CC BY
36
УДК 504.05
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В статье рассматриваются вопросы влияния энергетических установок тепловых электростанций на окружающую среду. Проблемы потребления твёрдых топлив и снижения выбросов СО2.
Ключевые слова: тепловые электростанции, продукты сгорания, выбросы СО2, загрязнение окружающей среды.
Hakimullin B.R. Gumerov I.R. Zainullin R.R.
ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF MODERN THERMAL POWER STATIONS
In article questions of influence of power plants of thermal power stations on a circumambient are considered. Problems of consumption of solid fuels and decrease in emissions of СО2.
Keywords: thermal power stations, combustion products, emissions of СО2, environmental pollution.
Основная часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых электростанциях (ТЭС). В большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС больше 50%. В качестве топлива на ТЭС обычно используются уголь, мазут, газ, сланцы. Ископаемое топливо относится к не возобновляемым ресурсам. Согласно многим оценкам угля на планете хватит на 100-300 лет, нефти на 40-80 лет, природного газа на 50-120 лет [1].
Коэффициент полезного действия традиционных ТЭС составляет в среднем 38-42%. Для современных парогазовых установок 52-61%. Наряду с топливом ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2 млн. кВт ежесуточно потребляет 18 000 тонн угля, 2500 тонн мазута и 150 000 м3 воды. На охлаждение отработавшего в турбине пара на
ТЭС используются ежесуточно 7 млн. м3 воды, что приводит к тепловому загрязнению водоема-охладителя.
Основными компонентами материального взаимодействия ТЭС с атмосферой являются продукты сгорания органического топлива в воздушной среде. В процессе сгорания составляющие органического топлива (С - углерод, Н - водород, О - кислород, N - азот, S - сера, Н20 -влага, минеральная часть - Si и др.) превращаются в дымовые газы, содержащие при полном сгорании СО2 - углекислый газ, Н2О - водяные пары, N - азот, N0 - окись, N02 - двуокись и NOx - другие оксиды азота, БО - серный и S02 - сернистый ангидрид, а при неполном сгорании еще СО - угарный газ, СН3, С2Н4 и другие углеводороды, а также канцерогенные вещества золы и шлака (минеральные части топлива, тяжелые металлы, редкоземельные элементы, фтористые соединения) [2].
Энергетические объекты оказывают и другие материальные воздействия на окружающую среду. Так, повышенное содержание серы в исходном топливе вызывает усиленную коррозию поверхностей нагрева котлов, постепенное разрушение строительных конструкций.
Для ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение окружающей среды. Эксплуатация тепловых электростанций, муниципальных и производственных котельных, работающих на твердом топливе (каменные и бурые угли, сланец), дает значительное количество отходов в виде золы и шлака. Можно сказать, что земли, отведенные под золошлаковые отходы, практически безвозвратно изымаются из полезного использования. Золошлаки могут содержать микропримеси урана и ряда токсичных элементов [3].
При строительстве крупных ТЭС или их комплексов загрязнение еще более значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например, обусловленные превышением скорости сжигания кислорода над скоростью его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной территории, или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в приземном слое.
Из ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь (его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа). Основные мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. При этом основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его современного потребления при производстве энергии. В перспективе - переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля) вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и изменения во всей промышленности. Ряд стран уже начал структурную перестройку энергетики.
Около 80% тепловых электростанций Китая работают на угле, самом экологически вредном в плане выбросов СО2 топливе, что является главным
источником загрязнения воздуха в стране и глобального потепления на планете. Кроме того, помимо выбросов диоксида углерода, КНР занимает лидирующие позиции по выбросам из угольных шахт биогенного метана, увеличивающего парниковый эффект. Модернизация экономики -увеличение числа заводов и фабрик, а также строительных площадок требует постоянного наращивания производства электроэнергии. Чтобы удовлетворить постоянные потребности в ней, в последующие несколько лет планируется открыть более 500 новых ТЭС [4].
Важным достоинством использования технологии газификации угля в теплоэнергетике является отсутствие выбросов твердых частиц (пыли), которые представляют собой разнородную смесь органических и неорганических веществ. Это связано с тем, что сжигают согласно технологии не уголь, а газ, который образуется при нагревании угля. Вся пыль остается либо в коксе (в случае неполной газификации), либо в золе (в случае полной газификации) [5, 6].
Повышенный интерес к технологиям улавливания и хранения СО2 (capture and storage, CCS) связан со снижением выбросов СО2, когда нет реальных возможностей радикально сократить масштабы сжигания углеводородного топлива. В отличие от других технологий, CCS не экономит топливо и не содействует решению иных задач, кроме проблемы изменения климата [7].
Технология включает улавливание и сепарирование СО2, транспортировку, закачивание и хранение. В принципе ни один из компонентов не связан с разработкой каких-то новых технологических решений, но долгосрочное захоронение огромных объемов задача -недешевая и энергоемкая. Дороговизна установок для сепарации (отделения СО2 из выбросов) делает технологию относительно рентабельной только для крупных источников. Относительно высокая стоимость транспортировки заставляет искать подземные резервуары недалеко от источника выбросов, причем обязательно глубокие, от 600 м и более. Поэтому в будущем, прежде всего можно ожидать применения CCS на крупных, современных угольных станциях.
Использованные источники:
1. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества.
[Электронный ресурс] / Режим доступа:
http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm.
2. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Влияние тепловых электрических станций на окружающую среду. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3. - С. 91-93.
3. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Потребности в водоснабжении и водоотведении на тепловых электрических станциях. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3. - С. 98-100.
4. Экологическая ситуация в Китае - проблема для всего мира. [Электронный ресурс] / Режим доступа:
http://bellona.ru/2013/03/13/ekologicheskaya-situatsiya-v-kitae-probl/.
5. Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф. Общие сведения о технологии газификации угля. // Инновационная наука. - 2016. - № 5-2 (17). - С. 59-60.
6. Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф. Современные методы газификации угля. // Инновационная наука. - 2016. - № 5-2 (17). - С. 60-62.
7. Экологическая эффективность технологии газификации угля. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://modernproblems.org.ru/ecology/24-hlebopros8.html.
УДК 504.05
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В статье рассматриваются вопросы влияния сооружений гидроэлектростанций на окружающую среду. Проблемы затопления плодородных земель и ухудшения функционирования экосистем.
Ключевые слова: гидроэлектростанции, водные ресурсы, водохранилище, влияние на окружающую среду.
Hakimullin B.R. Gumerov I.R. Zainullin R.R.
ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF MODERN HYDROELECTRIC
POWER STATIONS
In article questions of influence of constructions of hydroelectric power stations on a circumambient are considered. Problems of flooding of fertile lands and deterioration in functioning of ecosystems.
Keywords: hydroelectric power stations, water resources, water reservoir, influence on environment.
