Способы очистки выхлопов теплоэнергетических установок от CO, NOx зависимость от избытка кислорода

каталитического окисления. Наибольшее распространение получил  метод

хемосорбции, обеспечивающий степень очистки до 99,9%.

2) При сжигании органического  топлива различают 4 режима горения: 

- нейтральное (стехиометрическое  или полное сгорание топлива  при

коэффициенте избытка воздуха α=1),

- окислительное (полное  сгорание при небольшом избытке  воздуха α>1),

- восстановительное (неполное  сгорание при недостатке воздуха  α<1),

- смешанное (окислительно-восстановительное,  характерное для горения

твердого топлива при  неравномерном взаимодействии поверхностей его

частиц с воздухом, когда  α>1).

Перечисленные факторы влияют на выброс всех вредных веществ,

содержащихся в дымовых  газах - золы, оксидов азота, углерода, серы,

оксидов ванадия (в основном выделяется пентаоксид ванадия V2

О5).

Диоксид углерода и пары воды - основные по массе отходы

производства - поступают  в атмосферу, включаются в природные  циклы и

поглощаются растительностью  в процессе синтеза органических соединений

7и регенерации кислорода.  В этом качестве эти отходы  нельзя признать

вредными.

Однако масштабы использования  органического топлива и

соответственно выброса  диоксида углерода по некоторым оценкам

превышают регенерационные  возможности растительного мира. В результате

в атмосфере наблюдается  возрастание удельного веса диоксида углерода

(углекислого газа) СО2. Влияние СО2 выражается не только в токсическом

действии на живые организмы, но и в способности поглощать инфракрасные

лучи.

При нагревании земной поверхности  солнечными лучами часть тепла в

виде инфракрасного излучения отдается обратно в мировое пространство.

Это возвращаемое тепло частично перехватывается газами, поглощающими

инфракрасное излучение, которые в результате нагреваются. Если это

явление происходит в тропосфере, то с ростом температуры могут

происходить климатические  изменения (“парниковый эффект”). По мнению

многих ученых, это может  привести к ряду катастрофических последствий

глобального масштаба, в  том числе к таянию ледников, повышению  уровня

мирового океана и затоплению огромных и наиболее обжитых прибрежных

территорий океанов, перераспределению  осадков, речного стока и др.

Одна из основных проблем  состоит в том, чтобы определить масштабы

и временные рамки климатических  изменений в результате накопления тепла

за счет CO2. До сих пор еще остается неясным, в какой степени

климатические изменения  связаны с поглощением инфракрасного  излучения

в атмосфере. Все усилия по определению возможного воздействия  на климат

при увеличении содержания CO2 в атмосфере связаны с выяснением

дальнейших изменений, которые  будут наблюдаться при достижении

концентрации диоксида углерода 0,06 % (об.) (в настоящее время в  земной

атмосфере содержание СО2 составляет 0,03-0,034 % (об.)). Трудно

предсказать, когда будет  достигнуто это значение. Если считать, что выбросы

CO2

и в дальнейшем будут постоянно  возрастать, то эта концентрация будет

достигнута около 2050 г. Если расходование углерода сохранится на

современном уровне, то установление концентрации CO2 в атмосфере на

уровне 0,06 % (об.) можно ожидать только к 2200 г. Если же удастся

постоянно сокращать потребление  природного топлива, то это состояние

наступит около 3000 г.

При предсказании возможных  изменений климата в результате

удвоения содержания CO2

используют модельные  расчеты; они чрезвычайно

сложны и дают неоднозначные  результаты. Нет уверенности в  надежности

ряда данных, которые используются при конструировании модели. К  ним, в

частности, относится вопрос о количестве CO2, уходящем из атмосферы и

растворяющемся в Мировом  океане. При удвоении содержания CO2 в тропосфере изменение климата с

повышением температуры  становится вполне вероятным, если не происходит

никаких компенсирующих процессов, как, например, усиленное поглощение

и рассеяние излучения  в стратосфере из-за загрязнений  в виде пыли и

аэрозолей.

Проблема обогащения атмосферы  диоксидом углерода не должна

рассматриваться изолированно, так как в кругообороте CO2 участвуют и

синергические, и антагонистические  факторы. К синергическим факторам

относится влияние таких  газов, как диоксид серы SO2, оксид азота (I) N20,

фторхлоруглеводороды (фреоны), метан СН4

и озон О3. Водяные пары

должны быть исключены  из этого рассмотрения, так как, несмотря на

локальные различия в распределении  над поверхностью планеты, их общая

доля в атмосфере практически  остается постоянной и не вносит заметного

вклада в нагревание земной поверхности. Другие газы, поглощающие  ИК-

излучение, вносят приблизительно 50 % по сравнению с общим количеством

тепла, накапливаемого за счет диоксида углерода. При оценке так

называемого парникового  эффекта, вызванного деятельностью  человека,

необходимо учитывать  влияние и этого фактора.

Действие пыли и аэрозолей  противоположно действию газов,

накапливающих тепло, так как первые уменьшают количество солнечного

света, падающего на поверхность  Земли.

Недавно учеными было установлено, что углекислый газ,

выбрасываемый в больших количествах ТЭС, интенсивно разрушает и

озоновую оболочку Земли.

Зола, оксиды серы, азота  и многие другие компоненты дымовых  газов

являются вредными веществами, превышение концентрации которых над

санитарными нормами в  воздушном бассейне недопустимо.

Количество твердых веществ (ПДКм.р.

=0,5 мг/м

3

), выбрасываемых в

атмосферу, определяется зольностью топлива, полнотой сгорания горючей

массы, глубиной золоочистки.

При горении сера, присутствующая в органическом топливе,

превращается в диоксид  серы (ПДКм.р.

=0,5 мг/м

3

), количество которого

определяется сернистостью используемого топлива. Наибольшую

сернистость имеют топлива европейской части (подмосковные и украинские

бурые угли, донецкий, кизеловский, инский каменные угли, эстонские

горючие сланцы, мазуты и  нефти Татарии и Башкирии). Сибирские  угли

имеют небольшое содержание серы. Бессернистым топливом является

природный газ большинства  месторождений, за исключением

Оренбургского, месторождений Средней Азии и нижней Волги.

Проблема загрязнения  атмосферы сернистым ангидридом приобретает

еще большую остроту в  связи с трансграничным переносом  примесей.

Потоки сернистого ангидрида, измеряемые миллионами тонн в год,

9пересекают государственные  границы, особенно на территории  Европы и

Северной Америки. В наиболее неблагоприятном положении оказались

страны, расположенные на Востоке и Северо-Востоке Европы, в связи с

преобладанием западных потоков  воздушных масс в этом регионе. Страдают

леса и озера Скандинавских  стран (Норвегия, Швеция). Так на территорию

Советского Союза ежегодно попадает 5-10 млн.т, а уходит на Запад 1,5-2

млн.т.

Оксиды азота (ПДКм.р.

=0,085 мг/м

3

) образуются при горении  за счет

окисления азота воздуха  только при высоких температурах и за счет азота в

топливе, находящегося в сложных органических соединениях, входящих в

состав угля и в молекулярном состоянии. В оксид азота (II) NO переходит 10-

30 % топливного азота. На  выходе из дымовой трубы диоксид  азота (NO2)

составляет 10-15 %, остальные 85-90 % составляет в основном NO. Далее при

движении дымового факела в атмосфере количество диоксида азота

увеличивается до 60-70 %. Диоксид  азота токсичнее, чем оксид. Если

выбросы от автотранспорта производятся на уровне земли, то выбросы

энергетических предприятий  осуществляются на высоте более 100-300 м. Это

способствует не только дальнему переносу примесей, но и попаданию  их в

верхние слои атмосферы, в  частности в озонный слой, расположенный  на

высоте 18-26 км.

В результате сложных реакций  в диапазоне температур 700-800 о

С при

недостаточном количестве кислорода, подаваемого в зону горения, в

дымовых газах образуется полициклический углеводород бенз(а)пирен С20Н16

(ПДКм.р.

=0,1 мг/100м

3

), обладающий канцерогенными свойствами.

Агрегатное состояние  бенз(а)пирена в дымовых газах—аэрозольное.

Канцерогенными веществами являются химические вещества, воздействие

которых на человека вызывает рак и другие опухоли.

При неполном сгорании жидкого  топлива в дымовых газах образуются

крупнодисперсные, липучие  частицы сажи, состоящие преимущественно  из

углерода. Сажа способна адсорбировать  бенз(а)пирен, в результате чего ее

частицы приобретают канцерогенные  свойства.

К вредным воздействиям ТЭС  следует отнести и выбросы  теплоты,

приводящие к тепловому  загрязнению окружающей среды. Энергетический

баланс угольной ТЭС складывается таким образом, что потребителю

отдается только 30-35 % энергии, полученной при сжигании топлива.

Примерно 10 % теплоты уходит в атмосферу с дымовыми газами, а более 50

% отводится в процессе  охлаждения конденсаторов турбин  либо водой, 

забираемой из рек или водоемов, либо в градирнях. Происходящее при этом

тепловое загрязнение  водоемов при недостаточности защитных мер способно

нарушить условия обитания водной флоры и фауны, привести к  развитию в

водоемах нежелательных  биологических процессов (разрастанию  сине-

зеленых водорослей и т.п.). Тепловые выбросы ТЭС воздействуют наокружающую среду, меняя микроклимат в районе ее размещения, а при

больших концентрациях мощности могут привести к изменению циркуляции

воздушных масс, их температуры  и влажности.

Таким образом, участие энергетических предприятий (ТЭС, котельных)

в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания, твердыми отходами

и низкопотенциальным теплом значительно.

1.2. Охрана атмосферного  воздуха

Загрязнение воздушного бассейна объектами теплоэлектроэнергетики

связано в основном с выбросами  дымовых газов, образующихся при

сжигании органического топлива в котлах электростанций. В связи с этим

для снижения вредного воздействия  энергетики на воздушный бассейн  может

быть использовано как  минимум три пути:

1) уменьшение количества  и улучшение качества органического  топлива, 

сжигаемого для производства электроэнергии и теплоты;

2) подавление образования  и улавливание вредных компонентов  дымовых

газов и сокращение благодаря  этому выброса электростанциями вредных

веществ в атмосферу;

3) уменьшение концентрации  вредных веществ в приземном слое атмосферы

в результате рассеивания  вредных выбросов высокими трубами

электростанций, более рационального  их размещения, усиления контроля

за выбросами и экологическое  управление режимами энергетических