Шпаргалка по "Физике"

72 млн т у.т., газа - 150 млн т у.т., нефтяного топлива  - 20,8 млн т у.т. Хотя угля в  России сжигается меньше, чем природного газа, именно уголь, при существующих способах его сжигания, определяет в основном негативные экологические эффекты.

С экологической точки  зрения тепловые электростанции 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, причем в  серосодержащих топливах 97-98% серы окисляется до SO2, а остальные 2-3% - до SO3. Поэтому все выбросы оксидов серы тепловыми электростанциями при оценке загрязнения атмосферного воздуха определяют в виде SO2.

В период с 1990 по 1998 г. снижение выбросов ТЭС в атмосферу составило 34%. При этом выбросы золы уменьшились на 40%, оксидов азота - на 24%, диоксида серы - на 34%. Это произошло благодаря технологическим мероприятиям по уменьшению выбросов оксидов азота, повышению эффективности золоуловителей на котлах, а также переводу некоторых ТЭС на природный газ и вытеснению из топливного баланса мазута.

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

Сжигаемый на тепловых электростанциях 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.

Вообще на тепловых электростанциях  России сжигаются угли многих месторождений, но основная часть приходится на угли кузнецкого, канско-ачинского, экибастузского и донецкого бассейнов.

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:

Основное направление  в решении экологических проблем  теплоэнергетики состоит в создании экологически чистых тепловых электростанций, 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 (лимитируется содержание серы в топливе).

В странах с существенно  меньшей антропогенной нагрузкой - США, Канаде, Испании и др. - приняты  менее жесткие нормативы удельных выбросов. Так, например, если в Германии для котлов тепловой мощностью более 300 МВт норматив по оксидам серы составляет 400 мг/нм3, в Японии 550 мг/нм3, то в США он равен 740 мг/ нм3.

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, где валовые выбросы оксидов серы в атмосферу от ТЭС в 5 раз больше, чем от ТЭС России. Кроме того, экологические нормативы должны устанавливаться исходя из достигнутого в стране уровня технического развития. Поэтому представляются вполне обоснованными установленные ГОСТом нормативы удельных выбросов оксидов серы 700 мг/нм3, учитывающие и реальные инвестиционные возможности электроэнергетики, и подготовленность энергомашиностроительных заводов.

Крое того, при рассмотрении вопроса о нормативах необходимо 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.

К сожалению, при подписании в 1995 году в г. Осло Протокола к  Конвенции 1979 г. о трансграничном загрязнении воздуха и о дальнейшем сокращении выбросов диоксидов серы Минприроды России не учло этих важных обстоятельств. В соответствии с Приложением V к Протоколу, согласно нормативам по удельным выбросам оксидов серы на Европейской территории России, начиная с 1996 г. эти выбросы от всех крупных новых котельных установок и не позднее 1 июля 2004 г. - от существующих стационарных установок не должны превышать 400 мг/нм3.

Если бы нормативы  удельных выбросов были приняты в  размере 650-700 мг/нм3, как при подготовке проекта предлагало РАО “ЕЭС России”, тогда для большинства наших энергетических углей, имеющих относительно благоприятные экологические характеристики, не потребовались бы дорогостоящие сероочистные установки. Ограничение же удельных выбросов оксидов серы величиной 400 мг/нм3 потребует оснащения сероулавливающими установками действующих тепловых электростанций мощностью 25 млн кВт, для чего необходимы инвестиции в размере около 4 млрд долл., которых нет сегодня и не будет в ближайшем будущем. То есть эти обязательства не соответствуют экономическим возможностям России, а самое главное - не обоснованы с экологической точки зрения.

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 NOx. 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. К сожалению, строительно-монтажные работы на опытной электронно-лучевой установке Черепетской ГРЭС приостановлены из-за отсутствия инвестиций. Кроме отечественных технологий и разработок, на ряде ТЭС (Северная ТЭЦ Мосэнерго и Дзержинская ТЭЦ Нижновгородэнерго) внедряются зарубежные технологии очистки газов, в частности, фирмы “Халдер Топсе”.

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

Проблема сероочистки  дымовых газов ТЭС имеет приоритетное значение для нескольких особо сернистых углей (интинского, донецкого, подмосковного, челябинского) и мазутных ТЭС. В настоящее время на 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. По сравнению с 1980 г. сокращение выбросов SO2 здесь составило почти 70%, т. е. требование Конвенции о сокращении выбросов SO2 на 30% в значительной мере “перевыполнено”.

Для действующих станций  в ближайшие годы снижение выбросов SO2 будет достигаться, в основном, за счет перевода их на сжигание природного газа. Для вновь вводимых ТЭС, на которых должны быть обеспечены новые нормативы удельных выбросов SO2, возможно применение хорошо отработанных в зарубежной практике технологий.

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 (164 котельные установки) и мокрыми золоуловителями с коагуляторами Вентури (более 400 котлов). 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%.

Ежегодный выход золы и шлака от 141 ТЭС, работающих на твердом  топливе, составляет около 40 млн т. В  золоотвалах накоплено свыше 1,3 млрд т золошлаковых отходов (ЗШО), а общая  площадь отвалов достигла 22 тыс. га. Проводится в жизнь отраслевая программа по использованию ЗШО (на сегодня используются только 5% из них) на основе предложений, полученных от тепловых электростанций, а также анализа и обобщения опыта применения ЗШО в строительстве и производстве строительных материалов и изделий с учетом потребительского спроса на зольную продукцию в регионах расположения ТЭС.

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 разработанного в ЭНИНе кислородного водного режима и водокислородных очисток оборудования.

Проблема сточных вод  ТЭС может быть эффективно решена, о чем свидетельствует пример Рязанской ГРЭС, на которой проводятся экологические натурные исследования. Основные претензии природоохранных  органов предъявляются к минерализации водоемов, якобы вызываемой сбросами ТЭС. Энергетикам были навязаны необоснованные нормативы, которые в конечном итоге сводятся к необходимости создания бессточной тепловой электростанции с утилизацией всех сточных вод, в том числе технологических сбросов химводоочистки. Таких жестких требований к сточным водам нет ни в США, ни в странах Западной Европы. Расчеты, выполненные для одной из ТЭС, показали, что строительство химводоочистки по бессточной технологии удорожается в 34 раза, а себестоимость одной тонны очищенной воды - в 7-8 раз. Необоснованность нормативов подтверждается данными анализов, выполненных лабораториями электростанций и природоохранных органов, которые показали, что за последние 50 лет минерализация воды в бассейнах рек Волги и Камы не изменилась, несмотря на то, что в этот период в данном регионе введено в действие 130 энергетических объектов. Анализ данных о воздействии ТЭС на водный бассейн свидетельствует, что за последние годы значительно сократился объем водопотребления ТЭС и сбросов сточных вод и загрязняющих веществ.

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;