Экологические аспекты теплоэнергетики

1.2 Экологические аспекты теплоэнергетики

Тепловые электрические станции – основной компонент генерирующих мощностей, их воздействие на окружающую среду наиболее значительно и многообразно. Основные виды воздействия:

- загрязнение воздушной среды (с последующим воздействием на растительный и животный мир, почву, воду, человека) дымовыми выбросами и вредными газами (оксиды серы и азота, монооксид углерода и др.) и твердыми аэрозолями (зола, сажа), включающими, в свою очередь, токсичные и канцерогенные компоненты, в том числе соединения тяжелых металлов;

- тепловое «загрязнение» водоемов и туманообразование в результате сброса нагретой в конденсаторах турбин воды в водохранилища или непосредственно в природные водотоки;

- выброс значительного количества диоксида углерода и других «тепличных» газов, создающих «парниковый эффект», который по довольно распространенным, хотя и не бесспорным, представлениям способен привести к неблагоприятному катастрофическому потеплению на Земле;

- загрязнение атмосферы, гидросферы и почвы пылью и токсичными веществами из золоотвалов ТЭС на твердом топливе, а также отчуждение земли под эти золоотвалы;

- загрязнение гидросферы сточными водами водоподготовительных химических установок, продувочной и промывочной водой котлов и другими отходами.

Наиболее опасным является загрязнение воздушной среды. В глобальном загрязнении атмосферы Земли выбросы ТЭС составляют: по пыли – 35%, двуокиси серы – до 50%, оксидам азота – 30 –35%. Ситуацию осложняет и тот факт, что в радиусе 5 – 25 км (в зависимости от мощности станции и сорта топлива) тепловые электростанции, без учета других источников вредных выбросов, обеспечивают предельно допустимую по санитарным нормам концентрацию указанных вредных веществ, а при сжигании высокозольных или высокосернистых углей, а также высокосернистого мазута – значительное превышение указанных ПДК. Тепловые электрические станции – основной поставщик серы для кислотных дождей (Михайленко и др., 2003).

Защита атмосферного воздуха от загрязнения является одной из наиболее острых проблем современности (Попелышева, 2001).

Уже во второй половине 20 века проблема защиты окружающей человека среды от загрязнения приобрела огромное значение для всех высокоразвитых государств (Никитин, 1986).

Поступление в атмосферный воздух огромных объемов продуктов сгорания топлива от котлов, промышленных печей, а также отработанных газов автомобилей изменяет состав атмосферного воздуха. Часто приближая концентрации токсичных веществ к опасным, по биологическому действию на человека, животных, растения, приводит к быстрой коррозии металлов.

Увеличение потребления топлива и количества обрабатываемых материалов, а также формирование технологических процессов приводят к увеличению количества токсичных веществ, поступающих в атмосферу (Сигл,1990).

Основными объектами теплоэнергетики являются тепловые электростанции на органическом топливе. Максимальная эффективность преобразования энергии достигается для теплофикационного типа (ТЭЦ) и составляет 70% по электричеству и свыше 80% по теплу (Носков, 1996).

Органические топлива, используемые на ТЭЦ и котельных для получения электрической и тепловой энергии, наряду с углеродом и водородом часто имеют в своем составе серу и азот. При сжигании топлива в топках котлов или камер сгорания образуются различные продукты сгорания такие, как оксиды углерода CO2, водяные пары H2O, оксиды серы SO2, оксиды азота NO, полициклические ароматические углеводороды, мазутная зола, зола твердого топлива и другие. Затем они выбрасываются в атмосферу и рассеиваются в ней с помощью дымовых труб.

В атмосферном воздухе происходит дальнейшее преобразование газообразных выбросов ТЭЦ, которое длится до нескольких месяцев. Наличие вредных газообразных продуктов сгорания органических топлив в атмосфере приводит к разрушению озонового слоя, образованию фитохимических туманов (смогов), коррозии металлоконструкций, эрозии почвы, уничтожению флоры, возникновению различных заболеваний у человека.

Следует отметить, что степень воздействия вредных выбросов на окружающую среду существенно повышается из-за сосредоточенности источников выбросов в крупных промышленных регионах (Росляков и др., 2000).

Россия располагает уникальными запасами органического топлива, но стратегия его использования пока мало учитывает природоохранные аспекты. Стоимость топлива не связана с потребительской эффективностью и как правило, определяется затратами на добычу и транспортировку, не отражая экологических качеств топлива (Протасов, 2000).

Большинство энергетических углей и мазутов имеют невысокое качество. Практически все жидкое топливо- это мазут с высоким содержанием серы. Твердое топливо разнообразно по составу. На европейской территории страны преобладают высокосернистые угли Подмосковного и Печорского месторождений, в Сибири и на Дальнем Востоке – высоко влажные и низко сернистые бурые угли Канско-Ачинского бассейна и каменный уголь Кузнецкого (Воробьев, 1993).