Отраслевые особенности промышленной экологии. Теплоэнергетика

При наличии в дымовых газах диоксида серы и диоксида азота необходимо считывать их совместное воздействие на атмосферу.

Наилучшее рассеивание  вредных веществ в атмосфере  достигается при отводе всех дымовых  газов ТЭС через одну трубу. Однако при этом увеличивается длина  газоходов и снижается надежность работы электростанции в целом. Поэтому на ТЭС предусматривается не менее двух независимых газовых трактов с дымовыми трубами. Размеры дымовых труб по высоте и диаметру устья унифицированы: высота может составлять 180; 210; 240; 270; 300: 330; 360; 390; 420; 450 м: диаметр устья — 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13,8 м.

Дымовая труба ТЭС  представляет собой сложное и  дорогостоящее сооружение. Ее конструкция  зависит от высоты, агрессивности  дымовых газов, мощности электростанции, свойств золы и способа золоулавливания.

При слабоагрессивных и  неагрессивных дымовых газах  применяются, как правило, необслуживаемые  дымовые трубы с коническим газоотводяшнм  стволом и с вентилируемым  воздушным зазором или без  него. При сжигании на ТЭС сернистых мазутов или углей, образующих агрессивные дымовые газы, целесообразна установка обслуживаемых дымовых труб высотой более 240 м с газоотводяшим стволом постоянного сечения из стали или кислотоупорного материала. Трубы с противодавлением в зазоре рекомендуется сооружать высотой 240 м и ниже. Дымовые трубы с отдельными газоотводящими стволами, могут выполняться одноствольными и многоствольными. В железобетонной оболочке многоствольной трубы размещается несколько металлических стволов с наружной теплоизоляцией. Между стволами сооружаются лестницы и площадки обслуживания.

Основное требование, предъявляемое к дымовым трубам ТЭС - это их высокая надежность. В течение всего срока эксплуатации (30—50 лет) труба должна обеспечивать работу электростанции без проведения ремонтов. Такая надежность достигается при выполнении всех требований расчета, проектирования и строительства труб с учетом теплового, агрессивного и механического воздействий газов и окружающей среды.

4.3. Золоудаление.

Количество золы и  шлака, которое образуется на электростанции, зависит от вида используемого топлива, его зольности, способа его сжигания, расхода и эффективности золоулавливающих устройств.

Находят применение механическая, гидравлическая, пневматическая и смешанная  системы золошлакоудаления. В каждой системе используются элементы другой. Выбор той или иной системы определяется расходом топлива и свойствами золы и шлака, надежностью и экономичностью работы, стоимостными характеристиками, условиями обслуживания, наличием мест для золоотвалов и их удаленностью от электростанции, способом очистки дымовых газов, наличием достаточного количества воды.

Механические системы  золошлакоудаления в настоящее  время на ТЭС не применяются. Они  используются только в малых котельных.

Гидравлические системы получили наиболее широкое распространение. В этих системах могут применяться совместная транспортировка золы и шлака по общим каналам и трубам и раздельная транспортировка — шлака удаляется отдельно от золы по самостоятельным каналам и трубам. Раздельная транспортировка осуществляется в случаях, когда при использовании шлака и золы не допускается их смешение.

Совместное удаление золы и шлака (пульпы) производится багерными насосами, которые могут  размещаться в главном корпусе  ТЭС или на некотором удаления от него. Багерные насосы устанавливаются с резервным и ремонтным агрегатами на каждой насосной станции. В качестве насосов используются специальные центробежные машины, изготовленные из износостойких материалов.

Для удаления летучей  золы из бункеров золоуловителей служат золосмывные аппараты. В них происходит смачивание и перемешивание золы с водой.

Для удаления шлака из топочных камер паровых котлов как  в жидком, так и в твердом  состоянии служат механизированные устройства непрерывного действия: скребковые транспортеры производительностью 25—35 т/ч; шнековые транспортеры (для твердого шлака) производительностью 4—8 т/ч и роторные устройства (для жидкого шлака) производительностью 10 т/ч.

При установке скребкового  транспортера предусматривается шлакодробилка для дробления шлака на куски размером 25—50 мм. Роторные устройства не требуют установки дробилок, так как куски шлака измельчаются при их заклинивании между вращающимся диском (ротором) и неподвижной дробильной плитой. Шнековые транспортеры оборудуются наклонным шнеком.

При наличии индивидуальных дробилок шлака под паровыми котлами  с дроблением его на куски размером 40 мм в багерной насосной шлакодробилки  не устанавливаются.

Площади, выделяемые для  организации золошлакоотвалов, должны обеспечивать работу электростанции в течение не менее 25 лет. Вместимость золошлакоотвалов предусматривается достаточной для работы электростанции в течение 5 лет после вывода ее на проектную мощность. Необходимая площадь отчуждения для отвалов строящихся ТЭС оценивается по годовому выходу золошлакового материала и составляет 200—500 га при выходе золы и шлака более 1500 тыс. т/год. Максимальная высота золошлакоотвала 35—40 м.

Водный баланс системы  гидрозолоудаления проектируется  по нулевому принципу, когда соблюдается  годовой баланс воды отстойного пруда и системы гидрозолоудаления, а количество воды, получаемое из отстойного пруда, достаточно для транспортировки золы и шлака. Подпитка системы предусматривается технологическими сточными водами.

Химический состав осветленной воды системы золошлакоудаления зависит от химического состава используемых топлив и наличия газообразных веществ, присутствующих в дымовых газах и растворимых в воде. В зависимости от состава воды предусматривается ее выдержка в бассейнах или отсеках отвалов. Так, если существует опасность образования в тракте осветленной воды отложений гидроксида кальция, то осветленная вода должна выдерживаться не менее 250 ч, а при возможности образования отложений карбоната кальция — 100 ч.

Зола и шлак могут  широко использоваться при производстве строительных материалов, цемента, в дорожном строительстве, в сельском хозяйстве и др. С точки зрения широкого использования золы и шлака наиболее эффективным является их раздельное удаление с ТЭС. При этом в ряде случаев целесообразным оказывается применение системы пневмозолоудаления с отгрузкой сухой золы потребителям.

В настоящее время  на ТЭС применяются оборотные  системы гидрозолоудаления, в которых  осветленная на золошлакоотвале  вода возвращается для повторного использования. С этой целью сооружают дренируемые золошлакоотвалы, в основании которых по всей территории отвала закладывается система дренажных труб (рис. 4.4, а). При таких отвалах отпадает необходимость в дамбах, а качество осветленной воды выше, чем после отстойного пруда. Однако при наличии частиц размером менее 0,1 мм эффективная работа системы дренирования не обеспечивается.

Рис 4.4 Типы золоотвалов

а — дренированный, образованный надводным намывом; б — дренированный  с прудом инфильтрации; в — комбинированный с дренированной зоной и отстойным прудом; г — с поярусным отвалованием из золошлакового материала.

При высоких требованиях  к качеству осветленной воды и  расходе пульпы 500— 1000 м³/ч могут использоваться дренируемые отвалы с прудом инфильтрации и дамбами (рис. 4.4, б). При этом дамбы, образующие начальную емкость отвала, возводятся из грунта, а для их наращивания в процессе эксплуатации используются шлак и зола.

Для раздельного складирования  золы и шлака возможно использование  комбинированного отвала (рис. 4.4, в), а при высокой цементирующей способности золы и содержании шлаковых фракций в пульпе более 20 % наиболее рациональна и экономична конструкция отвала, приведенная на рис. 4.4, г

4.4 Снижение  уровня шума.

В решении обшей проблемы охраны воздушного бассейна от вредных выбросов энергоустановок все более существенное значение приобретают вопросы борьбы с шумом.

Основное и вспомогательное  оборудование ТЭС — турбина, котел, насосы, размольные устройства и др.—  является, как правило, источником шума. Это оборудование, расположенное внутри главного корпуса, воздействует только на обслуживающий персонал ТЭС, и борьба с шумом от такого оборудования относится к вопросах охраны труда на соответствующих рабочих местах. Однако имеются источники шума, которые могут воздействовать на район, расположенный за пределами территории ТЭС. Эта проблема имеет особое значение для ТЭЦ, расположенных в районе жилой застройки больших городов, где нормы допустимого уровня шума приняты значительно более жесткими, чем в цехах электростанций.

Поскольку звук распространяется прямолинейно, то исключительное значение имеет высота расположения источника  над уровнем земной поверхности. Чем выше расположен источник звука, тем на больший район вокруг ТЭЦ  он может оказывать воздействие. Охлаждаемая поверхность градирни, трансформаторы, газораспределительные устройства располагаются сравнительно низко; их влияние ограничивается зданиями, расположенными в непосредственной близости от них. Для снижения вредного воздействия от шума этих устройств бывает достаточно установить экранирующую звук стенку вблизи источника. [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5. Перспективы  решения экологических проблем  отрасли.

Техническая политика в  области экологии определяется необходимостью соблюдения экологических норм и  требований (ограничений) на глобальном, региональном и локальном уровнях.

• Глобальный уровень  − имеющиеся ограничения по Киотскому  протоколу.

• Региональный уровень  − это ограничения выбросов и  сбросов загрязняющих веществ по многосторонним и двусторонним международным Конвенциям и соглашениям, в том числе «Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния».

• Локальный уровень  − это ограничения выбросов и  сбросов загрязняющих веществ, образования  отходов, а также физических воздействий, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды в зоне влияния объектов электроэнергетики.

Общесистемные меры включают в себя:

• использование новых  более эффективных технологий производства электроэнергии на базе органических видов топлива, обеспечивающих значительное уменьшение расхода топлива на выработку энергии и негативного воздействия на окружающую среду;

• строительство типовых  серийных энергоблоков атомных электростанций;

• совершенствование  структуры топливного баланса электростанций за счет уменьшения доли высокозольных и высокосернистых топлив;

• оптимизация структуры  генерирующих мощностей (ТЭС, ГЭС, АЭС  и ВИЭ) с учетом состояния окружающей среды в местах их размещения.

Реализация перспективных  технологий, включая использование парогазовых технологий и технологий сжигания твердого топлива, в том числе по схеме ЦКС, проводится с обязательной оценкой воздействия на окружающую среду. При этом при необходимости, для обеспечения требуемых нормативов качества окружающей среды внедряются дополнительные технологические мероприятия, устанавливается природоохранное оборудование (технологические методы подавления оксидов азота, специальные серо- и азотоочистные установки, высокоэффективные золоуловители, передовые технологии обработки воды и переработки золошлаков в товарные продукты для их использования в других отраслях). [11]

В настоящее время в мировой практике существуют два методологических подхода в области борьбы с загрязнением окружающей природной среды. Первый, получивший название «наилучших практически достижимых мер», состоит в том, что независимо от степени загрязнения окружающей природной среды внедряются наилучшие технологические меры борьбы с загрязнением с помощью современной техники. В соответствии с этим подходом тепловые электростанции должны квалифицироваться как объекты, технологические решения которых предусматривают минимальное негативное воздействие на окружающую природную среду.

Второй подход, названный «управление качеством», предполагает наличие стандартов качества, на базе которых осуществляются мероприятия по контролю и борьбе с загрязнением (в виде запретов, штрафов и платежей). Этот подход принят сейчас в России как более действенный. В соответствии с этим подходом тепловые электростанции должны квалифицироваться как промышленные объекты, технологические решения которых предусматривают нормативное воздействие на окружающую природную среду. В реальных условиях предприятия находят экономический компромисс между технологическими решениями, которые предусматривают нормативное воздействие на окружающую природную среду, и штрафами или платежами. [12]

На данный момент в области охраны окружающей среды действует около 20 федеральных законов и более 100 подзаконных актов и общепромышленных норм и правил.

Основными направлениями технической политики в области экологии электроэнергетики на период до 2030 г. для действующих объектов являются:

• Демонтаж котельных  установок с пониженными параметрами (9 МПа/510°С и 2,9 МПа/420°С) и сданных  в эксплуатацию еще в 50-е годы прошлого века, как только появится возможность обеспечить потребителей тепловой и электрической энергией из других источников.

• Для котлов, которые  еще длительное время будут работать на твердом и газомазутном топливе  предлагается набор мероприятий  для снижения выбросов NOx в атмосферу, приведенный в таблице 5.1. Перечисленные мероприятия в большинстве случаев могут быть реализованы ремонтными компаниями за счет некоторого увеличения стоимости и сроков проведения капитального ремонта.

Для этой же группы оборудования (пылеугольные котлы на параметры пара 13,8 МПа со сроком остаточной эксплуатации более 10 лет) необходимо реализовать малозатратные мероприятия по повышению эффективности золоулавливания и (в случае сжигания высокосернистых углей) упрощенные схемы сероочистки с целью достижения установленных природоохранных нормативов.