей точки зрения, не должны быть более жесткими, чем, например, в США. Кроме того, экологические нормативы должны устанавливаться исходя из достигнутого в стране уровня технического развития.

При рассмотрении вопроса о нормативах необходимо также учесть еще одно обстоятельство, важное именно для России. Особенности атмосферной циркуляции в северном полушарии Земли приводят к значительному трансграничному переносу газообразных выбросов из стран Западной и Восточной Европы на территорию России.
В нашу страну поступает в 8 раз больше серы и в 7,3 раза больше оксидов азота, чем выносится с ее территории в другие государства.

Особенно сильно подобный дисбаланс ощущается со стороны Германии, Польши, Чехии и Словакии в переносе серы на Европейскую часть России. Очевидно, что эту ситуацию необходимо учитывать при дальнейшем формировании программ Европейского сотрудничества.

Одной из актуальных проблем отечественной электроэнергетики является сокращение выбросов оксидов азота. На электростанциях отрасли, особенно на газомазутных котлах, широко распространены различные технологические методы очистки дымовых газов от NO_x. На ряде ТЭС осваиваются технологии селективного каталического восстановления, например, на ТЭЦ-16 Мосэнерго, селективного некаталического восстановления, например, на Тольятинской ТЭЦ, и электронно-лучевой очистки, например, на Черепетской ГРЭС и ТЭЦ-5 Ленэнерго.

В последние годы выброс NO_х не превышал уровень выброса 1987 г., и тем самым выполнялось требование международной Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха в части стабилизации выбросов NÎ_х.

Проблема сероочистки дымовых газов ТЭС имеет приоритетное значение для нескольких особо сернистых углей и мазутных ТЭС. В настоящее время в ряде пилотных и опытно-промышленных установок ведутся исследования с целью внедрения нескольких технологий: известняковой (сухой и мокрой), аммиачно-циклической и других.

Благодаря переводу многих ТЭС на сжигание природного газа, выбросы SO₂ предприятиями электроэнергетики за последние 10 лет существенно сократились, особенно в Европейской части России.

Для действующих станций в ближайшие годы снижение выбросов SO₂ будет достигаться, в основном, за счет перевода их на сжигание природного газа.

Сокращение выбросов золы на объектах электроэнергетики за последние годы достигнуто в основном также за счет уменьшения потребления твердого топлива и за счет очистки газов. Тепловые электростанции отрасли оснащены электрофильтрами и мокрыми золоуловителями с коагуляторами Вентури. Ведутся работы по созданию более совершенных электрофильтров с целью повышения эффективности золоулавливания, надежности и ресурса работы, сокращения расхода электроэнергии и трудозатрат на обслуживание и ремонт. Электрофильтры новой серии ЭГВ по конструктивным параметрам, металлоемкости, степени автоматизации и ряду других параметров соответствуют лучшим зарубежным образцам.

В лаборатории преобразовательной техники ЭНИН созданы новые типы источников питания для электрофильтров - импульсные и знакопеременные, позволяющие в
2-3 раза уменьшить выброс твердых частиц в атмосферу, в 5-7 раз снизить расход электроэнергии на газоочистку. В настоящее время стоит задача повышения эффективности золоулавливания до 99,2-99,8%.

Тепловые электростанции выбрасывают не только вредные газы, но и сточные воды, которые образуются в технологическом процессе ТЭС, например, от водоподготовительных установок, от загрязнения нефтепродуктами, от продувки замкнутых технологических контуров, от систем гидрозолоудаления, от химической очистки теплосилового оборудования и т. д.

Система рационального водопользования электростанции должна обеспечивать очистку как поступающей на станцию воды, так и собственных водных стоков в соответствии с предписаниями норм. Наиболее общие пути рационализации водоиспользования состоят в сокращении объема безвозвратных потерь на собственные нужды, повторном использовании стоков в цикле ТЭС, в выборе экологически благоприятного водного режима. Значительное сокращение количества химических промывок оборудования достигнуто, в частности, благодаря внедрению на электроблоках сверхкритического давления кислородного водного режима и водокислородных очисток оборудования.

Программа природоохранных мероприятий отрасли, направленная на ограничение загрязнения водного бассейна, включает в себя:

· Перевод систем гидрозолоудаления на оборотные, для чего предусматривается реконструкция систем водопользования с исключением сброса в систему гидрозолоудаления ливневых вод, продувочных вод градирен, минерализованных сточных вод водоподготовок;

· Рационализация схем сбора обмывочных вод от регенеративных воздухоподогревателей и поверхностей нагрева котлов с извлечением из них соединений ванадия и никеля;

· Использование рациональных технологических схем канализации сточных вод от химической очистки оборудования;

· Широкое внедрение типовых очистных сооружений для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами.

Энергетики России в трудных экономических условиях осуществляют определенные инвестиции в экологические программы, проводят исследовательские и опытно-конструкторские работы, сооружают опытные установки и вводят в действие головные образцы природоохранного оборудования, например, электрофильтры нового поколения, системы очистки дымовых газов, технологии химводоочистки с минимальными сбросами сточных вод.

В 1996 г. в РАО “ЕЭС России” институтами отрасли была завершена разработка Экологической Программы, определяющей основные направления научно-технической политики для решения экологических проблем электроэнергетики с целью снижения негативного воздействия энергетического производства на природу и человека.

Одним из основных направлений Программы является создание “экологически чистых” ТЭС, парогазовых и газотурбинных установок, отличающихся повышенной экономичностью и более высокими экологическими показателями. В настоящее время складываются объективные предпосылки для внедрения парогазовых технологий в энергетику страны, в частности, благодаря новым технологическим возможностям газотурбостроения.

В заключение хочется подчеркнуть, что развитие электроэнергетики любой страны должно рассматриваться с позиций глобального взаимодействия ее с окружающей средой. Обязательность такого подхода обусловлена тем, что газообразные выбросы ТЭС, рассеиваясь в атмосфере и претерпевая физико-химические превращения, переносятся воздушными массами на большие расстояния. В последние годы все большее внимание обращают на потенциальную возможность изменения климата планеты, вызванного нарушением радиационного теплового баланса Земли в результате накопления продуктов сгорания органического топлива (СО₂) в атмосфере и усиления парникового эффекта.

Дата добавления: 2015-11-16