Экология СПРАВОЧНИК

Мы вправе говорить, что энергетики честно выполнили свою историческую миссию по обеспечению прогресса человеческой цивилизации. Но существует и все возрастающая ответственность энергетиков перед обществом, нынешним и будущим поколениями. Ресурсно-технологиче-ская база энергетики при использовании в хозяйственном обороте преимущественно легкодоступных источников энергии сильно деформировалась и во многом исчерпала свои традиционные возможности. Такой ресурсопоглощающий тип развития энергетики на протяжении длительного периода времени в значительной мере способствовал возникновению в обществе проблем экологического, социального и научно-технического характера, которые сейчас отражаются на жизни большинства людей мира. Здесь мы сталкиваемся с противоречием: энергетика — материальная основа технического прогресса — становится сдерживающим фактором прогресса человеческой цивилизации.

Далее

Рабочая масса органического топлива состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, серы, влаги и золы. В результате полного сгорания топлива образуются углекислый газ, водяные пары, оксиды серы (сернистый газ, серный ангидрид) и зола. Из перечисленных составляющих к числу токсичных относятся оксиды серы и зола. При высоких температурах в ядре факела топочных камер котлов большой мощности происходит частичное окисление азота воздуха и топлива с образованием оксидов азота (оксид и диоксид азота).

Далее

Далее будут рассмотрены преимущественно технические аспекты повышения экологической безопасности ТЭС. Помимо технических аспектов определенную роль в повышении экологической безопасности играют организационно-правовые и экономические механизмы стимулирования защиты окружающей среды. Основные составляющие этих механизмов описаны в следующем параграфе.

Далее

Все приведенные механизмы природопользования действуют на предприятиях энергетики.На основании данных статистической отчетности оценивается состояние водных объектов.

Далее

В целях уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, уменьшения сброса загрязняющих веществ, улучшения качества аналитического контроля, экономии используемых природных ресурсов, особенно питьевой воды, региональные энергосистемы ежегодно разрабатывают планы, содержащие природоохранные мероприятия.

Далее

Лицензия на природопользование — это документ, регламентирующий взаимоотношения между специально уполномоченными государственными органами в области управления природными ресурсами и охраны окружающей среды, с одной стороны, и природопояьзователем с другой.

Далее

Лимитирование выбросов (сбросов) позволяет экономическими методами решать природоохранные задачи и стимулировать природопользо-вателей к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду и внедрению природоохранных технологий.

Далее

Плата за природопользование — важнейший элемент системы экономического стимулирования рационального использования природных ресурсов. Она состоит: из платы за использование природных ресурсов и платы за загрязнение природной среды.

Далее

Экологические фонды — единая система экологических фондов, объединяющая федеральный экологический фонд, республиканские, краевые, областные и местные специализированные фонды для целевого сбора и расходования средств на решение природоохранных задач, восстановление потерь в окружающей природной среде, компенсации причиненного вреда и других природоохранных задач.

Далее

В настоящее время в мировой практике существуют два методологических подхода в области борьбы с загрязнением окружающей природной среды [1.1].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, достижимые на современном уровне техники. В соответствии с этим подходом ТЭС следует квалифицировать как объекты, технологическое решение которых обеспечивает минимальное негативное воздействие на окружающую природную среду.

Далее

В прошедшие десятилетия в России осуществлялось преимущественное развитие газовой промышленности и интенсивно росло потребление природного газа на тепловых электростанциях. Следует заметить, что газ в РФ является самым дешевым и экологически чистым топливом. В этих условиях проблема золоулавливания на ТЭС России пока не очень остра. Однако производительность освоенных месторождений природного газа в стране в недалеком будущем начнет сокращаться. Это связано с тем, что представляется невозможным в дальнейшем в периоды освоения новых газовых и газоконденсатных месторождений поддерживать добычу газа на требующемся постоянном уровне. В соответствии с действующими нормативами этот период может продлиться 12—15 лет. Между тем, как показала практика освоения Оренбургского, Медвежьего, Уренгойского и Ямбургского месторождений, такая продолжительность постоянной добычи в период освоения новых месторождений не рациональна, она не учитывает интересы будущих поколений. На рис. 2.1 представлены графики добычи газа по месторождениям за период 1970—2030 гг. Они показывают, что после достижения максимума добычи газа происходит постепенное и планомерное ее снижение. Только по месторождению Медвежье удалось в течение около 15 лет поддерживать максимальную добычу газа, а затем произошло интенсивное ее снижение [2.1].

Далее

Объем выброса золовых частиц из топок котлов для твердого топлива существенно зависит от типа топочного устройства.Наибольшие выбросы летучей золы имеют место при пылеугольных камерных топках с твердым гранулированным шлакоудалением (при «холодной» воронке), при пылеприготовлении в шаровых барабанных тихоходных мельницах, где обеспечивается тонкий помол углей, или при пылеприготовлении в валковых и шаровых среднеходных мельницах. Немного меньше выброс летучей золы из топок при молотковых быстроходных мельницах или мельницах-вентиляторах, где происходит более грубый помол угля.

Далее

При золоулавливании приходится иметь дело с частицами размером от 1 мм до 1 мкм. Более тонкие частицы, так называемые аэрозоли, при пылевидном сжигании топлива в продуктах сгорания, как правило, отсутствуют или присутствуют в очень ограниченном количестве.

Далее

Принцип действия циклонных золоуловителей (циклонов) иллюстрирует рис. 2.4. Очищаемый от пыли (летучей золы) газ тангенциально входит в цилиндрическую оболочку (корпус), переходящую внизу в конус. Благодаря вращательному движению потока центробежные силы отбрасывают частицы пыли к периферии и, ударяясь о стенку, последние теряют скорость и вдоль стенки падают в нижнюю часть конуса, а затем удаляются из потока газов через воронку. Выход газов вниз заполнен золой, и поэтому поток газов, вращаясь, поворачивает вверх в центральный патрубок и удаляется из корпуса золоуловителя, освобождаясь от большей части летучей золы.

Далее

Такие золоуловители были разработаны Всероссийским теплотехническим институтом (ВТИ) и получили название центробежного скруббера (ЦС). Они имели большой диаметр корпуса (до 5 м), и на один котел устанавливалось 2—6 таких скрубберов. Степень улавливания летучей золы в ЦС ВТИ достигала 92 %.

Далее

Для ТЭС большой мощности в связи с увеличением количества сжигаемого топлива и образующейся летучей золы возникла необходимость повысить эффективность очистки газов. Эту задачу можно решить с помощью электрофильтров, которые в настоящее время относятся к числу наиболее эффективных типов золоуловителя.

Далее

Тканевые фильтры должны быть изготовлены из материала, выдерживающего высокую температуру уходящих газов котла. Материал фильтра должен быть стойким к повышенной влажности и влиянию химических соединений. В качестве материала фильтров для работы при температуре газов до 130 °С нашли применение шерсть или шерстяной войлок, при температуре около 260 °С используется стекловолокно и стекловолокно с графитом, применяется также оксалин (до 250 °С). Длительность работы ткани составляет 1—3 года.

Далее

Опыт освоения рукавных фильтров на ТЭС накапливался в США с 60-х годов. Здесь приведен опыт одной из промышленных проверок в США гибридной технологии золоулавливания, включающей в себя предвключенную ступень электростатической очистки и ступень фильтрации на тканевом фильтре. Эта технология перспективна, но нуждается в дальнейшей проверке и отработке, особенно на ТЭС РФ.

Далее

Для определения загрязнения чистого воздуха используют массовую Ст или объемную Cv концентрации загрязнителей.Массовую концентрацию необходимо пересчитывать для стандартных условий в соответствии с ГОСТ Р50831-95 [3.2]. Для паровых котлов такие условия характеризуют параметры: избыток воздуха в уходящих газах аух = 1,4; / = О °С; р = 0,1013 МПа. Применительно к газотурбинным установкам концентрацию вредных веществ определяют при тех же давлении и температуре и содержании кислорода в газах 02 =15 %.

Далее

Очистка жидких топлив от серы широко применяется в ряде стран: Японии, США, Мексике и некоторых других. Используются преимущественно два метода — прямой и косвенный.Метод косвенной очистки заключается в вакуумной перегонке топлива. Стоимость такой сероочистки составляет примерно 7,5—9,0 долл. за тонну топлива при глубине сероочистки от 3 до 0,6 %.

Далее

Оптимальная температура процесса горения составляет приблизительно 850 °С, что позволяет резко снизить образование оксидов азота. Реализация этого способа сжигания топлива дает ряд и других преимуществ. Так, трубы поверхностей нагрева котла, находящиеся в непосредственном контакте с кипящим слоем, имеют коэффициент теплоотдачи к ним более высокий, чем при радиационном теплообмене.

Далее

Первая опытная установка ВТИ по очистке дымовых газов от оксидов серы была пущена в 1938 г. на Каширской ГРЭС. На ней отрабатывалась технология циклического магнезитового способа с получением концентрированного сернистого газа. С началом Великой Отечественной войны работы на установке были прекращены. В 60-е годы была построена промышленная установка ВТИ для улавливания диоксида серы аммиачноциклическим способом из дымовых газов на ТЭЦ-12 Мосэнерго в Москве. Потом установка была демонтирована в связи с переводом ТЭЦ-12 на сжигание природного газа. В середине 60-х годов из-за больших капитальных и эксплуатационных затрат на сероулавливание работы по сероочистке в отечественной энергетике были прекращены и возобновились лишь в 1974 г.

Далее

Мокроизвестняковый способ основан на интенсивной промывке дымовых газов в абсорбере, установленном за высокоэффективным золоуловителем, известняковой суспензией с получением двухводного гипса. Эта технология является абсолютно безопасной, поскольку и известняк, и гипс — нейтральные малорастворимые вещества.

Далее

Если абсорбер установлен перед золоулавливающей установкой, то продукты сероочистки сорбируются вместе с летучей золой и складируются на золоотвале.Структурная схема мокросухого способа очистки дымовых труб от Б02 представлена на рис. 3.6.

Далее

Концентрированный S02 используется для приготовления серной кислоты или элементарной серы, MgO используется повторно.Достоинствами способа являются незначительный расход химических реагентов (только на восполнение потерь в технологическом цикле), получение высококачественных побочных продуктов: серной кислоты или элементарной серы. Недостатки способа — невысокая степень улавливания серы (до 90 %), и большой расход тепловой энергии на разложение сульфита магния. Способ не нашел широкого применения.

Далее

К числу основных преимуществ АСС следует отнести получение сульфата аммония, который служит удобрением в сельском хозяйстве.Сернистый ангидрид используется для получения кислоты или элементарной серы, а сульфит аммония (NH4)2S03 используется повторно.

Далее

Если содержание диоксида серы S02 в продуктах сгорания малосернистых углей близко к нормируемым значениям или если необходимо снизить выбросы оксидов серы только на 30—70 %, тогда для этой цели можно рекомендовать использование малозатратных технологий сероочистки.

Далее

Наиболее опасными выбросами ТЭС являются оксиды азота. Содержание оксидов азота по данным И. Я. Сигала, приведенным в [4.1], определяет токсичность продуктов сгорания угля и мазута на 40—50 %, а природного газа на 90—95 %. Кроме того, оксиды азота под воздействием ультрафиолетового излучения активно участвуют в фотохимических реакциях в атмосфере с образованием других вредных газов.

Далее

Зависимость образования оксидов азота от температуры представлена на рис. 4.1 [4.30].Термические оксиды азота возникают при высоких температурах и достаточном времени пребывания продуктов сгорания в зоне горения из молекулярного азота воздуха, подаваемого в топку котла.

Далее

Топливные оксиды азота образуются параллельно с горением топлива в основной зоне горения за промежуток времени меньший, чем время горения топлива. Из-за малой энергии активации процесс образования N0 из азота топлива происходит уже при относительно низких температурах (Г > 1000 °С). Зависимость выхода топливных оксидов азота от содержания молекулярного кислорода в зоне горения близка к квадратичной. Естественно, важным фактором здесь является содержание азота в топливе.

Далее

Первичные мероприятия малозатратны, и поэтому их применяют прежде всего для обеспечения нормируемых выбросов оксидов азота.

Далее

Применение этих горелок дает возможность снизить выбросы оксидов азота от 50 % для угольных котлов до 60 % для газомазутных котлов, не ухудшая технико-экономические показатели котла.

Далее

При ступенчатом сжигании топлива горелки в топке котла размещают в несколько ярусов (обычно три-четыре яруса). Подача воздуха (избыток воздуха) изменяется тоже поярусно. Например, при двухступенчатом сжигании нижний ряд горелок получает недостаточное для стехиометри-ческого горения количество воздуха, а верхние ряды горелок, наоборот, получают избыточное его количество.

Далее

Рециркуляция дымовых газов из конвективной шахты в тракт воздуха осуществляется, как правило, с помощью дополнительного дымососа рециркуляции газов (ДРГ) (рис. 4.4).Для улучшения перемешивания газов рециркуляции с воздухом, который поступает в топочную камеру, устанавливают смесители. Доля рециркулирующих газов обычно не превышает 20 %. Благодаря рециркуляции дымовых газов снижаются концентрация кислорода в зоне горения топлива и температура горения.

Далее

Впрыск воды или ввод водомазутной эмульсии в ядро факела снижает максимальную температуру в нем и тем самым препятствует образованию термических оксидов азота. Этот способ применяется по большей части в период неблагоприятных метеорологических условий в районах с повышенной фоновой концентрацией вредных веществ. Количество впрыскиваемой в топку котла воды составляет около 10 % расхода топлива.

Далее

В табл. 4.4 представлены данные по применению первичных мероприятий подавления оксидов азота на газомазутных котлах ТЭС России.При камерном сжигании пылевидного топлива содержание этого соединения в дымовых газах обычно не превышает 4,2 мкг/100 м3. Примерно в такой же концентрации содержатся канцерогены в выбросах котлов, работающих на мазуте и газовом топливе. Однако при неправильном ведении процесса горения или при несовершенной конструкции топки количество выбрасываемого бенз(а)пирена может значительно увеличиться: в 50 раз при работе на мазуте и в 10 раз при работе на газе [4.5].

Далее

Важнейшей тенденцией является объединение этих двух технологий (СКВ и СНКВ). Этот процесс может осуществляться по следующей схеме: подача аммиака или мочевины в высокотемпературную зону (система СНКВ) приводит к частичному восстановлению N0 и повышению содержания аммиака в дымовых газах. Путем добавления в газоходы небольшого количества катализатора за счет аммиака удается обеспечить дополнительное восстановление NOr Катализатор в этом случае размещают на поверхности воздухоподогревателя.

Далее

Этот способ позволяет улавливать до 90 % оксидов серы и азота. Принцип реализации электронно-лучевого способа газоочистки и схема установки представлены на рис. 4.16 [4.33]. Примененные в схеме скруббер, теплообменник и каплеуловитель предназначены для насыщения дымовых газов водяным паром.

Далее