Экономическая оценка мероприятий, направленных на экологизацию теплоэнергетики

Перевод установок на жидкое топливо уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO2, так как в мазуте содержится около 2% серы.

ТЭЦ - существенный источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).

ТЭЦ является причиной возникающего в крупных промышленных городах смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды, вследствие выделения в неё указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях.

 

2. Охрана атмосферного воздуха в России: пути решения проблемы

 

На долю ТЭЦ в России приходится примерно 14% объема загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий и транспорта.

Ключевыми направлениями в России по снижению выбросов в атмосферу являются:

1. Повышение энергоэффективности предприятий теплоэнергетики.

2. Расширение использования возобновляемых источников энергии.

3. Улучшение качества сжигаемого топлива (например, сжигание угля и мазута с низким содержанием серы) и использование экологически более чистого вида топлива.

4. Применение новых технологий сжигания органического топлива.

5. Использование технологических методов подавления образования оксидов азота в топках котлов.

6. Очистка дымовых газов от загрязняющих веществ.

7. Снижение неконтролируемых выбросов.

Особое внимание уделяется борьбе за сокращение основных видов загрязняющих веществ: оксидам азота, диоксиду серы и золе. В частности, для снижения выбросов оксидов азота могут применяться как технологические мероприятия, так и различные технологии очистки дымовых газов. В качестве основного способа снижения выбросов NOx предусматриваются технологические методы подавления образования оксидов азота. Сущность технологических методов подавления образования оксидов азота заключается в организации процесса сжигания топлива в топках таким образом, чтобы снизить скорость протекания реакций образования NOx и создать условия для реакций по разложению уже образовавшихся NOx. На интенсивность образования оксидов азота влияют в основном два фактора: избытки воздуха и уровень температур в топке котла. Технологические методы направлены на воздействие на указанные факторы.

Технологии подавления образования оксидов азота различаются в зависимости от типа сжигаемого топлива и конструктивных особенностей котлов. Поскольку комбинация различных методов подавления образования оксидов азота позволяет достигнуть более высоких показателей эффективности, в случае необходимости следует применять указанные методы в сочетании друг с другом.

В настоящее время на ТЭЦ могут быть применены две технологии:

- Технология селективно-каталитического восстановления (СКВ) до молекулярного азота в присутствии катализаторов. Установки СКВ встраиваются в газовый тракт котлов или устанавливаются после золоочистки с предварительным подогревом дымовых газов.

- Технология селективно-некаталитического восстановления (СНКВ) до молекулярного азота. Установки СНКВ обеспечивают эффективность очистки до 40-50%.

Методы снижения выбросов диоксида серы можно разделить на следующие группы:

1. Использование топлива с меньшим содержанием серы (сжигание малосернистых углей, использование мазута с низким содержанием серы, переход на сжигание природного газа).

2. Использование золоулавливающих установок для улавливания сернистого ангидрида.

3. Строительство установок сероочистки.

В соответствии с действующим отечественным санитарным законодательством и, учитывая предстоящую гармонизацию отечественных нормативов с европейскими и введение для действующих ТЭЦ технических нормативов на выбросы загрязняющих веществ, технологии сероочистки для отечественных ТЭЦ можно по степени улавливания SO2 разделить на три категории:

1. Для котлов малой и средней мощности, сжигающих мало и средне сернистые топлива, требуются технологии со степенью сероочистки 30-35%.

2. Для котлов малой и средней мощности, сжигающих средне сернистые топлива, требуются технологии со степенью сероочистки 50-60%.

3. Для котлов всех мощностей, сжигающих сернистые виды топлива, требуются технологии со степенью сероочистки более 85%.

Большинство тепловых электростанций России, постоянно или периодически работающих на твердом топливе, оборудовано тремя типами золоуловителей: горизонтальными электрофильтрами, мокрыми центробежными скрубберами с коагуляторами Вентури и батарейными циклонами.

Основные технологии, рекомендуемые для отечественных ТЭЦ

Приоритеты	Принципы	Индикаторы
Мокрая известняковая (известковая) технология	Промывка обеспыленных дымовых газов суспензией с получением гипса (двухводного или ангидрита), используемого в строительной индустрии	Степень сероочистки до 98%
Технология с использованием морской воды (для ТЭЦ, расположенных на берегах Белого и Баренцева морей)	Промывка дымовых газов морской водой с окислением продуктов сероочистки до нейтральных сульфатов и их сбросом в прибрежную акваторию	Степень сероочистки до 95%
Аммично-сульфатная технология	Промывка обеспыленных дымовых газов растворами аммонийных солей с получением сульфата аммония - удобрения и сырья для производства кормовых дрожжей. Продажа сульфата аммония окупает капитальные вложения за 2,5-5 лет	Степень сероочистки до 99% и азотоочистки до 30%
Мокро-сухая известковая технология в форкамере электрофильтра (степень сероочистки 35-50%)	Разбрызгивание в дымовые газы известковой суспензии с улавливанием продуктов сероочистки в электрофильтре	Степень сероочистки 35-50%
Мокро-сухая известковая технология с циркулирующей инертной массой или абсорбером ЦКС	Подача известковой суспензии на возврат золы из электрофильтра или рукавного фильтра	Степень сероочистки 50-80%
Использование скрубберов Вентури	Орошение скруббера щелочным раствором, полученным или из свободной щёлочи золы, или при использовании соды	Степень сероочистки 30-60%
Сульфатно-магниевая	Промывка обеспыленных дымовых газов магнезитовой суспензией с получением сульфата магния, используемого как удобрение, а также в текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности.	Степень сероочистки до 95%

 

Основными мерами снижения выбросов твердых частиц в атмосферу, осуществляемыми на ТЭЦ, следующие:

1. Замена существующих типов золоуловителей с низкой степенью улавливания (батарейные циклоны, мокрые золоуловители старых конструкций) на более эффективные (электрофильтры, эмульгаторы и др.).

2. Реконструкция электрофильтров и модернизация мокрых золоуловителей с целью повышения их эффективности.

3. Строительство новых типов электрофильтров ЭГА и ЭГБ с увеличенной площадью активного сечения, применение новых режимов электропитания и встряхивания полей, автоматизацией процессов золоулавливания.

4. Интенсификация процессов улавливания в мокрых золоуловителях с коагуляторами Вентури путем перевода их на режим интенсивного орошения.

5. Изменение топочного режима котла.

Помимо этого, одним из приоритетов деятельности теплоэлектростанций в области охраны окружающей среды является реализация мероприятий по сокращению выбросов парниковых газов. Цель - обеспечение предотвращения выбросов парниковых газов за счет энергосберегающих технологий на 2-3 млн. тонн в год.

Основные направления сокращения выбросов парниковых газов:

- повышение эффективности производства тепла и электроэнергии с внедрением современного оборудования (парогазовых и газотурбинных установок);

- возобновляемые источники энергии;

- перевод станций на более чистое топливо (т.е. с угля на газ или с мазута на газ), использование биотоплива, попутного газа и т. п.;

- совершенствование систем теплоснабжения и комбинированной выработки тепла и электроэнергии;

- локальное совершенствование технологий и мероприятия по энергосбережению.

В результате проведенных мероприятий в 2005 году по сравнению с 2001 воздействие ТЭЦ на окружающую среду уменьшилось:

- на 517,5 тыс. т. сократились валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

- на 199,5 млн. куб. м уменьшился сброс в водные объекты загрязненных сточных вод;

- на 964,7 млн. куб. м сократилось использование воды из природных источников на производственные нужды.

Основной причиной сокращения выбросов загрязняющих веществ явились уменьшение в топливном балансе ТЭЦ твердого топлива и мазута и увеличение доли газа. Благодаря этому выбросы SO2 предприятиями электроэнергетики за последние 10 лет существенно сократились, особенно в Европейской части России. Сокращение выбросов SO2 здесь составило почти 70.

Сокращение выбросов золы также достигнуто за счет уменьшения потребления твердого топлива и за счет очистки газов. Тепловые электростанции оснащены электрофильтрами и мокрыми золоуловителями с коагуляторами Вентури. Ведутся работы по созданию более совершенных электрофильтров с целью повышения эффективности золоулавливания. В лаборатории преобразовательной техники ЭНИН созданы новые типы источников питания для электрофильтров, 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%.

В завершении, еще раз хочется подчеркнуть, что развитие электроэнергетики любой страны должно рассматриваться с позиций глобального взаимодействия ее с окружающей средой. Обязательность такого подхода обусловлена тем, что газообразные выбросы ТЭЦ, рассеиваясь в атмосфере и претерпевая физико-химические превращения, переносятся воздушными массами на большие расстояния. 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.

В последние годы все большее внимание обращают на потенциальную возможность изменения климата планеты, вызванного нарушением радиационного теплового баланса Земли в результате накопления продуктов сгорания органического топлива (СО2) в атмосфере и усиления парникового эффекта. Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект» является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности: предполагается, что к 2100 году температура на Земле увеличится на 2-4 градуса. Масштабы потепления будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т.д.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др.

По мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.

В России имеется самый крупный в мире массив ненарушенных экосистем, что положительно сказывается в глобальных масштабах. Считается, что леса и ветланды России играют такую же роль в стабилизации окружающей среды Северного полушария, как и вся бразильская часть Амазонки для Южного полушария.

 

Расчетная часть

 

 

1) Расчет годового расхода топлива

В н\год = Вр * n пер * h уст * n (т)         h уст=3800

 

В н\год= 0,185*3,6*3800*2=5061

 

1.2 Установленая производительность котельной

 

Dуст=D* n * n пер  (т\ч)

 

Dуст=2,778*2*3,6=20,00

 

1.3 Годовая выработка тепловой E

 

Qгод= hуст* Dуст* Kпер

 

 Qгод= 3800*20*2,51=190760

 

1.4 Удельный расход натурального топлива

 

bн = В н\год / Qгод   (т\гДж)

 

bн= 5061/190760= 0,02

 

1.5 Годовой расход условного топлива

 

Bусл/год= В н\год * Qн/р  / 29,3   (тут)

 

Bусл/год= 5061*40,28/29,3= 6,9575

 

1.6 Удельный расход условного топлива

 

bусл= Bусл/год/Qгод       (тут/гДж)

 

bусл= 6957/190760=0,036

 

2) Расчет выбросов загрязняющих вещ в атмосферу.

2.1Оксиды азота

 

M (NOх) = В н\год*Qн/р*K(NO2)*Bк*(1-Br)*(1-Bд)* 10

Bк=1

Br=0

Bд=0

 

K= 0,01* +0,03 = 0,06

 

M (NOх) = 5061*40,28*0,06*1*(1-0)*(1-0)*10 = 12,23т

 

2.2 Оксиды серы

 

M(so2)= 0,02* В н\год*Sор+к * (1-n(so2()

Sор+к=3,0

В н\год= 5061

n(so2)= 0,02

 

Mso2 = 0,02*5061*3,0*(1-0?98) = 297,6

 

2.3 Твердые частицы

 

Mтв= 0,01*В н\год ( а усл* Аг+д*Qн/р /32,68)*(1-n3)

 

Mтв=0,01*5061*(0,95*01*40,28/32,68)*(1-0,95)= 7,9т

 

2.5 Оксид ванадия

 

Mi= Gi*В н\год*(1-nос)10

 

Mi= 222,2*5061*(1-0,05)10 = 1т

 

2.4 Оксид углерода

 

Mсо= В н\год*Qн/р*q3*(1-q4/100)*R*10

 

Mсо= 5061*40,28*0,2*(1-1/100)*0,05*0,001= 26,50

 

2,6 Бензопирен

 

Mбенз= В н\год*3 10 = 0,01518

 

2.7 Зола

 

Mзолы= В н\год* а усл *Аг*(1-n3)

 

Mзолы= 0,01*5061*0,95*0,1*(1-0,95)= 0,24т

 

2.8 Сажа

 

Mсажи= Mтв-Mзолы

 

Mс=7,9-0,24= 7,66т

 

ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

 

В н\год= В н\год* Qмаз/Qгаз

 

В н\год= 5061*40,28/19,59= 10405

 

1.1 Оксид азота

 

M(NOx)= В н\год*Qн/р*Кг/(NOx)*Вк-(1*Вr)*(1*Вб)*10

 

M(NOx)= 10405*19,59*0,06*1*(1*0)*(1*0)10 =12,230

 

1.2 Оксид углерода

 

Mсо= 10,450*19,59*0,2*(1-0/100)*0,5*10 = 0,2038

 

Расчет ущерба

 

У= у * б * f * M

 

{у}=норматив экономического ущерба = 16,5руб/усл.т

{б}= коэфициент относительной опасности зависящий от типа территории

{f}= коэфициент учитывающий характер рассейвания примесей в атмосфере

{M}=приведенная масса годового выброса загрязняющих веществ в усл т/год

 

При сжигании твердого и жидкого вида топлива(м3воздуха/ кг топлива

 

1) V = 0?0476(49,3+0,375*3,0)+0,265 Нр-0,0333*Ор= 10,364

 

2)V = 0,79V +0,8Nр/100= 8,195

 

3)V(RO2)=1,866*Cр+0,375*S

 

V(ROх)=1,866*49,3*0,375*3/100 = 1,0263