Экологические проблемы связанные с применением тепловых машин

3. Влияние  на атмосферу при использовании  жидкого топлива. 

В своё время нефть потеснила  уголь и вышла на первое место  в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определёнными  экологическими проблемами.

Так, в 2002 году российские предприятия  отрасли выбросили в атмосферу 621 тыс. т загрязняющих веществ (твёрдые  вещества, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и др.). Сточные воды в объёме до 1302.6 млн м³ сбрасываются в поверхностные водные объекты  и на рельеф.

При сжигании жидких топлив (мазута) с  дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, газообразные и твёрдые продукты неполного  сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций  жидкое топливо обладает более «гигиеническими» свойствами: отпадает проблема золоотвалов, которые занимает значительные территории, исключают их полезное использование  и являются источником постоянных загрязнений  атмосферы и районе станции из-за уноса золы с ветрами. В продуктах  сгорания жидких видов топлива отсутствует  летучая зола. Применение двухтопливных  гибридных камер сгорания вместо традиционных однозонных диффузионных КС с использованием частичного замещения  части углеводородного топлива  водородом (6% от массы углеводородного  топлива) снижает расход нефтяного  топлива на 17-20%, уровни выброса частиц сажи – на порядок, бензопирена –  в 10-15 раз, оксидов азота – в 5 раз).

В большинстве стран запрещено  сжигание нефтяного топлива с  сернистостью выше 0,5%, в России же половина солярки не укладывается в этот норматив, а сернистость котельного топлива  достигает 3%.

Сжигать нефть, говоря словами Д.И. Менделеева, все равно, что топить печь ассигнациями. Поэтому доля использования  жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Зарождающаяся тенденция будет  в дальнейшем усиливаться в связи  с существенным расширением использования  жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том  числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов  бытовой химии и т.д. К сожалению, используется нефть не лучшим образом. В 1984 году при мировом производстве нефтепродуктов 2750 млн. т бензина получено 600 млн. т керосина и реактивного топлива – 210, дизельного топлива – 600, мазута – 600 млн. т. Хороший пример ресурсосбережения показала Япония, которая стремится максимально снизить зависимость страны от импорта нефти. Для решения этой важной экономической задачи на протяжении последних 20 лет прилагались просто гигантские усилия. Приоритетное внимание получила энергосберегающая технология. И как итог проделанной работы – для производства того же объёма валового национального продукта Японии сегодня требуется в два раза меньше нефти, чем в 1974 году. Несомненно, нововведения благоприятно сказались на улучшении экологической обстановки.

4. Влияние  на атмосферу при использовании  природного газа.

По экологическим критериям  природный газ – наиболее оптимальное  топливо. В продуктах сгорания отсутствуют  зола, копоть и такие канцерогены, как бензопирен.

При сжигании газа единственным существенным загрязнителем атмосферы остаются окислы азота. Однако выброс окислов  азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20 процентов  ниже, чем при сжигании угля. Это  объясняется не свойствам самого топлива, а особенностями процессов  их сжигания. Коэффициент избытка  воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Таким образом, природный газ  – наиболее экологически чистый вид  энергетического топлива и по выделению оксидов азота в  процессе горения.

Изменения в окружающей среде при  транспортировке газа. Современный  магистральный трубопровод представляет собой сложное инженерное оборудование, которое помимо линейной части (собственно трубопровода) включает в себя установки  для подготовки нефти или газа к перекачке, насосные и компрессорные  станции, резервуарные парки, линии  связи, систему электрохимической  защиты, дороги, идущие вдоль трассы, и подъезды к ним, а также временные  жилые посёлки эксплуатационников.

Например, общая протяженность  газопроводов в России составляет примерно 140 тыс. км. Например, на территории Удмуртской Республики проходят 13 магистральных  трубопроводов, доля выбросов которых  составляет более 30% от соответствующего объёма по республике. Выбросы, главным  образом метана, распределены по длине  газопроводов, в основном вне пределов населённых пунктов.

Существенному загрязнению подвергается атмосферный воздух вследствие потерь от больших и малых «дыханий»  резервуаров, утечек газа и т.д.

Загрязнение атмосферы в результате аварийного выброса газа или сжигания нефти и нефтепродуктов, различных  на поверхности при аварии, характеризуется  значительно меньшим периодом воздействия, и его можно отнести к кратковременному.

Атмосферный воздух загрязняется также  в результате утечки газа через негерметичные  соединения трубопровода, утечки и  испарения в процессе хранения и  выполнения сливно-наливных операций, потерь на газонефте- и нефтепродуктопроводах  и т.д. В результате может подавляться  рост растительности и повышаться предельно  допустимые концентрации в воздухе.

5. Охрана  атмосферы от тепловых выбросов.

Решение проблемы охраны окружающей среды от вредного воздействия предприятий  тепловой энергетики требует комплексного подхода.

Размещение ТЭС. Ряд ограничений  и технических требований при  выборе площадке под строительство  диктуется экологическими соображениями.

Во-первых, так называемый фон загрязнений, который возникает в связи  с работой в этой зоне ряда промышленных предприятий, а иногда и уже существующих электростанций. Если величина загрязнений  в месте предполагаемого строительства  уже достигла предельных значений или  близка к ним, размещение, например, тепловой станции не должно разрешаться.

Во-вторых, при наличии определённого, но недостаточно высокого фона загрязнений  должны быть проведены подробные  оценки, позволяющие сопоставить  значения возможных выбросов от проектируемой  тепловой станции с уже существующими  в данном районе. При этом нужно  учитывать различные по характеру  и содержанию факторы: направленность, силу и периодичность ветров в  этой местности, вероятность осадков, абсолютные выбросы станции при  работе на предполагаемом виде топлива, инструкции топочных устройство, показатели систем очистки и улавливания  выбросов и т.д. После сопоставления  полученной суммарной (с учётом воздействия  от проектируемой тепловой станции) величины выбросов с предельно допустимой и должен быть сделан окончательный  вывод о целесообразности строительства  ТЭС.

При сооружении электростанций, прежде всего ТЭЦ, в городах или пригородах предусматривается создание лесных полос между станцией и жилыми массивами. Они уменьшают воздействие  шума на близлежащие районы, способствуют задержанию пыли при ветрах в направлении  жилых массивов.

При проектировании и строительстве  ТЭС необходимо планировать их оснащение  высокоэффективными средствами очистки  и утилизации отходов, сбросов и  выбросов загрязняющих веществ, использование  экологически безопасных видов топлива.

Защита воздушного бассейна. Защита атмосферы от основного источника  загрязнений ТЭС – диоксида серы – происходит прежде всего путём  его рассеивания в более высоких  слоях воздушного бассейна. Для этого  сооружаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 420 м. Более радикальное  средство сокращения выбросов диоксида серы – выделение серы из топлива  до его сжигания на ТЭС.

Наиболее эффективный способ снижения выбросов сернистого газа – сооружение на ТЭС известняковых сероулавливающих установок и внедрение на обогатительных фабриках установок по извлечению из угля пиритной серы.

Одним из важных документом в охране атмосферы от тепловых выбросов на территории Республики Беларусь является Закон Республики Беларусь «Об охране атмосферного воздуха». В Законе подчёркивается, что атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, благоприятное  состояние которого составляет естественную основу устойчивого социально-экономического развития республики. Закон направлен  на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха, его восстановление для обеспечения экологической  безопасности жизнедеятельности человека, а также предотвращение вредного воздействия на окружающую среду. Закон  устанавливает правовые и организационные  основы норм хозяйственной и иной деятельности в области использования  и охраны атмосферного воздуха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Главная опасность теплоэнергетики  для атмосферы заключается в  том, что сжигание углеродсодержащих  топлив приводит к появлению двуокиси углерода CO2 , которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта.

Наличие в сжигаемом угле добавок  серы приводит к появлению окислов  серы, они поступают в атмосферу  и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой.

Другим источником кислотных осадков  являются окислы азота, которые возникают  в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислородом атмосферы). Далее эти окислы поступают в  атмосферу, вступают в реакцию с  парами воды в облаках и создают  азотную кислоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так  возникают кислотные осадки с  азотной кислотой.

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 10’ Вт, ежегодно потребляет 3 млн. угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн. т СО2, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота NО2, и 750 тыс. т золы.

В каменном угле и летучей золе содержатся значительные количества радиоактивных  примесей. Годовой выброс в атмосферу  в районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт приводит к накоплению на почве  радиоактивности, в 10-20 раз превышающей  радиоактивность годовых выбросов АЭС такой же мощности.

Таким образом, защита атмосферы от тепловых выбросов должна быть направлена на снижение объёмов газовых выбросов и их очистку и включать следующие  мероприятия:

- контроль за состоянием окружающей  среды; 

- применение методов, способов  и средств, ограничивающих объёмы  выбросов газа и подачи его  в промысловую газосборочную  сеть;

- использование в аварийных  случаях факельных устройств,  обеспечивающих полное сгорание  сбрасываемого газа;

- обеспечение соблюдения экологических  нормативов проектируемыми объектами  и сооружениями;

- применение системы автоматических  блокировок технологических потоков  в нефтепереработке, позволяющей  герметизировать опасные участки  в аварийных ситуациях и осуществить  разрядку этого звена в факельную  систему;

- максимально возможное изменение  топливных режимов тепловых энергетических  установок в пользу экологически  чистых видов топлива и режимов  его снижения;

- достижение основного объёма  снижения газовых выбросов в  нефтепереработке путём строительства  установок по подготовке попутного  и нефтяного газа и систем  газопроводов, обеспечивающих утилизацию.

Снижение объёмов вредных выбросов и нефтепереработке достигается  в процессе реконструкции и модернизации нефтеперерабатывающего производства, сопровождаемых строительством природоохранных  объектов.